Основи на дозиметрията на йонизиращите лъчения. Основи на дозиметрията. Клинични форми, тежест и резултати от заболяването с външно относително равномерно облъчване на човек

Методи за дозиметрия и радиометрия, НРБ

Дозиметрия: количествена оценка на погълнатата енергия на йонизиращото лъчение. Развитието на дозиметрията първоначално се определя от необходимостта от защита на хората от йонизиращо лъчение. Скоро след откриването на рентгеновите лъчи се забелязват биологични ефекти, които възникват при облъчване на хора. Необходимо е да се определи количествено степента на радиационна опасност.

Дози на облъчване: Експозиционна доза = доза на облъчване (C/kg, извънсистемно P – рентгеново лъчение) – количествена характеристика на йонизиращата способност на гама-лъчението във въздуха. Значение: количеството енергия на йонизиращото лъчение, падащо върху обект по време на облъчване Абсорбирана доза = доза на лъчение (1Gy=1J/kg=100 rad, извънсистемен rad) – количеството енергия на йонизиращото лъчение, предадено на веществото (D=de /dm). 1Gy=1J енергия от всякакъв вид се абсорбира от 1kg маса вещество

Регулиране на дозовото натоварване в Русия (NRB-99) „Норми за радиационна безопасност/NRB-99/2009 SanPiN” от 1 септември 2009 г. ОСНОВНИ САНИТАРНИ ПРАВИЛА ЗА ОСИГУРЯВАНЕ НА РАДИАЦИОННА БЕЗОПАСНОСТ (OSPORB 99/2010)

СТАНДАРТИ ЗА РАДИАЦИОННА БЕЗОПАСНОСТ NRB-99/2009 (въведени на 1 септември 2009 г.) Санитарни правила и норми SanPiN I. Обхват 1.1. Стандартите за радиационна безопасност NRB-99/2009 (наричани по-нататък - Нормите) се прилагат за осигуряване на безопасността на хората при всички условия на излагане на йонизиращи лъчения от изкуствен или естествен произход. Изискванията и стандартите, установени от Нормите, са задължителни за всички юридически и физически лица, независимо от тяхната подчиненост и форма на собственост, в резултат на чиято дейност е възможно облъчване на хора, както и за администрациите на съставните образувания на Руската федерация, местни власти, граждани на Руската федерация, чужди граждани и лица без гражданство, живеещи на територията на Руската федерация Тези стандарти установяват основните граници на дозите, допустимите нива на излагане на йонизиращо лъчение за ограничаване на облъчването на населението в съответствие с Федералния закон от януари 9, 1996 N 3-FZ "За радиационната безопасност на населението" Стандартите се прилагат за следните източници на йонизиращи лъчения: - изкуствени източници поради нормалната работа на изкуствени източници на радиация; - изкуствени източници в резултат на радиационна авария; - природни източници; - медицински източници.

Категории лица: А – персонал, постоянно или временно работещ с източници на йонизиращи лъчения; B – лица (население и персонал), които не работят пряко с ИИ, могат да бъдат изложени на ИИ, например поради условията на живот или условия на работа (чистачи и др.); B – цялото останало население Дозови граници са установени и за трите групи (стр. 110 Пивоваров, Михалев, 2004, таблица по-долу)

Стандарти за радиационна безопасност, приети в Русия (NRB-99) Биологичният ефект от еднакви погълнати дози от различни видове радиация върху тялото не е еднакъв (LET) Коефициент на тежест: За рентгеново, - и - лъчение K = 1; За -радиация K=20 еквивалентната доза е равна на произведението на погълнатата доза от тегловния коефициент Ефективна доза (E, Sv - сиверт) - мярка за риска от дълготрайни последици от облъчване на цялото тяло. и отделни органи, е равна на произведението на еквивалентната доза в органи и тъкани с тегловния коефициент (см. таблицата по-долу)

Изчисляване на максимално допустимите дози (ПДД): понятие за критични органи 1-ва група - цяло тяло, гонади, червен костен мозък; Група 2 – мускули, щитовидна жлеза, мастна тъкан, черен дроб, бъбреци, далак, стомашно-чревен тракт, бели дробове, очна леща и др. Група 3 – кожа, костна тъкан, ръце, предмишници, крака, стъпала и др.

Коефициенти на тежест за органи и тъкани (въз основа на скоростта на клетъчен обмен) Гонади 0,20 Костен мозък (червен) 0,12 Дебело черво (ректум, сигмоидно и низходящо дебело черво) 0,12 Бели дробове 0,12 стомах 0,12 Пикочен мехур 0,05 Гърди 0,05 Черен дроб 0,05 Хранопровод 0,05 Щитовидна жлеза 0,05 Кожа 0,01 Клетки от костни повърхности 0,01 Други органи (надбъбречни жлези, мозък, цекум, възходящо и напречно дебело черво, тънки черва, бъбреци, мускулна тъкан, панкреас, далак, тимусна жлеза, матка) 0,05

Основни граници на дозата съгласно NRB-09 персонал група A персонал група B (1/4 от група A) Население Средна ефективна доза за всеки последователни 5 години, mSv/година 20 (50)5 (12,5)1 ( 5) Еквивалентна доза , mSv/година В лещата на окото 15037,515 в кожата В ръцете и краката

Дозиметрични методи Физически: базирани на промяна в големината на всеки физически ефект, причинен от поглъщането на енергията на излъчване в дадено вещество (йонизация, светене, промяна в проводимостта и т.н.) Химически: базирани на измерване на промени в химичните системи под въздействието на облъчване (валентност на елемент, ъгъл на въртене на равнината на поляризационна светлина, брой молекули от този тип) Биологично: въз основа на регистриране на биологични промени под въздействието на AI на молекулярно, субклетъчно, клетъчно, тъканно ниво (мутации, хромозомни пренареждания, оцеляване и др.) Биофизични: EPR дозиметрия

1. Йонизационен метод на дозиметрия или метод на йонизационна камера В камера, пълна с газ (въздух), се образуват йони, които, поставени в електрическо поле, се събират върху електродите и създават електрически ток. (измерване на погълната доза) Йонизационната камера е най-простият напълнен с газ детектор. Представлява система от два или три електрода в обем, запълнен с газ (He+Ar, Ar+C2H2, Ne). Недостатък на йонизационната камера са много ниските токове. Този недостатък на йонизационната камера е преодолян в йонизационните детектори с газово усилване. За регистриране на неутрони се използва специална модификация на йонизационната камера - камера за делене.

Камера за делене Камерата за делене е специална модификация на йонизационна камера, предназначена да регистрира неутрони. Камерите за делене използват реакция на делене. Вътрешната повърхност на такава йонизационна камера е покрита с тънък слой делящ се материал (235 U, 238 U, 239 Pu, 232 Th). Импулсите от високоенергийни фрагменти на делене предизвикват по-голяма йонизация в газа на камерата и съответно имат голяма амплитуда. йонизационна камера Диаграма на камера за делене. Размерите на камерите за делене могат да бъдат няколко пъти по-малки, отколкото на фигурата.Въпреки това, ефективността на регистрация в еднослойна камера за делене дори за топлинни неутрони е малка (части от процента) и камерите за делене често се правят многослойни.

4. Сцинтилационен метод Светлинният поток на редица вещества (сцинтилатори) зависи линейно от погълнатата доза в широк диапазон на дозите.Такива вещества в комбинация с фотоумножител се използват като дозиметри. Предимства: -възможност за регистриране на почти всеки вид йонизиращо лъчение; - Възможност за измерване на енергията на частици или кванти - Висока ефективност на откриване на радиация Недостатък: необходимо е да се сближи максимално съставът на сцинтилатора и абсорбиращата субстанция, вижте Максимов, Оджагов Луминесцентни вещества - сцинтилатори: Неорганични и органични твърди вещества ( цинков сулфид, активиран от сребро, антрацен) Органична пластмаса (полистирен с добавка на n-терфенил) Течен органичен (разтвор на n-терфенил в ароматно съединение); Газ (ксенон)

Преносим w/c брояч Triathler (Hidex) с алфа/бета разделяне (възможно захранване с батерии) Сертифициран MVI "Радиев институт" 3 H - SP (NRB-99) Sr-90 (за радиация на Черенков и w/c радиохимия)

10 6 Gy - за оцветяване на кристали и стъкла" title="5. Химични методи на дозиметрия Предимства: възможност за постигане на висока степен на сходство на дозиметъра с облъчения обект по химичен състав и форма. Обхват на приложение на химичните методи: За дози > 10 6 Gy – оцветяване на кристали и стъкла" class="link_thumb"> 20 !} 5. Химични методи на дозиметрия Предимства: възможност за постигане на висока степен на сходство на дозиметъра с облъчвания обект по химичен състав и форма. Обхват на приложение на химичните методи: За дози > 10 6 Gy - за оцветяване на кристали и стъкла За дози от 10 4 до 10 5 Gy - за реакции в течна фаза За дози 10 6 Gy - за оцветяване на кристали и стъкла "> 10 6 Gy - за оцветяване на кристали и стъкла За дози от 10 4 до 10 5 Gy - чрез реакции в течна фаза За дози от 10 6 Gy - чрез оцветяване на кристали и стъкла" title="5. Химични методи на дозиметрия Предимства: възможност за постигане на висока степен на сходство на дозиметъра с облъчвания обект по химичен състав и форма Област на приложение на химичните методи: За дози > 10 6 Gy - за оцветяване на кристали и стъкла"> title="5. Химични методи на дозиметрия Предимства: възможност за постигане на висока степен на сходство на дозиметъра с облъчвания обект по химичен състав и форма. Област на приложение на химичните методи: За дози > 10 6 Gy – за оцветяване на кристали и стъкла">!}

5.1. Течни (водни) химични детектори се основават на реакции, протичащи между вещества, разтворени във вода, и продукти от радиолиза на водата.Феросулфатен детектор (Dosimeter Fricke, Tsyb, 2005, стр. 82) Въз основа на свойството на двувалентните железни йони Fe 2+ да бъдат окислява се в кисела среда от OH* радикали до железен Fe 3+ В стандартен детектор при абсорбция 100 eV се образуват 15,6 железни йони. Количеството Fe 3+ йони се определя от плътността на цвета на реагента (калиево-тиоцианатна сол KCNS).Интензитетът на цвета е пропорционален на погълнатата доза. Диапазонът на измерените дози гама лъчение е рад. Детекторът е чувствителен към органични примеси

Нитратен детектор Въз основа на свойството на нитратните йони NO 3 - да се редуцират от атомен водород до нитритни йони NO 2 - Нитритите се откриват чрез специални индикатори Цериев детектор Четиривалентните цериеви йони Ce 4+ се редуцират от атомен водород до тривалентен Ce 3+

5.2. Химически детектори на базата на хлор-заместени въглеводороди Повишената чувствителност на детекторите се обяснява с възникването на верижни реакции в веществото на детектора, поради което се образува голям брой крайни продукти; детектор на базата на хлороформ (CHCl3) - когато хлороформ се облъчва, се образува солна киселина (HCl). Добивът на солна киселина се увеличава в присъствието на кислород. Солната киселина може да бъде открита с помощта на всеки киселинно-базисен индикатор (например бромкрезол лилаво).Детекторът на базата на тетрахлорид на въглерод (CCl 4) е нечувствителен към излъчване на CCl 4 при въвеждане на добавки с подвижни водородни атоми в него, което може значително да увеличи добив на продукта – солна киселина.киселини.

100 V/m Широк диапазон на мощност на дозата > 10 Sv/h Широк енергиен диапазон DMC 2000 S 50 keV до 6 MeV DMC 2000 X 20 keV до 6 MeV DMC 2000 XB 20 keV до 6 MeV + Beta Em" title="(!LANG : Индивидуални дозиметри SYNODYS / MGPI EM съпротивление надвишава изискванията >100 V/m Широк диапазон на мощността на дозата > 10 Sv/h Широк енергиен диапазон DMC 2000 S 50 keV до 6 MeV DMC 2000 X 20 keV до 6 MeV DMC 2000 XB 20 keV до 6 MeV + Бета Em" class="link_thumb"> 27 !}Лични дозиметри SYNODYS / MGPI EM съпротивление надвишава изискванията >100 V/m Широк диапазон на мощност на дозата > 10 Sv/h Широк енергиен диапазон DMC 2000 S 50 keV до 6 MeV DMC 2000 X 20 keV до 6 MeV DMC 2000 XB 20 keV до 6 MeV + Бета Emax > 150 keV 100 V/m Широк диапазон на мощността на дозата > 10 Sv/h Широк енергиен диапазон DMC 2000 S 50 keV до 6 MeV DMC 2000 X 20 keV до 6 MeV DMC 2000 XB 20 keV до 6 MeV + Beta Em" > 100 V/m Широк диапазон на мощност на дозата > 10 Sv/h Широк енергиен диапазон DMC 2000 S 50 keV до 6 MeV DMC 2000 X 20 keV до 6 MeV DMC 2000 XB 20 keV до 6 MeV + Beta Emax > 150 keV" > 100 V/m Широк диапазон на мощност дози > 10 Sv/h Широк енергиен диапазон DMC 2000 S 50 keV до 6 MeV DMC 2000 X 20 keV до 6 MeV DMC 2000 XB 20 keV до 6 MeV + Beta Em" title="Индивидуални дозиметри SYNODYS / MGPI EM съпротивление надвишава изискванията >100 V/m Широк диапазон на мощност на дозата > 10 Sv/h Широк енергиен диапазон DMC 2000 S 50 keV до 6 MeV DMC 2000 X 20 keV до 6 MeV DMC 2000 XB 20 keV до 6 MeV + Beta Em"> title="Лични дозиметри SYNODYS / MGPI EM съпротивление надвишава изискванията >100 V/m Широк диапазон на мощността на дозата > 10 Sv/h Широк енергиен диапазон DMC 2000 S 50 keV до 6 MeV DMC 2000 X 20 keV до 6 MeV DMC 2000 XB 20 keV до 6 MeV + Бета Em"> !}

Индивидуални гама-неутронни дозиметри DMC 2000 GN SYNODYS Електронен директно отчитащ дозиметър за гама-лъчение и неутрони в широк енергиен диапазон. Неутронни измервания: Доза: 10 µSv – 10 Sv Мощност на дозата: 10 µSv/h – 10 Sv/h Енергия: 0,025 eV – 15 MeV Гама измервания: Доза: 1 µSv – 10 Sv Мощност на дозата: 0,1 µSv/h – 10 Sv/ h Енергия: 50 keV – 6 MeV Полиетилен / Li6 / B10 конвертор/абсорбер (PTB лиценз)

Персонален дозиметър DIS, SYNODYS / RADOS Диапазон на измерване: Hp(10) 1 uSv до 0,5 Sv (40Sv) Hp(0,07) 10 uSv до 0,5 Sv (40Sv) Енергиен диапазон: Hp(10) +30% от 15 keV до 9 MeV Hp(0.07) +30% от 6 keV до 9 MeV Бета частици: Hp(0.07) +10 … -50% от 240 keV до 2.2 MeV Тегло и размер: 41x44x9 mm; 20 гр. без държач

Методи за биологична дозиметрия (човек) = ретроспективна дозиметрия (идентифициране на ефектите от дозовите натоварвания върху тялото по време на външно и вътрешно облъчване): Цитогенетични: записване на честотата на хромозомните пренареждания в клетките на периферната кръв или костния мозък; Молекулярна генетика: идентифициране на честотата на клетките, носещи соматични мутации в отделни генни локуси в периферната кръв с помощта на поточна цитометрия; Хематологични: регистриране на количеството и съотношението на образуваните кръвни съставки през острия лъчев период, Имунобактериологични: измерване на имунната реактивност на облъчения организъм и състава на микрофлората на покривните тъкани и червата; Биохимични: промени в биохимичните свойства на биологичните течности (кръв и урина) Биофизични: регистриране на промени в биофизичните свойства на молекулите (биолуминесценция, електрохемилуминесценция); ESR дозиметрия на зъбния емайл.

Методи, базирани на хромозомни аберации Нестабилни аберации: кариологичен тест - официално приет от МААЕ през 1986 г. (предложен през 60-те години на миналия век) Основа на метода - Зависимост на броя на аберациите (главно дицентрици и пръстени) в лимфоцитите на периферната кръв и костния мозък от доза радиация Дава представа за средната доза, погълната от тялото; Лимфоцитите са най-радиочувствителните компоненти на кръвта.При липса на лимфоцити в периферната кръв е възможно да се използват лимфоцити от костния мозък.Дозовият диапазон е от естественото фоново ниво до 1-2 Gy. Методът получава широко разпространение след разработването на метод за култивиране на човешки лимфоцити: Основи на метода: - 1 ml кръв съдържа 1-3 милиона малки лимфоцитни клетки, способни да се делят по време на култивиране. -В периферната кръв лимфоцитите са в естествено синхронизирано състояние (G0); - Нивото на спонтанни аберации при клинично здрави хора не е високо (1-1,5%) - Дълъг първи митотичен цикъл (2 дни); -Броят на аберациите при облъчване in vivo и in vitro е еднакъв!! Ограничения: методът дава адекватни резултати за кратък период след остро облъчване поради естественото измиване на аберантните лимфоцити от кръвния поток (2-3 месеца) - броят на аберантните клетки намалява 2 пъти на всеки 2-3 години. Ретроспективната оценка на дозите при хронично облъчвани хора и в дългосрочни периоди е ТРУДНА поради ефекта на малки дози (индивидуалното разсейване на стойностите е твърде голямо)

Стабилни аберации (транслокации) - "нов" метод за оценка на дозите в дългосрочен период след облъчване. Транслокациите се генерират в периферната кръв от облъчени стволови клетки от костен мозък - персистират дълго време; Експериментално (1970 г.) е установена корелация между физическите дози и добива на транслокации при индивиди, оцелели от атомната бомбардировка през 1945 г. Използва се методът на флуоресцентна in situ хибридизация на клетките (FISH), насърчаван след 1986 г. - методът се основава върху селективно оцветяване на хомоложни двойки хромозоми с помощта на молекулярни проби, специфични за определени ДНК последователности. Предимства: в момента единственият метод за ретроспективна оценка на дозите в дългосрочен план! Проблеми: Избор на хромозоми за оцветяване; Избор на видове транслокации; Избор на период след облъчване; Оценка на спонтанното ниво на транслокации - транслокациите при необлъчени лица са по-чести от дицентриците. В периода от 10 до 65 години спонтанното ниво на транслокации нараства от 1,5 до 15 на 1000 клетки; Избор на калибрационни зависимости; Скъп метод. Хромозомата, която е маркирана със зелени и червени петна (горе вляво), е тази, при която е налице грешно пренареждане.

Микронуклеусен тест Оценка на броя на микроядрата в популация от клетки и техните потомци. Предимства на метода: -Простота (в сравнение с хромозомния анализ) -Експресивност -Може да се използва за асинхронни клетъчни популации Недостатъци на метода: -образуването на микроядра в кръвните клетки възниква в резултат на излагане на човека не само на йонизиращо лъчение, но също и към много други мутагени, тоест фактори, способни да причинят наследствени промени (мутации). Те включват ултравиолетова радиация, множество химични съединения, включително някои лекарства, домакински химически продукти и др. Следователно броят на микроядрата не може да се свърже еднозначно само с дозата на йонизиращото лъчение. Препоръчително е да се използва методът на микронуклеарния тест не за оценка на дозите, а само за идентифициране на високорискови групи по време на масови проучвания на населението.

Дозиметрия, базирана на молекулярно-генетични методи Генни мутации възникват в облъчени клетки заедно със структурни мутации (аберации) Показана е зависимостта на честотата на индуциране на мутации в отделните гени с нарастваща доза (мутации/Gy) Поради ниския добив на мутации на единична доза, необходим е анализ на голям брой клетки (), поради което се използват периферни кръвни клетки; Методи на поточна цитометрия; В момента се изследват мутации в пет генетични локуса, контролиращи хемоглобина, главния комплекс за хистосъвместимост, Т-клетъчния рецептор, гликофорин А и хипоксантин-гуанин фосфорибозилтрансфераза. Като цяло методите са в етап на разработка (вижте Tsyb et al., 2005, c)

Мутации в Т-клетъчния рецепторен локус (TCR, ТкР) Честотата на TCR-мутантните лимфоцити корелира с дозата през първите няколко години след облъчването, т.к. мутации в TCR локуса се появяват в зрели лимфоцити. Полуживотът на мутантните клетки е около две години. Възможността за използване на метода е ограничена до 2-4 години след облъчването. Теоретичният праг на чувствителност на метода е 0,5 Gy. Експерименталната зависимост от дозата все още не е разкрита. Честотата на TCR-мутантните клетки корелира с честотата на нестабилните аберации.Също така е възможно да се определи честотата на мутациите в локуса на хипоксантин-гуанин фосфорилтрансфераза (HGPRT) и редица други локуси. Т-клетъчни рецептори (TCR, ТкР) повърхностни протеинови комплекси на Т-лимфоцити, отговорни за разпознаването на обработени антигени, свързани с молекули на главния комплекс на хистосъвместимост (МНС) на повърхността на антиген-представящите клетки протеинови Т-лимфоцити на основния комплекс на хистосъвместимост антигени на антиген-представящи клетки TCR се състои от две субединици, закотвени в клетъчната мембрана и свързани с комплекса CD3.CD3 с мултисубединица Взаимодействието на TCR с MHC и свързания с него антиген води до активиране на Т лимфоцити и е ключов точка за задействане на имунния отговор.

Дозиметрия през целия живот – десетилетия след облъчването В дългосрочния период след облъчването се оценява честотата на селективно неутралните генни мутации, възникващи в дългоживеещи стволови клетки: Поточен цитометричен анализ на честотата на клетки с мутации в локуса на гликофорин А Доза установена е зависимост; Установена е висока възпроизводимост на параметрите на линейната зависимост доза-ефект с полето на облъчване (от 10 до 45 години) Показана е корелация с честотата на стабилните аберации Общи проблеми на методите за оценка на генни мутации: броят на клетките с генни мутации се увеличава под въздействието на фактори от различно естество, а не само на AI - няма специфичен маркер за излагане на радиация. Следователно честотата на мутациите в локуса на гликофорин А се счита за интегрален индикатор за генотоксична експозиция през целия живот на човека. Гликофорините са група от главни трансмембранни сиалогликопротеини (полипептиди) на еритроцитите. Те се състоят от ~60% въглехидратен компонент, 40% протеинов компонент. еритроцити Наличието на гликофорини в еритроцитната мембрана е доказано за първи път през 1791 г. (Fairbanks et al). Четири вида гликофорини (гликофорини A, D, C и D) съставляват 2% от всички протеини на еритроцитната мембрана. В този случай преобладава гликофорин А, присъстващ в количество от 59·10 молекули на клетка. Количествата на гликофорини B, C и D са съответно 0,83·10, 0,51·10 и 0,2·10. Поради наличието на голям брой остатъци от сиалова киселина, гликофорините са отговорни за приблизително 60% от отрицателния заряд на повърхността на червените кръвни клетки. сиалова киселина Тези молекули играят важна роля във взаимодействието на червените кръвни клетки една с друга , с други кръвни клетки и с ендотела.ендотел

Оценка на броя на клетъчния състав на периферната кръв Изследване на динамиката на броя на неутрофилите и тромбоцитите Левко-лимфоцитен индекс - условната сума на левкоцитите и лимфоцитите на периферната кръв Методите работят главно в областта на високите дози

EPR дозиметрия Регистриране на EPR центрове в емайла на екстрахирани зъби, методът се използва за оценка на индивидуалната доза облъчване; Детекция: спектроскопска регистрация на EPR сигнали от емайла на зъбите на облъчени лица; Физическата основа на метода: натрупването на радиационно индуцирани радикали (CO 2 -) в химичната структура на хидроксиапатита, който е част от биологичната тъкан - зъбния емайл Хидроксиапатити (Ca 10 (PO 4) 6 (OH 2) ) са основната форма на калциев фосфат в костите и зъбите.

История на метода - През 1968 г. по време на EPR спектроскопия на бедрената кост и зъбния емайл на бозайници, облъчени с дози Gy, беше открита строга линейна зависимост на стойността на EPR сигнала от дозата. – В зъбния емайл индуцираните от радиация резонансни центрове дават най-интензивни сигнали, отколкото в други тъкани. Емайлът се формира в детството. – Сигналите се основават на образуването на свободни радикали CO 2 -3 в резултат на улавянето на свободни електрони, появяващи се в облъчения емайл от CO комплекса Предимства на метода: Дълъг живот на EPR центровете - те могат да персистират в зъбния емайл (10 7)10 9 години (с t=25 o C). Недостатъци на метода: под въздействието на ултравиолетовото лъчение се образуват резонансни центрове Трудоемко събиране на материал (екстрахирани зъби); В присъствието на остеотропни радионуклиди (90 Sr) се образуват допълнителни EPR центрове.

Метод за определяне на абсорбираните дози на външно гама лъчение от спектрите на електронния парамагнитен резонанс на зъбния емайл (GOST R) БЕЗОПАСНОСТ ПРИ АВАРИЙНИ СИТУАЦИИ КОНТРОЛ НА НАСЕЛЕНИЕТО ДОЗИМЕТРИЧЕН МЕТОД ЗА ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ПОГЛОТЕНИТЕ ДОЗИ НА ВЪНШНОТО ГАМА ИЗЛЪЧВАНЕ ИЗПОЛЗВАНЕ НА СПЕКТРИ НА ЕЛЕКТРОНЕН ПАРАМАГНИТЕН РЕЗОНАНС НА ДЕНТАЛНА Е МАЛИЯ Окончателно издание Изкл. icial публикация ГОСТСТАНДАРТ НА РУСИЯ Москва ГОСТ Р РАЗРАБОТЕН от Изследователския изпитателен център за радиационна безопасност на космически обекти на Федералното управление по медицински, биологични и екстремни проблеми към Министерството на здравеопазването и медицинската индустрия на Русия с участието на Института по биофизика на Министерството на здравеопазването и медицинската промишленост на Русия, Всеруският научноизследователски институт по физико-технически и радиотехнически измервания на Държавния стандарт на Русия, Всеруският научноизследователски институт по минерални суровини на Геолком към Министерския съвет на Русия, Дружество с ограничена отговорност "Тритон" ВЪВЕДЕНО от Техническия комитет по стандартизация TC 71 "Гражданска отбрана, превенция и реакция при извънредни ситуации" ВЪВЕДЕНО Издателство "Стандарти", 1995г.

ДОЗИМЕТРИЯ НА ЙОНИЗИРАЩИ ЛЪЧЕНИЯ(на гръцки dosis доза, порция + metreo мярка) - клон на радиационната физика и измервателната технология, занимаващ се с измерването и изследването на полета на йонизиращо лъчение (фотонни и корпускулярни), изследване на ефектите от тяхното взаимодействие с материята, както и дозови полета, създадени в резултат (вж. ) в материята. Д. и. И. широко използвани при разработването на методи за генериране на радиационни полета и дозови полета със зададени параметри. Означава D. и. И. използвани при разработването и използването на източници на йонизиращи лъчения в националната икономика, науката и медицината.

Появата и развитието на D. и. И. свързани с откриването и практическото използване на рентгеново и гама лъчение, неутрони и други ядрени частици, с изучаването на тяхното биол. Стана необходимо да се дозират благоприятните радиационни ефекти при излагане на радиация върху различни материали и биологични тъкани, за да се контролират условията на радиационна безопасност за цялото население, особено за хората, работещи в зоната на радиация (виж Дозиметричен контрол). Д. и. И. направи голям принос за решаването на проблемите на радиационната безопасност на космическите полети.

За медицината D. и. И. е един от свързаните физически дисциплини. Занимава се с разработване на научни основи, методи и решаване на приложни проблеми на лъчетерапията, радиационната хигиена и други области на медицината. радиология.

През 60-70-те години. 20-ти век се е развил клин, дозиметрия, ръбове е неразделна част от лъчетерапията. Дозиметрията придобива самостоятелно значение в радиационната хигиена. Съществуват реални предпоставки за образуване на радиобиол. дозиметрия, ръбовете трябва да отчитат специалните условия за осъществяване на радиационни процеси в биол, обекти на клетъчно и молекулярно ниво.

Д. и. И. има много изчислителни и експериментални методи. Методите за изчисление се основават на физиката на взаимодействието на йонизиращото лъчение с материята и използват съвременни средства на електронно-изчислителната техника, експериментални методи и експериментални методи. И. се основават на използването на специално подбрани вещества за измерване на дозиметрични количества на различни макроскопични ефекти от облъчването.

Основният в дозиметрията е йонизационният метод за измерване. Свързва се с основното свойство на йонизиращото лъчение - способността да йонизира материята. Други методи се основават на превръщането на енергията на йонизиращото лъчение във видима светлина (луминесцентен метод), на промените в свойствата на полупроводниците под въздействието на радиация (полупроводников метод), на радиолизата на веществата в резултат на химични реакции. реакции (химичен метод), върху почерняването на фотографската емулсия или появата на изображения на следи от йонизиращи частици в нея (фотографски метод), върху директното измерване на топлината, отделена в веществото (калориметричен метод). И накрая, в D. и. И. Могат да се използват радиационни ефекти, наблюдавани върху хромозомния набор от клетки (биол, метод).

Всеки метод на D. и. И. е физическо измерване. В резултат на прилагането му се получава числената стойност на един или друг физ. величина (дозиметрични характеристики). Това важи и за метода биол, при който не се измерва самият био ефект, а неговите определени физични свойства. мярка и се нарича биологична само защото директният детектор на радиация е биологичен обект или защото измерената стойност е свързана с определена биологична характеристика. Смесване на физически и биол, концепции могат да доведат до погрешна представа за т.нар. биологична доза, която често се използва в радиобиол. и други изследвания.

Въз основа на регистрацията на радиация с помощта на един или друг дозиметричен метод е възможно да се получи информация не само за радиационните полета и дозовите полета, но и за източниците на радиация, техния изотопен състав и разпределение в пространството, в облъченото тяло. Този аспект е важен за решаването на много проблеми на радиационната хигиена (виж), радиоизотопната диагностика, експерименталната биология и медицината, които широко използват метода на радиоактивните индикатори в своите изследвания. По правило тук трябва да имаме работа с източници на радиация с относително ниска активност и съответно с изключително ниски дози на радиация. Всъщност говорим за записване на потоци от фотони и частици, анализиране на техните енергийни спектри и изучаване на техните времеви характеристики. Измерването им има своите специфики и изисква специални техники, инструменти и средства за обработка на информацията. Това се занимава със специален раздел на техниката за измерване на радиация - радиометрия (виж). Между Д. и. И. и радиометрия няма резки разлики и ясно разделение на функциите. Техните методи и средства имат много общо и в много случаи взаимно се допълват.

Дозиметрията на всеки вид йонизиращо лъчение има своя собствена методология, метро. и други функции.

Най-пълно развита е дозиметрията на рентгеново и гама лъчение с енергии до 3 MeV, с изключение на нискоенергийната област (до няколко десетки keV), където дозовите характеристики зависят от енергийния спектър на лъчението. , което варира значително в зависимост от дълбочината на веществото и условията на облъчване. Особено подчертана е дозиметрията на неутроните, които не произвеждат директно йонизация, а я създават индиректно, чрез вторични тежки заредени частици (протони, дейтрони, алфа частици и др.). Вторичните тежки заредени частици, взаимодействайки с тъканите, образуват следи (следи от движение на частици) с висока линейна йонизационна плътност (LID), т.е. с висок линеен енергиен трансфер (LET) на радиация към тъканни микроструктури (вижте Линейни енергийни трансфери). Последното понякога допринася за по-интензивното развитие на радиобиол. ефекти и в крайна сметка води до повишен биол, действие, еквивалентно на абсорбцията на повече радиационна енергия (с ниска LET) от тази, която действително е била абсорбирана в тъканите (с висока LET). Затова те казват, че неутроните и другите плътно йонизиращи лъчения имат висока относителна биол. ефективност - RBE (виж Относителна биологична ефективност на радиацията); Обикновено RBE = 1 за рентгеново лъчение с енергия на генериране от прибл. 200 kV.

От 60-те години 20-ти век Интензивно се развива специален раздел на Д. и. i., наречена микродозиметрия. Микродозиметрията изучава микроскопичното разпределение на енергията по време на взаимодействието на радиацията с материята (фотони и частици с ядра, атоми на материята, с клетъчни структури и тъканни клетки). Статистическият характер на това взаимодействие се взема предвид за по-задълбочено разбиране на радиобиола. процеси на клетъчно и молекулярно ниво и ролята на разпределението на абсорбираната радиационна енергия през LET. Това е особено важно за смесената радиационна дозиметрия, за оптималното използване на различни видове радиация в медицинските грижи. радиология.

Основната концепция на Д. и. И. е погълнатата доза радиация - мярка за енергийната плътност, предадена от радиация на вещество. Други физически стойности на по-тясно приложение са: експозиционна доза на радиация за рентгеново и гама лъчение с фотонна енергия до 3 MeV; еквивалентна радиационна доза - в задачи по радиационна безопасност (виж Дози йонизиращо лъчение).

Тези физически количествата и мерните единици са разработени в рамките на Международната комисия по радиационни единици и измервания (ICRU).

Клинична дозиметрия на йонизиращи лъчения

Използването на йонизиращо лъчение за диагностика и лечение на онкологични и други пациенти изисква правилна количествена и качествена оценка на характера на разпределението на радиационната енергия в облъчената среда.

Основната задача на клиновата дозиметрия в лъчевата терапия (виж) е изборът и обосновката на методи и средства за облъчване, които осигуряват най-благоприятното разпределение на абсорбираната доза радиация в тялото за даден пациент. При лечение на онкологични пациенти тази задача се свежда до създаване на такова дозово поле (виж), в което патолът, фокусът и възможните пътища на метастази ще получат необходимата и достатъчна доза радиация, причинявайки разрушаване на туморната тъкан, с най-малко енергия усвояване от нормалните тъкани и особено от жизнено важни органи. Енергията на йонизиращото лъчение трябва да бъде фракционирана във времето, за да се осигури най-голям терапевтичен ефект.

В лъчевата диагностика оптимизирането на условията на облъчване се свежда до избора на условия и методи на облъчване, при които може да се получи най-пълна диагностична информация с най-малко радиационно облъчване на тялото.

Клин, дозиметрията използва изчислителни и експериментални методи. Методите за изчисление се основават на физически Закони за взаимодействие на йонизиращото лъчение с материята. Те се използват за определяне на дозата на радиация във въздуха, за да се характеризира радиационното поле на източници с различна конфигурация и да се определи погълнатата доза в облъченото тяло.

Експерименталните методи на клин и дозиметрия са насочени към получаване на данни за пространственото разпределение на погълнатата доза радиация в облъченото тяло. За целта се използват различни моделни системи - фантоми от тъканно-еквивалентни материали (виж Дозиметричен фантом), вътре в които се измерва разпределението на дозата на радиация.

Изходните данни за лъчетерапия са характеристиките на радиационните лъчи във въздуха. Чрез систематичен дозиметричен контрол (виж) се установява мощността на експозиционната доза при определени фокусни разстояния и при определени полета на облъчване. Качественият състав на лъчението се определя от ефективната фотонна енергия или слоя на полузатихване на мощността на дозата. Въз основа на получените данни, като се използват таблици с относителни дълбочинни дози или изодозови графики, като се вземат предвид условията на облъчване за даден пациент, се определя дозата на експозиция за хомогенна тъканно-еквивалентна среда, симулираща облъченото тяло. Познавайки качествения състав на лъчението и свойствата на тъканите, през които преминава снопът от лъчи, експозиционната доза се преобразува в погълната доза и по този начин се получават данни за пространственото разпределение на погълнатата доза. Като се има предвид хетерогенността на човешките тъкани, се въвежда подходяща корекция в разпределението на дозата. Ако изодозовите карти не съдържат необходимите за даден пациент условия на облъчване или с цел уточняване, се правят фантомни измервания върху специално изработен фантом, който възпроизвежда по форма, размер и състав облъчения орган или част от тялото.

За многополево и движещо се облъчване дозовите полета се сумират. За формиране на дозово поле се използват различни устройства - решетъчни и клиновидни филтри, защитни блокове и др. Дозовите полета се съставят, като се вземат предвид индивидуалните характеристики на пациента. При избора на оптимален план за лъчева терапия за даден пациент е необходимо да има няколко условни сечения, преминаващи през центъра на патологията, фокусирани в хоризонтална, фронтална и сагитална посока. Условните срезове се правят на прозрачна хартия или филм според рентгенови данни, преглед, измерване на външния контур на пациента и атлас от анатомични срезове. Конвенционалната секция показва местоположението на патола, лезията и жизнените органи. Срезът се прилага към дозови карти в съответствие с различни опции за разпределение на дозата и се избира оптималната опция за облъчване.

За обобщаване на дозовите полета и избор на оптимални условия на облъчване в практиката на лъчетерапията широко се използват универсални електронни, цифрови (ECVM) и аналогово-цифрови (ADVM) компютри. Резултатите от изчислението се извеждат на цифрово печатащо устройство, което записва полученото разпределение на дозата, като се вземат предвид индивидуалните характеристики на пациента (контур на изрязване и хетерогенност на тъканите).

При решаването на клинови задачи, дозиметрията, все повече внимание се обръща не само на пространствената, но и на времевата оптимизация, т.е. доставяне не само на необходимата и достатъчна доза към фокуса, но и на оптималното фракциониране на погълнатата доза. Разработва се система за пространствено-времева оптимизация на условията и методите на облъчване. Тези проблеми се решават и на компютър с помощта на методи за динамично програмиране.

Дозиметри за йонизиращи лъчения

Дозиметрите за йонизиращо лъчение са инструменти, които измерват дозата или мощността на дозата на радиацията. Дозиметрите се различават както по функционално предназначение, така и по принцип на действие.

По предназначение дозиметрите се разделят на:

1) дозиметри за наблюдение на радиационно-химични процеси с обхват на измерване 10 4 - 10 10 R;

2) дозиметри за клин, и радио-биол. измервания с обхват на измерване 1×10 4 P или 0,1×10 3 P/min;

3) персонални прибори за радиационен контрол с обхват на измерване 0,01 - 100 P;

4) прибори за контрол на радиационната безопасност (с обхват на измерване на мощността на дозата 0,1×10 3 μR/sec); Те обикновено включват и радиометри - инструменти за измерване на йонизиращо лъчение, определяне на плътността на потока на йонизиращо лъчение (виж Радиоизотопни диагностични инструменти).

Въз основа на вида на регистрираното лъчение се прави разлика между дозиметри за рентгеново и гама лъчение, бета дозиметри, неутронни дозиметри и дозиметри за измерване на смесено лъчение (например гама и n; бета и гама). Основните параметри на дозиметрите включват: клас на точност, обхват на измерване, стабилност на показанията във времето, промяна на чувствителността в енергийния диапазон.

Дозиметърът се състои от два основни функционални блока - блок за детекция (детектор) и електронно измервателно устройство. Блокът за детекция е устройство, предназначено да преобразува енергията на йонизиращото лъчение в друг вид енергия, удобна за измерване. Според физическите Процесът, протичащ в детекторите под въздействието на йонизиращо лъчение, се разграничава между йонизация, луминесценция (обикновено сцинтилацията се разграничава отделно), химически, фотографски, калориметрични, полупроводникови дозиметри, както и дозиметри с комбинирани детектори (например полупроводник + сцинтилатор).

Йонизационните дозиметри се основават на използването на електрическо поле за събиране на йони, образувани от йонизиращо лъчение в дадено вещество; те са най-широко използвани. В най-простата си форма, йонизационният детектор се състои от две успоредни пластини, между които се прилага напрежение. Проводимостта на газа между плочите зависи от приложеното напрежение. Видовете детектори се характеризират с частта от характеристиката ток-напрежение, за която работят.

В ежедневната практика т.нар thimble йонизационни камери, чиято работа се основава на принципа на Bragg-Gray - измерване на йонизацията на газ в микрокухина вътре в твърдо вещество, като дебелината на стените е по-голяма от обхвата на вторичните електрони. В този случай йонизацията на газа се причинява от електрони, освободени в твърдото вещество. По този начин, чрез измерване на йонизацията на газа в кухината, е възможно да се определи мощността на дозата или дозата в материала на стената. Ако материалът на стената има същия ефективен атомен номер като въздуха (тъкан), тогава експозиционната доза на фотонно лъчение се определя в рентгени (абсорбирана доза в рад). Еквивалентността на въздуха или тъканта на материала на стените на камерата, чиито краища определят зависимостта на показанията от енергията на излъчване („движение на силата“ на дозиметъра), е едно от важните изисквания, особено за клинове, дозиметрия .

Примери за йонизационни дозиметри на рентгеново и гама лъчение са дозиметри от типа DIM-60 (фиг. 1), дозиметър DRG 2-01 "Витим", дозиметър DRG 2-03 (фиг. 2 и 3), дозиметър I DM Д-1 "Кръг"", комплект индивидуални дозиметри КИД-20 и КИД-60.

Клин, дозиметър (измервател на доза и мощност на дозата) ИДМД-1 „Кръг” е предназначен за измерване на експозиционната доза на рентгеново и гама лъчение. Детекторът е изработен под формата на сонда, позволяваща интракавитарни и фантомни измервания. Обемът на йонизационната камера е 0,2 cm 3 .

Дозиметри КИД-20 и КИД-60 с кондензаторни йонизационни камери във формата на писалка са предназначени за индивидуален мониторинг и осигуряват контрол на дозата на рентгеново и гама лъчение в диапазона от 0,01 до 50 R.

Йонизационните дозиметри се използват не само за дозиметрия на рентгеново и гама лъчение. Разработени са дозиметри за измерване на спирачно и високоенергийно електронно лъчение, например електрометър - измервател на погълната енергия и параметри на лъч от гама и електронно лъчение DKS2-01 "Vetluga", дозиметър DBM-1 (фиг. 4) и т.н.

Други йонизационни дозиметри (и радиометри) се основават на използването на газоразрядни броячи като детектор, в който възниква електрически импулс, когато заредени частици йонизиращо лъчение преминават през него. Тези устройства имат по-висока чувствителност към радиация от йонизационните камери, така че се използват при измерване на ниски мощности на дози. Газоразрядните броячи са намерили широко приложение в стационарни и преносими устройства за наблюдение на радиационната обстановка.

Пример за това е записващият дозиметър ДРГ-3-2еМ (фиг. 5).

Луминесцентните дозиметри се основават на радиофотолуминесценция или радиотермолуминесценция, която се състои в това, че носителите на заряд, образувани във фосфорен детектор под въздействието на йонизиращо лъчение, се локализират в центровете за улавяне. Поради това абсорбираната енергия се натрупва, ръбовете могат да бъдат освободени под формата на луминесценция с допълнително възбуждане. Допълнителното възбуждане може да се предизвика или чрез осветяване на фосфорния детектор с определена част от спектъра (обикновено ултравиолетова светлина) - радиофотолуминесценция, или чрез нагряване - радиотермолуминесценция. Като детектори за радиофотолуминесцентни дозиметри се използват активирани със сребро алуминофосфатни стъкла, а като термолуминесцентни детектори се използват активирани с манган алуминофосфатни стъкла, литиев флуорид, калциев флуорид, литиев метаборат и др.. Отличителна черта на луминесцентните дозиметри е, че детекторите не са свързани към електронно устройство и малките им размери, а допълнително предимство е възможността за дългосрочно съхранение (до няколко месеца) на дозиметрична информация и сумиране на дозите при многократно облъчване, което е от съществено значение при определяне на общата доза на тумора по време на курс на лъчева терапия. В дозиметричната практика се използват термолуминесцентни дозиметри IKS-A, DTM-2 (фиг. 6), TELDE (фиг. 7), TDP-2 и фотолуминесцентен дозиметър DFM-1.

Сцинтилационните дозиметри, чийто детекторен блок се състои от сцинтилатор и фотоумножител, са с висока чувствителност. Йонизиращото лъчение, взаимодействайки с веществото на сцинтилатора, образува в него електрони, които, абсорбирани в сцинтилатора, създават светлинни проблясъци. Фотоумножителят преобразува светлината в електрически ток, пропорционален на мощността на дозата.

Химическите дозиметри се основават на определянето на хим. промени, които настъпват в някои вещества под въздействието на йонизиращо лъчение. За хим. дозировка

метрията използва водни разтвори на железен сулфат (феросулфатен метод), цериев сулфат (цериев метод), бензен, метиленово синьо, органични халогенни съединения и др. Значително предимство на химикала. дозиметри е тъканният еквивалент на редица химикали. системи, използвани като детектори.

Chem. Дозиметър, използващ разтвор на феросулфат, намери широко приложение в метрологията.

Фотографските дозиметри (PDO) са широко разпространени в индивидуалната дозиметрия. Като детектор се използва рентгенов филм (фиг. 10). Методът на фотографската дозиметрия се основава на свойството на йонизиращото лъчение да въздейства върху чувствителния слой на фотографските материали подобно на видимата светлина. Този метод може да се използва за регистриране на дозата в смесени радиационни полета, включително гама и бета радиация. Предимството на метода е неговата документация, недостатъкът е голяма грешка при измерване, значително „движение с твърдост“; освен това дори фотографски филми от една и съща партида имат различна чувствителност към радиация.

Калориметричните дозиметри се основават на измерване на количеството топлина, отделена при поглъщане на радиация. Калориметричният метод е един от основните абсолютни методи за измерване, с помощта на който се възпроизвежда единицата погълната доза йонизиращо лъчение. Този метод обаче е твърде сложен технически, за да бъде препоръчан за рутинни измервания.

Дозиметри с полупроводникови детектори. В такива детектори, под въздействието на йонизиращо лъчение, проводимостта се променя, така че токът зависи от мощността на дозата. Чувствителността на полупроводниковите детектори към йонизиращо лъчение е много по-висока от чувствителността на йонизационните камери. Това дава възможност за значително намаляване на размера на полупроводниковия детектор, което е много важно за клиновата дозиметрия.

Всички полупроводникови детектори могат да бъдат разделени на три основни групи: повърхностна бариера, дифузия и дрейф на лития. Те се различават помежду си основно само по вида на частта от детектора, която е чувствителна към йонизиращо лъчение. В дозиметрията се използват полупроводници на базата на германий, силиций, галиев арсенид, кадмиев сулфид и др.. Например дозиметърът "Силиций-1" използва силициев полупроводников детектор.

Дозиметрите с комбинирани детектори са комбинация от полупроводник и сцинтилатор, което значително повишава чувствителността към йонизиращо лъчение. Комбинацията от полупроводникови детектори с различни ефективни атомни номера (същата комбинация от термолуминесцентни и други детектори) дава възможност да се определи качеството на излъчване от разликата в сигналите на детектора. Този метод дава възможност за широко въвеждане на нееквивалентни на тъканите детектори в клиновата практика.

Изодозографът е дозиметър, който може да се използва за автоматично получаване на снимки на разпределението на дозата в облъчения обект. Това е устройство, състоящо се от детектор, измервателно устройство, записващо устройство и механизъм за преместване на детектора в тъканно-еквивалентен фантом. Има два вида изодозографи: при някои детекторът се движи по линия на равни дози (изодоза); при други движението се извършва по зададена програма (обикновено правоъгълен растер). И в двата случая моделът на разпределение на дозата се получава под формата на семейство изодозови линии. Съвременният изодозограф е сложна дозиметрична инсталация, състояща се от самия изодометър, междинно устройство и компютър. Информацията, получена от цялото поле за изследване, се прилага върху перфокарти и след това автоматично се конструира дозово поле с помощта на компютър.

Вижте също Дози йонизиращо лъчение.

Библиография:Иванов В. И. Курс по дозиметрия, М., 1970, библиогр.; Исаев Б.М. и Брегадзе Ю. И. Неутрони в радиобиологичен експеримент, М., 1967, библиогр.; Клинична дозиметрия, Препоръки на Международната комисия по радиологични единици и измервания, Сер. техн. отчет № 43, Виена, МААЕ, 1965 г.; КронгаузА. Н., Ляпидевски В. К. и Фролова А. В. Физически основи на клиничната дозиметрия, М., 1969, библиогр.; Мойсеев А. А. и Иванов В. И. Наръчник по дозиметрия и радиационна хигиена, М., 1974; Радиационна дозиметрия, изд. J. Hine и G. Brownell, прев. от англ., М., 1958, библиогр.; Радиационна медицина, изд. А. И. Бур-назян, стр. 5, М., 1968, библиогр.; T Yu-biana M. et al., Физически основи на лъчевата терапия и радиобиологията, прев. от френски, М., 1969.

М. Ш. Вайнберг; А. Н. Кронгауз (клас), В. А. Волков, Лий Донг Хва (техн.).

Радиометрия- откриване и измерване на броя на разпадите на атомните ядра в радиоактивни източници или част от тяхната част от радиацията, излъчвана от ядрата.

Дозиметрия- измерване на разсейването и поглъщането на енергията на йонизиращото лъчение в конкретен материал. Дозата на облъчване се определя от енергията и вида на падащото лъчение, както и от естеството на абсорбиращия материал.

Дозиметрията и радиометрията са насочени към решаване на различни проблеми, но те са обединени от общи методически принципи за откриване и записване на йонизиращи лъчения. В зависимост от естеството на задачите, уредите за измерване на йонизиращи лъчения се разделят на три групи:

1) радиометрипредназначени за измерване на активността на радиоактивни вещества, плътността на потока на йонизиращото лъчение, специфичната и обемната активност на газове, течности, аерозоли, различни обекти на околната среда, хранителни продукти, както и специфична повърхностна активност;

2) дозиметриса предназначени за измерване на експозиционната доза на рентгеново и у-лъчение, погълнатата доза на радиация, мощността на експозиционната доза на рентгеновото и у-лъчението, мощността на погълнатата доза и интензитета на йонизиращото лъчение;

3) спектрометриса предназначени да измерват разпределението на радиацията по енергия, заряд и маса, както и пространствено-времевото разпределение на радиацията.

Нека разгледаме методите за запис на йонизиращо лъчение:

1. Метод на йонизациясе основава на измерване на ефекта от взаимодействието на радиацията с материята - йонизация на газа, запълващ записващото устройство.

Детекторите за йонизиращо лъчение представляват зареден електрически кондензатор (електроди), поставен в запечатана камера, пълна с въздух или газ, за ​​да се създаде електрическо поле в камерата. Заредените частици (a или p), влизащи в камерата на детектора, предизвикват първична йонизация на газовата среда в нея; У-квантите първо произвеждат бързи електрони в стената на детектора, които след това предизвикват йонизация на газа в камерата. В резултат на образуването на йонни двойки газът става проводник на електрически ток. При липса на напрежение върху електродите всички йони, появили се по време на първичната йонизация, се превръщат в неутрални молекули, а когато напрежението се увеличи под въздействието на електрическото поле, йоните започват да се движат насочено, т.е. възниква йонизационен ток. Силата на тока служи като мярка за количеството радиация и може да бъде записана от устройството. -

При определена стойност на напрежението всички йони, образувани по време на облъчването, достигат до електродите и с увеличаване на напрежението токът не се увеличава, т.е. се появява област на тока на насищане. Силата на йонизационния ток на насищане в даден регион зависи от броя на първичните йонни двойки, създадени от ядреното лъчение в камерата на детектора. Йонизационните камери работят при тези условия.

С по-нататъшно увеличаване на напрежението токът отново се увеличава, тъй като йоните, образувани от радиация, особено електроните, когато се движат към електродите, придобиват ускорения, достатъчни, за да предизвикат самата йонизация поради сблъсъци с атоми и газови молекули. Този процес се нарича ударна или вторична йонизация.Тази област на напрежение се нарича област на пропорционалност, т.е. област, където има строга пропорционалност между броя на първоначално образуваните йони и общото количество йони, участващи в създаването на йонизационния ток. В този режим работят пропорционалните броячи.

При по-нататъшно увеличаване на напрежението силата на йонизационния ток вече не зависи от броя на първичните йонни двойки. Увеличаването на газовете се увеличава толкова много, че когато се появи ядрена частица, възниква независим газов разряд. Тази област на напрежение се нарича област на Гайгер; броячите на Гайгер-Мюлер работят в този режим.

2. Сцинтилаторен методсе основава на регистриране на светлинни проблясъци (сцинтилации) от фотоумножителна тръба (ФЕУ),
възникващи в някои вещества (сцинтилатори) под въздействието на радиация. Въз основа на техния състав сцинтилаторите се делят на неорганични и
органични, а според агрегатното им състояние - на твърди, пластични, течни и газообразни.

От неорганичните сцинтилатори за запис на радиация широко се използват натриев йодид (цезий), активиран от талий - Nal (T1), както и калциев волфрамат CaWO, тъй като те могат да бъдат получени под формата на големи монокристали. За регистриране на неутрони се използват сцинтилатори от литиев йодид -Lil (Sn).

Органичните сцинтилатори са представени от следните съединения: монокристали на антрацен ScHu, стибилен C M Hi 2 и др.; пластмаси (на основата на полистирен и поливинилтолуен); течен фосфор (разтвор на терфинил) и инертни газове - хелий, аргон, неон и др.

4. Луминесцентен методсе основава на натрупването на част от енергията на абсорбираната йонизираща радиация и освобождаването й под формата на светлинен блясък след допълнително излагане на ултравиолетова радиация (или видима светлина) или нагряване. Под въздействието на радиация във луминофора се създават фотолуминесцентни центрове, съдържащи сребърни атоми и йони (алкално-халогенидни съединения като LiF, Nal, фосфатни стъкла, активирани от сребро). Последващото осветяване на луминофорите с ултравиолетова светлина предизвиква видима луминесценция, чийто интензитет в диапазона 0,1-10 Gy е пропорционален на дозата, след което достига максимум (при 350 Gy) и намалява с по-нататъшно увеличаване на дозата.

5. Фотографски методвъз основа на способността за излъчване при взаимодействие със сребърни халиди (AgBr или AgCI)
фотографска емулсия за възстановяване на метално сребро, подобно на видимата светлина, което след проявяване се освобождава като почерняване. В този случай степента на почерняване на фотоплаката е пропорционална на дозата радиация.

4. Химичен методсе основава на измерване на броя на молекулите или йоните (радиационно-химичен добив), които се образуват или са претърпели промяна, когато дадено вещество абсорбира радиация.

В химическите дозиметри веществата се избират с добив на химична реакция, пропорционален на погълнатата енергия на йонизиращото лъчение. Понастоящем широко се използва феросулфатен дозиметър, базиран на реакцията на окисляване на двувалентно желязо в фери желязо под въздействието на радиация.

Нека разгледаме величините, с които работи дозиметрията. Независимо от естеството на радиацията, ефектът от нейното въздействие върху материята ще бъде обективно определен от количеството енергия, което лъчът йонизиращо лъчение предава на единица маса на облъченото тяло. Това количество се нарича абсорбирана доза :

SI единица доза се нарича сиво(Gr), . Несистемна единица е радвам се. 1 rad = 10 -2 Gy.

Но промените, които настъпват в дадено вещество, зависят не само от големината на погълнатата доза, но и от вида на йонизиращото лъчение, енергията на неговите частици и времето на облъчване. Колкото по-бързо се натрупа тази доза, толкова по-голям е нейният увреждащ ефект. Определя се скоростта на натрупване на дозата мощност на дозата - количеството енергия, предадено на единица маса от вещество за единица време :

[Р D] = Gy/s. Единицата за мощност на дозата извън системата е rad/s.

Изглежда, че за да се определи погълнатата доза, трябва да се измери енергията на падащата върху тялото йонизираща радиация, енергията, преминала през тялото, и да се раздели тяхната разлика на телесната маса. На практика обаче това е изключително трудно да се направи: първо, поради разсейването на радиацията в материята; второ, поради разнородността на телата; трето, поради сложния състав на радиацията и т.н. Това е особено трудно да се направи за биологични обекти. Погълнатата доза обаче може да бъде оценена чрез йонизиращия ефект на радиацията върху въздуха около тялото.

В тази връзка, за да се опише полето на външно облъчване на обект (експозиция), концепцията експозиционна доза , което е дозата, погълната от въздуха. Тази стойност може да се използва за оценка на погълнатата доза от биологични обекти само при условие на равномерно разпределение на радиацията в пространството, което е вярно само за рентгеново и γ-лъчение. Количествено експозиционната доза и мощността на експозиционната доза се определят в SI от количеството заряд, образуван под въздействието на рентгеново и γ-лъчение в 1 kg сух въздух:

И . (14)

Единицата експозиционна доза е C/kg. Старата единица за експозиционна доза се нарича рентген. 1 P е дозата, при която в резултат на пълна йонизация в 1 cm 3 сух въздух (при t = 0 0 C и P = 760 mm Hg) се образуват 2,08 × 10 8 двойки йони. 1 Р = 2,58·10 -4 С/кг. Единицата SI за мощност на експозиционната доза е 1 A/kg, а несистемните единици са 1 R/s; mR/час; microR/час.

Биологичните ефекти на йонизиращото лъчение до голяма степен зависят от вида на лъчението. При същата погълната доза тежките частици (α, n, p) предизвикват много по-големи физиологични смущения от β-, рентгеново или γ-лъчение. Неутронните потоци са особено опасни за биосистемите. В дозиметрията е обичайно да се сравняват биологичните ефекти на различни лъчения със същите ефекти, създадени от рентгеново и γ-лъчение.

Количествената оценка на биологичните ефекти на различни лъчения се извършва с помощта на „коефициента на качество“ (QC), наричан иначе коефициент на относителна биологична ефективност (RBE). Стойността на QC (RBE) се определя експериментално. За рентгенови лъчи и γ-лъчение се приема, че качественият фактор е 1, след това за β-частици QC = 1; за бавни неутрони – 5, бързи неутрони и протони – 10, α-частици – 20.

Като се вземе предвид коефициентът на качество, оценката на степента на облъчване на хора и други биологични обекти се извършва чрез стойността – еквивалентна доза :

D eq = k kk D стр. (15)

Единицата D eq има същото измерение като D p, но се нарича по различен начин в SI - сиверт. Несистемната единица за еквивалентна доза е rem (биологичен еквивалент на рад). 1рем=10 -2 Св.

Еквивалентната доза обаче не отразява напълно степента на радиационна опасност, т.к Различните органи и видове човешки биологични тъкани имат различна радиочувствителност. При облъчване се засягат предимно червеният костен мозък, половите жлези, млечните жлези и белите дробове. Напротив, нервните тъкани са много устойчиви на радиация.

Радиационната чувствителност на различните тъкани се взема предвид чрез въвеждане на коефициенти на радиационен риск (RRR). Стойности на CRC за органи и тъкани: гонади – 0,25; мозък – 0,12; млечни жлези – 0,15. Ако умножим еквивалентните дози, получени от отделни органи и части на тялото, по CRR и добавим получените продукти, получаваме стойност, наречена ефективна еквивалентна доза .

. (16)

Радиацията, на която са изложени живите организми, включително и хората, се разделя на външна и вътрешна. Източници на външна радиация могат да бъдат ядрени експлозии, ядрени реактори в атомни електроцентрали, ускорители, рентгенови апарати, както и природни източници: космически лъчи, радиоактивни руди, слънчева радиация, радиация от скали, някои изотопи, присъстващи в почвата и въздуха. Вътрешното облъчване се причинява от дългоживеещи радиоактивни елементи, които влизат в тялото с въздуха (радон, торон), с храната (калий, уран, рубидий, радий) и през кожата или се въвеждат в тялото за терапевтични и диагностични цели. Смята се, че вътрешното облъчване е по-опасно, тъй като в този случай незащитените тъкани, органи и системи на тялото са пряко засегнати.

По време на биологичното развитие хората са били изложени на радиация, свързана с естествения радиационен фон на Земята. Естественият радиоактивен фон на околната среда по отношение на дозата на облъчване е 10 ÷ 20 µR/час или 25 µC/kg годишно, което съответства на еквивалентна доза от приблизително 125 mrem. Максимално допустимата еквивалентна доза за професионално облъчване е 5 rem/година. Минималната летална доза за човек при равномерно облъчване на цялото тяло с γ или рентгеново лъчение е около 600 rem. Големината на леталната доза зависи от вида на биологичния организъм. Някои микроорганизми виреят дори в ядрен реактор.

Разгледахме само основните специални дозиметрични величини. Трябва да се отбележи, че наред със специалните, дозиметрията използва и такива общи физични параметри като скорост и енергия на частиците, честота и дължина на вълната на излъчване, радиационен спектър и др.

ИИ нямат мирис, вкус или други свойства, които биха позволили на човек да ги регистрира. За измерване на количествените и качествени характеристики на радиацията се използват различни методи, базирани на записване на ефектите от взаимодействието на радиацията с материята.

Дозиметрите са инструменти, предназначени за измерване на дозата или мощността на дозата на AI. Тези устройства се основават на регистриране и количествена оценка на йонизация, сцинтилация, фотографски, химични и други ефекти, които възникват по време на взаимодействието на изкуствения интелект с материята.

Основни групи дозиметри:

Клинични - за измерване на II в работния лъч. Използва се при подготовка за лъчева терапия и по време на облъчване.

Контролни дозиметри за защита - за измерване мощността на дозата на разсеяната радиация на работните места (в системата за радиационна безопасност). Тези дозиметри трябва да имат директно отчитане.

Индивидуално - за контрол на облъчването на лица, работещи в зоната на въздействие на ИИ.

Дозиметрични методи:

ü Биологични - базирани на оценката на реакциите, които възникват в тъканите при облъчване с определена доза радиация (еритемна доза, епилационна доза, летална доза). Те са ориентировъчни и се използват предимно в експерименталната радиобиология.

ü Химически - включват записване на необратими химични реакции, които протичат в определени вещества под въздействието на облъчване (радиохимичен метод, фотографски метод).

Радиохимичен метод- въз основа на реакцията на окисление на двувалентно желязо в тривалентно желязо под влияние на II
(Fe 2+ Fe 3+), което води до промяна на цвета (прозрачност). Използват се феросулфатни дозиметри. Тъй като обхватът на тези дозиметри е много голям (от 20 до 400 Gy), те се използват само за извънредни ситуации.

Фотографски метод- под въздействието на радиацията настъпва почерняване на рентгеновия филм, чиято степен е пропорционална на погълнатата енергия на лъчите. Плътността на почерняването може да се използва за преценка на радиационната доза. Недостатъкът на този метод е зависимостта на показанията на дозиметъра от качествения състав на радиацията. Точността на определяне на дозата е ниска. С помощта на дозиметри с фотографски филм е удобно да се определи съответствието на светлинните и радиационните полета на устройствата за лъчева терапия.

ü Физически - базира се на способността на ИИ да предизвиква йонизация на вещество и да преобразува електрически неутрален газ в електропроводима среда (йонизационна камера, газоразряден брояч, сцинтилационен дозиметър, термолуминесцентен дозиметър, полупроводникови детектори).

Сцинтилационни дозиметри. Използват се кристали натриев йодид, активирани с талий. Когато AI ги удари, се появяват светлинни проблясъци, които се преобразуват в електрически импулси, усилват се и се записват от броячи. Сцинтилационните дозиметри не се използват в клиничната дозиметрия поради големия им обем и висока чувствителност, което дава възможност да се препоръча използването им в защитната дозиметрия.

Термолуминесцентни дозиметри (TLD). Някои твърди кристални вещества са способни да луминесцират под въздействието на радиация. Дозата се определя от интензивността на блясъка. TLD са с малък обем и са косвени показатели (дозата се натрупва за известно време). Широко използвани в клиничната дозиметрия (измерване на доза върху пациент, в телесната кухина) и като индивидуални дозиметри.

Йонизационна камера- това е кондензатор. Състои се от два електрода, пространството между които е изпълнено с въздух. Под въздействието на AI въздухът се йонизира, създавайки електрически ток. По големината на тока съдим за дозата. В момента най-разпространени са дозиметрите, базирани на йонизационния метод. Широко използван в клиничната дозиметрия, защитната дозиметрия и персоналната дозиметрия.

Газоразряден метър.Използва се и йонизационният ефект на радиацията. Но към електродите на газоразрядния уред се прилага много по-високо напрежение. Следователно електроните, произведени в брояча по време на облъчването, придобиват по-голяма енергия и сами предизвикват масова йонизация на атоми и газови молекули. Това позволява да се регистрират много малки дози радиация с помощта на газоразрядни броячи.

Полупроводникови (кристални) дозиметри.Проводимостта се променя в зависимост от мощността на дозата. Широко използван заедно с йонизационни дозиметри.