Предполагаемая доза - Committed dose

В ожидаемая доза в радиологическая защита является мерой стохастический риск для здоровья из-за попадания радиоактивных материалов в организм человека. Стохастик в этом контексте определяется как вероятность индукции рака и генетических повреждений из-за низкого уровня радиации. Единицей измерения СИ является зиверт.

Ожидаемая доза от внутреннего источника представляет такой же эффективный риск, как и такое же количество эффективная доза равномерно наносить на все тело из внешнего источника или такое же количество эквивалентная доза наносится на часть тела. Ожидаемая доза не предназначена для измерения детерминированный эффекты, такие как лучевая болезнь, которые определяются как строгость воздействия на здоровье, которое обязательно произойдет.

Радиационный риск, предложенный Международная комиссия по радиологической защите (ICRP) предсказывает, что эффективная доза в один зиверт вероятность развития рака составляет 5,5%. Такой риск представляет собой сумму дозы как внутреннего, так и внешнего облучения.[1]

Определение МКРЗ

В МКРЗ говорится: «Радионуклиды, содержащиеся в организме человека, облучают ткани в течение периодов времени, определяемых их физическим периодом полураспада и их биологическим удерживанием в организме. Таким образом, они могут вызывать дозы в тканях организма в течение многих месяцев или лет после поступления. необходимость регулирования облучения радионуклидами и накопления дозы облучения в течение продолжительных периодов времени привела к определению ожидаемых величин доз ".[2]

МКРЗ определяет две величины дозы для индивидуальной ожидаемой дозы.

  • Ожидаемая эквивалентная доза представляет собой интеграл по времени от мощности эквивалентной дозы в конкретной ткани или органе, которая будет получена человеком после попадания радиоактивного материала в организм Контрольным лицом, где t - время интегрирования в годах.[3] Это относится конкретно к дозе в конкретной ткани или органе, как и к эквивалентной дозе внешнего облучения.
  • Ожидаемая эффективная доза, представляет собой сумму произведений ожидаемых эквивалентных доз органа или ткани и соответствующих весовых коэффициентов ткани. WТ, куда т - время интеграции в годах после поступления. Период действия обязательств составляет 50 лет для взрослых и 70 лет для детей.[3] Это относится конкретно к дозе для всего тела, как и к эффективной дозе внешнего облучения. Ожидаемая эффективная доза используется для демонстрации соблюдения пределов дозы и вводится в «зарегистрированную дозу» для профессионального облучения, используемого для регистрации, отчетности и ретроспективной демонстрации соблюдения нормативных пределов доз.[4]

В МКРЗ далее говорится: «Для внутреннего облучения ожидаемые эффективные дозы обычно определяются на основе оценки поступления радионуклидов на основе измерений биопробы или других количеств (например, активности, остающейся в организме или в ежедневных выделениях). Доза облучения определяется исходя из прием с использованием рекомендованных дозовых коэффициентов ».[5]

Прием дозы

Поступление радиоактивного материала может происходить четырьмя путями:

  • вдыхание переносимых по воздуху загрязнителей, таких как радон
  • проглатывание загрязненный еда или жидкости
  • поглощение паров, таких как тритий оксид через кожу
  • инъекция медицинских радиоизотопов, таких как технеций-99m

Некоторые искусственные радиоизотопы, такие как йод-131 химически идентичны естественным изотопам, необходимым организму, и могут легче усваиваться, если у человека наблюдается дефицит этого элемента. Например, Йодистый калий (KI), вводимый перорально сразу после воздействия, может использоваться для защиты щитовидная железа из проглоченного радиоактивный йод в случае аварии или нападения на атомной электростанции, или взрыва ядерное взрывное устройство который высвободит радиоактивный йод.

Другие радиоизотопы имеют сродство к определенным тканям, например плутоний в кости, и могут удерживаться там годами, несмотря на свою инородную природу. Таким образом, не всякое излучение вредно. Излучение может поглощаться разными путями, в зависимости от обстоятельств ситуации. Если радиоактивный материал необходим, его можно принимать перорально через стабильные изотопы определенных элементов. Однако это рекомендуется только тем, у кого эти элементы отсутствуют, потому что радиоактивный материал может превратиться из здорового в вредный в очень малых количествах. Самый вредный способ поглощения излучения - это поглощение, потому что практически невозможно контролировать, какое количество излучения попадет в организм.[6]

Физические факторы

Поскольку облучение усиливается по мере приближения к источнику излучения, а также поскольку невозможно дистанцировать или защитить внутренний источник, радиоактивные материалы внутри тела могут доставлять гораздо более высокие дозы к органам-хозяевам, чем обычно из-за пределов тела. Это особенно верно для альфа и бета излучатели, которые легко экранируются кожей и одеждой. Некоторые предположили, что альфа-высокий относительная биологическая эффективность может быть связано с тенденцией клетки поглощать трансурановые металлы в клеточном ядре, где они будут находиться в непосредственной близости от генома, хотя повышенная эффективность также может наблюдаться для внешнего альфа-излучения в клеточных исследованиях. Как и в расчетах для эквивалентная доза и эффективная доза Ожидаемая доза должна включать поправки на относительную биологическую эффективность типа излучения и веса на чувствительность тканей.

Продолжительность

Мощность дозы от единичного поглощения со временем уменьшается из-за обоих радиоактивный распад, и биологический распад (то есть выведение из организма). Комбинированные радиоактивные и биологический период полураспада, называется эффективный период полураспада материала может составлять от часов для медицинских радиоизотопов до десятилетий для трансурановых отходов. Ожидаемая доза - это интеграл этой уменьшающейся мощности дозы за предполагаемый оставшийся срок жизни организма. Большинство правил требует, чтобы этот интеграл принимался в течение 50 лет для потребления в зрелом возрасте или более 70 лет для приема в детстве. В дозиметрия Принимая во внимание, вся ожидаемая доза консервативно назначается году приема, даже если тканям может потребоваться много лет, чтобы действительно накопить эту дозу.

Измерение

Смотрите также: Внутренняя дозиметрия

Нет прямого способа измерить ожидаемую дозу. Оценки можно сделать, проанализировав данные из подсчет всего тела, образцы крови, образцы мочи, образцы кала, биопсии и измерение потребления.

Подсчет всего тела (WBC) является наиболее прямым подходом, но имеет некоторые ограничения: он не может обнаруживать бета-излучатели, такие как тритий; он не дает никакой химической информации о каком-либо соединении, с которым может быть связан радиоизотоп; он может быть неубедительным в отношении природы обнаруженного радиоизотопа; и это сложное измерение, подверженное множеству источников ошибок измерения и калибровки.

Анализ образцов крови, мочи, образцов кала и биопсии может предоставить более точную информацию о химической и изотопной природе загрязнителя, его распределении в организме и скорости выведения. Образцы мочи - это стандартный способ измерения потребления трития, а образцы кала - стандартный способ измерения трансурановый потребление.

Если природа и количество радиоактивных материалов, попавших в организм, известны и доступна надежная биохимическая модель этого материала, этого может быть достаточно для определения ожидаемой дозы. В профессиональных сценариях или сценариях несчастных случаев приблизительные оценки могут быть основаны на измерениях окружающей среды, в которой находились люди, но они не могут принимать во внимание такие факторы, как частота дыхания и соблюдение правил гигиены. Точная информация о потреблении и его биохимическом воздействии обычно доступна только в медицинских ситуациях, когда радиофармпрепараты измеряются в калибратор дозы радиоизотопов перед инъекцией.

Годовой лимит потребления (ALI) - это производный лимит на сумму радиоактивный материал попадает в организм взрослого рабочего путем вдыхания или проглатывания в течение года. ALI - это поступление данного радионуклида в год, которое приведет к:

  • ожидаемая эффективная доза, эквивалентная 0,02 Sv (2 бэма) для "эталонного человеческого тела", или
  • ожидаемая доза, эквивалентная 0,2 Sv (20 бэр) на любой отдельный орган или ткань,

какая бы доза ни была меньше.[7]

Влияние на здоровье

Попадание радиоактивных материалов в организм увеличивает риск рака и, возможно, других стохастических эффектов. В Международная комиссия по радиологической защите предложил модель, согласно которой заболеваемость раком увеличивается линейно с увеличением эффективной дозы со скоростью 5,5% на зиверт.[8] Эта модель широко применяется для внешнего излучения, но ее применение к внутреннему загрязнению вызывает споры. Эта модель не учитывает низкие показатели рака у ранних работников в Лос-Аламосская национальная лаборатория которые подвергались воздействию плутониевой пыли, и высокий уровень заболеваемости раком щитовидной железы у детей после Чернобыльская авария[нужна цитата ]. Неформальный[9] Европейский комитет по радиационному риску поставил под сомнение модель МКРЗ, используемую для внутреннего облучения.[10][ненадежный источник? ] Однако Великобритания Национальный совет радиологической защиты В отчете одобряются подходы МКРЗ к оценке доз и рисков от внутренних источников излучения и согласуются с выводами CERRIE о том, что это должны быть наилучшие оценки и что связанным с ними неопределенностям следует уделять больше внимания.[11]

Истинная связь между ожидаемой дозой и раком почти наверняка нелинейна.[нужна цитата ] Например, йод-131 примечателен тем, что высокие дозы изотопа иногда менее опасны, чем низкие, поскольку они, как правило, убивают щитовидная железа ткани, которые в противном случае стали бы злокачественными в результате облучения. Большинство исследований очень высоких доз I-131 для лечения Болезнь Грейвса не удалось обнаружить какого-либо увеличения заболеваемости раком щитовидной железы, хотя при абсорбции I-131 в умеренных дозах наблюдается линейное увеличение риска рака щитовидной железы.[12]

Внутреннее облучение населения регулируется нормативными пределами радиоактивного содержания пищи и воды. Эти пределы обычно выражаются в беккерель / килограмм, с разными ограничениями, установленными для каждого загрязнителя.

Попадание очень большого количества радиоактивного материала может вызвать острый лучевой синдром (ARS) в редких случаях. Примеры включают Отравление Александра Литвиненко и Leide das Neves Ferreira. Хотя нет никаких сомнений в том, что внутреннее загрязнение было причиной ОРС в этих случаях, недостаточно данных, чтобы установить, какие количества ожидаемой дозы могут вызвать симптомы ОРС. В большинстве сценариев, когда ARS вызывает беспокойство, внешние эффективная доза облучения обычно намного опаснее, чем доза внутреннего облучения. Обычно наибольшее беспокойство при внутреннем облучении вызывает то, что радиоактивный материал может оставаться в организме в течение длительного периода времени, «заставляя» субъекта накапливать дозу еще долго после того, как первоначальное облучение прекратилось. Более сотни человек, в том числе Эбен Байерс и радиевые девушки, получили ожидаемые дозы, превышающие 10 Гр, и умирали от рака или естественных причин, тогда как такое же количество острой дозы внешнего облучения неизменно вызывает более раннюю смерть от ОЛБ.[13]

Примеры

Ниже приведены примеры внутреннего воздействия.

  • Торотраст
  • Воздействие, вызванное Калий-40 присутствует в нормальный человек.
  • Воздействие проглатывания растворимого радиоактивного вещества, такого как 89Sr в коровы ' молоко.
  • Человек, который лечится от рака с помощью открытый источник метод лучевой терапии, при котором радиоизотоп используется в качестве лекарственного средства (обычно в жидком виде или в таблетках). Обзор по этой теме был опубликован в 1999 году.[14] Поскольку радиоактивный материал тесно смешивается с пораженным объектом, часто бывает трудно обеззаразить объект или человека в случае внутреннего облучения. Хотя некоторые очень нерастворимые материалы, такие как продукты деления в пределах диоксид урана Возможно, матрица никогда не сможет по-настоящему стать частью организма, поэтому нормально рассматривать такие частицы в легких и пищеварительном тракте как форму внутреннего загрязнения, которое приводит к внутреннему облучению.
  • Борная нейтронно-захватная терапия (BNCT) включает в себя введение бор-10 меченое химическое вещество, которое предпочтительно связывается с опухолевыми клетками. Нейтроны из ядерный реактор сформированы замедлитель нейтронов к энергетическому спектру нейтронов, пригодному для лечения БНЗТ. Эти нейтроны избирательно бомбардируют опухоль. Нейтроны в организме быстро замедляются и становятся низкоэнергетическими. тепловые нейтроны. Эти тепловые нейтроны захватываются введенным бором-10, образуя возбужденный (бор-11), который распадается на литий-7 и гелий-4 альфа-частица оба они производят близкорасположенное ионизирующее излучение. Эта концепция описывается как бинарная система, использующая два отдельных компонента для лечения рака. Каждый компонент сам по себе относительно безвреден для клеток, но в сочетании для лечения они производят высоко цитоцидный (цитотоксический ) эффект, который является летальным (в ограниченном диапазоне 5-9 микрометров или приблизительно один диаметр ячейки). Клинические испытания с многообещающими результатами в настоящее время проводятся в Финляндии и Японии.

Связанные количества

Комиссия по ядерному регулированию США определяет некоторые величины, не относящиеся к СИ, для расчета ожидаемой дозы для использования только в рамках системы регулирования США. Их названия отличаются от названий, используемых в Международной системе радиационной защиты МКРЗ, а именно:

  • Ожидаемый эквивалент дозы (CDE) - эквивалентная доза, полученная конкретным органом или тканью из внутреннего источника, без учета чувствительности ткани. По сути, это промежуточный результат расчета, который нельзя напрямую сравнивать с конечными дозиметрическими величинами.
  • Ожидаемая эффективная эквивалентная доза (CEDE), как определено в Разделе 10 Раздела 20.1003 Свода федеральных правил США, доза CEDE (HE, 50) представляет собой сумму произведений эквивалентов ожидаемой дозы для каждого из органов или тканей организма, которые облученных, умноженных на весовые коэффициенты (WT), применимые к каждому из этих органов или тканей.[15]

Путаница между системами количества доз США и МКРЗ может возникнуть из-за того, что термин «эквивалент дозы» использовался в системе МКРЗ с 1991 года только для величин, рассчитанных с использованием значения Q (Линейная передача энергии - LET), которую МКРЗ называет «эксплуатационные количества». Однако в системе NRC США «эквивалент дозы» по-прежнему используется для обозначения величин, которые рассчитываются с весовыми коэффициентами ткани и излучения, которые в системе МКРЗ теперь известны как «защитные величины», которые называются «эффективная доза» и «эквивалент». доза ".[16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Публикация 103 МКРЗ - параграф 83.
  2. ^ Публикация 103 МКРЗ, параграф 140
  3. ^ а б Публикация 103 МКРЗ - Глоссарий.
  4. ^ Публикация 103 МКРЗ - параграф B225 и глоссарий.
  5. ^ Публикация 103 МКРЗ - Параграф 144.
  6. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2015-09-24. Получено 2014-10-31.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  7. ^ ICPR: Проект отчета для консультации В архиве 2015-06-22 на Wayback Machine
  8. ^ Icrp (2007). Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 2007 г.. Летопись МКРЗ. Публикация МКРЗ 103. 37. ISBN  978-0-7020-3048-2. Архивировано из оригинал 16 ноября 2012 г.. Получено 17 мая 2012.
  9. ^ Блирс, Хейзел (4 марта 2003 г.). «Письменные ответы: Радиация». Hansard. ECRR не является официальным научным консультативным комитетом Европейской комиссии или Европейского парламента.
  10. ^ Европейский комитет по радиационному риску (2010 г.). Басби, Крис; и другие. (ред.). Рекомендации ECRR 2010 г .: влияние на здоровье воздействия низких доз ионизирующего излучения (PDF) (Под ред. Регуляторов). Аберистуит: Зеленый аудит. ISBN  978-1-897761-16-8. Архивировано из оригинал (PDF) 21 июля 2012 г.. Получено 18 мая 2012.
  11. ^ Ответ Национального совета по радиологической защите на отчет Комитета по изучению радиационных рисков внутренних излучателей (CERRIE), HPA, Великобритания, 2005 г.
  12. ^ Rivkees, Scott A .; Скляр, Чарльз; Фримарк, Майкл (1998). "Лечение болезни Грейвса у детей с особым упором на лечение радиоактивным йодом". Журнал клинической эндокринологии и метаболизма. 83 (11): 3767–76. Дои:10.1210 / jc.83.11.3767. PMID  9814445.
  13. ^ Роуленд, Р. (1994). Радий у людей: обзор исследований в США (PDF). Аргоннская национальная лаборатория. Получено 24 мая 2012.
  14. ^ Винн, Фолькерт; Хоффман, Тимоти (1999). «Терапевтические радиофармпрепараты афртин = 2 + 3 = 9000» (PDF). Химические обзоры. 99 (9): 2269–92. Дои:10.1021 / cr9804386. PMID  11749482.
  15. ^ Глоссарий NRC
  16. ^ «Запутанный мир дозиметрии излучения» - М.А. Бойд, доклад конференции по управлению отходами 2009 г., Агентство по охране окружающей среды США. Учет различий между дозиметрическими системами США и МКРЗ.

внешняя ссылка