Radioaktivitás biológiai hatása

Átírás

1 Radioaktivitás biológiai hatása Dózis definíciók Hatások Biofizika előadások 2013 december Orbán József PTE ÁOK Biofizikai Intézet

2 A radioaktív sugárzás elleni védekezés 3 pontja Minimalizált kitettségi idő Maximalizált távolság (1/r 2 ) Védőanyagok használata

3 Összehasonlítás a Áthatolóképesség, hatótávolság Kicsi Levegő: cm Plexi: mm LET (ionizáció/mm) magas b g Közepes Levegő: m Plexi: cm Ólom: mm Nagy Ólom: cm közepes 6-8 alacsony 0,1-1

4 Radioaktív sugárzás hatása Ionizáció közvetlen / közvetett Sugárhatás direkt / indirekt reverzibilis / irreverzibilis akut / krónikus sztochasztikus kockázat (valószínűség) determinisztikus küszöbdózis

5 Dozimetria 1. Besugárzási dózis Jele: X C Mértékegysége: kg 1 Gy= 29,4 mc/kg X Q m ΔQ: a Δm tömegű levegőben keltett ionok töltésösszege» Besugárzási dózisteljesítmény A besugárzási dózis és az idő hányadosa: Mértékegysége: C kg s X t

6 Dozimetria Fizikai dózis mennyiségek 2. Elnyelt dózis Tömegegységre vonatkoztatott elnyelt energia Jele: D Mértékegysége: J/kg, Gy (gray)» Elnyelt dózisteljesítmény Az elnyelt dózis és az idő hányadosa: Mértékegysége: Gy h D D t E m

7 Dozimetria Biológiai dózis mennyiségek (intenzitás + LET) 1. Egyenértékdózis Jele: H Mértékegysége: Sv (sievert) 1 Sv=1 J/kg D T,R : elnyelt dózis (szövet-, sugárzásfüggő) w R : sugárzás típusára jellemző faktor H=w R D T,R 2. Effektív dózis Jele: E Mértékegysége: Sv (sievert) 1 Sv = 1 J/kg H T : egyenértékdózis (szövetfüggő) w T : szövet típusára jellemző faktor E=Σw T H T

8 Egyenértékdózis Sugárzás típusa Sugárzási súlyfaktor (W R ) foton 1 Elektron, müon 1 Neutron < 10 kev 10 kev to 100 kev > 100 kev to 2 MeV > 2 MeV to 20 MeV > 20 MeV Proton > 2 MeV 5 Alfa részecskék, nehéz atommagok H=Σw R D T,R

9 Effektív dózis Szerv Szöveti súlyfaktor ivarmirigyek 0,20 végbél 0,12 csontvelő 0,12 tüdő 0,12 gyomor 0,12 húgyhólyag 0,05 mellkas 0,05 máj 0,05 pajzsmirigy 0,05 nyelőcső 0,05 bőr 0,01 Csont felszín 0,01 Vese, agy, izom 0,05 E=Σw T H T Σw T =1 E=Σw T Σw R D T,R Mi az eltérő érzékenység alapja?

10 A dózis hatásának függése a szövet típusától Milyen esetekben fokozódik a sugárzás hatása? (Bergonie és Tribondeau megfigyelései) - nagyobb fokú szaporodási képesség; - hosszabb sejtmag osztódási periódus; - ha változékony a sejtek morfológiája.

11 találatelmélet vagy direkt hatás elmélet, Dessauer tábla * 1 találat * több találat Több tábla * 1-1 találat * több találat A találat valójában nem ütközést jelent, hanem ionizációt! molekula/sejt inaktiválás

12 találatelmélet vagy direkt hatás elmélet 1 tábla, 1 vagy több találat túlélési görbék: félhatásos dózis N / N 0 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 Poisson eloszlás Ha n>1, a görbe szigmoid n = 1 n = 2 0,1 0,0 0,5 1,0 1,5 D / D 1/2 n = 4 n = 3

13 Túlélők aránya találatelmélet vagy direkt hatás elmélet túlélési D görbék: 100 D 8 1/2 vagy D 50 fél halálos dózis 4 D 37 több tábla, 1-1 találat halálos dózis 37%-os elhalálozás (1/e) 1,0 m = 1 0,5 0,1 0,01 m = 4 m = 8 Dózis

14 Indirekt sugárhatás: víz aktiválási elmélet, higítási effektus H + + OH + energia H + + OH* Higítási effektus További kémiai reakció(k)

15 A dózis hatásának függése a fajtól Különböző fajok D50 értékei Faj D50 (Gy) Kutya 3-4,3 Majom 5 Egér 4-6,5 Ember 5-8 E. coli 5,6 Denevér 150 Élesztő 300 Amőba 1000 B. mesentericus 1500 Paramecium 3000

16 Mi az összefüggés a fizikai és a biológiai dózis között? A biológiai hatás és az átadott energia között szembetűnő aránytalanság van! Ha 0,3 C/kg besugárzási dózisú sugárzás (~10 Gy) éri az egész testet idővel halálhoz vezet! Ekkor az elnyelt energia kb, 9 J/kg; 75 kg-os embernél az egész testre ez mindössze: E = 675 J Ez egy pohár vizet 1 o C-al melegítene fel!

17 H (msv) Sugárterhelés hatásai Hatások Dozimetria A sugárdózis átlagértéke msv/év-ben 200 Küszöbdózis orvosilag kimutatható, tünetmentes Kritikus dózis rosszullét Vérképző szervek zavarai 4000 Félhalálos dózis Az 50%-a orvosi kezelés hiányában meghal 6000 Halálos dózis Az átlagos természetes radioaktív háttérsugárzás kb, 1,8 msv/év, ebből: a levegőben jelenlévő radon (kb, 0,5 msv/év), az épületek sugárzása (kb, 0,4 msv/év), kozmikus sugárzás (0,3 msv/év), a bennünk lévő 40 K izotóp sugárzása (kb, 0,2 msv/év) Emberi tevékenység - orvosi röntgen átvilágítás és terápia, - átlagosan 0,4 msv/év, Összesen kb, 2,5 msv/év,

18 Egy átlag amerikai lakosra jutó éves sugárzás forrásai