合肥工业设计“五年规划”出炉

Екв?валентна доза (equivalent dose англ.) — добуток поглинено?  дози ?он?зуючого випром?нювання на середн?й коеф?ц??нт ефективност? ?он?зуючого випром?нювання, що врахову?  р?зний б?олог?чний вражаючий ефект р?зного ?он?зуючого випром?нювання на ф?ксованому тип? б?олог?чно? тканини. Екв?валентна доза оц?юню? р?зний б?олог?чний вплив р?зного ?он?зуючого випром?нювання, на ф?ксований тип тканини.

Для загально? оц?нки впливу (шкоди) ?он?зуючого випром?нювання на здоров’ю людини, з врахуванням р?зного типу б?олог?чних тканин та орган?в розрахову?ться ефективна доза. (Числова оц?нка ефективно? дози в 10-20 раз?в менша в?д екв?валентно?, у випадку ренген?вського, гамма, чи бета випром?нювання.)

Знання основних законом?рностей та особливостей б?олог?чно? д?? ?он?зуючих випром?нювань необх?дно для регламентування доз рад?ац?йного впливу на людей, що працюють з в?дпов?дними джерелами випром?нювання чи перебувають в сфер? ?х впливу, а також для об?рунтування медичних заход?в за рад?ац?йного ураження.

?стор?я

Концепц?я екв?валентно? дози була розроблена в 1950-х роках. Спочатку при визначенн? рад?олог?чних захисних величин ?х пов'язували з коеф?ц??нтом якост? випром?нювання, що ? функц??ю л?н?йно? передач? енерг??. У сво?х рекомендац?ях 1990 року М?жнародна ком?с?я з рад?ац?йного захисту (МКРЗ) переглянула визначення деяких величин рад?ац?йного захисту та надала ?м нов? назви. Метод зважування випром?нювання п?д час розрахунку величини екв?валентно? дози був зм?нений. Ком?с?я вибрала наб?р вагових коеф?ц??нт?в випром?нювання, як? були визнан? прийнятними для використання в рад?ац?йному захист?. Значення  були здеб?льшого визначен?, виходячи з в?дносно? б?олог?чно? ефективност? (ВБЕ) р?зних вид?в випром?нювання, та обран? на п?дстав? експертних оц?нок з широкого д?апазону даних по ВБЕ для стохастичних ефект?в.

На 3-му М?жнародному симпоз?ум? МКРЗ з рад?олог?чного захисту в жовтн? 2015 року робочою групою 79 МКРЗ було запропоновано в?дмовитися в?д використання поняття екв?валентно? дози на користь ефективно? дози, що дозволило б уникнути плутанини м?ж ними. Ця пропозиц?я на стад?? обговорення.

Б?олог?чний вплив ?он?зуючого випром?нювання

Будь-яке ?он?зуюче випром?нювання, як за зовн?шнього, так ? внутр?шнього опром?нення, коли рад?онукл?ди потрапляють в орган?зм, виклика? б?олог?чн? зм?ни в ньому. Б?олог?чна д?я ?он?зуючого випром?нювання залежить в?д дози, часу опром?нення, виду та енерг?? рад?оактивного випром?нювання, розм?р?в опром?нено? поверхн? та ?ндив?дуальних властивостей орган?зму. ?он?зуюч? випром?нювання, як правило, шк?длив? та потенц?йно смертельн? для живих орган?зм?в, але можуть також приносити ? користь для здоров'я, наприклад, п?д час л?кування раку методом променево? терап??. Найпоширен?шою д??ю ? провокування раку з латентним пер?одом в роки або ? десятил?ття п?сля опром?нення. Висок? дози можуть викликати рад?ац?йн? оп?ки ? нав?ть швидку загибель людини через гострий рад?ац?йний синдром. Контрольован? дози використовуються для медично? в?зуал?зац?? та променево? терап??.

?он?зуюче випром?нювання спричиня? функц?ональн?, анатом?чн? та метабол?чн? зм?ни на молекулярному, кл?тинному, тканинному, органному та орган?змовому р?внях.

В основ? б?олог?чно? д?? ?он?зуючого випром?нювання лежать так? процеси:

1) поглинання енерг?? б?осубстратом;

2) ?он?зац?я ? збудження атом?в та молекул з подальшим рад?ол?зом ? утворенням активних в?льних радикал?в, розвитком первинних рад?ац?йно-х?м?чних реакц?й ? пошкодженням молекулярних утворень.

В основ? рад?ац?йних зм?н лежить пряма та непряма д?я ?он?зуючого випром?нювання. За прямо? д?? в?дбува?ться збудження та ?он?зац?я молекул речовини тканин ? орган?в. Таким чином, ?он?зуюче випром?нювання призводить до появи ?он?в та в?льних радикал?в. За непрямо? (опосередковано?) в?дбуваються зм?ни молекул речовини, викликан? продуктами рад?ац?йного розпаду в оточуючому середовищ?, тобто, утворен? за прямо? д?? ?они та в?льн? радикали "ламають" х?м?чн? зв'язки ? викликають ?нш? молекулярн? зм?ни, пошкоджуючи кл?тину.

Розр?зняють два основних класи рад?об?олог?чних ефект?в – соматичн? та генетичн?. До соматичних рад?об?олог?чних ефект?в в?дносять зм?ни, як? в?дбуваються в орган?зм? протягом його онтогенезу – пер?оду ?ндив?дуального розвитку; до генетичних – т?, як? реал?зуються у наступних покол?ннях. Соматичн? ефекти под?ляють на так? типи: рад?ац?йна стимуляц?я, морфолог?чн? зм?ни, променева хвороба, прискорення стар?ння, скорочення тривалост? життя ? загибель. Генетичне ушкодження ? особливо небезпечним за д?? ?он?зуючого опром?нення, тому що призводить до виникнення у наступних покол?ннях мутац?й – нових форм орган?зм?в з? зм?неними властивостями.

Багато променевих ушкоджень кл?тин орган?зм загалом переносить легко, оск?льки ма? м?сце швидке в?дновлення. Так? кл?тинн? реакц?? називають кумулятивним ефектом опром?нення. Реакц?? кумулятивного типу з’являються одразу п?сля опром?нення ? швидко зникають. Найб?льш ун?версальна з них – тимчасова затримка кл?тинного под?лу, названа рад?ац?йним блокуванням м?тозу. Час затримки под?лу залежить в?д дози ?он?зуючого випром?нювання ? проявля?ться у вс?х кл?тинах незалежно чи виживуть вони, чи загинуть.

Оц?нювання екв?валентно? дози

Досл?дження насл?дк?в опром?нення живих тканин показало, що за однакових поглинених доз р?зн? види випром?нювання зд?йснюють р?зний б?олог?чний вплив на орган?зм. Це зумовлено тим, що важка частинка (наприклад, протон) створю? на одиниц? довжини проб?гу в тканин? б?льше ?он?в, н?ж легка (наприклад, електрон). За однаково? поглинено? дози рад?об?олог?чний руйн?вний ефект тим б?льший, чим вища ?он?зац?я, що створю?ться випром?нюванням. Наприклад, β- та γ-випром?нювання викликають досить низьку ?он?зац?ю, тому ймов?рн?сть пошкодження обох ланцюжк?в сп?рал? ДНК в?дносно невисока. Так? пошкодження можуть бути усунен? в?дновними функц?ями орган?зму. α -випром?нювання характеризу?ться високим р?внем ?он?зац??, що п?двищу? ймов?рн?сть пошкодження обох ланцюжк?в ДНК, руйнуючи генетичну модель кл?тини, ? нав?ть може призвести до ?? загибел?.

Ваговий коеф?ц??нт $W_{R}$
для р?зних тип?в випром?нювання

Тип випром?нювання	Енерг?я	$W_{R}$
рентген?вське, γ-випром?нювання, β-частинки, мюони		1
нейтрони	< 1 МеВ	2.5 + 18.2·e-[ln(E)]2/6
	1 MeV — 50 MeB	5.0 + 17.0·e-[ln(2·E)]2/6
	> 50 MeB	2.5 + 3.25·e-[ln(0.04·E)]2/6
протони, заряджен? п?они		2
α-частинки, уламки ядерного розпаду, важк? ?они		20

Щоб врахувати цей ефект, а також стохастичн? насл?дки опром?нення для здоров'я (наприклад, довгострокова ймов?рн?сть виникнення раку ? генетичних захворювань), введено поняття екв?валентно? дози ?он?зуючого випром?нювання. Вона ? розрахунковою величиною, позаяк не може бути вим?ряна безпосередньо. За визначенням екв?валентна доза $H_{T}$ — сума добутк?в поглинених доз $D_{R,T}$ в?д р?зних вид?в випром?нювання в даному елемент? об'?му б?олог?чно? тканини або органу стандартного складу типу $T$ на рад?ац?йний ваговий коеф?ц??нт $W_{R}$ :

$H_{T}=\sum _{R}^{N}D_{R,T}\cdot W_{R},$

де ?ндекси $R$ вказують на компоненти випром?нювання р?зного типу.

Ваговий коеф?ц??нт для нейтрон?в в залежност? в?д ?х к?нетично? енерг??, рекомендований МКРЗ (позначений як ICRP 103).

Одиниц? вим?рювання

Одиницею вим?рювання екв?валентно? дози ?он?зуючого випром?нювання в систем? SI ? з?верт. Один з?верт (1 Зв) дор?вню? екв?валентн?й доз? будь-якого виду випром?нювання, поглинено? одним к?лограмом б?олог?чно? тканини, що створю? такий же б?олог?чний ефект, як ? поглинена доза в один грей рентген?вського, або γ-випром?нювання.

Застар?лою позасистемною одиницею вим?рювання екв?валентно? дози ? бер (б?олог?чний екв?валент рентгена) — доза опром?нення, аналог?чна за сво?ю б?олог?чною д??ю доз? опром?нення рентген?вськими променями в один рентген. Зв'язок з одиницею системи SI: 1 бер=0,01 Зв.

Екв?валентна та ефективна дози

Екв?валентну дозу не сл?д плутати з ефективною. Екв?валентна доза H _T використову?ться для оц?нювання стохастичного ризику для здоров'я через вплив зовн?шн?х випром?нювань, як? р?вном?рно проходять через весь орган?зм в ц?лому. Разом з тим, р?зн? тканини та органи мають р?зну чутлив?сть до опром?нення. Для оц?нювання впливу випром?нювання на р?зн? органи використовують поняття ефективно? дози.

Див. також

• Рад?оактивн?сть
• Доза випром?нювання
• Рад?ац?йна безпека
• Дозиметр?я
• Поглинена доза
• Ефективна доза
• Експозиц?йна доза

Джерела

1. Вибран? лекц?? з курсу ?Рад?ац?йна б?оф?зика? для маг?стр?в кафедри б?оф?зики Навчально-наукового центру ??нститут б?олог??? Ки?вського нац?онального ун?верситету ?мен? Тараса Шевченка: навч.-метод. розроб. / упорядн. К.?. Богуцька, Ю.?. Прилуцький, Ю.П. Скляров. — Ки?в : Пол?граф?чна д?льниця ?нституту металоф?зики ?м. Г.В. Курдюмова НАН Укра?ни, 2012. — 88 с.
2. Зарипова Л. Д. Физические основы дозиметрии. Радиационная безопасность. — Казань : Изд-во Казанс. Гос. Ун-та, 2008. — 42 с.(рос.)