Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Значения поправочных коэффициентов в зависимостиГлава 3 МЕТОДЫ И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ В РАДИОЛОГИИ Регистрация и измерения ионизирующих излучений Ознакомившись с понятием и физическими характеристиками радиоактивности, видами ионизирующих излучений, их взаимодействием с веществом, мы переходим к разделу: детектирование радиоактивных излучений, их количественной оценке, т.е. методам и единицам измерения в радиологии. Все виды ионизирующих излучений делятся на две группы: Квантовые: тормозное и характеристическое рентгеновское мегавольтное гамма-излучение Корпускулярные: электроны альфа-частицы протоны нейтроны отрицательные пи-мезоны. В соответствии с физическими характеристиками и были разработаны методы и оборудование, регистрирующие и измеряющие эти излучения (табл. 3.1. и 3.2): Табл. 3.1. Методы регистрации фотонных излучений
Табл. 3.2. Методы регистрации корпускулярных излучений, В т.ч. и нейтронов
Спектрометрия (-графия) – физический метод, позволяющий определить состав и провести сортировку гамма-излучающих радионуклидов по их энергии. Приборы: спектрометры и спектрографы. Радиометрия (-графия) - измерение активности, т.е. количества радиоактивного вещества по числу распадов в интервал времени. Приборы: радиометры и радиографы.
Методы радиометрии: принцип работы однодатчикового счетчика принцип работы многодатчикового счетчика сканирование сцинтиграфия динамическая и статическая
Активность – мера количества радионуклида, измеряемая числом распадов его ядер атомов в интервал времени. Единица измерения – 1 Бк, т.е. один беккерель или один распад в секунду. Внесистемная единица измерения – 1 Ки, т.е. одно кюри или 3,7∙1010 распадов в секунду, что соответствует радиоактивности 1 грамма радия. Активность в 1 Кюри соответственно содержится в массе радионуклидов: 1 грамме радия-228; ≈ 570 г. урана-235, ≈ 16 г. плутония-239, ≈ 0,001 г. кобальта-60. Активность радионуклидов в связи с радиоактивным распадом со временем уменьшается. Скорость распада для каждого радиоактивного изотопа характерна и неизменна и подчиняется закону радиоактивного распада. Согласно этому закону за единицу времени всегда распадается одна и та же часть ядер атомов от исходного количества. Математическое выражение закона: или , где или - активность исходная, или - активность в данный момент, т.е. количество ядер атомов радионуклида, оставшееся от исходного через интервал времени; - поправочный коэффициент; е – основание натурального логарифма (= 2,72), λ – постоянная радиоактивного распада, размерность: и – ; t - интервал времени, в течение которого происходил распад данного радионуклида; – физический период полураспада данного радионуклида. Величина, обратная постоянной распада называется продолжительностью жизни ядра. Между λ и Т физ существует обратная зависимость: и . Отсюда: .
Таким образом, кривая радиоактивного распада подчинена экспоненциальному закону и, следовательно, статистическим закономерностям, т.е. математически может быть определено количество радиоактивных атомов. Необходимо заметить, что ядра атомов одних и тех же изотопов одних и тех же химических элементов, хотя и подчинены закону радиоактивного распада, распадаются не синхронно, а в разное время. Поэтому при одном и том же времени счёта получаются различные значения количества радиоактивного вещества. Следовательно, для избежания или уменьшения ошибки, необходимо такие расчёты и измерения производить несколько раз и пользоваться их средней. На практике для характеристики скорости радиоактивного распада вместо постоянной распада используют понятие продолжительность жизни радиоактивных изотопов, которую оценивают по периоду физического полураспада - , т.е. время, за которое остаётся их половина. Табл. 3.3. Периоды физического полураспада радионуклидов – Т1/2.
При оценке количественного содержания (концентрации) данного радионуклида в массе какого-либо вещества, взвеси или растворе жидкости в практической работе используются удельная и объёмная активность: Аудельная - активность данного радионуклида в массе вещества, в котором он находится. Единица измерения: в СИ - 1Бк/кг, в СГС - 1 Ки/г, а на практике - 1Бк/кг и 1 Ки/кг. Аобъёмная - активность данного радионуклида в объёме раствора или взвеси вещества, в котором он находится. Единица измерения в СИ - 1Бк/м3, в СГС - 1 Ки/см3, а на практике - 1Бк/л и 1 Ки/л. Аповерхностная - поверхностная активность, применяется для оценки степени загрязнённости поверхности объекта. Единица измерения в СИ – 1 Бк/м2 и в СГС – 1 Ки/см2, а на практике - 1Бк/км2 и 1 Ки/км2. Дозиметрия – метод измерения количества (дозы) энергии ионизирующего излучения. Приборы – дозиметры. Способы клинической дозиметрии: биологические физические химические математические Для измерения кинетической энергии излучений используется внесистемная единица электрон-вольт (эВ или eV). За 1 эВ принята кинетическая энергия движения от катода к аноду элементарной заряженной частицы, а именно электрона, находящегося в электрическом поле при разности потенциалов в 1 вольт. В системе СИ энергия и совершаемая при её передаче веществу работа измеряются в джоулях. 1 Дж = 6,25∙1018 эВ или 1 эВ = 1,6∙10-19 Дж. Дозиметрия позволяет определить дозы экспозиционную и поглощённую. Экспозиционная доза - количество энергии ионизирующего излучения, испускаемого источником. Прямого метода её измерения нет и поэтому она определяется косвенно по поглощённой энергии в воздухе. Единица измерения в СИ – 1 Кл/кг, когда в массе воздуха в 1 кг под воздействием ионизирующего излучения образуются положительно и отрицательно заряженные частицы с суммарным зарядом в 1 Кл. 1 Кл (кулон) = 3∙109 элементарных зарядов. Внесистемная единица измерения – 1 Р (рентген), когда в массе воздуха 0,001293 г, содержащегося в 1 см3 при температуре 0º Цельсия и давлении 760 мм ртутного столба, образуется 2,08·109 пар ионов обеих знаков. 1 Кл/кг = 3876 Р. 1 Р = 2,58∙10-4 Кл/кг. Мощность экспозиционной дозы – интенсивность, т.е. количество ионизирующего излучения, испускаемого источником в единицу времени. Единица измерения в СИ – 1 Кл/кг·с = 1 А/кг. Внесистемная единица измерения – 1 Р/с. Поглощённая доза - количество энергии ионизирующего излучения, поглощённой облучаемым объектом. Единица измерения в СИ – 1 Гр (1 грей), когда в массе облучаемого вещества в 1 кг образуются положительно и отрицательно заряженные частицы с суммарным зарядом в 1 Кл и, следовательно, совершается работа по передаче энергии в один джоуль: 1 Гр = 1 Дж/кг. Внесистемная единица измерения – 1 рад (абревиатура - рентген-абсорбированная доза), т.е. энергия ионизирующего излучения в 100 эрг, поглощённая (абсорбированная) 1 г вещества облучаемого объекта. Эрг - единица работы и энергии в системе единиц СГС. 1 эрг равен работе силы в 1 дин. 1 дина - единица измерения силы в системе единиц СГС, равна силе, которая, воздействуя на тело массой в 1 г, сообщает ему ускорение при перемещении точки приложения силы на расстояние 1 см в направлении действия силы: 1 см/с2. 1 дин = 1 г · см/с2 = 10−5 Н. 1 эрг = 1 г·см2/с2 = 10-7 Дж (точно) = 6,24150965(16)·1011 эВ. 1 Гр = 100 рад и 1 рад = 0,01 Гр. Поглощённая доза определяется величиной переданной энергии при взаимодействии носителей этой энергии с веществом. Поглощённая доза (Драд) у живых организмов в основном зависит от плотности облучаемой ткани и определяется по формуле: Драд = Др∙к, где Др – экспозиционная доза в рентгенах, к – коэффициент перехода от рентген к радам (Р/рад) в зависимости от энергии квантов (от 10 до 10000 кэВ): воздух – 0,83 жировая ткань – от 0,44 до 0,97 мышечная ткань – от 0,84 до 0,93 костная ткань – от 0,82 до 4,75. В среднем для живого организма он составляет 0,93 и для удобства в расчётах округлённо принимается за 1. Мощность поглощённой дозы – интенсивность, т.е. количество поглощённой энергии ионизирующего излучения облучаемым объектом в единицу времени. Единица измерения в СИ: 1 Гр/с = 1 Дж/кг∙с = 1 Вт/кг. Внесистемная единица измерения в СГС – 1 рад/с. Эквивалентная доза - поглощенная доза с поправкой на коэффициент биологической эффективности. Эквивалентная доза - неодинаковое по величине биологическое действие, которое оказывают различные виды ионизирующих излучений одной и той же поглощённой дозой, т.е. является биологическим эквивалентом поглощённой дозы. Она определяется с помощью коэффициента относительной биологической эффективности – k. Последний зависит от энергии излучения, массы и скорости носителя энергии излучения, а также от плотности облучаемого объекта.
Иначе, эквивалентная поглощённая доза - одинаковое биологическое действие, полученное вследствие поглощения различного количества энергии ионизирующих излучений переносимых различными корпускулами и фотонами. Единица измерения эквивалентной дозы в СИ - 1 Зиверт (Зв), равный 1 Гр∙k, т.е. биологический эквивалент Гр, где k - поправочный коэффициент, учитывающий плотность ионизации в зависимости от ионизирующей способности различных видов излучений, т.е. носителей энергии, обусловленной их массой, зарядом и скоростью: И.С. = mI2-5/u, где m - масса, I - энергия, u - скорость. Следовательно, ионизирующая способность или, иначе, линейная потеря энергии (ЛПЭ) пропорциональна массе, заряду и обратно пропорциональна скорости носителя этой энергии. Она также обусловлена плотностью и толщиной структур облучаемого объекта и с их возрастанием увеличивается. Таким образом, плотность ионизации для тяжелых частиц очень большая с пробегом в тканях до нескольких десятков (30-50-70) мкм, для легких частиц - умеренная с пробегом в тканях 2-3 и до 10-20 мм, фотонов - рыхлая с пробегом в тканях на десятки см. Отсюда вытекает, что биологический эфффект при воздействии ионизирующего излучения зависит не только от поглощенной дозы, но и от распределения энергии излучения в микрообъеме, что напрямую связано с плотностью ионизации и возрастает по мере увеличения последней. В зависимости от типа излучения и величины энергии механизм взаимодействия различен. Но в конечном итоге это приводит к ионизации облучаемого вещества, а для биологического объекта - к деструкции или частичному изменению структуры с полной или частичной потерей ее функции, а также извращению последней. Внесистемная единица измерения - бэр (биологический эквивалент рада): 1 бэр = 1 рад∙k. В качестве стандарта, принятого условно за 1 - единицу относительной биологической эффективности, при воздействии на живой объект ионизирующего излучения, берётся соответствующее рентгеновскому с энергией в 180-250 кэВ. Это и есть коэффициент качества или коэффициент относительной биологической эффективности (ОБЭ) - k. Иначе, эквивалентная доза показывает одинаковое биологическое действие, вызванное неодинаковой поглощённой дозой при облучении различными носителями энергии ионизирующего излучения, биологическим эквивалентом взаимодействия которых с облучаемым веществом является поправочный коэффициент k.
Табл. 3.4. Значения поправочных коэффициентов в зависимости от вида ионизирующего излучения kэквив.
Мощность эквивалентной дозы - 1 Зв/с (СИ) и 1 бэр/с (СГС). Эффективная доза – интегральная эквивалентных доз отдельных тканей, органов и систем организма в целом. Относительная биологическая эффективность излучения – это коэффициент, который характеризует относительную эффективность действия радиации с разными значениями линейной передачи энергии (ЛПЭ) относительно определённого биологического эффекта. Эффективная доза Deff – поглощённая доза с поправкой на коэффициент поглощения тем или иным видом биологической ткани. Эффективная эквивалентная доза (ЭЭД) является основной дозиметрической величиной для оценки возможного ущерба здоровью в результате хронического воздействия ионизирующего излучения произвольного состава. Она характеризуется опасностью возникновения стохастических эффектов и зависит от учитываемого тканевого фактора, а также средней эквивалентной дозы в органах и тканях. Ожидаемая эквивалентная доза – сумма эквивалентных доз облучения, полученная за определённый период жизни. Эта величина является интегральной по интервалу времени и мощности эквивалентной дозы или, если не указан интервал времени, за 50 лет для взрослых и 70 лет для детей. Ожидаемая эффективная доза – интегральная мощность эффективной дозы, определяемая по интервалу времени и мощности эффективной дозы или, если не указан интервал времени, то за 50 лет для взрослых и 70 лет для детей. Коллективная эквивалентная доза и эффективная доза определяются для той или иной популяции людей или отдельных её групп. Единица измерения эквивалентной, эффективной и эквивалентной эффективной дозы – 1 зиверт (1 Зв). Табл. 3.5.
Значения поправочных коэффициентов в зависимости от типа тканей и органов - kэффект
С целью унифицированной в сопоставлении оценки единиц измерения в радиологии используются кратные и дольные. Кратные составляют целое число раз больше, а дольные – меньше (часть) от установленной единицы физической величины. В международной системе единиц (СИ) приняты приставки для образования наименований кратных и дольных (см. табл. 3.6.). Табл. 3.6.
|