Одиниця випромінювання. Поглинена доза

Посібник для громадян "Обережно! Радіація"

Основні одиниці виміру іонізуючих випромінювань

Експозиційна доза(Дві одиниці)

Рентген (Р) – позасистемна одиниця експозиційної дози. Це така кількість гамма-або рентгенівського випромінювання, яке в 1 см 3 сухого повітря (має за нормальних умов вага 0,001293 г) утворює 2,082 х 10 9 пар іонів. Ці іони несуть заряд в 1 ел.-статичну одиницю кожного знака (у системі СГСЕ), що у одиницях праці та енергії (у системі СГС) становитиме близько 0, 114 ерг поглиненої повітрям енергії (6,77 x 10^4 Мев). (1 ерг = 10^-7 Дж = 2,39 х 10^-8 кал). При перерахунку на 1 г повітря це становитиме 1,610 х 10^12 пар іонів або 85 ерг/г сухого повітря. Таким чином, фізичний енергетичний еквівалент рентгена дорівнює 85 ерг/г для повітря. (За деякими даними він дорівнює 83,8, за іншими – 88,0 ерг/г).

1 Кл/кг - одиниця експозиційної дози у системі СІ. Це така кількість гамма або рентгенівського випромінювання, яке в 1 кг сухого повітря утворює 6,24 х 10^18 пар іонів, які несуть заряд в 1 кулон кожного знака. (1 кулон = 3 х 10^9 од. СГСЕ = 0,1 од. СГСМ). Фізичний еквівалент 1 Кл/кг дорівнює 33 Дж/кг (для повітря).

Співвідношення між рентгеном та Кл/кг такі:

1 Р = 2,58 х 10^-4 Кл/кг - точно.

1 Кл/кг = 3,88 х 10^3 Р - приблизно.

Поглинена доза(Дві одиниці)

Радий - Позасистемна одиниця поглиненої дози. Відповідає енергії випромінювання 100 ерг, поглиненої речовиною масою 1 грам (сота частина "Грея" - див.).

1 рад = 100 ерг/г = 0,01 Дж/кг = 0,01 Гр = 2,388 x 10^-6 кал/г

При експозиційній дозі один рентген поглинена доза в повітрі буде 0,85 рад (85 ерг/г).

Грей (Гр.) – одиниця поглиненої дози в системі одиниць СІ. Відповідає енергії випромінювання 1 Дж, поглиненої 1 кг речовини.

1 Гр. = 1 Дж/кг = 10^4 ерг/г = 100 рад.

Еквівалентна доза(Дві одиниці)

Бер - біологічний еквівалент рентгена (у деяких книгах – рада). Позасистемна одиниця виміру еквівалентної дози. У загальному випадку:

1 бер = 1 рад * К = 100 ерг/г * К = 0,01 Гр * К = 0,01 Дж / кг * К = 0,01 Зіверт

При коефіцієнті якості випромінювання К = 1, тобто для рентгенівського, гамма-, бета-випромінювань, електронів та позитронів, 1 бер відповідає поглиненій дозі 1 рад.

1 бер = 1 рад = 100 ерг/г = 0,01 Гр = 0,01 Дж/кг = 0,01 Зіверт

Особливо слід зазначити наступний факт. Ще в 50-х роках було встановлено, що якщо при експозиційній дозі один рентген повітря поглинає 83,8×88,0 ерг/г (фізичний еквівалент рентгена), то біологічна тканина поглинає 93×95 ерг/г (біологічний еквівалент рентгену) . Тому виявляється, що при оцінці доз можна вважати (з мінімальною похибкою), що експозиційна доза в 1 рентген для біологічної тканини відповідає (еквівалентна) поглиненій дозі в 1 рад і еквівалентній дозі в 1 бер (при К=1), тобто грубо кажучи, що 1 Р, 1 радий і 1 бер - це те саме.

Зіверт (Зв) - одиниця еквівалентної та ефективної еквівалентної доз у системі СІ. 1 Зв дорівнює еквівалентній дозі, при якій добуток величини поглиненої дози в Греях (в біологічній тканині) на коефіцієнт До дорівнює 1 Дж/кг. Іншими словами, це така поглинена доза, за якої в 1 кг речовини виділяється енергія в 1 Дж.

У загальному випадку:

1 Зв = 1 Гр. К = 1 Дж/кг. К = 100 рад. К = 100 бер

При К=1 (для рентгенівського, гамма-, бета-випромінювань, електронів та позитронів) 1 Зв відповідає поглиненій дозі в 1 Гр:

1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад = 100 бер.

Насамкінець ще раз нагадаємо, що для рентгенівських, гамма-, бета-випромінювань, електронів і позитронів величини рентген, рад і бер, а також (окремо) величини Грей і Зіверт виявляються рівнозначними при оцінці опромінення людини.

приклад.

Якщо в якомусь місці зафіксовано фон (від гамма-випромінювання) в 25 мкР/год (25 мкрад/год; 0,25 мкГр/год; 0,25 мкЗв/год), то за 1 годину перебування в цьому місці людина отримає еквівалентну дозу (ЕД) 25 мкбер (0,25 мкЗв). За тиждень відповідно:

ЕД = 25 мкР/год * 168 год = 4200 мкбер = 4,2 мбер = 42 мкЗв або 0,042 мЗв,

а за рік:

ЕД = 25 мкР / год * 8760 год = 219000 мкбер = 219 мбер = 2,19 мЗв.

Але якщо така ж поглинена доза буде створена альфа-випромінюванням (наприклад, при внутрішньому опроміненні), то з урахуванням коефіцієнта якості (20) еквівалентна доза за 1 годину становитиме:

ЕД = 25 мкР / год * 20 * 1 год = 500 мкР = 500 мкбер = 0,5 мбер = 5 мкЗв,

тобто вона буде еквівалентна поглиненій дозі від рентгенівського, гамма-, бета-випромінювань, 500 мкрад (5 мкГр).

Але особливу увагу читача хочу звернути на різку невідповідність між отриманою дозою, тобто енергією, що виділилася в організмі, і біологічним ефектом. Так давно вже стало очевидно, що однакові дози, отримані людиною від зовнішнього та внутрішнього опромінення, а також дози, отримані від різних видів іонізуючого випромінювання, від різних радіонуклідів (при попаданні їх в організм) викликають різні ефекти! А абсолютно смертельна для людини доза в 1000 рентгенів в одиницях теплової енергії становить лише 0,0024 калорій. Ця кількість теплової енергії зможе нагріти лише на 1°С близько 0,0024 мл води (0,0024 см 3 0,0024 г), тобто всього 2,4 мг води. Зі склянкою гарячого чаю ми отримуємо в тисячі разів більше. При цьому медики, вчені, атомники оперують дозами в мілі-і навіть мікрорентгени. Тобто вказують таку точність, якої насправді не існує.

Вплив випромінювання організму людини. Ефекти радіації

Радіоактивне випромінювання називають іонізуючим випромінюванням, а радіоактивні частинки - іонізуючими частинками.

Як уже було сказано, радіоактивні частинки, володіючи величезною енергією, величезними швидкостями, при проходженні через будь-яку речовину стикаються з атомами та молекулами цієї речовини і призводять до їх руйнування, іонізації, до утворення "гарячих" (високоенергетичних) і виключно реакційноздатних частинок - осколків молекул : іонів та вільних радикалів.

Те саме відбувається і в тканинах біологічних об'єктів. При цьому оскільки біологічні тканини людини на 70% складаються з води, то великою мірою іонізації піддаються насамперед саме молекули води. З осколків молекул води – з іонів та вільних радикалів – утворюються виключно шкідливі для організму та реакційноздатні перекисні сполуки, які запускають цілий ланцюг послідовних біохімічних реакцій та поступово призводять до руйнування клітинних мембран (стінок клітин та інших структур).

В цілому, вплив радіації на біологічні об'єкти і, насамперед, на організм людини викликає три різні негативні ефекти.

Перший - це генетичний ефект для спадкових (статевих) клітин організму. Він може проявитися і проявляється лише у потомстві. Це народження дітей із різними відхиленнями від норми (потворності різного ступеня, недоумство тощо. буд.), чи народження повністю нежиттєздатного плоду, - з відхиленнями, не сумісними із життям.

Великою мірою "постачальниками" таких дітей до відповідних лікарень є підприємства атомної енергетики та зони їх впливу.

Другий - це теж генетичний ефект, але для спадкового апарату соматичних клітин – клітин тіла. Він проявляється за життя конкретної людини у вигляді різних (переважно ракових) захворювань. "Постачальниками" ракових хворих також великою мірою є підприємства атомної енергетики та зони їх впливу.

Третій ефект – це ефект соматичний, а точніше – імунний. Це послаблення захисних сил, імунної системи організму рахунок руйнації клітинних мембран та інших структур. Він проявляється у вигляді найрізноманітніших, у тому числі, здавалося б, зовсім не пов'язаних з радіаційним впливом, захворюваннях, у збільшенні кількості та тяжкості перебігу захворювань, в ускладненнях, а також у послабленні пам'яті, інтелектуальних здібностей тощо. виникнення будь-яких захворювань, у тому числі ракових.

Особливо слід зазначити, що це видимі фізичні відхилення від норми, все захворювання супроводжуються ослабленням розумових здібностей, пам'яті, інтелекту.

Ретроспективний аналіз та вивчення сучасного стану здоров'я населення в зоні впливу красноярського ГХК показали, що тут приріст найрізноманітніших захворювань як дітей, так і дорослих у рази більший, ніж у контрольних районах. Подібна картина характерна для зон впливу всіх ядерних об'єктів у всьому світі.

Завжди слід мати на увазі, що найкращим захистом від радіації, від будь-якого випромінювання є відстань і час:

- що менше час перебування у зоні опромінення - краще.

Радіація по-різному діє на людей залежно від статі та віку, стану організму, його імунної системи тощо, але особливо сильно – на немовлят, дітей та підлітків.

При дії радіації (особливо малофонової) прихований (інкубаційний, латентний) період, тобто час затримки до видимого ефекту, може тривати роками і навіть десятиліттями. (з книги Ральфа Грейба "Ефект Петко: вплив малих доз радіації на людей, тварин та дерева")

Ефект Петко: новий вимір радіаційної небезпеки?

У 1972 р. Абрам Петко з ядерної дослідницької установи Вайтшелл Канадської комісії з атомної енергії в Манітоба зробив випадкове відкриття, яке заслужило (за словами Ральфа Грейба) Нобелівської премії. Він встановив, що при тривалому опроміненні мембрани клітин проривалися при значно нижчій сумарній дозі, ніж якби ця доза давалася коротким спалахом, як при рентгенівському дослідженні.

Так, опромінення з інтенсивністю 26 рад/хв руйнувало клітинну мембрану за 130 хвилин при сумарній дозі 3500 рад. При опроміненні з інтенсивністю 0,001 рад/хв (у 26000 разів менше) було досить 0,7 рад (час близько 700 хв). Тобто для того ж ефекту вистачало дози у 5000 разів менше.

Було зроблено висновок, що більш тривалим був період опромінення, тим менша сумарна доза була потрібна.

Це було відкриття. Малі дози при хронічному опроміненні виявилися небезпечнішими за наслідками, ніж великі дози короткострокового (гострого) опромінення. Це нове революційне відкриття у різкому протиріччі з генетичним ефектом при дії опромінення на ядро ​​клітини. У всіх таких дослідженнях не виявлялося різниці щодо ефекту між загальною дозою, отриманою за короткий проміжок часу або за тривалий період. Спостерігалася майже постійна дія 1 рада для цілого спектра інтенсивностей доз, що змінюються від найменших до найбільших. Довгий час вважалося, що молекула ДНК, яка несе генетичну інформацію, безпосередньо руйнується в ядрах клітин під впливом випромінювання. Петко ж відкрив, що у разі клітинних мембран діє інший механізм, що робить непрямі руйнації.

Як малі дози можуть бути небезпечнішими за великі?

У клітках багато води. Під впливом радіації з'являються високотоксичні нестабільні форми кисню - вільні радикали, перекисні сполуки. Вони реагують із клітинною мембраною, де запускають ланцюгову реакцію хімічних перетворень – окислення молекул мембрани, у результаті вона руйнується. Тобто спостерігається не пряма дія радіації, а наслідки.

Цитати

"Серйозні збитки від малих тривалих або хронічних доз радіації: чим менше вільних радикалів у клітинній плазмі, тим вища їхня ефективність у завданні шкоди. Це тому, що вільні радикали можуть дезактивувати один одного з утворенням звичайної молекули кисню або інших (рекомбінація). Чим менше вільних радикалів створюється радіацією в даному обсязі в одиницю часу (при менших інтенсивностях радіації), тим менше у них шансів досягти стінки клітини.

"Менший збиток від великих короткострокових доз радіації: чим більше вільних радикалів утворюється в даному обсязі (при великих дозах в одиницю часу), тим швидше вони рекомбінують і стануть неефективними, перш ніж досягнуть і вразять мембрану".

Крім цього, є далекий ефект. Клітинні мембрани створюють електричне поле у ​​плазмі клітини, яке притягує негативно заряджені молекули, такі як високотоксичний вільний радикал. Комп'ютерні розрахунки показали, що більше концентрація вільних радикалів, то слабкіше тяжіння електричним полем. Тому якщо концентрація радикалів велика, вони мають менше шансів досягти мембрани, ніж у випадку, якщо їх мало.

Таким чином, на відміну від ядер клітин клітинна мембрана менш сильно ушкоджується (на одиницю поглиненої дози) при короткочасній, але потужній дозі (альфа-випромінювання, інтенсивне рентгенівське опромінення тощо), ніж при тривалій або хронічній дії від радіаційного фону малого рівня від радіоактивних опадів, емісій від АЕС.

Радіаційний фон

Джерела іонізуючих випромінювань (ІІІ) поділяються на природні (природні) та штучні (створені людиною, техногенні).

До природних ДІВ належать різні види космічного випромінювання та природні радіонукліди, що містяться в земній корі, у навколишньому середовищі, в рослинах та тваринах, у тому числі і в організмі людини.

За даними ООН, вклад різних ДІВ у середню річну ефективну еквівалентну дозу опромінення середньої людини виглядає наступним чином. Перед природних ДІВ припадає 2 мЗв (чи 82,61%), але в частку техногенних - 0,421 мЗв (17,39%); у сумі 2,421 мЗв.

У цьому природне (природне) опромінення складається з " земного " і " космічного " . Перед " земного " припадає 1, 675 мЗв (69,186%), зокрема частку внутрішнього опромінення - 1,325 мЗв (54,729%), частку зовнішнього - 0,35 мЗв (14,457%). А на частку космічного – 0,315 мЗв (13,011%). Усі % дані від загальної суми 2,421 мЗв.

Техногенне опромінення складається з опромінення при медичних обстеженнях та лікуванні (0,4 мЗв; 16,522%), опромінення від радіоактивних опадів (0,02 мЗв; 0,826%) та від атомної енергетики (0,001 мЗв; 0,041%).

Природний фон зовнішнього випромінювання біля СРСР коливається у межах, але вважається, що у середньому створює потужність експозиційної дози 4.20 мкР/час (40.200 мР/год). Еквівалентна доза від природних джерел ІІ становить також 40-200 мбер/год (0,05-0,2 мкЗв/год; 0,4-2,0 мЗв/год) і вважається абсолютно безпечною.

Але все це середні, середньостатистичні дані. Тому (тільки з метою ілюстрації) наведемо деякі конкретніші факти та цифри.

Так, пасажир реактивного літака за 4 години польоту отримує в середньому дозу 0,027 мЗв (2,7 мбер), бо рівень (або фон) космічного випромінювання в салоні літака досягає 200 мкР/год і вище, залежно від висоти польоту. На висоті 12 тис. м над рівнем моря рівень космічного опромінення досягає 5 мкЗв/год (500 мкР/год). Люди, що живуть на висоті 2000 м над рівнем моря, отримують дозу в 3-4 рази більшу, ніж ті, що живуть на рівні моря (без урахування "земної" радіації), оскільки на рівні моря "космічний" фон становить 0,03 мкЗв/год. (3 мкР/год), а на зазначеній висоті - 0,1 мкЗв/год (10 мкР/год). Ті, хто живе на екваторі, отримують меншу дозу, ніж жителі півночі, і т.д.

Також різноманітна картина та чисто "земної" радіації. 95% населення Франції, Німеччини, Італії, Японії та США (за даними ООН) живе у місцях, де потужність річної дози опромінення коливається від 0,3 до 0,6 мЗв (фон від 3-5 до 8-10 мкР/год) ; 3% населення отримують у середньому 1 мЗв (11-15 мкР/год); 1,5% - понад 1,4 мЗв (18-20 мкР/год). Але є ділянки суші (у тому числі й курорти) з постійним проживанням населення, де рівень "земної" радіації у 600-800 разів вищий за середній. Окремі групи людей отримують на рік понад 17 мЗв тільки від зовнішнього опромінення "земною" радіацією, що у 50 разів більше за середню річну дозу зовнішнього опромінення; часто перебувають (тимчасово проживають) у зонах, де рівень радіації досягає 175 мЗв/рік (227 мкР/год) тощо.

Гранітні породи, наприклад, можуть давати фон до 30-40 і більше мкР/годину.

Підвищеною радіоактивністю мають відходи (шлак, зола, сажа, вугільний пил) вугільних ТЕЦ, ГРЕС, котелень тощо.

Оцінка кількості радію та торію в деяких будівельних матеріалах (проведена в ряді країн) дає наступну картину (в Бк/кг):

Як бачимо, звичайний пісок і гравій мають активність у десятки разів, а цегла, граніт, попел - у сотні разів більший, ніж дерево.

• дерево (Фінляндія) – 1,1
• пісок та гравій (ФРН) - 30
• цегла (ФРН) - 126
• граніт (Велика Британія) - 170
• зольний пил (ФРН) - 341
• глинозем (Швеція) - 500-1400
• кальцій-силікатний шлак (США) - 2140
• відходи уранових збагачувальних фабрик (США) - 4625

Внутрішнє опромінення людини більше за зовнішній і в середньому становить 2/3 від ефективної еквівалентної дози, яку людина отримує від природних джерел радіації. Його створюють радіонукліди, які потрапляють в організм із їжею, водою, повітрям.

До них відносяться радіоізотоп калій-40 та нукліди радіоактивних рядів розпаду урану-238 та торію-232. Це насамперед свинець-210, полоній-210 і, головне, радон-222 і 220.

Свинець і полоній концентруються в рибі та молюсках, а також у м'ясі північних оленів (які одержують їх, харчуючись лишайником). Але основний внесок у внутрішнє опромінення людини робить радон. На його частку припадає 3/4 дози від "земних" джерел радіації та приблизно половина від усіх природних.

Основну частину "радонової" дози опромінення, як це не парадоксально, людина отримує в закритих приміщеннях, що не провітрюються. У зонах з помірним кліматом концентрація радону в таких приміщеннях у середньому у 8 разів вища, ніж у зовнішньому повітрі. Але це – у середньому. А якщо приміщення сильно загерметизоване (наприклад, з метою утеплення) і рідко провітрюється, то концентрація радону може бути в десятки та сотні разів вищою, що спостерігається в деяких північних країнах. Джерелами радону є фундаменти будівель, будівельні матеріали (особливо приготовані з використанням відходів ТЕЦ, котелень, шлаків, золи, порожньої породи та відвалів деяких копалень, шахт, збагачувальних фабрик тощо), а також вода, природний газ, грунт. Будучи інертним газом, він легко проникає в приміщення через усі щілини, пори з ґрунту, підвалів (особливо взимку), стін, а також із пилом, сажею, золою вугільних ТЕЦ тощо.

Загалом "земні" джерела радіації дають у сумі близько 5/6 річної ефективної еквівалентної дози від усіх природних джерел.

Тепер кілька прикладів щодо штучних джерел ІІ. Як було показано, їх внесок у сумарну дозу становить за оцінками ООН 0,421 мЗв (17,39%), причому основна частка посідає опромінення при медичних обстеженнях і лікуванні - 0,4 мЗв (чи 95% від зазначеної цифри). Природно, що для конкретної людини, яка жодного разу не відвідувала рентгенкабінет і т. п., про жодні дози "від медицини" мови бути не може. З іншого боку, доза, отримана людиною внаслідок аварії на АЕС, випробувань ядерної зброї тощо, може виявитися у сотні та тисячі разів більшою, ніж за будь-якого медичного обстеження. Тому опромінення окремих груп людей при аваріях, випробуваннях тощо враховано в наведених вище цифрах тільки в усередненому для всього населення Землі вигляді.

Радіометри - призначені для вимірювання щільності потоку ІІ та активності радіонуклідів.

Спектрометри - для вивчення розподілу випромінювань за енергіями, зарядом, масами частинок ІІ (тобто для аналізу зразків будь-яких матеріалів, джерел ІІ).

Дозиметри - для вимірювання доз, потужностей доз та інтенсивності ІІ.

Серед перерахованих є універсальні прилади, що поєднують ті чи інші функції. Є прилади вимірювання активності речовини (тобто кількості расп./сек), прилади для реєстрації альфа-, бета- та інших випромінювань тощо. буд. Це, зазвичай, стаціонарні установки.

Є спеціальні польові, або пошукові, прилади, призначені для пошуку, виявлення ДІВ, оцінки фону тощо, здатні фіксувати гамма та бета-випромінювання та оцінювати його рівень (рентгенометри, радіометри тощо).

Є індикаторні прилади, призначені лише отримання відповіді питанням, є чи ні випромінювання у цьому місці, часто які працюють за принципом " більше - менше " .

Але, на жаль, мало випускається приладів, що належать до класу дозиметрів, тобто таких, що спеціально призначені для вимірювання дози або потужності дози.

Ще менше універсальних дозиметрів, за допомогою яких можна вимірювати різні види випромінювань - альфа-, бета-, гамма.

Основні вітчизняні дозиметри мають у назві абревіатуру "ДРГ" - "дозиметр рентген-гамма", можуть бути переносними або малогабаритними (кишеньковими) та призначені для вимірювання потужності дози рентгенівського та гамма-випромінювання. Тому виявлення з їх допомогою і вимір потужності гамма-випромінювання зовсім не означає, що в цьому місці є альфа і бета-випромінювання. І навпаки, відсутність рентгенівського та гамма-випромінювання зовсім не означає, що відсутні альфа- та бета-випромінювачі.

МОЗ СРСР листом від 01.09.87 р. №129-4/428-6 заборонило використання геолого-розвідувальних пошукових приладів типу УРП-68-01 та інших подібних як дозиметричні для вимірювання потужності експозиційної дози. Для вимірювання величини потужності експозиційної дози гамма та рентгенівського випромінювань слід використовувати лише дозиметри типу ДРГ-3-01 (0,2; 03); ДРГ-05; ДРГ-01; ДРГ-01Т та їх аналоги.

Але в будь-якому випадку, перш ніж використовувати будь-який прилад для вимірювання потужності або величини експозиційної дози, слід вивчити інструкцію та з'ясувати, для яких цілей він призначений. Можливо, виявиться, що для дозиметричних вимірів він не придатний. Завжди слід звертати увагу, у яких одиницях вимірювання проградуйований прилад.

Крім зазначених приладів, є також прилади (пристрою, касети, датчики тощо) для індивідуального дозиметричного контролю осіб, які безпосередньо працюють із джерелами іонізуючих випромінювань.

Після того як були відкриті бета-випромінювання та альфа-випромінювання, постало питання оцінки цих випромінювань при взаємодії з навколишнім середовищем. Експозиційна доза для оцінки цих випромінювань виявилася непридатною, оскільки ступінь іонізації від них виявилася різною в повітрі, в різних опромінюваних речовинах і в біологічній тканині. Тому було запропоновано універсальна характеристика – поглинена доза.

Поглинена доза - кількість енергії Е, передана речовині іонізуючим випромінюванням будь-якого виду в перерахунку на одиницю маси будь-якої речовини.

Іншими словами, поглинена доза (D) - це відношення енергії dE, яка передана речовині іонізуючим випромінюванням в елементарному об'ємі до маси dm речовини в цьому обсязі:

1 Дж/кг = 1 Грей. Позасистемна одиниця – радий (радіаційна адсорбційна доза). 1 Грей = 100 рад.

Можна використовувати і дробові значення одиниць, наприклад: мГр, мкГр, мрад, мкрад та ін.

Примітка. Відповідно до РД50-454-84 використання одиниці «рад» не рекомендується. Однак на практиці є прилади з цим градуюванням, і воно поки що використовується.

До визначення поглиненої дози входить поняття середньої енергії, переданої речовині у певному обсязі. Справа в тому, що через статистичній природі випромінювання та ймовірнісного характеру взаємодії випромінювання з речовиною величина переданої енергії речовині схильна до флюктуацій. Передбачити її значення при вимірі заздалегідь не можна. Однак, провівши низку вимірювань, можна отримати середнє значення цієї величини.

Доза в органі або біологічній тканині (D,r) - середня поглинена доза в певному органі або тканині людського тіла:

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

де ЕТ - повна енергія, передана іонізуючим випромінюванням тканини або органу; m Т – маса органу або тканини.

При опроміненні речовини поглинена доза наростає. Швидкість наростання дози характеризується потужністю поглиненої дози.

Потужність поглиненої дози іонізуючого випромінювання - відношення збільшення поглиненої дози випромінювання dD за інтервал часу dt до цього інтервалу:

Одиниці виміру потужності дози: рад/с, Гр/с, рад/год, Гр/год тощо.

Потужність поглиненої дози в ряді випадків можна розглядати як постійну величину на якомусь невеликому інтервалі часу або змінюється по експоненті на значному інтервалі часу, тоді можна вважати, що:

Керма - абревіатура англійських слів у перекладі означає «кінетична енергія ослаблення в матеріалі». Характеристика використовується з метою оцінки на середовище опосередковано іонізуючих випромінювань. Керма - це відношення суми початкових кінетичних енергій dE k всіх заряджених частинок, утворених опосередковано ІІ в елементарному обсязі, до маси dm речовини в цьому обсязі:

До = dE k / dm. (7)

Одиниці виміру в СІ та позасистемна: Грей і радий відповідно.

Керма введена для повнішого обліку поля випромінювання, зокрема щільності потоку енергії, і використовується для оцінки впливу на середовище опосередковано іонізуючих випромінювань.

Еквівалентна доза

Встановлено, що при опроміненні однією і тією ж енергією біологічної тканини людини (тобто при отриманні однієї і тієї ж дози), але різними видами променів наслідки для здоров'я будуть різними. Наприклад, при опроміненні альфа-частинками тіла людини ймовірність захворіти на рак значно вища, ніж при опроміненні бета-частинками або гамма-променями. Тому для біологічної тканини було введено характеристику - еквівалентну дозу.

Еквівалентна доза (HTR) - поглинена доза в органі або тканині, помножена на відповідний коефіцієнт якості випромінювання WR цього виду випромінювання R.

Введена для оцінки наслідків опромінення біологічної тканини малими дозами (дозами, що не перевищують 5 гранично допустимих доз при опроміненні всього тіла людини), тобто 250 мЗв/год. Її не можна використовувати з метою оцінки наслідків опромінення великими дозами.

Доза еквівалентна дорівнює:

H T . R = D T. R · W R ,(8)

де D T . R - поглинена доза біологічною тканиною випромінюванням R; W R - ваговий множник (коефіцієнт якості) випромінювання R (альфа-часток, бета-часток, гамма-квантів та ін), що враховує відносну ефективність різних видів випромінювання в індукуванні біологічних ефектів (табл. 1). Цей множник залежить від багатьох факторів, зокрема від величини лінійної передачі енергії, від густини іонізації вздовж треку іонізуючої частки і т.д.

Формула (8) справедлива з метою оцінки доз як зовнішнього, і внутрішнього опромінення лише окремих органів прокуратури та тканин чи рівномірного опромінення всього тіла людини.

При дії різних видів випромінювань одночасно з різними коефіцієнтами, що зважують, еквівалентна доза визначається як сума еквівалентних доз для всіх цих видів випромінювання R:

H T = Σ H T . R (9)

Встановлено, що за однієї і тієї ж поглиненої дози біологічний ефект залежить від виду іонізуючих випромінювань та щільності потоку випромінювання.

Примітка. При використанні формули (8) середній коефіцієнт якості приймають у цьому обсязі біологічної тканини стандартного складу: 10,1% водню, 11,1% вуглецю, 2,6% азоту, 76,2% кисню.

Одиниця виміру еквівалентної дози в системі СІ – Зіверт (Зв).

Зіверт - одиниця еквівалентної дози випромінювання будь-якої природи в біологічній тканині, що створює такий же біологічний ефект, як і поглинена доза в 1 Гр зразкового рентгенівського випромінювання з енергією фотонів 200 кеВ, Використовуються також дробові одиниці - мкЗв, мЗв. Існує і позасистемна одиниця – бер (біологічний еквівалент рада), яка поступово вилучається з користування.

1 Зв = 100 бер.

Використовуються також дробові одиниці – мбер, мкбер.

Таблиця 1. Коефіцієнти якості випромінювання

Вид випромінювання та діапазон енергії	Коефіцієнти якості WE
Фотони всіх енергій
Електрони всіх енергій
Нейтрони з енергією:
від 10 кеВ до 100 кеВ
> 100 кев до 2 Мзв
> 2 МеВ до 20 МеВ
Протони з енергією понад 2 МеВ, крім протонів віддачі
Альфа-частинки, уламки поділу, важкі ядра
Примітка. Всі значення відносяться до випромінювання, що падає на тіло, а у разі внутрішнього опромінення - що випускається при ядерному перетворенні.

Примітка. Коефіцієнт W R враховує залежність несприятливих біологічних результатів опромінення у малих дозах від повної лінійної передачі енергії (ЛПЕ) випромінювання. У таблиці 2 наведено залежність вагового коефіцієнта якості W R від ЛПЕ.

Таблиця 2. Залежність коефіцієнта якості WR від ЛПЕ

Потужність еквівалентної дози - відношення збільшення еквівалентної дози dH за час dt до цього інтервалу часу:

Одиниці виміру потужності еквівалентної дози мЗв/с, мкЗв/с, бер/с, мбер/с і т.д.

Вплив випромінювань на живі організми характеризується дозою випромінювання.

Експозиційна доза Х іонізуючого випромінювання - сумарний заряд, що утворився за рахунок випромінювання 1 см 3 повітря за деякий час t.

Вимірюється в кулонахна кілограм (Кл/кг), позасистемна одиниця - рентген (Р).

При дозі 1 Рв 1 см 3за нормальних умов утворюється 2,08 . 109 пар іонів, що відповідає 2,58 . 10 -4 Кл/кг. При цьому в 1 см 3повітря за рахунок іонізації поглинається енергія, що дорівнює 1,1. 10 -8 Дж, тобто. 8,5 мДж/кг.

Поглинена доза випромінювання Д п. - фізична величина, що дорівнює відношенню поглиненої енергії W п до маси M п речовини, що опромінюється. Величини поглиненої дози визначаються за допомогою виразу

Д п = W п / M п.

У системі СІ одиницею поглиненої дози є Ґрей. Ця одиниця названа честь англійського фізика А. Грея. Таку дозу отримує тіло масою 1 кгякщо воно поглинуло енергію в 1 Дж.

До 1980 р. як одиниця поглиненої дози застосовувалися: рад і рентген. Це позасистемні одиниці.

Радий - від англ. поглинена доза випромінювання.

1 радий= 10 -2 Дж/кг = 10 -2 Гр.

1 Грей (Гр) = 100 рад » 110 Р (для гамма-випромінювання).

Одиниця "Рентген" досить часто використовується і зараз; можливо, це просто данина традиції. За визначенням доза в 1 Рвідповідає такому випромінюванню, при якому 1 см 3повітря за н.у. ( Р 0=760 мм. рт. ст, Т = 273 До) утворюється певна кількість пар іонів (N » 2,1 · 10 9), так що їх сумарний заряд дорівнює 3,3 · 10 -10 Кл. Зрозумілий сенс даного визначення: знаючи струм і час розрядки, можна досвідченим шляхом визначити сумарний заряд іонізації та кількість пар іонів, що виникли внаслідок опромінення.

N іон = Q заг/е.

Для цих умов (н.у.) знайдемо величину поглиненої дози:

Д п = W п / M п= 112,5 · 10 -10 / 0,128 · 10 -5 = 8,7 · 10 -3 Дж/кг.

Таким чином, доза один рентген відповідає поглиненій дозі 8,7·10 -3 Дж/кгабо 8,7 · 10 мГр.

1 Р = 8,7 · 10 -3 Дж / кг = 8,7 мГр.

Доза 1 Р створюється променями, що випускаються 1 грамом радію, на відстані 1 м від джерела протягом 1 години.

Потужність поглиненої дози Д I П. - фізична величина, що характеризує величину енергії, що поглинається одиницею маси будь-якого фізичного тіла в одиницю часу:

D 1 п = Д П / t = W П / M Пп t.

Величину фонового випромінювання нам зазвичай повідомляють мікрорентген/годину, наприклад 15 мкР/год. Ця величина має розмірність потужності поглиненої дози, але вона виражена не в одиницях системи СІ.

Еквівалентна доза H екв. - величина, яка характеризує поглинену дозу живого організму. Вона дорівнює поглиненій дозі, помноженій на коефіцієнт, що відображає здатність даного виду випромінювання ушкоджувати тканини організму:

H екв. = КК × D П,

де КК – середній коефіцієнт якості іонізуючого випромінювання у цьому елементі обсягу біологічної тканини (табл. 22.1).

Таблиця 22.1.

Слід зазначити, що еквівалентна доза H еквхарактеризує середнє значення поглиненої дози живим організмом, хоча одні й ті самі тканини (кістки, м'язи, мозок та ін) для різних людей і за різних умов поглинатимуть різну енергію.

У системі СІ одиницею еквівалентної дози є Зіверт (1 Зв), названої так на честь шведського вченого – радіолога Р.Зіверта. Насправді часто використовується позасистемна одиниця еквівалентної дози – бер (біологічний еквівалент рентгена).

1 бер= 0,01 Дж/кг.

На практиці використовуються дольні одиниці: мілібер (1 мбер = 10 -3 бер); мікробер (1 мкбер= 10 -6 бер); нанобер (1 нбер = 10 -9 бер).

Існує інше визначення поняття бер.

Бер - це кількість енергії, поглинена живим організмом при опроміненні будь-яким видом іонізуючої радіації і викликає такий же біологічний ефект, як і поглинена доза в 1 рад рентгенівського або g-випромінювання з енергією 200 кеВ.

Співвідношення між названими одиницями (1 Зв, 1 бер, 1 Р) таке:

1 Зв = 100 бер» 110 Р(Для гамма-випромінювання).

У міру віддалення від точкового джерела доза зменшується пропорційно квадрату відстані (~ 1 / r 2).

Поглинена доза

D п = D 1 ет · t обл / r 2. [D 1 ет] = 1 Р· 1м 2 /година,

де D 1ет – потужність точкового джерела; t обл - час опромінення, год; r – відстань від джерела, м.

Активність точкового випромінювача та потужність дози пов'язані співвідношенням:

Р = До g ,

де До g- іонізаційна постійна, r- Відстань від джерела випромінювання, d- товщина захисного екрана; - коефіцієнт поглинання випромінювання в матеріалі екрану.

Іонізаційна постійна До gкоефіцієнт поглинання екрана складним чином залежать від виду і енергії випромінювання. Для гамма-квантів з енергією близько 1 МеВвідношення коефіцієнта поглинання до густини матеріалу для багатьох матеріалів (вода, алюміній, залізо, мідь, свинець, бетон, цегла) близьке до величини 7 . 10 -3 м 2 /кг.

Природний фон радіації (космічні промені; радіоактивність навколишнього середовища та людського тіла) становить за рік дозу випромінювання близько Гр на людину. Міжнародна комісія з радіаційного захисту встановила для осіб, які працюють із випромінюванням, гранично допустиму за рік дозу 0,05 грн. Доза випромінювання в 3-10 Гр, отримана за короткий час, смертельна.

При роботі з будь-яким джерелом радіації (радіоактивні ізотопи, реактори та ін.) необхідно вживати заходів щодо радіаційного захисту всіх людей, які можуть потрапити до зони дії випромінювання.

Найпростіший метод захисту – це видалення персоналу від джерела випромінювання на досить велику відстань. Навіть без урахування поглинання в повітрі інтенсивність радіації зменшується пропорційно квадрату відстані від джерела. Тому ампули із радіоактивними препаратами не слід брати руками. Треба користуватись спеціальними щипцями з довгою ручкою.

У тих випадках, коли видалення від джерела випромінювання на досить велику відстань неможливе, використовують для захисту від випромінювання перешкоди з матеріалів, що поглинають.

Найбільш складний захист від g-променів і нейтронів через їхню велику проникаючу здатність. Найкращим поглиначем g-променів є свинець. Повільні нейтрони добре поглинаються бором та кадмієм. Швидкі нейтрони попередньо уповільнюються за допомогою графіту.

Фону о 15 мкР/годвідповідає потужність дози 36,2 · 10 -12 Гр/с(або 4,16 · 10 -9 Р/с). За такої потужності дози людина за один рік, за умови, що іонізація тканин відбувається також як іонізація повітря, отримає дозу радіації 1,1 мГр(або 0,13 Р). Така доза радіації дуже мала і безпечна для людини. Але ще треба мати на увазі, що радіація може накопичуватися будівельними матеріалами, які використовуються при будівництві житлових і промислових будівель. Вплив випромінювання від конструкційних матеріалів може бути істотнішим, ніж від фону зовнішнього повітря.

Знаючи загальну еквівалентну дозу, можна знайти еквівалентну поглинену дозу окремих органів ( H орг, i = К рр × Д екв) та оцінити ймовірність їх променевого ураження. У той же час при використанні променевої терапії в медицині дуже важливо знати та встановити значення потужності джерела випромінювання та час експозиції таким чином, щоб еквівалентна поглинена доза для даного органу (наприклад, для легень) не виходила за межі допустимої дози.

Радіація - чинник на живі організми, який ними не розпізнається. Навіть у людей відсутні своєрідні рецептори, які відчували б присутність радіаційного фону. Фахівці ретельно вивчили вплив випромінювання на здоров'я та життя людини. Було створено і прилади, за допомогою яких можна фіксувати показники. Дози опромінення характеризують рівень радіації, під впливом якої людина перебувала протягом року.

У чому вимірюють випромінювання?

У Всесвітньому павутинні можна знайти чимало літератури, присвяченої радіоактивному випромінюванню. Практично у кожному джерелі зустрічаються числові показники норм опромінення та наслідки їх перевищення. Розібратися в незрозумілих одиницях виміру вдається не відразу. Достаток інформації, що характеризує гранично допустимі дози опромінення населення, можуть легко заплутати і знаючої людини. Розглянемо поняття в мінімальному та більш зрозумілому обсязі.

Список величин дуже значний: кюрі, радий, грей, беккерель, бер - це лише основні характеристики дози опромінення. Навіщо так багато? Їх застосовують для певних галузей медицини та охорони навколишнього середовища. За одиницю впливу радіації на будь-яку речовину приймають поглинену дозу - 1 грей (Гр), що дорівнює 1 Дж/кг.

При впливі випромінювання на живі організми говорять про дозу в перерахунку на одиницю маси, помноженої на коефіцієнт пошкодження. Константа виділена кожному за органу своя. В результаті обчислень виходить число з новою одиницею виміру – зіверт (Зв).

На підставі отриманих даних про вплив прийнятого випромінювання на тканини певного органу визначається ефективна еквівалентна доза опромінення. Цей показник обчислюється за допомогою множення попереднього числа у зівертах на коефіцієнт, який враховує різну чутливість тканин до радіоактивного випромінювання. Його значення дозволяє оцінити з урахуванням біологічної реакції організму кількість поглиненої енергії.

Що таке припустимі дози опромінення і коли вони з'явилися?

Фахівці радіаційної безпеки на основі даних про вплив опромінення на здоров'я людини розробили гранично допустимі значення енергії, які можуть поглинути організм без шкоди. Гранично допустимі дози (ПДР) вказані для разового чи тривалого опромінення. При цьому враховують характеристику осіб, які зазнають дії радіаційного фону.

• А - особи, які працюють із джерелами іонізуючого випромінювання. Під час виконання своїх трудових обов'язків піддаються опроміненню.
• Б - населення певної зони, працівники, чиї обов'язки пов'язані з отриманням радіації.
• В – населення країни.

Серед персоналу розрізняють дві групи: працівники контрольованої зони (дози опромінення перевищують 0.3 від річного ПДР) та співробітники поза такою зоною (0.3 від ПДР не перевищується). У межах доз розрізняють 4 типи критичних органів, тобто тих, у тканинах яких спостерігається найбільша кількість руйнувань у зв'язку з іонізованим випромінюванням. Враховуючи перелічені категорії осіб серед населення та працівників, а також критичні органи, встановлює ПДР.

Вперше межі опромінення з'явилися 1928 року. Розмір річного поглинання радіаційного фону становила 600 мілізіверт (мЗв). Встановлено її було для медичних працівників - рентгенологів. З вивченням впливу іонізованого випромінювання на тривалість та якість життя ПДР посилилися. Вже 1956 року планка знизилася до 50 мілізіверт, а 1996-го Міжнародна комісія із захисту від радіації зменшила її до 20 мЗв. Варто зауважити, що при встановленні ПДР до уваги не беруть природне поглинання іонізованої енергії.

Природна радіація

Якщо уникнути зустрічі з радіоактивними елементами та їх випромінюванням ще хоч якось можна, то від природного фону нікуди не втекти. Природне опромінення у кожному з регіонів має індивідуальні показники. Воно було завжди і з роками нікуди не пропадає, лише накопичується.

Рівень природної радіації залежить від кількох факторів:

• показника висоти над рівнем моря (що нижче, тим менше фон, і навпаки);
• структури ґрунту, води, гірських порід;
• штучних причин (виробництво, АЕС).

Людина отримує радіацію через продукти харчування, випромінювання ґрунтів, сонця, під час медичного обстеження. Додатковими джерелами опромінення стають виробничі підприємства, атомні станції, випробувальні полігони та пускові аеродроми.

Фахівці вважають найбільш прийнятним опромінення, яке не перевищує 0.2 мкЗв за годину. А верхня межа норми радіації визначається 0.5 мкЗв на годину. Після деякого часу безперервного впливу іонізованих речовин допустимі дози опромінення для людини збільшуються до 10 мкЗв/год.

На думку лікарів, за все життя людина може отримати радіацію у розмірі не більше 100-700 мілізівертів. За фактом люди, які проживають у гірській місцевості, піддаються випромінюванню у дещо більших розмірах. Середні показники поглинання іонізованої енергії на рік становлять близько 2-3 мілізівертів.

Як саме радіація впливає клітини?

Ряд хімічних сполук має властивість радіаційного випромінювання. Відбувається активний розподіл ядер атомів, що призводить до вивільнення великої кількості енергії. Ця сила здатна буквально виривати електрони від атомів клітин речовини. Сам процес отримав назву іонізації. Атом, який зазнав такої процедури, змінює свої властивості, що призводить до зміни всієї будови речовини. За атомами змінюються молекули, за молекулами – загальні властивості живої тканини. Зі зростанням рівня опромінення збільшується і кількість змінених клітин, що призводить до більш глобальних змін. У зв'язку з чим і було вираховано допустимі дози опромінення для людини. Справа в тому, що зміни в живих клітинах зачіпають молекулу ДНК. Імунна система активно відновлює тканини і навіть здатна «відремонтувати» пошкоджену ДНК. Але у випадках значного опромінення чи порушення захисних сил організму розвиваються захворювання.

З точністю припустити можливість розвитку хвороб, що виникають на клітинному рівні, при звичайному поглинанні радіації складно. Якщо ефективна доза опромінення (це близько 20 мЗв на рік для працівників промисловості) перевищує рекомендовані показники в сотні разів, загальний стан здоров'я значно знижується. Імунна система дає збої, що спричиняє розвиток різних захворювань.

Величезні дози радіації, які можна отримати внаслідок аварії на АЕС чи вибуху атомної бомби, не завжди сумісні з життям. Тканини під впливом змінених клітин гинуть у великій кількості і просто не встигають відновитися, що спричиняє порушення життєво важливих функцій. Якщо частина тканин збережеться, то людина матиме шанс на одужання.

Показники допустимих доз опромінення

Відповідно до норм радіаційної безпеки, встановлено гранично допустимі величини іонізуючого опромінення на рік. Розглянемо наведені показники у таблиці.

Як видно з таблиці, допустима доза опромінення на рік для працівників шкідливих виробництв та АЕС дуже відрізняється від показників, виведених для населення санітарно-захищених зон. Справа в тому, що при тривалому поглинанні допустимого іонізуючого випромінювання організм справляється зі своєчасним відновленням клітин без порушення здоров'я.

Разові дози опромінення людини

Значне збільшення радіаційного фону призводить до серйозніших пошкоджень тканин, у зв'язку з чим починають неправильно функціонувати або зовсім відмовляти органи. виникає лише при отриманні величезної кількості іонізуючої енергії. Незначне перевищення рекомендованих доз може призвести до захворювань, які можна вилікувати.

Перевищують норму дози опромінення та наслідки

Разова доза (мЗв)	Що відбувається з організмом
	Змін у стані здоров'я не спостерігаються
	Знижується загальна кількість лімфоцитів (знижується імунітет)
	Значне зниження лімфоцитів, ознаки слабкості, нудота, блювання
	У 5% випадків смертельний результат, у більшості спостерігається так зване променеве похмілля (ознаки схожі з алкогольним похміллям)
	Зміни у крові, тимчасова чоловіча стерилізація, 50% смертності протягом 30 днів після опромінення
	Смертельна доза опромінення, що не підлягає лікуванню
	Настає кома, смерть протягом 5-30 хвилин
	Миттєва смерть від променя

Разове отримання великої кількості радіаційного випромінювання негативно впливає стан організму: клітини стрімко руйнуються, не встигаючи відновитися. Чим сильніший вплив, тим більше виникає осередків поразки.

Розвиток променевої хвороби: причини

Променевою хворобою називають загальний стан організму, спричинений впливом радіоактивного випромінювання, що перевищує ПДР. Поразки спостерігаються із боку всіх систем. Згідно з заявами Міжнародної комісії з радіологічного захисту, дози опромінення, що викликають променеву хворобу, починаються з показників 500 мЗв за один раз або більше 150 мЗв на рік.

Вражаюча дія високої інтенсивності (понад 500 мЗв разово) виникає внаслідок використання атомної зброї, її випробувань, виникнення техногенних катастроф, проведення процедур інтенсивного опромінення при лікуванні онкологічних, ревматологічних захворювань та хвороб крові.

Розвитку хронічної променевої хвороби підлягають медичні працівники, які перебувають у відділенні променевої терапії та діагностики, а також пацієнти, які часто піддаються радіонуклідним та рентгенологічним дослідженням.

Класифікація променевої хвороби, залежно від доз радіації

Хворобу характеризують, виходячи з того, яку дозу іонізуючого опромінення отримав хворий і як довго це відбувалося. Одноразова дія призводить до гострого стану, а постійно повторюється, але менш масивна - до хронічних процесів.

Розглянемо основні форми променевої хвороби, залежно від одержаного разового опромінення:

• променева травма (менше 1 Зв) – виникають оборотні зміни;
• кістковомозкова форма (від 1 до 6 Зв) – має чотири ступені, залежно від отриманої дози. Смертність за такого діагнозу становить понад 50%. Уражаються клітини червоного кісткового мозку. Стан може покращити трансплантацію. Період відновлення тривалий;
• шлунково-кишкова (10-20 Зв) характеризується важким станом, сепсисом, кровотечами ШКТ;
• судинна (20-80 Зв) - спостерігаються гемодинамічні порушення та тяжка інтоксикація організму;
• церебральна (80 Зв) - летальний кінець протягом 1-3 днів внаслідок набряку мозку.

Шанс на одужання та реабілітацію мають хворі з кістковомозковою формою (у половині випадків). Більш тяжкі стани не підлягають лікуванню. Смерть настає протягом кількох днів чи тижнів.

Перебіг гострої променевої хвороби

Після того, як була отримана висока доза випромінювання, і доза опромінення досягла 1-6 Зв, розвивається гостра променева хвороба. Лікарі поділяють стани, які змінюють один одного, на 4 етапи:

1. Первинна реактивність. Настає у перші години після опромінення. Характеризується слабкістю, зниженням артеріального тиску, нудотою та блюванням. При опроміненні понад 10 Зв переходить одразу в третю фазу.
2. латентний період. Після 3-4 днів з моменту опромінення та до місячного терміну стан покращується.
3. Розгорнута симптоматика. Супроводжується інфекційними, анемічними, кишковими, геморагічними синдромами. Стан важкий.
4. Відновлення.

Гострий стан лікується залежно від характеру клінічної картини. У загальних випадках призначається шляхом запровадження засобів, що нейтралізують радіоактивні речовини. При необхідності виконується переливання крові, трансплантація кісткового мозку.

Пацієнти, яким вдається пережити перші 12 тижнів перебігу гострої променевої хвороби, переважно мають сприятливий прогноз. Але навіть за повного відновлення у таких людей зростає ризик розвитку онкологічних захворювань, а також народження потомства з генетичними аномаліями.

Хронічна променева хвороба

При постійному впливі радіоактивного випромінювання в менших дозах, але сумарно перевищують на рік 150 мЗв (крім природного фону), починається хронічна форма променевої хвороби. Її розвиток відбувається три етапи: формування, відновлення, результат.

Перший етап протікає протягом кількох років (до 3). Тяжкість стану може бути визначена від легкої до важкої. Якщо ізолювати пацієнта від місця отримання радіоактивного випромінювання, протягом трьох років настане фаза відновлення. Після чого можливе повне одужання або, навпаки, прогресування хвороби зі швидким смертельним наслідком.

Іонізоване випромінювання здатне миттєво зруйнувати клітини організму і вивести його з ладу. Саме тому дотримання граничних доз випромінювання є важливим критерієм роботи на шкідливому виробництві та житті неподалік АЕС та випробувальних полігонів.

Рентгенологічним видам обстеження в медицині, як і раніше, відводиться провідна роль. Іноді без даних неможливо підтвердити чи встановити правильний діагноз. З кожним роком методики та рентгенотехніка удосконалюються, ускладнюються, стають безпечнішими, проте шкода від випромінювання залишається. Мінімізація негативного впливу діагностичного опромінення є пріоритетним завданням рентгенології.

Наше завдання – на доступному для будь-якої людини рівні розібратися в існуючих цифрах доз випромінювання, одиницях їх вимірювання та точності. Також, торкнемося теми реальності можливих проблем зі здоров'ям, які можуть спричинити цей вид медичної діагностики.

Рекомендуємо прочитати:

Що таке рентгенівське випромінювання

Рентгенівське випромінювання є потік електромагнітних хвиль з довжиною, що знаходиться в діапазоні між ультрафіолетовим і гамма-випромінюванням. Кожен вид хвиль має свій специфічний вплив на організм людини.

За своєю суттю рентгенівське випромінювання є іонізуючим. Воно має високу проникаючу здатність. Енергія його становить небезпеку для людини. Шкідливість випромінювання тим вища, що більша отримувана доза.

Про шкоду впливу рентгенівського випромінювання на організм людини

Проходячи через тканини тіла людини, рентгенівські промені іонізують їх, змінюючи структуру молекул, атомів, простою мовою – «заряджають» їх. Наслідки отриманого опромінення можуть проявитися як захворювань у самої людини (соматичні ускладнення), чи його потомства (генетичні хвороби).

Кожен орган і тканина по-різному схильні до впливу випромінювання. Тому створено коефіцієнти радіаційного ризику, ознайомитися з якими можна на картинці. Чим більше значення коефіцієнта, тим вище сприйнятливість тканини до дії радіації, отже, і небезпека отримання ускладнення.

Найбільш схильні до впливу радіації кровотворні органи – червоний кістковий мозок.

Найчастіше ускладнення, що у відповідь опромінення, – патології крові.

У людини виникають:

• оборотні зміни складу крові після незначних величин опромінення;
• лейкемія – зменшення кількості лейкоцитів та зміна їх структури, що призводить до збоїв діяльності організму, його вразливості, зниження імунітету;
• тромбоцитопенія – зменшення вмісту тромбоцитів, клітин крові, відповідальних за згортання. Цей патологічний процес може спричинити кровотечі. Стан посилюється пошкодженням стінок судин;
• гемолітичні незворотні зміни у складі крові (розпад еритроцитів та гемоглобіну), внаслідок впливу потужних доз радіації;
• еритроцитопенія – зниження вмісту еритроцитів (червоних кров'яних клітин), що викликає процес гіпоксії (кисневого голодування) у тканинах.

Другієпатологиі:

• розвиток злоякісних захворювань;
• передчасне старіння;
• пошкодження кришталика ока з розвитком катаракти.

Важливо: Небезпечним рентгенівське випромінювання стає у разі інтенсивності та тривалості впливу Медична апаратура застосовує низькоенергетичне опромінення малої тривалості, тому при застосуванні вважається відносно нешкідливою, навіть якщо обстеження доводиться повторювати багаторазово.

Одноразове опромінення, яке отримує пацієнт при звичайній рентгенографії, збільшує ризик розвитку злоякісного процесу в майбутньому приблизно на 0,001%.

Зверніть увагу: на відміну від впливу радіоактивних речовин, шкідлива дія променів припиняється відразу після вимкнення апарату.

Промені не можуть накопичуватися та утворювати радіоактивні речовини, які потім будуть самостійними джерелами випромінювання. Тому після рентгену не слід вживати жодних заходів для виведення радіації з організму.

В яких одиницях вимірюються дози одержаної радіації

Людині, далекій від медицини та рентгенології, важко розібратися в різноманітті специфічної термінології, цифрах доз та одиницях, в яких вони вимірюються. Спробуймо привести інформацію до зрозумілого мінімуму.

Отже, в чому вимірюється доза рентгенівського випромінювання? Одиниць виміру радіації багато. Ми не будемо докладно розбирати все. Беккерель, кюрі, рад, грей, бер – ось перелік основних величин радіації. Застосовуються вони в різних системах вимірювання та галузях радіології. Зупинимося лише на практично значних у рентгендіагностиці.

Нас більше цікавитимуть рентген та зіверт.

Характеристика рівня проникаючої радіації, що випромінюється рентгенівським апаратом, вимірюється в одиниці під назвою «рентген» (Р).

Щоб оцінити дію радіації на людину, запроваджено поняття еквівалентної поглиненої дози (ЕПД).Крім ЕПД існують інші види доз – всі вони представлені в таблиці.

Еквівалентна поглинена доза (на малюнку – Ефективна еквівалентна доза) є кількісною величиною енергії, яку поглинає організм, але при цьому враховується біологічна реакція тканин тіла на випромінювання. Вимірюється вона у зівертах (Зв).

Зіверт приблизно можна порівняти з величиною 100 рентген.

Природний фон опромінення та дози, що видаються медичною рентгенапаратурою, набагато нижчі від цих значень, тому для їх вимірювання використовуються величини тисячної частки (мілі) або однієї мільйонної частки (мікро) Зіверта та Рентгена.

У цифрах це виглядає так:

• 1 зіверт (Зв) = 1000 мілізіверт (мЗв) = 1000000 мікрозіверт (мкЗв)
• 1 рентген (Р) = 1000 мілірентген (мР) = 1000000 мілірентген (мкР)

Щоб оцінити кількісну частину випромінювання, одержуваного за одиницю часу (годину, хвилину, секунду), використовують поняття – потужність дози,що вимірюється в Зв/год (зіверт-годину), мкзв/год (мікрозиверт-год), Р/год (рентген-година), мкр/год (мікрорентген-година). Аналогічно – у хвилинах та секундах.

Можна ще простіше:

• загальне випромінювання вимірюється у рентгенах;
• доза, що отримується людиною – у зівертах.

Дози опромінення, отримані в зівертах, накопичуються протягом усього життя. Тепер спробуємо з'ясувати, скільки ж отримує людина цих самих зівертів.

Природний радіаційний фон

Рівень природної радіації скрізь свій залежить він від наступних факторів:

• висоти над рівнем моря (що вище, тим жорсткіше тло);
• геологічної структури місцевості (ґрунт, вода, гірські породи);
• зовнішніх причин - матеріалу будівлі, наявності ряду підприємств, що дають додаткове променеве навантаження.

Зверніть увагу:найбільш прийнятним вважається фон, при якому рівень радіації не перевищує 0,2 мкЗв/год (мікрозиверт-година), або 20 мкР/год (мікрорентген-година)

Верхньою межею норми вважається величина до 0,5 мкЗв/год = 50 мкР/год.

Протягом кількох годин опромінення допускається доза до 10 мкЗв/год = 1мР/год.

Усі види рентгенологічних досліджень вписуються в безпечні нормативи променевих навантажень, що вимірюються у мЗв (мілізівертах).

Допустимі дози опромінення для людини, накопичені за життя, не повинні виходити за межі 100-700 мЗв. Фактичні значення опромінення людей, які проживають у високогір'ї, можуть бути вищими.

У середньому протягом року людина отримує дозу рівну 2-3 мЗв.

Вона підсумовується з таких складових:

• радіація сонця та космічних випромінювань: 0,3 мЗв – 0,9 мЗв;
• ґрунтово-ландшафтне тло: 0,25 – 0,6 мЗв;
• випромінювання житлових матеріалів та будівель: 0,3 мЗв та вище;
• повітря: 0,2 - 2 мЗв;
• їжа: від 0,02 мЗв;
• вода: від 0,01 – 0,1 мЗв:

Крім зовнішньої дози радіації, в організмі людини накопичуються і власні відкладення радіонуклідних сполук. Вони також є джерелом іонізуючих випромінювань. Наприклад, у кістках цей рівень може досягати значень від 0,1 до 0,5 мЗв.

Крім того, відбувається опромінення калієм-40, що накопичується в організмі. І це значення досягає 0,1 - 0,2 мЗв.

Зверніть увагу: для вимірювання радіаційного фону можна користуватися звичайним дозиметром, наприклад РАДЕКС РД1706, який дає показання в зівертах.

Вимушені діагностичні дози рентгенопромінення

Розмір еквівалентної поглиненої дози при кожному рентгенобстеженні може істотно відрізнятися залежно від виду обстеження. Доза опромінення також залежить від року випуску медичної апаратури, робочого навантаження на нього.

Важливо: сучасна рентгеноапаратура дає випромінювання в десятки разів нижчі, ніж попередня. Можна сказати так: новітня цифрова рентгенотехніка безпечна для людини.

Але все ж таки спробуємо навести усереднені цифри доз, які може отримувати пацієнт. Звернімо увагу на відмінність даних, що видаються цифровою та звичайною рентгеноапаратурою:

• цифрова флюорографія: 0,03-0,06 мЗв, (найсучасніші цифрові апарати дають випромінювання в дозі від 0,002 мЗв, що в 10 разів нижче їх попередників);
• плівкова флюорографія: 0,15-0,25 мЗв, (старі флюорографи: 0,6-0,8 мЗв);
• рентгенографія органів грудної порожнини: 0,15-0,4 мЗв.;
• дентальна (зубна) цифрова рентгенографія: 0,015-0,03 мЗв., Звичайна: 0,1-0,3 мЗВ.

У всіх випадках мова йде про один знімок. Дослідження у додаткових проекціях збільшують дозу пропорційно до кратності їх проведення.

Рентгеноскопічний метод (передбачає не фотографування області тіла, а візуальний огляд рентгенологом на екрані монітора) дає значно менше випромінювання за одиницю часу, але сумарна доза може бути вищою через тривалість процедури. Так, за 15 хвилин рентгеноскопії органів грудної клітки загальна доза отриманого опромінення може становити від 2 до 3,5 мЗв.

Діагностика шлунково-кишкового тракту - від 2 до 6 мЗв.

Комп'ютерна томографія застосовує дози від 1-2 до 6-11 мЗв, залежно від досліджуваних органів. Чим сучаснішим є рентгеноапарат, тим нижчі він дає дози.

Окремо відзначимо радіонуклідні методи діагностики. Одна процедура, що базується на радіофармпрепараті, дає сумарну дозу від 2 до 5 мЗв.

Порівняння ефективних доз радіації, отриманих під час діагностичних видів досліджень, що найчастіше використовуються в медицині, і доз, щодня одержуються людиною з навколишнього середовища, представлено в таблиці.

Процедура	Ефективна доза опромінення	Порівняно з природним опроміненням, отриманим за вказаний проміжок часу
Рентгенографія грудної клітки	0,1 мЗв	10 днів
Флюорографія грудної клітки	0,3 мЗв	30 днів
Комп'ютерна томографія органів черевної порожнини та тазу	10 мЗв	3 роки
Комп'ютерна томографія всього тіла	10 мЗв	3 роки
Внутрішньовенна пієлографія	3 мЗв	1 рік
Рентгенографія шлунка та тонкого кишечника	8 мЗв	3 роки
Рентгенографія товстого кишечника	6 мЗв	2 роки
Рентгенографія хребта	1,5 мЗв	6 місяців
Рентгенографія кісток рук чи ніг	0,001 мЗв	менше 1 дня
Комп'ютерна томографія – голова	2 мЗв	8 місяців
Комп'ютерна томографія – хребет	6 мЗв	2 роки
Мієлографія	4 мЗв	16 місяців
Комп'ютерна томографія – органи грудної клітки	7 мЗв	2 роки
Мікційна цистоуретрографія	5-10років: 1,6 мЗв Грудна дитина: 0,8 мЗв	6 місяців 3 місяці
Комп'ютерна томографія – череп та навколоносові пазухи	0,6 мЗв	2 місяці
Денситометрія кісток (визначення густини)	0,001 мЗв	менше 1 дня
Галактографія	0,7 мЗв	3 місяці
Гістеросальпінгографія	1 мЗв	4 місяці
Мамографія	0,7 мЗв	3 місяці

Важливо:Магнітно-резонансна томографія не використовує рентгенівське опромінення. При цьому виді дослідження на діагностовану область спрямовується електромагнітний імпульс, що збуджує атоми водню тканин, потім вимірюється відгук, що викликає, у сформованому магнітному полі з рівнем високої напруженості.Деякі люди помилково відносять цей метод до рентгенівських.