Предполагаемая доза - Committed dose

Привержена доза в области радиационной защиты является мерой стохастического риска для здоровья из - за поступления радиоактивного материала в организм человека. Стохастик в этом контексте определяется как вероятность индукции рака и генетического повреждения из-за низких уровней радиации. Единица измерения СИ - зиверт .

Ожидаемая доза от внутреннего источника представляет такой же эффективный риск, как и такое же количество эффективной дозы, равномерно применяемой ко всему телу от внешнего источника, или такое же количество эквивалентной дозы, применяемой к части тела. Ожидаемая доза не предназначена для измерения детерминированных эффектов, таких как лучевая болезнь , которые определяются как серьезность воздействия на здоровье, которое обязательно произойдет.

Радиационный риск, предложенный Международной комиссией по радиологической защите (МКРЗ), предсказывает, что эффективная доза в один зиверт несет в себе 5,5% вероятность развития рака. Такой риск представляет собой сумму дозы как внутреннего, так и внешнего облучения.

Определение МКРЗ

В МКРЗ говорится: «Радионуклиды, содержащиеся в организме человека, облучают ткани в течение периодов времени, определяемых их физическим периодом полураспада и их биологическим удерживанием в организме. Таким образом, они могут вызывать дозы в тканях организма в течение многих месяцев или лет после поступления. Необходимость регулирования облучения радионуклидами и накопления дозы облучения в течение продолжительных периодов времени привела к определению ожидаемых величин доз ".

МКРЗ определяет две величины дозы для индивидуальной ожидаемой дозы.

  • Ожидаемая эквивалентная доза - это интеграл по времени от мощности эквивалентной дозы в конкретной ткани или органе, которая будет получена человеком после поступления радиоактивного материала в организм Контрольным лицом, где t - время интегрирования в годах. Это относится конкретно к дозе в конкретной ткани или органе, как и к эквивалентной дозе внешнего облучения.
  • Ожидаемая эффективная доза представляет собой сумму произведений ожидаемых эквивалентных доз для органа или ткани и соответствующих весовых коэффициентов ткани W T , где t - время интегрирования в годах после приема. Период действия обязательств составляет 50 лет для взрослых и 70 лет для детей. Это относится конкретно к дозе для всего тела, как и к эффективной дозе внешнего облучения. Ожидаемая эффективная доза используется для демонстрации соблюдения пределов дозы и вводится в «зарегистрированную дозу» для профессионального облучения, используемого для регистрации, отчетности и ретроспективной демонстрации соблюдения нормативных пределов дозы.

В МКРЗ далее говорится: «Для внутреннего облучения ожидаемые эффективные дозы обычно определяются на основе оценки поступления радионуклидов на основе измерений биопробы или других количеств (например, активности, остающейся в организме или в ежедневных выделениях). Доза облучения определяется исходя из прием с использованием рекомендованных дозовых коэффициентов ».

Прием дозы

Поступление радиоактивного материала может происходить четырьмя путями:

  • вдыхание переносимых по воздуху загрязнителей, таких как радон
  • проглатывание зараженной пищи или жидкостей
  • абсорбция паров, таких как оксид трития, через кожу
  • инъекция медицинских радиоизотопов, таких как технеций-99m

Некоторые искусственные радиоизотопы, такие как йод-131 , химически идентичны естественным изотопам, необходимым организму, и могут легче усваиваться, если у человека есть дефицит этого элемента. Например, йодид калия (KI), вводимый перорально сразу после воздействия, может использоваться для защиты щитовидной железы от попадания внутрь радиоактивного йода в случае аварии или нападения на атомной электростанции, или взрыва ядерного взрывного устройства, которое высвободит радиоактивный йод.

Другие радиоизотопы имеют сродство к определенным тканям, например плутоний в кости, и могут удерживаться там годами, несмотря на свою инородную природу. Таким образом, не всякое излучение вредно. Излучение может поглощаться разными путями, в зависимости от обстоятельств ситуации. Если радиоактивный материал необходим, его можно принимать перорально через стабильные изотопы определенных элементов. Однако это рекомендуется только тем, у кого эти элементы отсутствуют, потому что радиоактивный материал может превратиться из здорового в вредный в очень малых количествах. Самый вредный способ поглощения излучения - это поглощение, потому что практически невозможно контролировать, какое количество излучения попадет в организм.

Физические факторы

Поскольку облучение усиливается по мере приближения к источнику излучения, а также поскольку невозможно дистанцировать или защитить внутренний источник, радиоактивные материалы внутри тела могут доставлять гораздо более высокие дозы к органам-хозяевам, чем обычно из-за пределов тела. Это особенно верно для альфа- и бета- излучателей, которые легко экранируются кожей и одеждой. Некоторые выдвинули гипотезу, что высокая относительная биологическая эффективность альфа может быть связана со склонностью клетки поглощать трансурановые металлы в клеточном ядре, где они будут находиться в непосредственной близости от генома, хотя повышенная эффективность также может наблюдаться для внешнего альфа-излучения в клеточных исследованиях. . Как и при расчетах эквивалентной дозы и эффективной дозы , ожидаемая доза должна включать поправки на относительную биологическую эффективность типа излучения и веса для чувствительности тканей.

Продолжительность

Мощность дозы от однократного поглощения со временем уменьшается как из-за радиоактивного распада , так и из-за биологического распада (т. Е. Выведения из организма). Комбинированный период полураспада радиоактивного и биологического происхождения , называемый эффективным периодом полураспада материала, может варьироваться от часов для медицинских радиоизотопов до десятилетий для трансурановых отходов. Ожидаемая доза - это интеграл этой уменьшающейся мощности дозы за предполагаемый оставшийся срок жизни организма. Большинство правил требует, чтобы этот интеграл принимался в течение 50 лет для потребления в зрелом возрасте или более 70 лет для приема в детстве. При дозиметрическом учете вся ожидаемая доза консервативно назначается году приема, хотя тканям может потребоваться много лет, чтобы действительно накопить эту дозу.

Измерение

См. Также: Внутренняя дозиметрия

Нет прямого способа измерить ожидаемую дозу. Оценки можно сделать путем анализа данных подсчета всего тела , образцов крови, образцов мочи, образцов кала, биопсии и измерения потребления.

Подсчет всего тела (WBC) является наиболее прямым подходом, но имеет некоторые ограничения: он не может обнаруживать бета-излучатели, такие как тритий ; он не дает никакой химической информации о каком-либо соединении, с которым может быть связан радиоизотоп; он может быть неубедительным в отношении природы обнаруженного радиоизотопа; и это сложное измерение, подверженное множеству источников ошибок измерения и калибровки.

Анализ образцов крови, мочи, образцов кала и биопсии может предоставить более точную информацию о химической и изотопной природе загрязнителя, его распределении в организме и скорости выведения. Образцы мочи - это стандартный способ измерения потребления трития, а образцы фекалий - стандартный способ измерения трансуранового поступления.

Если природа и количество радиоактивных материалов, попавших в организм, известны и доступна надежная биохимическая модель этого материала, этого может быть достаточно для определения ожидаемой дозы. В профессиональных сценариях или сценариях несчастных случаев приблизительные оценки могут быть основаны на измерениях окружающей среды, в которой находились люди, но они не могут принимать во внимание такие факторы, как частота дыхания и соблюдение правил гигиены. Точная информация о поступлении и его биохимическом воздействии обычно доступна только в медицинских ситуациях, когда радиофармпрепараты измеряются в калибраторе дозы радиоизотопов перед инъекцией.

Годовой предел поступления (ALI) - это производный предел количества радиоактивного материала, попадающего в организм взрослого рабочего при вдыхании или проглатывании в течение года. ALI - это поступление данного радионуклида в год, которое приведет к:

  • ожидаемая эффективная доза, эквивалентная 0,02 Зв (2 бэра) для «эталонного человеческого тела», или
  • ожидаемая доза, эквивалентная 0,2 Зв (20 бэр) на любой отдельный орган или ткань,

какая бы доза ни была меньше.

Влияние на здоровье

Попадание радиоактивных материалов в организм увеличивает риск рака и, возможно, других стохастических эффектов. Международная комиссия по радиологической защите предложила модель , согласно которой частота рака линейно возрастает с эффективной дозой в размере 5,5% в Зв. Эта модель широко применяется для внешнего излучения, но ее применение к внутреннему загрязнению вызывает споры. Эта модель не учитывает низкие показатели рака у первых сотрудников Лос-Аламосской национальной лаборатории, которые подверглись воздействию плутониевой пыли, а также высокие показатели рака щитовидной железы у детей после аварии на Чернобыльской АЭС . Неофициальный Европейский комитет по радиационному риску поставил под сомнение модель МКРЗ, используемую для внутреннего облучения. Однако в отчете Национального совета по радиологической защите Соединенного Королевства одобряются подходы МКРЗ к оценке доз и рисков от внутренних источников излучения, и он соглашается с выводами CERRIE о том, что это должны быть наилучшие оценки и что связанным с ними неопределенностям следует уделять больше внимания.

Истинная связь между ожидаемой дозой и раком почти наверняка нелинейна. Например, йод-131 примечателен тем, что высокие дозы изотопа иногда менее опасны, чем низкие, поскольку они имеют тенденцию убивать ткани щитовидной железы , которые в противном случае стали бы злокачественными в результате радиации. Большинство исследований применения очень высоких доз I-131 для лечения болезни Грейвса не выявили увеличения частоты рака щитовидной железы, даже несмотря на то, что при абсорбции I-131 в умеренных дозах наблюдается линейное увеличение риска рака щитовидной железы.

Внутреннее облучение населения регулируется нормативными пределами радиоактивного содержания пищи и воды. Эти пределы обычно выражаются в беккерелях на килограмм, причем для каждого загрязнителя устанавливаются разные пределы.

Попадание в организм очень большого количества радиоактивного материала в редких случаях может вызвать острый лучевой синдром (ОЛБ). Примеры включают отравление Александра Литвиненко и Leide das Neves Ferreira . Хотя нет сомнений в том, что внутреннее загрязнение было причиной ОРС в этих случаях, недостаточно данных, чтобы установить, какие количества ожидаемой дозы могут вызвать симптомы ОРС. В большинстве сценариев, где вызывает беспокойство ОЛБ, эффективная доза внешнего облучения обычно намного опаснее, чем доза внутреннего облучения. Обычно наибольшее беспокойство при внутреннем облучении вызывает то, что радиоактивный материал может оставаться в организме в течение продолжительного периода времени, «заставляя» субъекта накапливать дозу спустя много времени после прекращения первоначального облучения. Более сотни человек, включая Эбена Байерса и девушек с радием , получили ожидаемые дозы, превышающие 10 Гр, и умерли от рака или естественных причин, тогда как такое же количество острой дозы внешнего облучения неизменно вызывает более раннюю смерть от ОЛБ.

Примеры

Ниже приведены примеры внутреннего воздействия.

  • Торотраст
  • Воздействие, вызванное калием-40, присутствующим у нормального человека.
  • Воздействие проглатывания растворимого радиоактивного вещества, такие , как 89 Sr в коров " молока .
  • Человек, которого лечат от рака с помощью метода радиотерапии из открытого источника, при котором радиоизотоп используется в качестве лекарственного средства (обычно в виде жидкости или таблеток). Обзор по этой теме был опубликован в 1999 году. Поскольку радиоактивный материал тесно смешивается с пораженным объектом, часто бывает трудно обеззаразить объект или человека в случае внутреннего облучения. Хотя некоторые очень нерастворимые материалы, такие как продукты деления в матрице диоксида урана, могут никогда не стать действительно частью организма, нормально рассматривать такие частицы в легких и пищеварительном тракте как форму внутреннего загрязнения, которое приводит к внутреннему облучению. .
  • Борная нейтронно-захватная терапия (БНЗТ) включает введение химического вещества, меченного бором-10, которое предпочтительно связывается с опухолевыми клетками. Нейтроны из ядерного реактора формируются замедлителем нейтронов в нейтронный энергетический спектр, пригодный для обработки BNCT. Эти нейтроны избирательно бомбардируют опухоль. Нейтроны в теле быстро замедляются и превращаются в тепловые нейтроны низкой энергии . Эти тепловые нейтроны захватываются введенным бором-10, образуя возбужденный (бор-11), который распадается на литий-7 и альфа-частицу гелия-4, оба они производят близкорасположенное ионизирующее излучение. Эта концепция описывается как бинарная система, использующая два отдельных компонента для лечения рака. Каждый компонент сам по себе относительно безвреден для клеток, но в сочетании для лечения они производят высокоцитоцидный ( цитотоксический ) эффект, который является летальным (в ограниченном диапазоне 5-9 микрометров или приблизительно один диаметр клетки). Клинические испытания с многообещающими результатами в настоящее время проводятся в Финляндии и Японии.

Связанные количества

Комиссия по ядерному регулированию США определяет некоторые величины, не относящиеся к СИ, для расчета ожидаемой дозы для использования только в рамках системы регулирования США. Они носят названия, отличные от имен, используемых в Международной системе радиационной защиты МКРЗ, а именно:

  • Ожидаемый эквивалент дозы (CDE) - это эквивалентная доза, полученная конкретным органом или тканью из внутреннего источника без учета чувствительности ткани. По сути, это промежуточный результат расчета, который нельзя напрямую сравнивать с конечными дозиметрическими величинами.
  • Ожидаемый эквивалент эффективной дозы (CEDE), как определено в Разделе 10, Раздел 20.1003 Свода федеральных нормативных актов США, доза CEDE (HE, 50) представляет собой сумму произведений эквивалентов ожидаемой дозы для каждого из органов тела. или облучаемые ткани, умноженные на весовые коэффициенты (WT), применимые к каждому из этих органов или тканей.

Путаница между системами количества доз США и МКРЗ может возникнуть из-за того, что термин «эквивалент дозы» использовался в системе МКРЗ с 1991 года только для величин, рассчитанных с использованием значения Q (Линейная передача энергии - LET), которую МКРЗ называет «эксплуатационные количества». Однако в системе NRC США «эквивалент дозы» по-прежнему используется для обозначения величин, которые рассчитываются с весовыми коэффициентами ткани и излучения, которые в системе МКРЗ теперь известны как «защитные величины», которые называются «эффективной дозой» и «эквивалентом». доза ".

Смотрите также

Ссылки

внешние ссылки