Strålingsdosis

Strålingsdosis er det udtryk, der bruges til at beskrive virkningerne af ioniserende stråling på stof . Dosis af energi eller energidosis er den stråling, der udsendes af strålingen pr. Masse af den materielle energi, dosishastighed , energidosis pr. Tidsperiode, så den pr. Masse registreres præstation .

energi

Den afgørende faktor for strålingseffekten er det arbejde, der udføres i materien , dvs. den energi, der overføres til et volumen (enhed: J = Joule).

Absorberet dosis

Den absorberede dosis er den energi, der absorberes gennem hele bestrålingens varighed i forhold til den bestrålede masse .

Der skelnes mellem fysiske dosisstørrelser for forskellige anvendelsesområder:

Ionedosis

Et andet fysisk mål for strålingsdosis er iondosis , som angiver, hvor meget ladning (af et tegn) frigives i et legeme ved strålingen:

Evalueret dosisarbejde

De samme fysiske energidoser kan have forskellige fysiologiske virkninger i biologiske systemer såsom menneskelige organer . Derfor er der et dosisarbejde , der vurderes forskelligt radiologisk for forskellige typer stråling til biologiske systemer :

Ligesom de uevaluerede energidoser har disse evaluerede mængder enheden J / kg. For at markere dem som nominelle doser er de dog angivet i det internationale målesystem i den fysiske enhed Sievert (Sv = J / kg, tidligere også Rem ).

strøm

Den fysiske magt stråling er arbejdet udført i stof pr tidsperiode eller energi overføres gennem et tværsnit pr tidsperiode ,

  • Effekt (enhed: J / s = joule / sekund = watt);

Doseringshastighed

En dosishastighed er også defineret for alle de nævnte målte variabler : Dette er den dosis, der registreres pr. Tidsrum, dvs. den øjeblikkelige differentielle kvotient af dosisarbejdet over tid eller en gennemsnitlig værdi af den differentielle energi over en længere periode. Denne dosis er angivet i forhold til massen og til tiden:

  • Dosis (enhed: J / (kg s) = grå / sekund, ikke vægtet)
  • Doseringshastighed (enhed: J / (kg s) = sievert / sekund, vægtet)

Udtrykket "dosisrate" bruges ofte synonymt for dette.

Dosis og dosisrate effektivitetsfaktor

Til praktiske formål antages det ofte, at stokastiske strålingseffekter følger et forholdsmæssigt dosisforhold ( LNT-hypotese , engelsk Linear No Threshold , lineær uden tærskelværdi ). I det lave dosisinterval viser studier imidlertid, at den strålingsrisiko, der er bestemt på baggrund af LNT-hypotesen, er overvurderet. Den Internationale Kommission for Radiologisk Beskyttelse opsummerer disse påvirkninger i en dosis- og dosisfrekvenseffektivitetsfaktor (DDREF). I sin ICRP 103-anbefaling bekræfter den værdien, der blev introduceret tidligere med DDREF = 2, som deler risikokoefficienterne bestemt ved lineær ekstrapolering for intervallet af lave doser og lave dosisrater .

Om koncepthistorien

Efter opdagelsen af røntgenstråler ( Röntgen , 1895) og radioaktivitet ( Becquerel , 1896) blev virkningerne af ioniserende stråling på mennesker observeret. Forsøg på at bruge dem til terapi gav kun reproducerbare resultater efter forskellige grader af succes, når det var muligt at indgive ioniserende stråling med en defineret styrke, sammenlignelig med en bestemt dosis af et lægemiddel. Den strålingsdosis svarede til denne farmakologiske koncept. Af praktiske grunde blev ionladningen, den ioniserende stråling, der genereres i stof, typisk i luft, målt. Denne iondosis, den elektriske ladning, der dannes pr. Masse , er en rent fysisk målbar størrelse. Da hver ioniseringsproces er knyttet til et bestemt energiforbrug, er iondosen proportional med en absorberet dosis. Denne energi deponeret i et masseelement af den ioniserende stråling fører for det meste til en opvarmning af kroppen. Stigningen i temperatur er målbar, og for nylig er der gjort forsøg på at repræsentere enheden af ​​absorberet dosis direkte ved hjælp af kalorimetriske målinger (opvarmning af vand). Stigningen i temperaturen er imidlertid meget lille: En dosis på 50 Gray administreret til en person inden for en kort periode  , hvor død sker inden for få timer, genererer kun en temperaturstigning på ca. 0,01 ° C i vand. Den specielle effekt af strålingen er forårsaget af ioniseringen og de frie radikaler, der dannes som et resultat.

Anvendelse til medicinsk strålebehandling

I henhold til de nuværende anbefalinger anvendes den absorberede dosis , dvs. den energi, der absorberes pr. Kg bestrålet materiale eller bestrålet væv, målt i Gy ( grå ), 1 Gy = 1 J / kg, til medicinsk strålebehandling . Evalueringsfaktorer ( RBW-faktorer ) bruges til at tage højde for forskellig biologisk effektivitet .

Den absorberede dosis er en passende mængde til estimering af de direkte virkninger hos mennesker (deterministisk strålingsskade ). For en given type, energi og varighed af stråling afhænger den absorberede dosis af materialets kemiske sammensætning. Af denne grund vælger man som referencemateriale z. B. en vævslignende grundstofsammensætning eller vand. Den absorberede dosis bestemt for et bestemt referencemateriale kan konverteres til den absorberede dosis for et andet materiale ved hjælp af korrektionsfaktorer.

Dosisbestemmelse for radioaktive kilder og dosishastighed

Såkaldte dosishastighedskonstanter bruges til at etablere et forhold mellem aktiviteten af en (ideelt punktformet, uskærmet) radioaktiv kilde og den dosis, den genererer i en bestemt afstand . Den absorberede strålingsdosis pr. Tidsperiode kaldes dosishastigheden (enhed: Sv / s eller Sv / h).

I tilfælde af inkorporerede emittere kan dosisestimering være vanskelig. Det er vigtigt at vide om stoffets kinetik i kroppen, dvs. H. hvordan den fordeles i kroppen (dvs. hvordan dosis fordeles i procent over de forskellige organer), og hvordan og hvor hurtigt ( biologisk halveringstid ) den udskilles, samt information om, hvor længe siden den blev indarbejdet. Den øjeblikkelige aktivitet fordelt i kroppen kan f.eks. B. estimering via en urinprøvemåling.

Den dosisbestemmelse er et vigtigt skridt i planlægningen af et strålebehandling eller medicin nuklear terapi.

Anvendelse til strålingsbeskyttelse

Ved strålingsbeskyttelse er radiologisk vurderede dosisstørrelser defineret for at tage hensyn til de forskellige strålingsrisici for forskellige typer stråling og forskellige typer væv:

  • Kroppen dosis i form af organet dosis og den effektive dosis anvendes til at fastsætte grænseværdier . Forekomsten af ​​stokastisk strålingsskade kvantificeres med den effektive dosis.
  • Dosisækvivalenten i form af den omgivende dosisækvivalent eller den personlige dosis bruges som strålingsbeskyttelsesforanstaltning .

Den fælles enhed for alle radiologisk vurderede dosisstørrelser er Sv (Sievert) . I mange tilfælde af praktisk strålingsbeskyttelse (for røntgen , gamma og beta , dvs. elektromagnetisk og elektronstråling ) gælder følgende: 1 Gy = 1 Sv. I tilfælde af alfa- , proton- og neutronstråling gælder denne ligning dog ikke på grund af deres højere biologiske effektivitet. Dette tages i betragtning ved strålingsvægtningsfaktorer mellem 5 og 20 (afhængigt af partikelens energi og type).

Faren ved at opholde sig i nærheden af ​​en eller flere strålingskilder kan karakteriseres ved at specificere den dosishastighed, der hersker på et målepunkt.

Se også

litteratur

  • W. Schlegel, J. Bille (red.): Medicinsk fysik 2, strålingsfysik. Springer Verlag, 2002, ISBN 3-540-65254-X .
  • H. Krieger: Strålingsfysik, dosimetri og strålingsbeskyttelse. 3. revideret udgave. Bind 2, Teubner Verlag, 2001, ISBN 3-519-23078-X .

Weblinks

Individuelle beviser

  1. ↑ DIN 6814, del 3
  2. ↑ a b BAnz AT 3. maj 2016 B4