1.2Dosimetri og måling
Dosimetri handler om beregningen af den totale absorberede dosis til individuelle organer, eller hele kroppen, på grund af bestråling med ioniserende stråling. Bestråling kan ske eksternt eller/og internt. I det følgende beskrives der kort om forskellige koncepter/kvantiteter der er vigtig for dosimetri og måling af stråling. Det er ikke meningen at alle detaljer om dosis beregning til kroppen, interndosimetri, osv. beskrives. Der findes definitioner af enheder som bruges daglig på afdelingen. For videre information om hvordan disse kvantiteter bliver brugt, henvises du til litteraturen f.eks. ICRPs enheder og definitioner [Ref. 3], MIRD beregninger [Ref. 18], Radiation Biophysics [Ref. 8], eller til videregående kurser i isotoper i nuklearmedicin for bioanalytikere eller læger.
1.2.1Absorberet dosis: den fysiske enhed – gray (Gy)
Den grundlæggende dosimetrienhed i strålingsbeskyttelse er absorberet dosis, der er en måling af mængden af energi afsat i stof/væv. For at være hel korrekt, er definitionen baseret på dosisen ved et bestemt punkt, men for strålebeskyttelses formål betyder det den gennemsnitlige dosis i et organ eller væv.
Absorberet dosis definitionen er: energien afsat i væv per masse enhed fra ioniserende stråling, og har enheden gray (Gy). Ved at bruge symboler D = absorberet dosis, = afsat energi, og M = stoffets masse, kan den absorberede dosis skrives som:
 ,
hvor relevante enheder vises i parentes. Derfor er 1 gray defineret som 1 Joule per Kg af væv/stof.
Den er en fysisk kvantitet som kan bruges for alle strålings typer, men den indeholder ikke beskrivelser af biologiske effekter i væv for forskellige strålings typer. Hvis man skal bruge den gennemsnitlige dosis D som en indikator for sandsynligheden for at inducere en stokastisk effekt i væv, skal der eksistere en linear dosis-reaktion mellem dosis og den stokastiske effekts sandsynlighed – denne antagelse er rimelig for begrænsede dosis mængder. Med hensyn til deterministiske effekter er dosis-reaktions forholdet normalt ulinear, derfor er D ikke særlig relevant som en indikation for deterministiske effekter, medmindre dosisen er fordelt rimelig jævnt over vævet eller organet. Normalt bruger man andre kvantiteter end absorberet dosis hvis man er interesseret i risikoen til væv/kroppen fra bestråling.
1.2.2Dosishastigheden
En kvantitet som er beslægtet med absorberet dosis er dosishastighed. Den beskriver hvor meget energi er absorberet per tidsenhed. Hvis man har en ekstern kilde med en bestemt aktivitet, A, bliver der A henfald per sekund, og A strålingspartikler med energi bliver udsendt fra kernen hver sekund, dvs. en energi af størrelse E (Joules) = A bliver frigivet per sekund. Hvis A partikler per sekund bestråler et stof hvori energien afsættes, har vi kvantiteten: energi absorberet per sekund per masse enhed (Joules per Kg per sekund).
Ved at sammenligne definitionen af dosishastigheden med absorberet dosis, kan vi se at den absorberede dosis i stoffet er bare den tidsintegrerede dosishastigheden, dvs. total absorberet dosis i stoffet. Enheden for dosishastighed er gray per sekund (Gy/s).
1.2.3Dosishastigheden ved afstand
Lad os se på en punktkilde der udsender stråling med en bestemt energi () per sekund.
Alle punkter som er ved afstand x meter fra kilden danner en kugle med radius x rundt om
p
Figur 1 17: afstand x(m) fra en punktkilde
unktkilden (Figur 1-17). Derfor er energiens intensitet (I), på overfladen af denne kugle (defineret som energien udsendt per sekund divideret med overfladens areal O = 4x2), givet som:
 (J/s/m2).
Intensiteten dæmpes som afstand kvadrat, dvs. jo længer væk fra en kilde man står, jo mindre dosis får man. Den er altid god at huske som en basal regel for at reducere personlig dosis. Bemærk: denne regel gælder ikke for en kilde som ikke er et punkt. For en udvidet kilde (f.eks. en patient), falder intensiteten langsommere ved afstand fra kilden end for en punkt-kilde: men igen – jo længere afstand man har til kilden, jo lavere dosis får man!
1.2.4Ækvivalent dosis – sievert (Sv)
Strålings biologiske virkninger er ikke kun afhængige af den fysiske absorberede dosis i gray, men også
af strålingens art og energi, samt af vævets type hvori der sker vekselvirkninger. Derfor, for strålebeskyttelse af biologiske organer (os), definerer vi en biologisk effektiv dosis som inkluderer effekter af bestrålingens type. Der regnes med strålings vægtningsfaktorer til den fysiske absorberede dosis, der kommer an på om vi har en foton, elektron eller neutron osv. Vægtningsfaktorer (wR) for forskellige strålings typer er (ICRP anbefalede værdier):
Tabel 7: strålings vægtfaktorer (wR) for ækvivalent dosis beregning (ICRP 60, 1991) [Ref. 3].
Stråling
|
wR
|
Fotoner (alle energier – x, )
|
1
|
Elektroner (alle energier – elektron, positron)
|
1
|
Neutroner (E < 10 keV)
|
5
|
Neutroner (E = 10-100 keV)
|
10
|
Neutroner (E = 100 keV – 2 MeV)
|
20
|
Neutroner (E = 2-20 MeV)
|
10
|
Neutroner (E > 20 MeV)
|
5
|
Protoner (E > 2 MeV)
|
5
|
Alpha partikler / fissionsfragmenter / Tunge kerner
|
20
|
Auger elektroner*
|
10-20
|
* Med. Phys. (21) No.12 1994, 1901-1915
|
Vægtningsfaktorerne repræsenterer strålingens relativ biologisk effektivitet (RBE); dens evne til at medføre stokastiske effekter ved lav dosis. Definitionen af strålings vægtnings faktorer er uafhængig af vævet eller organet der bliver bestrålet. For eksempel, en neutron har en vægt-faktor mellem 5-20, afhængigt af neutronens energi – dvs. man få 5-20 gange højere ækvivalent dosis hvis man bliver bestrålet af neutroner, end med fotoner, for den samme fysiske absorberede dosis, og dette betyder at man får højere risiko for at der sker skade med kroppens væv fra neutron stråling18.
Den ækvivalente dosis (HT) er baseret på den gennemsnitlige absorberede dosis i et organ eller væv T, og er defineret som den fysiske absorberede dosis (DT,R) for et bestemt strålings type R gange strålingens vægtnings faktor (wR). Hvis et strålingsfelt indeholder flere typer stråling, er den ækvivalent dosis defineret som summen over absorberede dosis for de individuelle strålings komponenter R. Matematisk skrives det som:
 ,
hvor HT er den ækvivalente dosis i væv T. Enheden for ækvivalent dosis er sievert (Sv).
Ny vurdering af RBE19 data viser, at nogle strålings typer måske er ”farligere”, og andre måske ikke så farlige som hidtil antaget. Det viser sig at lav energi Auger elektroner sandsynligvis er lige så farlige som høj LET stråling såsom alfa partikler, og risikoen er forskelligt for deterministisk (wr=10) og stochastiske (wr=20) skader [se referencen given i Tabel 7]. Dvs. risikoen fra denne stråling undervurderes i tidligere ICRP anbefalinger, imens risikoen fra andre strålings typer overvurderes. F.eks. i den kommende 2005 ICRP strålingsbeskyttelses anbefaling, bliver strålings vægtfaktorer for protoner reduceret fra 5 2, og for neutroner med energier mindre end 1MeV, bliver det anbefalede wr reduceret til en faktor 2,5-10 afhængigt af neutronens energi [Ref.25,Ref. 26].
På vor nuklearmedicinske afdeling, er vi kun interesseret i fotoner og elektroner/positroner som har den laveste vægtnings faktor wR=1, uafhængigt af deres energi, derfor er den ækvivalente dosis i sieverts, identisk med den absolutte værdi for absorberet dosis i gray.
|
