Рентгенологическим видам обследования в медицине по-прежнему отводится ведущая роль. Иногда без данных невозможно подтвердить или поставить правильный диагноз. С каждым годом методики и рентгенотехника совершенствуются, усложняются, становятся более безопасными но, тем не менее, вред от излучения остается. Минимизация негативного влияния диагностического облучения – приоритетная задача рентгенологии.

Наша задача – на доступном любому человеку уровне разобраться в существующих цифрах доз излучения, единицах их измерения и точности. Также, коснемся темы реальности возможных проблем со здоровьем, которые может вызвать этот вид медицинской диагностики.

Рекомендуем прочитать:

Что такое рентгеновское излучение

Рентгеновское излучение представляет собой поток электромагнитных волн с длиной, находящейся в диапазоне между ультрафиолетовым и гамма-излучением. Каждый вид волн имеет свое специфическое влияние на организм человека.

По своей сути рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно обладает высокой проникающей способностью. Энергия его представляет опасность для человека. Вредность излучения тем выше, чем больше получаемая доза.

О вреде воздействия рентгеновского излучения на организм человека

Проходя через ткани тела человека, рентгеновские лучи ионизирует их, изменяя структуру молекул, атомов, простым языком – «заряжая» их. Последствия полученного облучения могут проявиться в виде заболеваний у самого человека (соматические осложнения), или у его потомства (генетические болезни).

Каждый орган и ткань по-разному подвержены влиянию излучения. Поэтому созданы коэффициенты радиационного риска, ознакомиться с которыми можно на картинке. Чем больше значение коэффициента, тем выше восприимчивость ткани к действию радиации, а значит и опасность получения осложнения.

Наиболее подвержены воздействию радиации кроветворные органы – красный костный мозг.

Самое частое осложнение, появляющееся в ответ на облучение, – патологии крови.

У человека возникают:

• обратимые изменения состава крови после незначительных величин облучения;
• лейкемия – уменьшение количества лейкоцитов и изменение их структуры, приводящая к сбоям деятельности организма, его уязвимости, снижению иммунитета;
• тромбоцитопения – уменьшение содержания тромбоцитов, клеток крови, отвечающих за свертываемость. Этот патологический процесс может вызывать кровотечения. Состояние усугубляется повреждением стенок сосудов;
• гемолитические необратимые изменения в составе крови (распад эритроцитов и гемоглобина), в результате воздействия мощных доз радиации;
• эритроцитопения – снижение содержания эритроцитов (красных кровяных клеток), вызывающее процесс гипоксии (кислородного голодания) в тканях.

Друг ие патологи и :

• развитие злокачественных заболеваний;
• преждевременное старение;
• повреждение хрусталика глаза с развитием катаракты.

Важно : Опасным рентгеновское излучение становится в случае интенсивности и длительности воздействия. Медицинская аппаратура применяет низкоэнергетическое облучение малой длительности, поэтому при применении считается относительно безвредной, даже если обследование приходится повторять многократно.

Однократное облучение, которое получает пациент при обычной рентгенографии, повышает риск развития злокачественного процесса в будущем примерно на 0,001%.

Обратите внимание : в отличие от воздействия радиоактивных веществ, вредоносное действие лучей прекращается сразу же, после выключения аппарата.

Лучи не могут накапливаться и образовывать радиоактивные вещества, которые затем будут являться самостоятельными источниками излучения. Поэтому после рентгена не следует принимать никаких мер для «вывода» радиации из организма.

В каких единицах измеряются дозы полученной радиации

Человеку, далекому от медицины и рентгенологии, тяжело разобраться в обилии специфической терминологии, цифрах доз и единицах, в которых они измеряются. Попробуем привести информацию к понятному минимуму.

Итак, в чем же измеряется доза рентгеновского излучения? Единиц измерения радиации много. Мы не будет подробно разбирать все. Беккерель, кюри, рад, грэй, бэр – вот список основных величин радиации. Применяются они в разных системах измерения и областях радиологии. Остановимся только на практически значимых в рентгендиагностике.

Нас больше будут интересовать рентген и зиверт.

Характеристика уровня проникающей радиации, излучаемой рентгеновским аппаратом, измеряется в единице под названием «рентген» (Р).

Чтобы оценить действие радиации на человека, введено понятие эквивалентной поглощенной дозы (ЭПД). Помимо ЭПД существуют и другие виды доз – все они представлены в таблице.

Эквивалентная поглощенная доза (на картинке – Эффективная эквивалентная доза) представляет собой количественную величину энергии, которую поглощает организм, но при этом учитывается биологическая реакция тканей тела на излучение. Измеряется она в зивертах (Зв).

Зиверт приблизительно сопоставим с величиной 100 рентген.

Естественный фон облучения и дозы, выдаваемые медицинской рентгенаппаратурой, намного ниже этих значений, поэтому для их измерения используются величины тысячной доли (милли) или одной миллионной доли (микро) Зиверта и Рентгена.

В цифрах это выглядит так:

• 1 зиверт (Зв) = 1000 миллизиверт (мЗв) = 1000000 микрозиверт (мкЗв)
• 1 рентген (Р) = 1000 миллирентген (мР) = 1000000 миллирентген (мкР)

Чтобы оценить количественную часть излучения, получаемого за единицу времени (час, минуту, секунду) используют понятие – мощность дозы, измеряемую в Зв/ч (зиверт-час), мкзв/ч (микрозиверт-ч), Р/ч (рентген-час), мкр/ч (микрорентген-час). Аналогично – в минутах и секундах.

Можно еще проще:

• общее излучение измеряется в рентгенах;
• доза, получаемая человеком – в зивертах.

Дозы облучения, полученные в зивертах, накапливаются в течение всей жизни. Теперь попробуем выяснить, сколько же получает человек этих самых зивертов.

Естественный радиационный фон

Уровень естественной радиации везде свой, зависит он от следующих факторов:

• высоты над уровнем моря (чем выше, тем жестче фон);
• геологической структуры местности (почва, вода, горные породы);
• внешних причин – материала здания, наличия рядом предприятий, дающих дополнительную лучевую нагрузку.

Обратите внимание: наиболее приемлемым считается фон, при котором уровень радиации не превышает 0,2 мкЗв/ч (микрозиверт-час), или 20 мкР/ч (микрорентген-час)

Верхней границей нормы считается величина до 0,5 мкЗв/ч = 50 мкР/ч.

В течение нескольких часов облучения допускается доза до 10 мкЗв/ч = 1мР/ч.

Все виды рентгенологических исследований вписываются в безопасные нормативы лучевых нагрузок, измеряемых в мЗв (миллизивертах).

Допустимые дозы облучения для человека, накопленные за жизнь не должны выходить за пределы 100-700 мЗв. Фактические значения облучения людей, проживающих в высокогорье, могут быть выше.

В среднем за год человек получает дозу равную 2-3 мЗв.

Она суммируется из следующих составляющих:

• радиация солнца и космических излучений: 0,3 мЗв – 0,9 мЗв;
• почвенно-ландшафтный фон: 0,25 – 0,6 мЗв;
• излучение жилищных материалов и строений: 0,3 мЗв и выше;
• воздух: 0,2 – 2 мЗв;
• пища: от 0,02 мЗв;
• вода: от 0,01 – 0,1 мЗв:

Помимо внешней получаемой дозы радиации, в организме человека накапливаются и собственные отложения радионуклидных соединений. Они также представляют источник ионизирующих излучений. К примеру, в костях этот уровень может достигать значений от 0,1 до 0,5 мЗв.

Кроме того, происходит облучение калием-40, скапливающимся в организме. И это значение достигает 0,1 – 0,2 мЗв.

Обратите внимание : для измерения радиационного фона можно пользоваться обычным дозиметром, например РАДЭКС РД1706, который дает показания в зивертах.

Вынужденные диагностические дозы рентген облучения

Величина эквивалентной поглощенной дозы при каждом рентгенобследовании может значительно отличаться в зависимости от вида обследования. Доза облучения также зависит от года выпуска медицинской аппаратуры, рабочей нагрузки на него.

Важно : современная рентгеноаппаратура дает излучения в десятки раз более низкие, чем предшествующая. Можно сказать так: новейшая цифровая рентгенотехника безопасна для человека.

Но все же попытаемся привести усредненные цифры доз, которые может получать пациент. Обратим внимание на различие данных, выдаваемых цифровой и обычной рентгеноаппаратурой:

• цифровая флюорография: 0,03-0,06 мЗв, (самые современные цифровые аппараты дают излучение в дозе от 0,002 мЗв, что в 10 раз ниже их предшественников);
• плёночная флюорография: 0,15-0,25 мЗв, (старые флюорографы: 0,6-0,8 мЗв);
• рентгенография органов грудной полости: 0,15-0,4 мЗв.;
• дентальная (зубная) цифровая рентгенография: 0,015-0,03 мЗв., обычная: 0,1-0,3 мзВ.

Во всех перечисленных случаях речь идет об одном снимке. Исследования в дополнительных проекциях увеличивают дозу пропорционально кратности их проведения.

Рентгеноскопический метод (предусматривает не фотографирование области тела, а визуальный осмотр рентгенологом на экране монитора) дает значительно меньшее излучение за единицу времени, но суммарная доза может быть выше из-за длительности процедуры. Так, за 15 минут рентгеноскопии органов грудной клетки общая доза полученного облучения может составить от 2 до 3,5 мЗв.

Диагностика желудочно-кишечного тракта – от 2 до 6 мЗв.

Компьютерная томография применяет дозы от 1-2 мЗв до 6-11 мЗв, в зависимости от исследуемых органов. Чем более современным является рентгеноаппарат, тем более низкие он дает дозы.

Отдельно отметим радионуклидные методы диагностики. Одна процедура, основанная на радиофармпрепарате, дает суммарную дозу от 2 до 5 мЗв.

Сравнение эффективных доз радиации, полученных во время наиболее часто используемых в медицине диагностических видов исследований, и доз, ежедневно получаемых человеком из окружающей среды, представлено в таблице.

Процедура	Эффективная доза облучения	Сопоставимо с природным облучением, полученным за указанный промежуток времени
Рентгенография грудной клетки	0,1 мЗв	10 дней
Флюорография грудной клетки	0,3 мЗв	30 дней
Компьютерная томография органов брюшной полости и таза	10 мЗв	3 года
Компьютерная томография всего тела	10 мЗв	3 года
Внутривенная пиелография	3 мЗв	1 год
Рентгенография желудка и тонкого кишечника	8 мЗв	3 года
Рентгенография толстого кишечника	6 мЗв	2 года
Рентгенография позвоночника	1,5 мЗв	6 месяцев
Рентгенография костей рук или ног	0,001 мЗв	менее 1 дня
Компьютерная томография – голова	2 мЗв	8 месяцев
Компьютерная томография – позвоночник	6 мЗв	2 года
Миелография	4 мЗв	16 месяцев
Компьютерная томография – органы грудной клетки	7 мЗв	2 года
Микционная цистоуретрография	5-10лет: 1,6 мЗв Грудной ребенок: 0,8 мЗв	6 месяцев 3 месяца
Компьютерная томография – череп и околоносовые пазухи	0,6 мЗв	2 месяца
Денситометрия костей (определение плотности)	0,001 мЗв	менее 1 дня
Галактография	0,7 мЗв	3 месяца
Гистеросальпингография	1 мЗв	4 месяца
Маммография	0,7 мЗв	3 месяца

Важно: Магнитно-резонансная томография не использует рентгеновское облучение. При этом виде исследования на диагностируемую область направляется электромагнитный импульс, возбуждающий атомы водорода тканей, затем измеряется вызывающий их отклик в сформированном магнитном поле с уровнем высокой напряженности. Некоторые люди ошибочно причисляют этот метод к рентгеновским.

После того как были открыты бета-излучение и альфа-излучение, стал вопрос оценки этих излучений при взаимодействии с окружающей средой. Экспозиционная доза для оценки этих излучений оказалась непригодной, так как степень ионизации от них оказалась различной в воздухе, в различных облучаемых веществах и в биологической ткани. Поэтому была предложена универсальная характеристика - поглощенная доза.

Поглощенная доза - количество энергии Е, переданное веществу ионизирующим излучением любого вида в пересчете на единицу массы т любого вещества.

Другими словами, поглощенная доза (D) - это отношение энергии dE, которая передана веществу ионизирующим излучением в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

1 Дж/кг = 1 Грей. Внесистемная единица - рад (радиационная адсорбционная доза). 1 Грей = 100 рад.

Можно использовать и дробные значения единиц, например: мГр, мкГр, мрад, мкрад и др.

Примечание. Согласно РД50-454-84 использование единицы «рад» не рекомендуется. Однако на практике имеются приборы с этой градуировкой, и она пока используется.

В определение поглощенной дозы входит понятие средней энергии, переданной веществу в определенном объеме. Дело в том, что из-за статистической природы излучения и вероятностного характера взаимодействия излучения с веществом величина переданной энергии веществу подвержена флюктуациям. Предсказать ее значение при измерении заранее нельзя. Однако, проведя ряд измерений, можно получить среднее значение этой величины.

Доза в органе или биологической ткани (D,r) - средняя поглощенная доза в определенном органе или ткани человеческого тела:

D T = E T /m T ,(4)

где Е Т - полная энергия, переданная ионизирующим излучением ткани или органу; m Т - масса органа или ткани.

При облучении вещества поглощенная доза нарастает. Скорость нарастания дозы характеризуется мощностью поглощенной дозы.

Мощность поглощенной дозы ионизирующего излучения - отношение приращения поглощенной дозы излучения dD за интервал времени dt к этому интервалу:

Единицы измерения мощности дозы: рад/с, Гр/с, рад/ч, Гр/ч и т.д.

Мощность поглощенной дозы в ряде случаев можно рассматривать как величину постоянную на каком-то небольшом интервале времени или изменяющуюся по экспоненте на значительном интервале времени, тогда можно считать, что:

Керма - аббревиатура английских слов в переводе обозначает «кинетическая энергия ослабления в материале». Характеристика используется для оценки воздействия на среду косвенно ионизирующих излучений. Керма - это отношение суммы первоначальных кинетических энергий dE k всех заряженных частиц, образованных косвенно ИИ в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

К = dE k /dm. (7)

Единицы измерения в СИ и внесистемная: Грей и рад соответственно.

Керма введена для более полного учета поля излучения, в частности плотности потока энергии, и используется для оценки воздействия на среду косвенно ионизирующих излучений.

Эквивалентная доза

Установлено, что при облучении одной и той же энергией биологической ткани человека (то есть при получении одной и той же дозы), но различными видами лучей последствия для здоровья будут разными. Например, при облучении альфа-частицами тела человека вероятность заболеть раком значительно выше, чем при облучении бета-частицами или гамма-лучами. Поэтому для биологической ткани была введена характеристика - эквивалентная доза.

Эквивалентная доза (HTR) - поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий коэффициент качества излучения WR данного вида излучения R.

Введена для оценки последствий облучения биологической ткани малыми дозами (дозами, не превышающими 5 предельно допустимых доз при облучении всего тела человека), то есть 250 мЗв/год. Ее нельзя использовать для оценки последствий облучения большими дозами.

Доза эквивалентная равна:

H T . R = D T . R · W R ,(8)

где D T . R - поглощенная доза биологической тканью излучением R; W R - весовой множитель (коэффициент качества) излучения R (альфа-частиц, бета-частиц, гамма-квантов и др.), учитывающий относительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов (табл. 1). Этот множитель зависит от многих факторов, в частности от величины линейной передачи энергии, от плотности ионизации вдоль трека ионизирующей частицы и т.д.

Формула (8) справедлива для оценки доз как внешнего, так и внутреннего облучения только отдельных органов и тканей или равномерного облучения всего тела человека.

При воздействии различных видов излучений одновременно с различными взвешивающими коэффициентами эквивалентная доза определяется как сумма эквивалентных доз для всех этих видов излучения R:

H T = Σ H T . R (9)

Установлено, что при одной и той же поглощенной дозе биологический эффект зависит от вида ионизирующих излучений и плотности потока излучения.

Примечание. При использовании формулы (8) средний коэффициент качества принимают в данном объеме биологической ткани стандартного состава: 10,1% водорода, 11,1% углерода, 2,6 % азота, 76,2 % кислорода.

Единица измерения эквивалентной дозы в системе СИ - Зиверт (Зв).

Зиверт - единица эквивалентной дозы излучения любой природы в биологической ткани, которая создает такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 Гр образцового рентгеновского излучения с энергией фотонов 200 кэВ, Используются также дробные единицы - мкЗв, мЗв. Существует и внесистемная единица - бэр (биологический эквивалент рада), которая постепенно изымается из пользования.

1 Зв = 100 бэр.

Используются также дробные единицы - мбэр, мкбэр.

Таблица 1. Коэффициенты качества излучения

Вид излучения и диапазон энергии	Коэффициенты качества WE
Фотоны всех энергий
Электроны всех энергий
Нейтроны с энергией:
от 10 кэВ до 100 кэВ
> 100 кэВ до 2 Мзв
> 2 МэВ до 20 МэВ
Протоны с энергией более 2 МэВ, кроме протонов отдачи
Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра
Примечание. Все значения относятся к излучению, падающему на тело, а в случае внутреннего облучения - испускаемому при ядерном превращении.

Примечание. Коэффициент W R учитывает зависимость неблагоприятных биологических результатов облучения в малых дозах от полной линейной передачи энергии (ЛПЭ) излучения. В таблице 2 приведена зависимость весового коэффициента качества W R от ЛПЭ.

Таблица 2. Зависимость коэффициента качества WR от ЛПЭ

Мощность эквивалентной дозы - отношение приращения эквивалентной дозы dH за время dt к этому интервалу времени:

Единицы измерения мощности эквивалентной дозы мЗв/с, мкЗв/с, бэр/с, мбэр/с и т.д.

Многие сталкиваются с трудностями при определении единиц измерения радиоактивного излучения и практическом использовании полученных значений. Сложности возникают не только из-за их большого разнообразия: беккерели, кюри, зиверты, рентгены, рады, кулоны, ремы и др., но и из-за того, что не все используемые величины связаны между собой кратными соотношениями и при необходимости могут переводиться из одних в другие.

Как разобраться?

Все довольно просто, если отдельно рассматривать единицы, связанные с радиоактивностью, как физическим явлением, и величины, измеряющие воздействие этого явления (ионизирующего излучения) на живые организмы и окружающую среду. А также, если не забывать о внесистемных единицах и единицах радиоактивности, действующих в системе СИ (Международная система единиц), которая была введена в 1982 году и обязательна к использованию во всех учреждениях и предприятиях.

Внесистемная (старая) единица измерения радиоактивности

Кюри (Ки) - первая единица радиоактивности, измеряющая активность 1 грамма чистого радия. Введенная с 1910 года и названная в честь французских ученых К. и М. Кюри, она не связана с какой-либо системой измерения и в последнее время утратила свое практическое значение. В России же кюри, несмотря на действующую систему СИ, разрешенная к использованию в области ядерной физики и медицины без срока ограничения.

Единицы радиоактивности в системе СИ

В СИ используется другая величина - беккерель (Бк), которая определяет распад одного ядра в секунду. Беккерель более удобен в расчетах, чем кюри, поскольку имеет не такие большие значения и позволяет без сложных математических действий по радиоактивности радионуклида определить его количество. Высчитав количество распадов 1 г радона, легко установить соотношение между Ки и Бк: 1 Ки = 3,7*1010 Бк, а также определить активность любого другого радиоактивного элемента.

Измерение ионизирующих излучений

С открытием радия было обнаружено, что излучение радиоактивных веществ влияет на живые организмы и вызывает биологические эффекты, сходные с действием рентгеновского облучения. Появилось такое понятие, как доза ионизирующего излучения - величина, которая позволяет оценивать воздействие радиационного облучения на организмы и вещества. В зависимости от особенностей облучения, выделяют эквивалентную, поглощенную и экспозиционную дозы:

1. Экспозиционная доза - показатель ионизации воздуха, возникающей под действием гамма- и рентгеновских лучей, определяется количеством образовавшихся ионов радионуклидов в 1 куб. см. воздуха при нормальных условиях. В системе СИ она измеряется в кулонах (Кл), но существует и внесистемная единица - рентген (Р). Один рентген - большая величина, поэтому удобнее на практике использовать ее миллионную (мкР) или тысячную (мР) доли. Между единицами экспозиционной дозы установлено следующее соотношения: 1 Р = 2, 58.10-4 Кл/кг.
2. Поглощенная доза - энергия альфа-, бета- и гамма-излучения, поглощенная и накопленная единицей массы вещества. В международной системе СИ для нее введена следующая единица измерения - грей (Гр), хотя до сих пор в отдельных областях, например в радиационной гигиене и в радиобиологии широко используется внесистемная единица - рад (Р). Между этими величинами имеется такое соответствие: 1 Рад = 10-2 Гр.
3. Эквивалентная доза - поглощенная доза ионизирующего излучения, учитывающая степень его воздействия на живую ткань. Поскольку одинаковые дозы альфа-, бета- или гамма-излучения оказывают разный биологический ущерб, введен так называемый КК -коэффициент качества. Для получения эквивалентной дозы необходимо поглощенную дозу, полученную от определенного вида излучения, умножить на этот коэффициент. Измеряется эквивалентная доза в берах (Бэр) и зивертах (Зв), обе эти единицы взаимозаменяемы, переводятся из одной в другую таким образом: 1 Зв = 100 Бэр (Рем).

В системе СИ используется зиверт - эквивалентная доза конкретного ионизирующего излучения, поглощенная одним килограммом биологической ткани. Для пересчета греев в зиверты следует учесть коэффициент относительной биологической активности (ОБЭ), который равен:

• для альфа-частиц - 10-20;
• для гамма- и бета-излучения - 1;
• для протонов - 5-10;
• для нейтронов со скоростью до 10 кэВ - 3-5;
• для нейтронов со скоростью больше 10 кэВ: 10-20;
• для тяжелых ядер - 20.

Бэр (биологический эквивалент рентгена) или рем (в английском языке rem - Roentgen Equivalent of Man) - внесистемная единица эквивалентной дозы. Поскольку альфа-излучение наносит больший ущерб, то для получения результата в ремах, необходимо измеренную радиоактивность в радах умножить на коэффициент, равный двадцати. При определении гамма- или бета-излучения перевод величин не требуется, поскольку ремы и рады равны друг другу.

Эта статья посвящена теме поглощенной дозы излучения (и-ния), ионизирующему излучению и их видам. Здесь содержится информация о разнообразии, природе, источниках, способах вычисления, единицах измерения поглощенной дозы излучения и многом другом.

Понятие о поглощенной дозе излучения

Доза излучения - это величина, которой пользуются такие науки как, физика и радиобиология, для того чтобы оценить степень воздействия излучения ионизирующего типа на ткани живых организмов, процессы их жизнедеятельности, а также на вещества. Что называется поглощенной дозой излучения, каково ее значение, форма воздействия и разнообразие форм? Главным образом она представлена в форме взаимодействия между средой и ионизирующим излучением, а носит название ионизационного эффекта.

Поглощенная имеет свои способы и единицы измерения, а сложность и разнообразие протекающих процессов при воздействии излучения порождают некоторое видовое разнообразие в формах поглощенной дозы.

Ионизирующая форма излучения

Ионизирующее излучение - это поток различных видов элементарных частиц, фотонов или осколков образованных в результате атомного деления и способных вызывать ионизацию у вещества. Ультрафиолетовое излучение, как и видимая форма света к такому виду излучения не относится, также к ним не относятся излучение инфракрасного типа и выделяемое радиодиапазонами, что связано с их малым количеством энергии, не хватающим для создания атомной и молекулярной ионизации в главном состоянии.

Ионизирующий вид излучения, его природа и источники

Поглощенная доза ионизирующего излучения может измеряться в различных единицах СИ, и зависит от природы излучения. Самые значимые виды излучения: гамма-излучение, бета-частицы позитронов и электронов, нейтронное, ионное (включая альфа-частицы), рентгеновское, электромагнитное с короткими волнами (фотоны с высокой энергией) и мюонное.

Природа источников ионизирующего излучения может быть самой разнообразной, например: спонтанно произошедший радионуклидный распад, реакции термоядерного характера, лучи из космоса, искусственно созданные радионуклиды, реакторы ядерного типа, ускоритель элементарных частиц и даже аппарат, предназначенный для рентгена.

Каким образом воздействует ионизирующее излучение

В зависимости от механизма, по которому взаимодействуют, вещество и ионизирующее излучение, можно выделить непосредственный поток частичек заряженного типа и излучение, воздействующее косвенно, другими словами, фотонный или протонный поток, нейтральных частичек поток. Устройство образования позволяет выделить первичную и вторичную форму ионизирующего излучения. Мощность поглощенной дозы излучения определяется в соответствии с видом излучения, которому подвергается вещество, например, сила воздействия эффективной дозы лучей из космоса на земной поверхности, за пределами укрытия, равна 0.036 мкЗв/ч. Стоит также понимать, что тип измерения дозы и-ния и его показатель зависят от суммы некоторого множества факторов, говоря о космических лучах, это также зависит от широты геомагнитного вида и положения цикла одиннадцатилетней активности солнца.

Диапазон энергии ионизирующих частиц находится в диапазоне показателей от пары сотен электронвольт и доходит к показателям в 10 15-20 электрон-вольт. Длина пробега и способность к проникновению могут сильно отличаться, и лежать в пределах от нескольких микрометров, до тысяч и более километров.

Ознакомление с экспозиционной дозой

Эффект ионизации считается основной характеристикой формы взаимодействия излучения со средой. На начальном периоде становления радиационной дозиметрии в основном изучалось и-ние, электромагнитные волны которого лежали в пределах показателей между ультрафиолетовым и гамма-излучением, в силу того, что оно, широко распространенное в воздухе. Поэтому количественной мерой излучения для поля служил уровень ионизации воздуха. Такая мера стала основой для создания экспозиционной дозы, определяемой ионизацией воздуха в условиях обычного атмосферного давления, при этом сам воздух должен быть сухим.

Экспозиционная поглощенная доза излучения служит средством определения ионизирующих возможностей излучения рентгеновских лучей и гамма-лучей, показывает излучаемую энергию, что перетерпев превращение, стала кинетической энергией заряженных частичек в доле массы воздуха атмосферы.

Единица измерения поглощенной дозы излучения для экспозиционного типа - это кулон, компонент системы СИ, деленный на кг (Кл/кг). Вид внесистемной единицы измерения - рентген (Р). Один кулон/кг соответствует 3876 рентгенам.

Поглощенное количество

Поглощенная доза из-ния, как четкое определение, стало необходимым человеку в связи с разнообразием возможных форм воздействия того или иного излучения на ткани живых существ и даже неживых структур. Расширяясь, известный круг ионизирующих видов и-ния, показал что, степень влияния и воздействия может быть самой разнообразной и не подлежит обычному определению. Дать начало химико-физическим изменениям в тканях и вещества, подвергаемых облучению, может лишь конкретное количество поглощенной энергии излучения ионизирующего типа. Само число необходимое для запуска таких изменений зависит уже от вида излучения. Поглощенная доза и-ния возникла именно по этой причине. По сути, это энергетическая величина, которая подверглась поглощению единицей вещества и соответствует отношению энергии ионизирующего типа, что была поглощена и массой субъекта или объекта, поглощающего излучение.

Измеряют поглощенную дозу при помощи единицы грей (Гр) - составной части системы Си. Один грей - это величина дозы, способной передать один джоуль ионизирующего излучения 1 килограмму массы. Рад - внесистемная единица измерения, по величине 1 Гр соответствует 100 рад.

Поглощенная доза в биологии

Искусственное облучение тканей животного и растительного происхождения наглядно продемонстрировало, что разные типы радиации, находясь в одинаковой поглощенной дозе, могут по-разному, влиять на организм и все биологические и химические процессы, происходящие в нем. Это вызвано разницей создаваемого количества ионов более легкими и тяжелыми частицами. За один и тот же путь вдоль ткани протон может создать ионов больше, чем электрон. Чем плотнее собираются частицы в результате ионизации, тем сильнее будет разрушительное воздействие излучение на организм, в условиях одинаковой поглощенной дозы. Именно в соответствии с этим явлением, разности в силе воздействия различных видов излучения на ткани, было введено в использование обозначение эквивалентной дозы излучения. поглощенного излучения - это данные о полученном организмом излучении, рассчитанные путем перемножения показателя поглощенной дозы и особого коэффициента, который называют относительным биологическим коэффициентом эффективности (ОБЭ). Но также он часто именуется как коэффициент качества.

Единицы поглощенной дозы излучения эквивалентного типа измеряются в СИ, а именно в зивертах (Зв). Один Зв равен соответствующей дозе какого-либо излучения, которое поглощается одним килограммом ткани биологического происхождения и вызывает эффект равный воздействию 1 Гр излучения фотонного типа. Бэр - используют в качестве внесистемного измерительного показателя биологической (эквивалентной) поглощенной дозы. 1 Зв соответствует ста бэрам.

Эффективная форма дозы

Эффективная доза - это показатель величины, которым пользуются как мерой риска появления дальних последствий человеческого облучения, его отдельных частей организма начиная от тканей и заканчивая органами. При этом учитывается его индивидуальная радиочувствительность. Поглощенная доза излучения равна произведению биологической дозы в частях организма на определенный взвешиваемый коэффициент.

Разные человеческие ткани и органы имеют отличающуюся радиационную восприимчивость. Некоторые органы могут при одном значении эквивалентного показателя поглощенной дозы подвергаться появлению рака вероятнее, чем другие, например, шанс такой болезни в щитовидной меньше, чем в легких. Потому человек пользуется созданным коэффициентом радиационного риска. КРР - это средство для определения дозы и-ния воздействующей на органы или ткани. Суммарный показатель степени влияния на организм эффективной дозы рассчитывается умножением числа соответствующего биологической дозе на КРР конкретного органа, ткани.

Понятие о коллективной дозе

Существует понятие о групповой дозе поглощения, что является суммой индивидуального множества эффективных значений дозы в конкретной группе субъектов за определенный временной промежуток. Расчеты можно произвести для любых населенных пунктов, вплоть до государств или целых материков. Для этого умножают среднюю эффективную дозу и общее число субъектов, подверженных воздействию излучения. Измеряют такой показатель поглощенной дозы при помощи человеко-зиверта (чел-Зв.).

Помимо вышеупомянутых форм поглощенных доз, выделяют еще: коммитментную, пороговую, коллективную, предотвращаемую, предельно допустимую, биологическую дозу гамма-нейтронного типа излучения, летально-минимальную.

Сила воздействия дозы и единицы измерения

Показатель интенсивности облучения - подстановка конкретной дозы под влияние определенного излучения за временную измерительную единицу. Этой величине присуща разность дозы (эквивалентной, поглощенной и др.) деленной на единицу измерения времени. Существует множество специально созданных единиц.

Поглощенная доза излучения определяется по формуле подходящей конкретному излучению и типу поглощаемого количества излучения (биологическому, поглощенному, экспозиционному и т.д.). Существует множество способов их вычисления, основанных на разных математических принципах, и используются различные измерительные единицы. Примерами измерительных единиц служат:

1. Интегральный вид - грей-килограмм в СИ, вне системы измеряется в рад-граммах.
2. Эквивалентный вид - зиверт в СИ, вне системы измеряется - в бэрах.
3. Экспозиционный вид - кулон-килограмм в СИ, вне системы измеряется - в рентгенах.

Существуют и другие измерительные единицы, соответствующие иным формам поглощенной дозы излучения.

Выводы

Анализируя данные статьи, можно заключить, что существует множество видов, как самого ионизирующего и-ния, так и форм его воздействия на вещества живой и неживой природы. Все они измеряются, как правило, в системе единиц СИ, и каждому виду соответствует определенная системная и несистемная измерительная единица. Источник их может быть самым разнообразным, как природным, так и искусственным, а само излучение играет важную биологическую роль.

5. Дозы излучения и единицы измерения

Действие ионизирующих излучений представляет собой сложный процесс. Эффект облучения зависит от величины поглощенной дозы, ее мощности, вида излучения, объема облучения тканей и органов. Для его количественной оценки введены специальные единицы, которые делятся на внесистемные и единицы в системе СИ. Сейчас используются преимущественно единицы системы СИ. Ниже в таблице 10 дан перечень единиц измерения радиологических величин и проведено сравнение единиц системы СИ и внесистемных единиц.

Таблица 10.

Основные радиологические величины и единицы
Величина	Наименование и обозначение единицы измерения		Соотношения между единицами
	Внесистемные	Си
Активность нуклида, А	Кюри (Ки, Ci)	Беккерель (Бк, Bq)	1 Ки = 3.7·10 10 Бк 1 Бк = 1 расп/с 1 Бк=2.7·10 -11 Ки
Экспозицион- ная доза, X	Рентген (Р, R)	Кулон/кг (Кл/кг, C/kg)	1 Р=2.58·10 -4 Кл/кг 1 Кл/кг=3.88·10 3 Р
Поглощенная доза, D	Рад (рад, rad)	Грей (Гр, Gy)	1 рад-10 -2 Гр 1 Гр=1 Дж/кг
Эквивалентная доза, Н	Бэр (бэр, rem)	Зиверт (Зв, Sv)	1 бэр=10 -2 Зв 1 Зв=100 бэр
Интегральная доза излучения	Рад-грамм (рад·г, rad·g)	Грей- кг (Гр·кг, Gy·kg)	1 рад·г=10 -5 Гр·кг 1 Гр·кг=105 рад·г

Для описания влияния ионизирующих излучений на вещество используются следующие понятия и единицы измерения:
Активность радионуклида в источнике (А) . Активность равна отношению числа самопроизвольных ядерных превращений в этом источнике за малый интервал времени (dN) к величине этого интервала (dt) :

Единица активности в системе СИ - Беккерель (Бк).
Внесистемная единица - Кюри (Ки).

Число радиоактивных ядер N(t) данного изотопа уменьшается со временем по закону:

N(t) = N 0 exp(-tln2/T 1/2) = N 0 exp(-0.693t /T 1/2)

где N 0 - число радиоактивных ядер в момент времени t = 0, Т 1/2 -период полураспада - время, в течение которого распадается половина радиоактивных ядер.
Массу m радионуклида активностью А можно рассчитать по формуле:

m = 2.4·10 -24 × M ×T 1/2 × A,

где М - массовое число радионуклида, А - активность в Беккерелях, T 1/2 - период полураспада в секундах. Масса получается в граммах.
Экспозиционная доза (X). В качестве количественной меры рентгеновского и -излучения принято использовать во внесистемных единицах экспозиционную дозу, определяемую зарядом вторичных частиц (dQ), образующихся в массе вещества (dm) при полном торможении всех заряженных частиц:

Единица экспозиционной дозы - Рентген (Р). Рентген - это экспозиционная доза рентгеновского и
-излучения, создающая в 1куб.см воздуха при температуре О°С и давлении 760 мм рт.ст. суммарный заряд ионов одного знака в одну электростатическую единицу количества электричества. Экспозиционной дозе 1 Р
соответствует 2.08·10 9 пар ионов (2.08·10 9 = 1/(4.8·10 -10)). Если принять среднюю энергию образования 1 пары ионов в воздухе равной 33.85 эВ, то при экспозиционной дозе 1 Р одному кубическому сантиметру воздуха передается энергия, равная:
(2.08·10 9)·33.85·(1.6·10 -12) = 0.113 эрг,
а одному грамму воздуха:
0.113/ возд = 0.113/0.001293 = 87.3 эрг.
Поглощение энергии ионизирующего излучения является первичным процессом, дающим начало последовательности физико-химических преобразований в облученной ткани, приводящей к наблюдаемому радиационному эффекту. Поэтому естественно сопоставить наблюдаемый эффект с количеством поглощенной энергии или поглощенной дозы.
Поглощенная доза (D) - основная дозиметрическая величина. Она равна отношению средней энергии dE, переданной ионизирующим излучением веществу в элементарном объеме, к массе dm вещества в этом объеме:

Единица поглощенной дозы - Грей (Гр). Внесистемная единица Рад определялась как поглощенная доза любого ионизирующего излучения, равная 100 эрг на 1 грамм облученного вещества.
Эквивалентная доза (Н) . Для оценки возможного ущерба здоровью человека в условиях хронического облучения в области радиационной безопасности введено понятие эквивалентной дозы Н, равной произведению поглощенной дозы D r , созданной облучением - r и усредненной по анализируемому органу или по всему организму, на весовой множитель w r (называемый еще - коэффициент качества излучения)
(таблица 11).

Единицей измерения эквивалентной дозы является Джоуль на килограмм. Она имеет специальное наименование Зиверт (Зв).

Таблица 11.

Весовые множители излучения
Вид излучения и диапазон энергий	Весовой множитель
Фотоны всех энергий
Электроны и мюоны всех энергий
Нейтроны с энергией < 10 КэВ
Нейтроны от 10 до 100 КэВ
Нейтроны от 100 КэВ до 2 МэВ
Нейтроны от 2 МэВ до 20 МэВ
Нейтроны > 20 МэВ
Протоны с энергий > 2 МэВ (кроме протонов отдачи)
альфа-частицы, осколки деления и другие тяжелые ядра

Влияние облучения носит неравномерный характер. Для оценки ущерба здоровью человека за счет различного характера влияния облучения на разные органы (в условиях равномерного облучения всего тела) введено понятие эффективной эквивалентной дозы Е эфф применяемое при оценке возможных стохастических эффектов - злокачественных новообразований.
Эффективная доза равна сумме взвешенных эквивалентных доз во всех органах и тканях:

где w t - тканевый весовой множитель (таблица 12), а H t -эквивалентная доза, поглощенная в
ткани - t. Единица эффективной эквивалентной дозы - Зиверт.

Таблица 12.

Значения тканевых весовых множителей w t для различных органов и тканей.
Ткань или орган	w t	Ткань или орган	w t
Половые железы	0.20	Печень	0.05
Красный костный мозг	0.12	Пищевод	0.05
Толстый кишечник	0.12	Щитовидная железа	0.05
Легкие	0.12	Кожа	0.01
Желудок	0.12	Поверхность костей	0.01
Мочевой пузырь	0.05	Остальные органы	0.05
Молочные железы	0.05

Коллективная эффективная эквивалентная доза. Для оценки ущерба здоровью персонала и населения от стохастических эффектов, вызванных действием ионизирующих излучений, используют коллективную эффективную эквивалентную дозу S, определяемую как:

где N(E) - число лиц, получивших индивидуальную эффективную эквивалентную дозу Е. Единицей S является человеко-Зиверт
(чел-Зв).
Радионуклиды - радиоактивные атомы с данным массовым числом и атомным номером, а для изомерных атомов - и с данным определенным энергетическим состоянием атомного ядра. Радионуклиды
(и нерадиоактивные нуклиды) элемента иначе называют его изотопами.
Помимо названных выше величин для сравнения степени радиационного повреждения вещества при воздействии на него различных ионизирующих частиц с разной энергией используется также величина линейной передачи энергии (ЛПЭ), определяемая соотношением:

где - средняя энергия, локально переданная среде ионизирующей частицей вследствие столкновений на элементарном пути dl.
Пороговая энергия обычно относится к энергии электрона. Если в акте столкновения первичная заряженная частица образует -электрон с энергией больше , то эта энергия не включается в значение dE, и -электроны с энергией больше рассматриваются как самостоятельные первичные частицы.
Выбор пороговой энергии является произвольным и зависит от конкретных условий.
Из определения следует, что линейная передача энергии является некоторым аналогом тормозной способности вещества. Однако между этими величинами есть различие. Заключается оно в следующем:
1. ЛПЭ не включает энергию, преобразованную в фотоны, т.е. радиационные потери.
2. При заданном пороге ЛПЭ не включает в себя кинетическую энергию частиц, превышающую .
Величины ЛПЭ и тормозной способности совпадают, если можно пренебречь потерями на тормозное излучение и

Таблица 13.

Средние значения величины линейной передачи энергии L и пробега R для электронов, протонов и альфа-частиц в мягкой ткани.
Частица	Е, МэВ	L, кэВ/мкм	R, мкм
Электрон	0.01	2.3	1
	0.1	0.42	180
	1.0	0.25	5000
Протон	0.1	90	3
	2.0	16	80
	5.0	8	350
	100.0	4	1400
α -частица	0.1	260	1
	5.0	95	35

По величине линейной передачи энергии можно определить весовой множитель данного вида излучения (таблица 14)

Таблица 14.

Зависимость весового множителя излучения w r от линейной передачи энергии ионизирующего излучения L для воды.
L, кэВ/мкм	< 3/5	7	23	53	> 175
w r	1	2	5	10	20

Предельно допустимые дозы облучения

По отношению к облучению население делится на 3 категории.
Категория А облучаемых лиц или персонал (профессиональные работники) - лица, которые постоянно или временно работают непосредственно с источниками ионизирующих излучений.
Категория Б облучаемых лиц или ограниченная часть населения - лица, которые не работают непосредственно с источниками ионизирующего излучения, но по условиям проживания или размещения рабочих мест могут подвергаться воздействию ионизирующих излучений.
Категория В облучаемых лиц или население - население страны, республики, края или области.
Для категории А вводятся предельно допустимые дозы -наибольшие значения индивидуальной эквивалентной дозы за календарный год, при которой равномерное облучение в течение 50 лет не может вызвать в состоянии здоровья неблагоприятных изменений, обнаруживаемых современными методами. Для категории Б определяется предел дозы.
Устанавливается три группы критических органов:
1 группа - все тело, гонады и красный костный мозг.
2 группа - мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз и другие органы, за исключением тех, которые относятся к 1 и 3 группам.
3 группа - кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, голени и стопы.
Дозовые пределы облучения для разных категорий лиц даны в таблице 15.

Таблица 15.

Дозовые пределы внешнего и внутреннего облучения (бэр/год).
	Группы критических органов
	1	2	3
Категория А, предельно допустимая доза (ПДД)	5	15	30
Категория Б, предел дозы(ПД)	0.5	1.5	3

Помимо основных дозовых пределов для оценки влияния излучения используют производные нормативы и контрольные уровни. Нормативы рассчитаны с учетом непревышения дозовых пределов ПДД (предельно допустимая доза) и ПД (предел дозы). Расчет допустимого содержания радионуклида в организме проводят с учетом его радиотоксичности и непревышения ПДД в критическом органе. Контрольные уровни должны обеспечивать такие низкие уровни облучения, какие можно достичь при соблюдении основных дозовых пределов.
Для категории А (персонала) установлены:
- предельно допустимое годовое поступление ПДП радионуклида через органы дыхания;
- допустимое содержание радионуклида в критическом органе ДС А;
- допустимая мощность дозы излучения ДМД А;
- допустимая плотность потока частиц ДПП А;
- допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида в воздухе рабочей зоны ДК А;
- допустимое загрязнение кожных покровов, спецодежды и рабочих поверхностей ДЗ А.
Для категории Б (ограниченной части населения) установлены:
- предел годового поступления ПГП радионуклида через органы дыхания или пищеварения;
- допустимая объемная активность (концентрация) радионуклида ДК Б в атмосферном воздухе и воде;
- допустимая мощность дозы ДМД Б;
- допустимая плотность потока частиц ДПП Б;
- допустимое загрязнение кожных покровов, одежды и поверхностей ДЗ Б.
Численные значения допустимых уровней в полном объеме содержатся в
"Нормах радиационной безопасности".