4.1.3. Эквивалентная доза.

Для оценки воздействия излучений на биологическую ткань или орган, а именно это важно для оценки радиационных эффектов в биологических объектах и человеке, используется эквивалентная доза. Она равна для излучения типа R:

Н_T,R=D_T,R · w_R (4.3),

где D_T,R - поглощенная доза в ткани или органе, создаваемая излучением типа R, которая в соответствии с НРБ-99/2009 определяется как усредненная по ткани или органу поглощенная в них доза, а w_R - радиационный взвешивающий коэффициент. Таким образом, при определении эквивалентной дозы в качестве вещества, с которым взаимодействует излучение, принята биологическая ткань или материал органа, и в отличие от «физической поглощенной дозы в ткани» проводится усреднение поглощенной энергии по всему объему органа или ткани, т.е. предполагается равномерное распределение поглощенной энергии по всему объему органа или ткани, и поглощенная доза в ткани или органе определяется по формуле:

(4.4),

где W_T – поглощенная энергия в органе или ткани Т , m_T - масса органа или ткани Т.

Установлено, что при одной и той же поглощенной дозе в ткани или органе, создаваемой различными видами излучений и частицами разных энергий одного и того же вида излучения, наблюдаемые биологические последствия будут различаться. Для однозначной интерпретации относительной эффективности различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов используют взвешивающие радиационные коэффициенты w_R, величины которых рекомендуются МКРЗ (Публикация 60 МКРЗ, 1990) и НРБ-99/2009 для различных типов и энергий радиации R, падающей на тело или испускаемой при ядерных превращениях нуклидов внутри тела. Эти коэффициенты приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1.

_{Радиационные взвешивающие коэффициенты w}R

Вид излучения R	Диапазон энергий	wR
Фотоны, электроны, мюоны	Все энергии	1
Нейтроны	< 10 кэВ, > 20 МэВ	5
	10…100 кэВ, 2…20 МэВ	10
	0,1…2 МэВ	20
Протоны	> 2 МэВ, кроме протонов отдачи	5
Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра	Все энергии	20

Эквивалентная доза в смешанных полях ионизирующего излучения различных видов и энергий, характеризуемых параметром R, может быть представлена в виде суперпозиции эквивалентных доз, создаваемых отдельными видами излучений:

(4.5)

Рассмотрим биофизическое оправдание введенного радиационного коэффициента w_R. Обнаруженная на начальном этапе работ с ионизирующими излучениями зависимость биологических последствий действия разных видов и энергий радиации на биологические объекты при одинаковой поглощенной дозе стала учитываться введением относительной биологической эффективности (ОБЭ) излучения, т.е. все виды излучений по биологическому проявлению сравнивались с действием фотонного излучения. Под ОБЭ из радиобиологических экспериментов понималось отношение поглощенной дозы образцового рентгеновского излучения с граничной энергией 180 кэВ, вызывающей определенный биологический эффект, к поглощенной дозе рассматриваемого вида излучения, приводящей к тому же биологическому эффекту.

Попытка физически объяснить зависимость радиационных последствий воздействия разных видов радиации на биологические объекты при хроническом облучении в малых дозах привела к обнаружению зависимости ОБЭ от полной линейной передачи энергии (ЛПЭ) излучения ткани. Это позволило, определяя ЛПЭ для любого вида излучения, ввести коэффициент, учитывающий радиационные биологические последствия воздействия этого вида излучения, в том числе и при работе в полях смешанного излучения. Этот коэффициент получил название коэффициента качества излучения (КК) и представлял собой регламентированное значение ОБЭ при хроническом облучении в малых дозах (на уровне предельно-допустимых).

В табл.4.2. представлена зависимость коэффициента качества излучения КК от ЛПЭ мягкой биологической ткани стандартного состава.

Таблица 4.2.

Зависимость коэффициента качества КК от ЛПЭ, Зв/Гр

ЛПЭ, эВ/мкм	0,4	3	10	20	47	155	430	870	>4300
КК	1	1,5	3	5	10	20	10	5	1

Видно, что для длиннопробежных частиц (фотоны, электроны, позитроны и β-частицы) КК = 1, для короткопробежных он возрастает до 20. В табл.4.1 приведены в виде взвешивающих радиационных коэффициентов w_R регламентированные значения ОБЭ и КК.

Единицей измерения эквивалентной дозы является зиверт (Зв): 1 Зв = 1 Гр w_R. Внесистемная единица эквивалентной дозы бэр (биологический эквивалент рада) 1 бэр=1 рад · w_R (1Зв=100 бэр).

Постоянное пополнение информации по биологическим аспектам воздействия разных видов и энергий излучений приводит к пересмотру регламентированных значений взвешивающих радиационных коэффициентов w_R. В частности, анализ имеющихся данных по относительной биологической эффективности различных видов излучения, а также ряд биофизических аспектов, привели к изменениям величин взвешивающих коэффициентов для протонного и нейтронного излучения, причем эти величины согласно Публикации 109 МКРЗ, 2007 г для нейтронного излучения теперь должны задаваться в виде непрерывной функции энергии нейтронов. На рис. 4.2 сравниваются радиационные взвешивающие коэффициенты w_R для нейтронов, принятые в 1990 г. с рекомендуемыми в настоящее время.

Рис.4.2. Зависимость w_R от энергии нейтронов по данным 1990 г (Публикация 60 МКРЗ) и рекомендуемая c 2007 г. (Публикация 109 МКРЗ)