34
Dozimetrija (Osnovni pojmovi) 1

Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

  • Upload
    others

  • View
    12

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

Dozimetrija

(Osnovni pojmovi)

1

Page 2: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

Pozadinsko zračenje - FON

2

Oprema koja koristi X zrake

Radioaktivno zračenje i materijali koriste se u medicini,industriji,

istraživanjima,svakodnevnom životu

Page 3: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

3

Koji je mehanizam uticaja

jonizujućeg zračenje na zdravlje?

Prekidajući hemijske veze u

kompleksnim molekulima kao

što su DNK

Page 4: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

DOZIMETRIJA - skup instrumentalnih i teorijskih metoda

za proračun i merenje doze jonizujućeg zračenja

kao i mere dejstva zračenja na materiju.

4

Page 5: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

Fizičke veličine

Fluens, Ф

Kerma, Ka

Absorbovana doza, D

Оperativne veličine

Ambijentalni dozni ekviv., H*(d)

Direkcioni dozni faktor., H’(d, W)

Personalni dozni ekviv., Hp(d)

Zaštitne veličine

Srednja apsorb. doza u organu, DT

Ekviv. doza organa, HT

Efektivna doza, E

Veza izmedju veličina u radiološkoj zaštiti (ICRP74, 1996

i ICRP116,2010)

Page 6: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• Fluens, , čestica u nekoj tački prostora je

količnik broja čestica koje padaju na malu

sferu oko te tačke i površine poprečnog

preseka te sfere:

dS

dN

Kerma, Ka, (Kinetic Energy Realised in Material) se definiše izrazom:

dm

dEK k

gde je dEk, suma početnih kinetičkih energija svih naelektrisanih čestica

koje proizvede nenaelektrisano jonizujuće zračenje u elementu mase dm

Merna jedinica je Grey (Gy): 1 Gy=1J/kg.

Page 7: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

APSORBOVANA DOZA - mera energije zračenja koju

apsorbuje jedinična masa ozračene sredine

5

Apsorbovana doza je srednja energija koju jonizujuće

zračenje preda materiji mase dm,

podeljena sa masom tog elementa:

dm

dED

dE - apsorbovana energija jonizujućeg zračenja

dm - masa apsorbenta

Jedinica je Grej (Gy) 1 Gy=1J/kg.

Page 8: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• Raspodela apsorbovana doze

Odredjivanje zaštitnih i operativnih

veličina, počinje računanjem raspodele

apsorbovane doze za sve tipove

spoljašnjeg ozračivanja. Proračuni

raspodele apsorbovane doze se

obavljaju korišćenjem Monte-Karlo

programa.

Page 9: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

6

EKSPOZICIONA DOZA (DOZA IZLAGANJA) – ukupno

naelektrisanje svih jona istog znaka nastalih

jonizacijom jedinične mase vazduha pri prolasku

upadnog fotona kroz vazduh

Jedinica je C/kg

X=dQ/dm dQ – naelektrisanje jona istog znaka

dm - masa vazduha

Page 10: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

7

NISU SVI ORGANI PODJEDNAKO OSETLJIVI NA DEJSTVO

JONIZUJUĆEG ZRAČENJA

I GRUPA (najneotporniji) - gonade, hematopoezni aparat,

telo u celini

II GRUPA - štitna žlezda, jetra, bubrezi, očno sočivo

III GRUPA (najotporniji) - koža, prsti, kosti

Page 11: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• Ekvivalentna doza u tkivu se definiše

kao:

• gde su: DT,R srednja apsorbovana doza u

organu ili tkivu T usled jonizujućeg

zračenja kvaliteta R; wR je radijacioni

težinski faktor čije su vrednosti date u

Tabeli. Ekvivalentna doza uzima u obzir

biološke efekte po jedinici doze. Merna

jedinica je Sivert (Sv): 1 Sv=1J/kg.

R

R,TRT DwH

Page 12: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

Vrsta i energija zračenja Radijacioni težinski faktor, WR

• Fotoni svih energija 1

• Elektroni svih energija 1

• Neutroni energije < 10 keVod 5

• 10 do 100 keV `10

• od 0.1 do 2 MeV 20

• od 2 do 20 MeV 10

• Neutroni energije veće od 20 MeV 5

• Protoni energije > od 2 MeV 5

• čestice, fisioni fragmenti, teški nukleoni 20

• Radijacioni težinski faktor, WR (ICRP103, 2007)

• Protoni i nael π- mezoni 2 Neutroni- kontinualna kriva

Radijacioni težinski faktori za pojedine vrste zračenja (ICRP 60, 1991)

Page 13: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

8

EKVIVALENTNA DOZA – uvedena kako bi potpunije bili

opisani efekti različitih vrsta jonizujućeg zračenja u

različitim biološkim sistemima (umesto doznog

ekvivalenta)

EFEKTIVNA DOZA – uvedena kako bi potpunije bili opisani

efekti različitih vrsta jonizujućeg zračenja na pojedine

organe

Jedinica je Sivert (Sy)

HT - ekvivalentna doza u posmatranim

organima

wT – tkivni težinski faktor za posmatrane organe

T

TT HwE

Page 14: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

Glavni organi Tkivni težinski faktori

ICRP 60

(1991)

ICRP 26 ICRP103

(1977) (2007)

Gonade

Crvena koš. srž

Debelo crevo

Pluća

Želudac

Bešika

Grudi

Jednjak

Jetra

Štitna žlezda

Koža

Površina kostiju

Ostatak (mozak, bubrezi, nadb.

žlezde, slezina, pankreas, mišići,

tanko crevo, timus, materica)

0.20

0.12

0.12

0.12

0.12

0.05

0.05

0.05

0.05

0.05

0.01

0.01

0.05

0.25 0.08

0.12

-

0.12

- 0.04

-

0.15 0.12

- 0.04

- 0.04

0.03 0.04

-

0.03

0.30

Tkivni težinski faktori prema ICRP Publikacijama No 60 i 26

Page 15: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

9

BRZINA DOZE –

doza apsorbovana u jedinici vremena

dD/dt Jedinica je Gy/s (J/kg s = W/kg)

Ili

Ekspoziciona doza u jedinici vremena

dX/dt Jedinica je C/kg s

Ili

Ekvivalentna doza u jedinici vremena

dH/dt Jedinica je Sy/s

Page 16: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• Lična dubinska ekvivalentna doza Hp(10): ekvivalentna doza u mekom tkivu na dubini od 10 mm ispod odredjene tačke u telu. Reprezentativna je za efektivnu dozu E ukoliko nije iznad propisanih granica.

• Lična površinska ekvivalentna doza Hp(0.07): ekvivalentna doza u mekom tkivu na dubini od 0.07 mm ispod odredjene tačke u telu. Reprezentativna je za kožnu dozu ukoliko nije iznad propisanih granica.

•Veličine uvedene za potrebe zaštite od zračenja

Page 17: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• Ambijentalna ekvivalentna doza H*(10): ekvivalentna doza u tački polja zračenja u ICRU sferi na dubini 10 mm.

• Kao izvedene veličine definišu se

• Vezana ekvivalentna doza E50: efektivna doza akumulirana u ljudskom telu u periodu od 50 godina posle apsorbovanja radionuklida (posle jednokratnog unošenja radioaktivnog materijala).

• Kolektivna efektivna doza S: ukupna doza zračenja kojoj je izložena populacija. Merna jedinica je: čovekSivert (manSv).

i

iiNES

Page 18: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

11

Uticaj jonizujućeg zračenja na zdravlje

Page 19: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

10

Radioaktivno zračenje i materijali –

ekvivalentna doza

Radon maksimalno 2 mSv godišnje

X – zraci u medicini

“snimanje” pluća 0,1 mSv

mamografija 2.5 mSv

“snimanje” abdomena 4 mSv

CT –celo telo 30 – 100 mSv

tretman kancera 50 000 mSv

Page 20: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• KONCEPTUALNI OKVIRI ZAŠTITE

OD ZRAČENJA

• Principi zaštite od zračenja

• Na drugom kongresu radiologa 1928.

formirana je Medjunarodna komisija za

zaštitu od zračenja ICRP (International

Commission on Radiological Protection),

koja postoji i danas.

• Pored ICRP, postoje medjunarodna tela i

organizacije koje se bave odredjenim

aspektima radijacione fizike.

Page 21: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• IAEA (International Atomic Energy

Agency) specijalna agencija Ujedinjenih

nacija, osnovana 1956, sa sedištem u Beču,

sa ciljem podsticanja miroljubivog

korišćenja atomske energije i dr.

• ICRU (International Commission on

Radiological Units and measurements).

Page 22: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• Biološki efekti zračenja mogu se podeliti u

dve široke kategorije: nestohastički i

stohastički efekti.

• Nestohastičke efekte karakterišu tri

karakteristike:

• -postoji PRAG doze (minimalna doza

ispod koje se sfekat ne pojavljuje;

• -veličina fekta raste sa porastom doze iznad

praga

• -postoji jasna kauzalna (posledična) veza

izmedju zapaženog efekta i štetnog agensa.

(primer.piće-pijanac). Za ovakve efekte

može se uspostaviti relacija doza-efekat.

Page 23: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• Stohastički efekti -se dogadjaju slučajno. Dogadjaju se i medju neozračenom i ozračenom populacijom. Ne može se uspostaviti jasna jednoznačna veza izmedju izmedju ozračivanja i efekta. Glavni stohastički efekti pri ozračivanju su kancer i genetski efekti.

• Kod ovih efekata verovatnoća efekta raste sa porastom doze (a ne samo jačina efekta).

• Ovi efekti nemaju prag i čak i najmanja doza može da izazove štetan efekat.

Page 24: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• Filozofija zaštite od zračenja- sveukupan

pristup zaštiti od zračenja.Uopšte, postoji

trend smanjivanja maksimalno dozvoljene

doze.

• Neke ljudske aktivnosti povećavaju

sveukupno izlaganje zračenju-te aktivnosti

nazivamo delatnosti. Druge aktivnosti utiču

na smanjenje izlaganja zračenju-te

aktivnosti nazivamo intervencije. Poseban

sistem je zaštite pri delatnostima, a poseban

pri intervencijama.

Page 25: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• Sistem zaštite pri delatnostima je zasnovan

na sledeća tri principa:

• OPRAVDANOST DELATNOSTI

• OPTIMIZACIJA ZAŠTITE

• GRANICE DOZA I RIZIKA ZA

POJEDINCE

Page 26: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• Pod opravdanošću delatnosti podrazumeva

se da svaka delatnost mora da daje

pozitivnu neto korist. Primenjuje se

takozvana cena-korist analiza.

Page 27: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• Pod optimizacijom zaštite podrazumeva se tzv. ALARA princip, koji glasi: sve doze treba držati onoliko nisko koliko je to razumno moguće postići, uzimajući u obzir ekonomske, socijalne i dr. faktore (all exposure should be kept As Low As Reasonably Acheivable).

• Sistem zaštite pri intervencijama. U ovom slučaju sistem zaštite je zasnovan na sledećim principama:

• opravdanost intervencije

• optimizacija intervencije.

Page 28: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• KATEGORIJE IZLAGANJA

• Komisija predlaže 3 kategorije izlaganja: To

su:

• Profesionalno izlaganje- izlaganje koje je

rezultat rada i pri radu

• Medicinsko izlaganje-izlaganje pri

dijagnostikovanju i terapiji

• Izlaganje stanovništva-

Page 29: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• Kontrola profesionalnog izlaganja. Komisija predlaže granicu za efektivnu dozu od 20mSv godišnje za zaposlena lica, usrednjeno za pet godina, pri čemu maksimalna efektivna doza u jednoj godini ne sme da predje vrednost od 50mSv.

• Komisija predlaže godišnju ekvivalentnu dozu za kožu šake i stopala 500 mSv. Za žene granice su iste kao i za muškarce, sem za trudnice.

Page 30: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• Na osnovu opsežnih istraživanja reakcije

tkiva na neutronsko zračenje, Komisija za

zaštitu od zračenja je objavila preporuku o

značajnom smanjenju ekvivalntne doze za

očna sočiva sa 150 mSv na 20 mSv na

godišnjem nivou. Ova preporuka je izazvala

veliku pažnju u svim institucijama koje se

bave zaštitom od zračenja i dozimetrijom

očnog sočiva, jer do sada nije pokazivano

mnogo interesovanja za zaštitu očnog

sočiva zbog granice doze od 150 mSv po

jednoj godini.

Page 31: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• Urađena su kompletna razmatranja

konverzionih koeficijenata fluensa u Hp(3),

(gde je d=3 mm) za fotone i elektrone, iz

kojih je proizašlo da bi operativne veličine

za praćenje doza za očna sočiva mogle da se

primene ne samo za elektrone i

niskoenergetske fotone već i za sve druge

vrste zračenja.

Page 32: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

Slika1. Model oka u Monte Carlo simulacijama Behrens et al. (2009),

Page 33: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

• Kontrola izlaganja stanovništva –se postiže kontrolom izvora, radije nego kontrolom okoline. Komisija predlaže za stanovništvo 1 mSv godišnje (ranije je ta vrednost iznosila 5 mSv).

Page 34: Dozimetrija (Osnovni pojmovi)physics.kg.ac.rs/stari/content/api0Km5oL3.pdf(Osnovni pojmovi) 1 Pozadinsko zračenje - FON 2 Oprema koja koristi X zrake Radioaktivno zračenje i materijali

Tabela 1. Preporučene granične doze za planirano izlaganje

Vrsta doze Godišnje

granice doze (mSv)

Zaposlena lica Stanovništvo

Efektivna

doza 20* 1

Ekv. doza

očnog sočiva 20* 15

Ekv. doza

kože 500 50

Ekv. doza

šaka i stopala 150 -

*Usrednjeno na period od 5 godina