Количественная оценка ии

По аналогии с понятием, используемым в фармакологии, для оценки уровня лучевого воздействия было введено понятие дозы излучения.

Исторически первым критерием, примененным для измерения ИИ, стал суммарный заряд частиц с электрическим зарядом одного знака, образовавшихся в единичном объеме воздуха вследствие его ионизации излучением. Именно таков физический смысл экспозиционной дозы (Х), определяемой по формуле:

Х = ΔQ / Δm,

где:ΔQ – суммарный заряд всех ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении всех вторичных электронов, образованных фотонами ИИ в малом объеме пространства, а Δm – масса воздуха в этом объеме.

В системе СИ единицей экспозиционной дозы является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг). Более часто, однако, применяется внесистемная единица экспозиционной дозы рентген (Р), соответствующая образованию 2,1  10⁹ пар ионов с зарядом, равным по абсолютной величине заряду электрона, в 1 см³ сухого воздуха при нормальных условиях. 1 Кл/кг = 3876 Р и наоборот 1 Р = 2,58  10^-4 Кл/кг.

Изменения, вызываемые излучением в воздухе и в других средах (в том числе в тканях организма), количественно различны. Это связано с разным количеством энергии, передаваемой излучением одинаковым по массе количествам разных веществ. Учесть этот фактор можно, выражая количество ИИ в единицах поглощенной дозы (D). Физический смысл поглощенной дозы – количество энергии, переданной излучением единичной массе вещества:

D = dE / dm, dm  0.

В системе СИ поглощенную дозу выражают в греях (Гр): 1 Гр = 1 Дж/кг. Часто применяют и внесистемную единицу поглощенной дозы рад (аббревиатура слов “radiation absorbed dose”). Рад численно равен сантигрею (1 рад = 10^-2 Гр).

Если поглощенная доза распределяется в каком-то одном участке тела (например, только в голове), говорят о локальном облучении, а если облучению подвергается все тело или большая его часть – о тотальном облучении. Вариантами тотального облучения являются равномерное и неравномерное облучение.

Непосредственно измерить все биологически значимые величины поглощенных доз трудно из-за незначительности энергии, передаваемой организму излучением. Поэтому непосредственно измеряется, как правило, экспозиционная доза ИИ, а поглощенная доза рассчитывается с учетом свойств среды, на которую действует облучение. В воздухе 1 рентген соответствует 0,89 рад, а в тканях организма в среднем составляет 0,95 рад.

Для сравнительной оценки биологического действия различных видов ИИ введено понятие эквивалентной дозы (Н). Она определяется как поглощенная доза в органе или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида излучения:

H = D  Q,

где: D – поглощенная доза в данной точке ткани, а Q – средний коэффициент качества излучения, который устанавливается для каждого вида излучения. Эквивалентную дозу, как правило, используют для оценки опасности хронического лучевого воздействия на организм.

В системе СИ единицей эквивалентной дозы служит зиверт (Зв), а внесистемной единицей является бэр (аббревиатура слов "биологический эквивалент рада). 1 Зв = 100 бэр. Для рентгеновского, - и -излучений 1 Зв соответствует поглощенной дозе в 1 Гр.

При кратковременных лучевых воздействиях эквивалентную дозу можно рассчитать по формуле: H = D  ОБЭ, где Н – эквивалентная доза, бэр; D – поглощенная доза, рад; ОБЭ – коэффициент относительной биологической эффективности ИИ, который для рентгеновского и гамма-излучения обычно принимают равным единице. Величина ОБЭ для других ИИ зависит от их природы и от выбранного критерия оценки биологической эффективности излучения. ОБЭ > 1 у излучений, более эффективных по конкретному критерию, чем рентгеновское или гамма-излучения.

Следует также учитывать, что одни органы и ткани более чувствительны к действию радиации, чем другие. Например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения вероятность возникновения рака в легких больше, чем в щитовидной железе. Облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических последствий. Поэтому дозы облучения органов и тканей также следует учитывать с различными коэффициентами. Это положение положено в основу определения эффективной дозы, которая также измеряется в зивертах (Зв). В соответствии с НРБ-99 доза эффективная (E) – это величина, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учетом их радиочувствительности.

Для оценки опасности ИИ для группы людей или для популяции в целом следует пользоваться таким понятием как коллективная эффективная доза. Она рассчитывается как сумма индивидуальных эффективных доз, полученных группой людей, и измеряется в человеко-зивертах (чел.-Зв). НРБ-99 дает следующее определение этой дозы: доза эффективная коллективная – это мера коллективного риска возникновения стохастических эффектов облучения, равная сумме индивидуальных эффективных доз.