1. В чем различие между дозиметрией внешнего облучения и дозиметрией внутреннего облучения?

Оценки доз внутреннего и внешнего облучения – это взаимосвязанные концепции. Обе из них подразумевают оценку поглощенных или эквивалентных доз в органах и тканях тела биологических объектов для предсказания возможных биологических эффектов ионизирующего излучения. Необходимо подчеркнуть, что здесь мы используем термин ”оценка дозы”, а не ”дозиметрия”. Термин ”дозиметрия” применялся специалистами в течение многих лет с начала атомной эпохи, между тем как термин “дозиметрия внутреннего облучения” стал значительно позже повсеместно использоваться специалистами для обозначения соответствующей области прикладной науки. “Дозиметрия внешнего облучения” означает измерение дозы внешнего ионизирующего излучения и действительно соответствует термину ”дозиметрия”, поскольку включает в себя понятие измерения (суффикс “метрия” подразумевает, что вы действительно что-то измеряете).

Как термин “оценка доз” применительно к внешнему облучению, так и термин “оценка доз” применительно к внутреннему облучению являются вполне подходящими для общего использования, но только в том случае, если для оценок доз применяются только теоретические расчеты с использованием соответствующих моделей. Если же вы предпочитаете использовать термин ”дозиметрия” в этих ситуациях, то вряд ли кто-либо будет возражать, но лучше применить более подходящий термин – ”оценка дозы” (“dose assesment”). Имеются две основные используемые сейчас системы оценок доз внутреннего облучения: система МКРЗ [Радиационная безопасность. Рекомендации МКРЗ 1990 г. Публ. МКРЗ 60, ч. 1, МКРЗ: Пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат, 1994.; Радиационная безопасность. Рекомендации МКРЗ 1990 г. Публ. МКРЗ 60, ч. 2, МКРЗ: Пер. с англ., М.: Энергоатомиздат, 1994.] для работников атомной сферы и населения и система Медицинского комитета по дозам внутреннего облучения (MIRD) [Loevinger R, Berman M. A schema for absorbed dose calculation for biologically distributed radionuclides. Journal of Nuclear Medicine, Supplement N 1, MIRD Pamphlet No. 1. MIRD, Society of Nuclear Medicine, INC. 1968] для пациентов, к которым применялись методы ядерной медицины, и для лабораторных животных, которые были использованы для развития методов ядерной медицины. Если изучать различные документы этих двух систем, то окажется, что необходимо освоить десятки уравнений и терминов. Но в действительности, обе они используют одни и те же базовые уравнения, обе системы обозначают различными терминами одни и те же величины и объединяют различные параметры, исходя из соображений легкости их использования. Тем не менее, обе системы абсолютно идентичны и приводят к одним и тем же результатам.

И если это так, так почему бы нам не использовать одну систему вместо двух?

2. Основное уравнение для расчетов доз внутреннего облучения

Итак, вот уравнение, которое является базовым для этих двух систем:

H_T = k∑N_s∑f_iE_iФ_i(T←S)Q_i /m_{T ,} (1)

где:

H_T - накопленная эквивалентная доза в органе-мишени T ( Зв); N_S - число распадов, которые произошли в органе-источнике S (1 распад равен 1 Бк×сек); f_i - доля излучения с энергией E_i излученная за один акт ядерного превращения (распада); E_i - энергия излученная излучателем i (Мэв); Ф(T←S) = доля энергии, излученная органом-источником S и поглощенная в органе-мишени T; Q_i - фактор качества для излучения i, (Зв/Гр);

Здесь сразу следует отметить, что для электронного, бета и фотонного излучения любой природы, т.е. гамма, рентгеновского, характеристического, тормозного излучения, фактор качества равен единице и, соответственно, накопленная эквивалентная доза в органе-мишени , H_T ( Зв), численно равна поглощенной дозе в органе мишени, D_T (Гр); m_T - масса органа-мишени (кг); k - константа, которая приводит в соответствие все использованные единицы, Гр×кг/Бк×сек×Мэв;

Первая сумма в уравнении (1) суммирует вклады в дозу от всех органов- источников по индексу S, вторая сумма в уравнении (1) суммирует вклады в дозу от всех энергий излучения по индексу i.

Может возникнуть вопрос – ну и что же здесь простого? – ведь все это весьма сложно? Да, действительно, в уравнении, приведенном выше, много элементов и терминов, но общая концепция очень проста. Нам только нужно определиться с органами-источниками в теле и оценить их вклад в дозу облучения органов-мишеней, которые представляют для нас интерес. При этом важно разделить проблему на две части: первая часть – это описать биокинетику радионуклидов в органах-источниках, вторая часть – это рассчитать доли энергии, излученные органами-источниками и поглощенные в органах-мишенях

Итак, ниже следует уравнение, которое разделяет две вышеупомянутые части проблемы. Для того, чтобы пользоваться основным уравненим (1) необходимо четко обозначить две величины N_S и DF (T←S) (см. уравнение 2):

H_T= N_S×DF(T←S), (2)

где N_s – см (1);

DF(T←S)  = к × ∑ f_i E_if_i(T←S) Q_i / m_T см. пояснения к (1).

Величина N_S (то есть, число распадов, которые произошли в органе-источнике S (см (1) выше) зависит от особенностей решаемой задачи по оценке доз внутреннего облучения. Так, органы и ткани концентрируют радионуклиды в составе радиофармпрепаратов (РФП) в зависимости от механических и химических характеристик РФП. Число распадов радионуклидов в органе-источнике зависит также от периода физического полураспада радионуклида, скорости его накопления в органе-источнике S и выведения из него, а также от ядерно-физической схемы его распада (конкретно, – от количества квантов или частиц, излучаемых на один акт распада). Следует отметить, что для многих стандартных ситуаций и радиофармпрепаратов величины N_S для организма стандартного человека опубликованы в табулированном виде. Но для каждого нового исследования, в том числе и при разработках РФП, доклинических и клинических испытаниях новых РФП, необходимо проведение оценок величин N_S , что требует значительных усилий. Величины N_S для большинства хорошо изученных РФП, предоставлены для различных органов и тканей человека и разных радионуклидов в публикациях Медицинского комитета по дозам внутреннего облучения (в английской аббревиатуре – MIRD). Для ситуаций облучения персонала ядерных предприятий Международным Комитетом по Радиационной Защите (МКРЗ или в английской аббревиатуре – ICRP) опубликовано много работ с табулированными значениями N_S (в этих публикациях значения N_S обозначены как U_S ).