PODSTAWOWE WIELKOŚCI I

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I

JEDNOSTKI

JEDNOSTKI

DOZYMETRYCZNE

DOZYMETRYCZNE

Ochrona radiologiczna pacjenta

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

2

2

Ilość promieniowania jonizującego określamy poprzez
wielkości nazywane dawkami.
Wprowadzono kilka pojęć dawek :



Dawki ekspozycyjnej



Kermy



Dawki pochłoniętej



Dawki równoważnej



Dawki skutecznej (efektywnej )



Dawki obciążającej

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

Wielkość dawki ekspozycyjnej określona

jest przez sumę ładunków jednego znaku
wytworzonych w masie

powietrza

przez

fotony promieniowania X

lub

γ

,

mierzoną
w ściśle określonych warunkach.

3

3

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE



Dawka ekspozycyjna stosowana jest do określania ilości
promieniowania X i gamma i zgodnie z definicją tylko w
powietrzu.



Jednostką dawki ekspozycyjnej w układzie SI jest

C/kg,

czyli jednostka ładunku na jednostkę masy. Nie ma ona
innej nazwy.



Historyczną ( dawniej używaną) jednostką dawki
ekspozycyjnej jest

rentgen (R ).



Zależność między jednostkami



1 R = 2,58

•

10

-4

C/kg

4

4

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE

Inną wielkością określającą ilość promieniowania, jest dawka

nazywana kermą.

kermą.

Wielkość ta została wprowadzała przez ICRU w roku 1963 i

definiowana jest jako suma początkowych energii

kinetycznych wszystkich cząstek naładowanych,

wyzwalanych przez cząstki pośrednio jonizujące (fotony,

neutrony) w elemencie masy ośrodka.

5

5

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE

Kerma odnosi wyłącznie do promieniowania pośrednio

jonizującego, a więc promieniowania neutronowego,
gamma i X.

Zawsze trzeba też określać w jakim materiale wyznaczona

została ta wielkość.

Najczęściej mierzy się kermę w powietrzu.

6

6

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

Dawka ekspozycyjna określając ilość ładunków jednego

znaku wytworzonych w masie powietrza tylko w

sposób

przybliżony

może służyć do oceny narażenia na

promieniowanie jonizujące. 

Do opisu ilościowego

narażenia

na promieniowanie służy

wielkość nazywana dawką pochłoniętą

dawką pochłoniętą

.

7

7

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE

Dawką pochłoniętą

Dawką pochłoniętą

nazywamy

energię

promieniowania jonizującego przekazaną

materii

w elemencie objętości podzieloną przez masę tego

elementu.

Definicja dawki – załącznik nr 1 do ustawy z dnia 29 listopada 2000 r.

Prawo atomowe

8

8

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

9

9

gdzie :

dE -

oznacza średnią wartość energii przekazanej

dm -

oznacza masę materii zawartej w elemencie objętości

Jednostką dawki pochłoniętej w układzie SI jest J/kg, czyli jednostka

energii na jednostkę masy. Jednostka ta nazywa się

grejem

i ma

symbol

Gy.

Jednostką pozaukładową( dawniej używaną) jest

rad ( rd).

Zależność między jednostkami

1 rd = 0,01 Gy = 10

-2

Gy = 10 mGy

Dawka pochłonięta

wyrażona jest wzorem :

dm

dE

D

=

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

10

10

J

J

ednakowe

ednakowe

dawki

dawki

pochłonięte

pochłonięte

ró

ró

ż

ż

nych

rodzajów

nych

rodzajów

promieniowania wywołuj

promieniowania wywołuj

ą

ą

niejednakowe skutki biologiczne.

niejednakowe skutki biologiczne.

Skutek biologiczny promieniowania zależy od :



rodzaju promieniowania ( alfa, beta, gamma, X,
neutronowe)



energii danego rodzaju promieniowania,



warunków napromieniowania np. wartości mocy dawki czy
ogólniej

rozłożenia

dawki

pochłoniętej

w czasie.

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

11

11

Wielkością fizyczną , która uwzględnia nie tylko ilość

energii przekazanej materii (żywej) ale również jaki rodzaj
promieniowania i o jakiej energii przekazał tę energię
żywemu organizmowi jest

dawka równoważna.

dawka równoważna.

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

12

12

Dawka równoważna to dawka

pochłonięta w tkance lub narządzie

T

, ważona dla rodzaju i energii promieniowania jonizującego,

wyrażona wzorem :

gdzie :

-

D

T,R

oznacza dawkę pochłoniętą od promieniowania jonizującego typu R, uśrednioną w

tkance lub narządzie T

-

W

R

oznacza czynnik wagowy promieniowania.

Definicja dawki – załącznik nr 1 do ustawy z dnia 29 listopada 2000 r. Prawo atomowe

∑

⋅

=

R

R

T,

R

D

w

T

H

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

Ponieważ czynnik wagowy promieniowania jest wielkością

niemianowaną dawkę równoważną wyraża się tak jak
dawkę pochłoniętą w J/kg, ale nadano jej inną nazwę.

Jednostką dawki równoważnej jest

siwert Sv.

Jednostką dawniej stosowaną był

rem ( rem).

1 rem = 0,01 Sv = 10 mSv

13

13

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

Przy ocenie narażenia na różne rodzaje promieniowania nie

można sumować dla jednej osoby dawek pochłoniętych.

Można natomiast, jak sama nazwa wskazuje, sumować

dawki równoważne.

Siwert to bardzo duża jednostka , w ochronie

radiologicznej mamy do czynienia z dawkami

równoważnymi tysiąc albo milion razy mniejszymi od

siwerta czyli

milisiwertami mSv

mSv

mikrosiwertami µSv

µSv

14

14

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE

Jeśli występuje tylko jeden rodzaj promieniowania

( z taką właśnie sytuacją mamy najczęściej do czynienia)
wzór upraszcza się .

H

T

= w

R

. D

T

Dawka równoważna to dawka pochłonięta,

uśredniona w tkance lub narządzie, przemnożona przez

odpowiedni współczynnik wagowy promieniowania.

15

15

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

Wartości czynników wagowych promieniowania są związane

z biologiczną skutecznością promieniowania, i ulegają okresowym
przeszacowaniom, w miarę gromadzenia nowych wyników badań.

Zalecane wartości tych współczynników podawane są

w raportach ICRP (Międzynarodowa Komisja Ochrony

Radiologicznej), jako mniej lub bardziej obowiązujące

w Dyrektywach Rady Unii Europejskiej, a w poszczególnych

krajach w odpowiednich przepisach prawnych.

16

16

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE

Jako promieniowanie wzorcowe, do którego

odnosi się czynniki wagowe innych rodzajów
promieniowania uważa się promieniowanie rtg
przy

napięciu

lampy

250 kV.

Czynnik wagowy dla tego promieniowania jest

równy 1.

17

17

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

ROZPORZĄDZENIE RADY MINISTRÓW Z DNIA 18

ROZPORZĄDZENIE RADY MINISTRÓW Z DNIA 18

STYCZNIA 2005 R. W SPRAWIE DAWEK GRANICZNYCH PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO ( DZ.U.

STYCZNIA 2005 R. W SPRAWIE DAWEK GRANICZNYCH PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO ( DZ.U.

NR 20, POZ.168)

NR 20, POZ.168)

18

18

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE

Wartość czynnika wagowego promienio-wania

decyduje o tym, że skutki napromie-niowania
np. neutronami są dużo poważ-niejsze niż
fotonami X ( przy tej samej „ilości”
promieniowania czyli gdy
w narządzie czy tkance tracona jest ta sama
energia).

19

19

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

Przykład :



Dawka pochłonięta przez narząd wynosi

5 mGy

( czyli w 1 kg masy tego narządu została pochłonięta
energia 0,005 J ).



W pierwszym przypadku było to spowodowane
promieniowaniem rentgenowskim, w drugim-
neutronami „szybkimi” o energii 1 MeV.

Jakie będą dawki równoważne?
1. H

H

1

1

= w

rtg

x D

pochłonięta

=1 x 5 mGy= 5 mSv

5 mSv

2. H

H

2

2

= w

neutrony

x D

pochłonięta

=20 x 5 mGy= 100 mSv

100 mSv

20

20

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE

W przypadku gdy mamy z napromieniowaniem nie

jednego narządu ( tkanki ) ale całego ciała – taka
sytuacja ma miejsce najczęściej - aby opisać narażenia
organizmu żywego trzeba wprowadzić pojęcie dawki

dawki

efektywnej.

efektywnej.

Dawka efektywna E

Dawka efektywna E

to

suma ważonych dawek równoważnych

od

zewnętrznego i wewnętrznego napromienienia tkanek i

narządów.

21

21

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

Dawka efektywna E

Dawka efektywna E

to

suma ważonych dawek równoważnych

od zewnę-

trznego i wewnętrznego napromienienia tkanek i narządów.

22

22

∑

∑ ∑

⋅

=

⋅

=

T

R

T

T

w

H

w

E

D

R

T

T

R

T

w

,

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE

D

T,R

oznacza dawkę pochłoniętą od promieniowania

jonizującego R, uśrednioną w tkance lub narządzie

W

R

oznacza

czynnik

wagowy

promieniowania

jonizującego R

W

T

oznacza czynnik wagowy tkanki lub narządu

Jednostką dawki skutecznej ( efektywnej ) jest siwert

Sv.

Definicja dawki – załącznik nr 1 do ustawy z dnia 29 listopada 2000 r. Prawo

atomowe

23

23

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

24

24

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE

Przypatrzmy się jak będzie zmieniało się narażenie

organizmu żywego w przypadku gdy :



cale ciało napromieniowane będzie jednorodnie



pewne narządy narażone będą na większe dawki np. na

skutek stosowania osłon na wybrane części ciała lub gdy

źródłem narażenia jest izotop promieniotwórczy

gromadzący się wybiórczo

w określonej tkance.

25

25

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE

Napromieniowanie jednorodne

czyli równomierne narażenie całego ciała

Liczymy dawkę efektywną zgodnie ze wzorem :

E= w

T1

x

H

T1

+ w

T2

x

H

T2

+w

T3

x

H

T3

+

w

T4

x

H

T4

+ …….+w

TN

x

H

TN

Ponieważ napromieniowanie jest jednorodne

wszystkie tkanki ( narządy ) otrzymają tę samą
dawkę równoważną np. 5 mSv

26

26

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

H

T1

= H

T2

= H

T3

= ……=H

TN

= 5 mSv

w

T1

+w

T2

+ w

T3

+ …..+ w

TN

=1

E= w

T1

x

5 mSv+ w

T2

x

5mSv +w

T3

x

5mSv

+ w

T4

x

5 mSv + …….+w

TN

x

5 mSv

= 5 mSv

x

(w

T1

+w

T2

+ w

T3

+ …..+ w

TN

)

= 5 mSv x 1 = 5 mSv

E= 5 mSv

E= 5 mSv

27

27

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

Napromieniowanie niejednorodne

czyli nierównomierne narażenie całego ciała

Liczymy dawkę efektywną zgodnie ze wzorem :

E= w

T1

x

H

T1

+ w

T2

x

H

T2

+w

T3

x

H

T3

+ w

T4

x

H

T4

+ ……

.+w

TN

x

H

TN

Niech źródłem narażenia będzie promieniotwórczy jod ,

gromadzący się w tarczycy. Wówczas dawki

równoważne w pozostałych tkankach będą bliskie zeru.

28

28

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE

H

T1

= H

T2

= H

T3

= ……=H

TN -1

= 0 mSv

H

tarczycy

= 5 mSv

w

T1

+w

T2

+ w

T3

+ …..+ w

TN-1

=0,95

W

tarczycy

=0,05

E= w

T1

x

0 mSv+ w

T2

x

0 mSv +w

T3

x

0mSv

+ w

T4

x

0 mSv + …….+0,05

x

5 mSv

= 0,25 mSv

E= 0,25 mSv

E= 0,25 mSv

29

29

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

Napromieniowanie niejednorodne

Przykład drugi

Podczas badania klatki piersiowej tomografem

komputerowym następujące narządy otrzymały n/w
dawki [ w mSv ]:



płuca 2,0



szpik kostny 2,0



soczewki 1,4



tarczyca 2,3



gruczoły piersiowe 2,1



gonady 0,7

30

30

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE

Dawka efektywna wynosi :
E = 2,0 mSv

×

0,12 ( płuca)

+ 2,0mSv

×

0,12 ( szpik kostny)

+ 1,4 mSv

×

0,05 ( soczewki)

+ 2,3 mSv

×

0,05 ( tarczyca)

+ 2,1mSv

×

0,05 ( gruczoly piersiowe)

+0,7 mSv

×

0,20 ( gonady)

= 0,24 mSv + 0,24 mSv + 0,07 mSv + 0,115 mSv

+ 0,105 mSv + 0,14 mSv = 0,91 mSv

0,91 mSv

31

31

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I JEDNOSTKI
DOZYMETRYCZNE

Przykład trzeci

Podczas badania jamy brzusznej tomografem

komputerowym następujące narządy otrzymały dawki w
mSv:



płuca 0,7



szpik kostny 2,0



soczewki 1,4



tarczyca 2,3



gruczoły piersiowe 2,1



gonady 2,0

32

32

PODSTAWOWE WIELKOŚCI I
JEDNOSTKI DOZYMETRYCZNE

Dla lepszego zobrazowania uwzględniono taką samą ilość narządów i

tkanek jak w przykładzie drugim tyle, że teraz gonady a nie płuca
pochłonęły dawkę 2 mSv .

Dawka efektywna wynosi :
E = 0,7 mSv

×

0,12 ( płuca)

+ 2,0mSv

×

0,12 ( szpik kostny)

+ 1,4 mSv

×

0,05 ( soczewki)

+ 2,3 mSv

×

0,05 ( tarczyca)

+ 2,1mSv

×

0,05 ( gruczoly piersiowe)

+2,0 mSv

×

0,20 ( gonady)

= 0,084 mSv + 0,24 mSv + 0,07 mSv + 0,115 mSv

+ 0,105 mSv + 0,4 mSv = 1,014 mSv

1,014 mSv

33

33