Эффективная доза облучения

Эффективная доза облучения

Радиация — фактор воздействия на живые организмы, который никак ими не распознается. Даже у людей отсутствуют своеобразные рецепторы, которые бы ощущали присутствие радиационного фона. Специалисты тщательно изучили влияние излучения на здоровье и жизнь человека. Были созданы и приборы, с помощью которых можно фиксировать показатели. Дозы облучения характеризуют уровень радиации, под влиянием которой человек находился в течение года.

В чем измеряют излучение?

Во Всемирной паутине можно найти немало литературы, посвященной радиоактивному излучению. Практически в каждом источнике встречаются числовые показатели норм облучения и следствия их превышения. Разобраться в непонятных единицах измерения удается не сразу. Изобилие информации, характеризующей предельно допустимые дозы облучения населения, могут легко запутать и знающего человека. Рассмотрим понятия в минимальном и более понятном объеме.

В чем измеряют радиационное излучение? Список величин весьма внушителен: кюри, рад, грэй, беккерель, бэр — это только основные характеристики дозы облучения. Зачем так много? Их применяют для определенных областей медицины и охраны окружающей среды. За единицу воздействия радиации на какое-либо вещество принимают поглощенную дозу – 1 грэй (Гр), равный 1 Дж/кг.

При воздействии излучения на живые организмы говорят об эквивалентной дозе. Она равна поглощенной тканями организма дозе в перерасчете на единицу массы, умноженной на коэффициент повреждения. Константа выделена для каждого органа своя. В результате вычислений получается число с новой единицей измерения – зиверт (Зв).

На основании уже полученных данных о влиянии принятого излучения на ткани определенного органа определяется эффективная эквивалентная доза облучения. Этот показатель вычисляется при помощи умножения предыдущего числа в зивертах на коэффициент, который учитывает разную чувствительность тканей к радиоактивному излучению. Его значение позволяет оценить с учетом биологической реакции организма количество поглощенной энергии.

Что такое допустимые дозы облучения и когда они появились?

Специалисты радиационной безопасности на основе данных о влиянии облучения на здоровье человека разработали предельно допустимые значения энергии, которые могут быть поглощены организмом без вреда. Предельно допустимые дозы (ПДД) указаны для разового или длительного облучения. При этом нормы радиационной безопасности учитывают характеристику лиц, подвергающихся действию радиационного фона.

Выделяют следующие категории:

  • А – лица, работающие с источниками ионизирующего излучения. По ходу выполнения своих трудовых обязанностей подвергаются облучению.
  • Б – население определенной зоны, работники, чьи обязанности не связаны с получением радиации.
  • В – население страны.

Среди персонала различают две группы: работники контролируемой зоны (дозы облучения превышают 0.3 от годового ПДД) и сотрудники вне такой зоны (0.3 от ПДД не превышается). В пределах доз различают 4 типа критических органов, то есть тех, в чьих тканях наблюдается наибольшее количество разрушений в связи с ионизированным излучением. Учитывая перечисленные категории лиц среди населения и работников, а также критические органы, радиационная безопасность устанавливает ПДД.

Впервые пределы облучения появились в 1928 году. Величина годового поглощения радиационного фона составляла 600 миллизиверт (мЗв). Установлена она была для медицинских работников – рентгенологов. С изучением влияния ионизированного излучения на продолжительность и качество жизни ПДД ужесточились. Уже в 1956 году планка снизилась до 50 миллизиверт, а в 1996-м Международная комиссия по защите от радиации уменьшила ее до 20 мЗв. Стоит заметить, что при установлении ПДД в расчет не берут естественное поглощение ионизированной энергии.

Естественная радиация

Если избежать встречи с радиоактивными элементами и их излучением еще хоть как-то можно, то от природного фона никуда не скрыться. Естественное облучение в каждом из регионов имеет индивидуальные показатели. Оно было всегда и с годами никуда не пропадает, а лишь накапливается.

Уровень природной радиации зависит от нескольких факторов:

  • показателя высоты над уровнем моря (чем ниже, тем меньше фон, и наоборот);
  • структуры почвы, воды, горных пород;
  • искусственных причин (производство, АЭС).

Человек получает радиацию через продукты питания, излучение почв, солнца, при медицинском обследовании. Дополнительными источниками облучения становятся производственные предприятия, атомные станции, испытательные полигоны и пусковые аэродромы.

Специалисты считают наиболее приемлемым облучение, которое не превышает 0.2 мкЗв за один час. А верхняя граница нормы радиации определяется в 0.5 мкЗв в час. По прошествии некоторого времени непрерывного воздействия ионизированных веществ допустимые дозы облучения для человека увеличиваются до 10 мкЗв/ч.

По мнению врачей, за всю жизнь человек может получить радиацию в размере не более 100–700 миллизиверт. По факту люди, проживающие в горной местности, подвергаются излучению в несколько больших размерах. Средние показатели поглощения ионизированной энергии в год составляют около 2–3 миллизиверт.

Как именно радиация влияет на клетки?

Ряд химических соединений обладает свойством радиационного излучения. Происходит активное деление ядер атомов, что приводит к высвобождению большого количества энергии. Эта сила способна буквально вырывать электроны от атомов клеток вещества. Сам процесс получил название ионизации. Атом, который подвергся такой процедуре, изменяет свои свойства, что приводит к изменению всего строения вещества. За атомами меняются молекулы, за молекулами общие свойства живой ткани. С возрастанием уровня облучения увеличивается и количество измененных клеток, что приводит к более глобальным переменам. В связи с чем и были высчитаны допустимые дозы облучения для человека. Дело в том, что изменения в живых клетках затрагивают и молекулу ДНК. Иммунная система активно восстанавливает ткани и даже способна «починить» поврежденную ДНК. Но в случаях значительного облучения или нарушения защитных сил организма развиваются заболевания.

Читайте также:  Правосторонняя каликоэктазия почки

С точностью предположить вероятность развития болезней, возникающих на клеточном уровне, при обычном поглощении радиации сложно. Если же эффективная доза облучения (это около 20 мЗв в год для работников промышленности) превышает рекомендуемые показатели в сотни раз, общее состояние здоровья значительно снижается. Иммунная система дает сбои, что влечет за собой развитие различных заболеваний.

Огромные дозы радиации, которые могут быть получены вследствие аварии на АЭС или взрыва атомной бомбы, не всегда совместимы с жизнью. Ткани под воздействием измененных клеток погибают в большом количестве и просто не успевают восстановиться, что влечет за собой нарушение жизненно важных функций. Если часть тканей сохранится, то у человека будет шанс на выздоровление.

Показатели допустимых доз облучения

Согласно нормам радиационной безопасности, установлены предельно допустимые величины ионизирующего облучения в год. Рассмотрим приведенные показатели в таблице.

Допустимые дозы радиационного облучения за один год

К кому применима

Последствия воздействия лучей

Категория А (подвергаются облучению по ходу выполнения норм труда)

Не оказывает неблагоприятного воздействия на организм (современная медицинская аппаратура изменений не обнаруживает)

Население санитарно-защищенных зон и категория Б облучаемых лиц

Категория А, область хрусталика глаза

Категория А, ткань кожи, кистей и стоп

Категория Б и население санитарно-защищенных зон, область хрусталика глаза

Категория Б и население санитарно-защищенных зон, ткань кожи, кистей и стоп

Как видно из таблицы, допустимая доза облучения в год для работников вредных производств и АЭС сильно отличается от показателей, выведенных для населения санитарно-защищенных зон. Все дело в том, что при длительном поглощении допустимого ионизирующего излучения организм справляется со своевременным восстановлением клеток без нарушения здоровья.

Разовые дозы облучения человека

Значительное увеличение радиационного фона приводит к более серьезным повреждениям тканей, в связи с чем начинают неправильно функционировать или вовсе отказывать органы. Критическое состояние возникает лишь при получении огромного количества ионизирующей энергии. Незначительное превышение рекомендуемых доз может привести к заболеваниям, которые могут быть вылечены.

Превышающие норму дозы облучения и последствия

Разовая доза (мЗв)

Что происходит с организмом

Изменений в состоянии здоровья не наблюдаются

Снижается общее количество лимфоцитов (снижается иммунитет)

Значительное снижение лимфоцитов, признаки слабости, тошнота, рвота

В 5% случаев смертельный исход, у большинства наблюдается так называемое лучевое похмелье (признаки схожи с алкогольным похмельем)

Изменения в крови, временная мужская стерилизация, 50% смертности в течение 30 дней после облучения

Смертельная доза облучения, не подлежит лечению

Наступает кома, смерть в течение 5–30 минут

Мгновенная смерть от луча

Разовое получение большого количество радиационного излучения негативно влияет на состояние организма: клетки стремительно разрушаются, не успевая восстановиться. Чем сильнее воздействие, тем больше возникает очагов поражения.

Развитие лучевой болезни: причины

Лучевой болезнью называют общее состояние организма, вызванное влиянием радиоактивного излучения, превышающего ПДД. Поражения наблюдаются со стороны всех систем. Согласно заявлениям Международной комиссии по радиологической защите, дозы облучения, вызывающие лучевую болезнь, начинаются с показателей в 500 мЗв за один раз или более 150 мЗв в год.

Поражающее действие высокой интенсивности (более 500 мЗв разово) возникает вследствие использования атомного оружия, его испытаний, возникновения техногенных катастроф, проведения процедур интенсивного облучения при лечении онкологических, ревматологических заболеваний и болезней крови.

Развитию хронической лучевой болезни подлежат медицинские работники, находящиеся в отделении лучевой терапии и диагностике, а также пациенты, которые часто подвергаются радионуклидным и рентгенологическим исследованиям.

Классификация лучевой болезни, в зависимости от доз радиации

Болезнь характеризуют исходя из того, какую дозу ионизирующего облучения получил больной и как долго это происходило. Однократное воздействие приводит к острому состоянию, а постоянно повторяющееся, но менее массивное – к хроническим процессам.

Рассмотрим основные формы лучевой болезни, в зависимости от полученного разового облучения:

  • лучевая травма (менее 1 Зв) – возникают обратимые изменения;
  • костномозговая форма (от 1 до 6 Зв) – имеет четыре степени, в зависимости от полученной дозы. Смертность при таком диагнозе составляет более 50%. Поражаются клетки красного костного мозга. Состояние может улучшить трансплантация. Период восстановления долгий;
  • желудочно-кишечная (10–20 Зв) характеризуется тяжелым состоянием, сепсисом, кровотечениями ЖКТ;
  • сосудистая (20–80 Зв) – наблюдаются гемодинамические нарушения и тяжелая интоксикация организма;
  • церебральная (80 Зв) – летальный исход в течение 1–3 дней вследствие отека мозга.

Шанс на выздоровление и реабилитацию имеют больные с костномозговой формой (в половине случаев). Более тяжелые состояния не подлежат лечению. Смерть наступает в течение нескольких дней или недель.

Течение острой лучевой болезни

После того как была получена высокая доза излучения, и доза облучения достигла 1–6 Зв, развивается острая лучевая болезнь. Врачи разделяют состояния, которые сменяют друг друга, на 4 этапа:

  1. Первичная реактивность. Наступает в первые часы после облучения. Характеризуется слабостью, понижением артериального давления, тошнотой и рвотой. При облучении свыше 10 Зв переходит сразу в третью фазу.
  2. Латентный период. После 3–4 дней с момента облучения и до месячного срока состояние улучшается.
  3. Развернутая симптоматика. Сопровождается инфекционными, анемическими, кишечными, геморрагическими синдромами. Состояние тяжелое.
  4. Восстановление.

Острое состояние лечится в зависимости от характера клинической картины. В общих случаях назначается дезинтоксикационная терапия путем введения средств, нейтрализующих радиоактивные вещества. При надобности выполняется переливание крови, трансплантация костного мозга.

Читайте также:  Для чего принимают линекс

Пациенты, которым удается пережить первые 12 недель течения острой лучевой болезни, в основном имеют благоприятный прогноз. Но даже при полном восстановлении у таких людей возрастает риск развития онкологических заболеваний, а также рождения потомства с генетическими аномалиями.

Хроническая лучевая болезнь

При постоянном воздействии радиоактивного излучения в меньших дозах, но суммарно превышающих в год 150 мЗв (не считая природного фона), начинается хроническая форма лучевой болезни. Ее развитие проходит три этапа: формирование, восстановление, исход.

Первый этап протекает в течение нескольких лет (до 3). Тяжесть состояния может быть определена от легкой до тяжелой. Если изолировать пациента от места получения радиоактивного излучения, то в течение трех лет наступит фаза восстановления. После чего возможно полное выздоровление или же, наоборот, прогрессирование болезни с быстрым смертельным исходом.

Ионизированное излучение способно в мгновения разрушить клетки организма и вывести его из строя. Именно поэтому соблюдение предельных доз излучения является важным критерием работы на вредном производстве и жизни неподалеку от АЭС и испытательных полигонов.

До́за излуче́ния — в радиационной безопасности, физике и радиобиологии — величина, используемая для оценки степени воздействия ионизирующего излучения на любые вещества, живые организмы и их ткани.

Содержание

Экспозиционная доза [ править | править код ]

Основная характеристика взаимодействия ионизирующего излучения со средой — это ионизационный эффект. Количественная мера, основанная на величине ионизации сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении, достаточно легко поддающаяся измерению, получила название экспозиционная доза.

Экспозиционная доза — это отношение суммарного электрического заряда ионов одного знака, образованных после полного торможения в воздухе электронов и позитронов, освобождённых или порождённых фотонами в элементарном объёме воздуха, к массе воздуха в этом объёме.

В международной системе единиц (СИ) единицей измерения экспозиционной дозы является кулон, делённый на килограмм (Кл/кг). Внесистемная единица — рентген (Р). 1 Кл/кг = 3876 Р.

Поглощённая доза [ править | править код ]

При расширении круга известных видов ионизирующего излучения и сфер его приложения оказалось, что мера воздействия ионизирующего излучения на вещество не поддаётся простому определению из-за сложности и многообразности протекающих при этом процессов. Важным из них, дающим начало физико-химическим изменениям в облучаемом веществе и приводящим к определённому радиационному эффекту, является поглощение энергии ионизирующего излучения веществом. В результате этого возникло понятие поглощённая доза. Она показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы облучаемого вещества и определяется отношением поглощённой энергии ионизирующего излучения к массе поглощающего вещества.

За единицу измерения поглощённой дозы в системе СИ принят грей (Гр). 1 Гр — это такая доза, при которой массе 1 кг передаётся энергия ионизирующего излучения в 1 джоуль. Внесистемной единицей поглощённой дозы является рад. 1 Гр = 100 рад.

Эквивалентная доза (биологическая доза) [ править | править код ]

Изучение отдельных последствий облучения живых тканей показало, что при одинаковых поглощённых дозах различные виды радиации производят неодинаковое биологическое воздействие на организм. Обусловлено это тем, что более тяжёлая частица (например протон) производит на единице длины пути в ткани больше ионов, чем лёгкая (например электрон). При одной и той же поглощённой дозе радиобиологический разрушительный эффект тем выше, чем плотнее ионизация, создаваемая излучением. Чтобы учесть этот эффект, введено понятие эквивалентной дозы. Эквивалентная доза рассчитывается путём умножения значения поглощённой дозы на специальный коэффициент — взвешивающий коэффициент излучения, учитывающий относительную биологическую эффективность различных видов радиации.

Единицей измерения эквивалентной дозы в СИ является зиверт (Зв). Величина 1 Зв равна эквивалентной дозе любого вида излучения, поглощённой в 1 кг биологической ткани и создающей такой же биологический эффект, как и поглощённая доза в 1 Гр фотонного излучения. Внесистемной единицей измерения эквивалентной дозы является бэр (до 1954 года — биологический эквивалент рентгена, после 1954 года — биологический эквивалент рада [1] ). 1 Зв = 100 бэр.

Эффективная доза [ править | править код ]

Эффективная доза (E) — величина, используемая как мера риска возникновения отдалённых последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов и тканей с учётом их радиочувствительности. Она представляет сумму произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на соответствующие взвешивающие коэффициенты.

Одни органы и ткани человека более чувствительны к действию радиации, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе возникновение рака в лёгких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения разных органов и тканей следует учитывать с разным коэффициентом, который называется взвешивающим коэффициентом ткани. Умножив значение эквивалентной дозы на соответствующий взвешивающий коэффициент и просуммировав по всем тканям и органам, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект для организма. Взвешивающие коэффициенты устанавливают эмпирически и рассчитывают таким образом, чтобы их сумма для всего организма составляла единицу.

Единицы измерения эффективной дозы совпадают с единицами измерения эквивалентной дозы. Она также измеряется в зивертах или бэрах.

Ожидаемая эффективная доза E(τ) — доза внутреннего облучения от поступивших в организм человека радионуклидов [2] [3] . Время облучения человека такими радионуклидами определяется периодами их полураспада и биологического удержания в организме и может составлять многие месяцы и даже годы [4] . Для целей регулирования полный период накопления дозы устанавливается равным 50 лет для взрослого человека или, если оценивается доза для детей, до достижения 70 лет. При оценке годовой дозы ожидаемая эффективная доза суммируется с эффективной дозой от внешнего облучения за этот же период [5] .

Читайте также:  Онихолизис на ногтях ног

Эффективная и эквивалентная дозы — это нормируемые величины, то есть, величины, являющиеся мерой ущерба (вреда) от воздействия ионизирующего излучения на человека. К сожалению, они не могут быть непосредственно измерены. Поэтому в практику введены операционные дозиметрические величины, однозначно определяемые через физические характеристики поля излучения в точке, максимально возможно приближенные к нормируемым. Основной операционной величиной является амбиентный эквивалент дозы (синонимы — эквивалент амбиентной дозы, амбиентная доза).

Амбиентный эквивалент дозы Н*(d) — эквивалент дозы, который был создан в шаровом фантоме МКРЕ (международной комиссии по радиационным единицам) на глубине d (мм) от поверхности по диаметру, параллельному направлению излучения, в поле излучения, идентичном рассматриваемому по составу, флюенсу и энергетическому распределению, но мононаправленном и однородном, то есть амбиентный эквивалент дозы Н*(d) — это доза, которую получил бы человек, если бы он находился на месте, где проводится измерение. Единица амбиентного эквивалента дозы — зиверт (Зв).

Групповые дозы [ править | править код ]

Подсчитав индивидуальные эффективные дозы, полученные отдельными людьми, можно прийти к коллективной дозе — сумме индивидуальных эффективных доз в данной группе людей за данный промежуток времени. Коллективную дозу можно подсчитать для населения отдельной деревни, города, административно-территориальной единицы, государства и т. д. Её получают путём умножения средней эффективной дозы на общее количество людей, которые находились под воздействием излучения. Единицей измерения коллективной дозы является человеко-зиверт (чел.-Зв.), внесистемная единица — человеко-бэр (чел.-бэр). Коллективная доза может накапливаться в течение длительного времени, даже не одного поколения, а охватывая последующие поколения.

Кроме того, выделяют следующие дозы:

  • пороговая — доза, ниже которой не отмечены проявления данного эффекта облучения.
  • предотвращаемая — прогнозируемая доза вследствие радиационной аварии, которая может быть предотвращена защитными мероприятиями.
  • удваивающая — доза, которая увеличивает в 2 раза (или на 100%) уровень спонтанных мутаций. Удваивающая доза обратно пропорциональна относительному мутационному риску.
  • минимально летальная — минимальная доза излучения, вызывающая гибель всех облучённых объектов.

Допустимые и смертельные дозы для человека [ править | править код ]

Миллизиверт (мЗв) часто используется как мера дозы при медицинских диагностических процедурах (рентгеноскопия, рентгеновская компьютерная томография и т. п.).

Согласно постановлению главного государственного санитарного врача России за № 11 от 21 апреля 2006 г. «Об ограничении облучения населения при проведении рентгенорадиологических медицинских исследований», п. 3.2, необходимо «обеспечить соблюдение годовой эффективной дозы 1 мЗв при проведении профилактических медицинских рентгенологических исследований, в том числе при проведении диспансеризации». Среднемировая доза облучения от рентгенологических исследований, накопленная на душу населения за год, равна 0,4 мЗв, однако в странах с высоким уровнем доступа к медобслуживанию (более одного врача на 1000 человек населения) этот показатель растёт до 1,2 мЗв [6] . Облучение от других техногенных источников значительно меньше: 0,005 мЗв от радионуклидов, оставшихся от атмосферных ядерных испытаний, 0,002 мЗв от Чернобыльской катастрофы, 0,0002 мЗв от ядерной энергетики.

Среднемировая доза облучения от естественных источников, накопленная на душу населения за год, равна 2,4 мЗв, с разбросом от 1 до 10 мЗв [6] . Основные компоненты:

  • 0,4 мЗв от космических лучей (от 0,3 до 1,0 мЗв, в зависимости от высоты над уровнем моря);
  • 0,5 мЗв от внешнего гамма-излучения (от 0,3 до 0,6 мЗв, в зависимости от радионуклидного состава окружения — почвы, стройматериалов и т. п.);
  • 1,2 мЗв внутреннего облучения от ингалируемых атмосферных радионуклидов, главным образом радона (от 0,2 до 10 мЗв, в зависимости от местной концентрации радона в воздухе);
  • 0,3 мЗв внутреннего облучения от инкорпорированных радионуклидов (от 0,2 до 0,8 мЗв, в зависимости от радионуклидного состава пищевых продуктов и воды).

При однократном равномерном облучении всего тела и неоказании специализированной медицинской помощи смерть в результате острой лучевой болезни наступает в 50 % случаев [7] :

  • при дозе порядка 3—5 Гр из-за повреждения костного мозга в течение 30—60 суток;
  • 10 ± 5 Гр из-за повреждения желудочно-кишечного тракта и лёгких в течение 10—20 суток;
  • > 15 Гр из-за повреждения нервной системы в течение 1—5 суток.

Мощность дозы [ править | править код ]

Мощность дозы (интенсивность облучения) — приращение соответствующей дозы под воздействием данного излучения за единицу времени. Имеет размерность соответствующей дозы (поглощённой, экспозиционной и т. п.), делённую на единицу времени. Допускается использование различных специальных единиц (например: Зв/час, бэр/мин, мЗв/год и др.).

Эффективная доза излучения – это основная величина, используемая при гигиеническом нормировании ионизирующих излучений, которая устанавливается для людей, работающих с техногенными источниками радиации или находящихся в зоне их воздействия (в связи с профессиональной деятельностью или проживанием).

Ее значение используется для измерения вероятности наступления последствий облучения человека, его органов и тканей. При этом учитывается их индивидуальная радиочувствительность. Так, например, при равной эквивалентной дозе облучений возникновение рака щитовидной железы менее вероятно, чем возникновение рака легких.

Эффективная доза организма (Е) рассчитывается путем умножения эквивалентной дозы органа или ткани (НТ(t)) на соответствующее органу или ткани значение коэффициента (WT) (по каждому органу или ткани) с последующим суммированием результатов:

HT(t) — эквивалентная доза в ткани T за время t;

WT — взвешивающий коэффициент для ткани T.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector