Dozimeria, sugárvédelem Nukleáris mérésechnika A magsugárz rzások ulajdonságai mérése dozimeriája orvosi alkalmazása Magsugárzás: Alapfogalmak Emlékezeőnek Az aommag áalakulásakor kelekezik. α (He 2 ), β (e,e ), γ (em.), n sugárzás Izoóp (azonos proonszám elérő neuronszám) Radioakív izoóp (insasbil, bomlik, sugároz) Akiviás (Bq = bomlás/s) Exponenciális bomlásörvény Dr Smeller László Semmelweis Egyem, Biofizikai és Sugárbiológiai Inéze A magsugárzások kölcsönhaása az anyaggal magsugárzások elnyelődése mérése kölcsönhaás energiaáadás α β ölö részecske direk ionizáció γ n öléssel nem rendelkezik Emlékezeőnek indirek ionizáció Sugárzások gyengülése: öléssel rendelkező sug. γsugárzás α β Ionizáció energiaveszeség: Az energia egy bizonyos úon elfogy. Haóávolság J 0 J 0 2 J/4 Emlékezeőnek J D Exponenciális gyengülés nincs haóávolság x
A magsugárzások mérése szcinillációs számláló gázionizáción alapuló deekorok ermolumineszcens doziméer foográfiai (film) módszerek félvezeő deekor Szcinillációs deekor ld. gyakorla Ionizáción alapuló deekálás Q I = I X A
Ionizáción alapuló deekálás GeigerMüller cső I I ionizációs kamra: összegyűji az összes ion, a sugárzás ionizáló haásá méri ld. még dozimeria Geiger Müller aromány: lavinaeffekus, részecske feszülség impulzus R U GM cső U Számláló előnye: egyszerű felépíés háránya: kis érzékenység γ sugárzásra energiaszelekiviás hiánya alkalmazása: főleg dozimeriában
Termolumineszcencia Jim Voss amerikai űrhajós a Pille kiérékelő egységébe helyezi a dózismérő. (Foó: NASA ISS002E7814) Személyi dozimeria Fookémiai deekálás elavul
Félvezeő deekor Félvezeő deekor a diagnoszikában Elv: félvezeő dióda záróirányban a sugárzás szabad öléshordozóka kel sugárzás A I A elekróda félvezeő n p n p elekron lyuk (elekronhány) áram Tranziszor elekróda Félvezeő deekor a dozimeriában Az ionizáló sugárzások biológiai haása
A sugárhaás mechanizmusa A sugárhaás oszályozása direk indirek Fizikai fázis: 10 17 10 12 s Ionizáció Kémiai (biokémiai) fázis: 10 10 1s: szabad gyökös reakc. Biológiai fázis: órák: szövei válozások napokévek: gyomorbélrakus vál. vérképző rsz. károsod. szomaikus válozások A károsodás valószínűsége Szochaszikus dózis A károsodás valószínűsége Deerminiszikus 100% dózis A sugárhaás oszályozása Szochaszikus Kis dózisok eseén Kevés számú alála Vélelenszerűen kialakuló Nincs küszöbdózis Súlyosság f.len a dózisól Deerminiszikus Nagy dózisok eseén Sok alála Törvényszerűen kialakuló Van küszöbdózis Súlyosság nő a dózissal Sugárvédelem és dozimeria A sugárvédelem feladaa: dóziseljesímény mérés szennyezeség mérés személyi dózismérés Sugárveszélyes munkahelyen dolgozók, rg. ill. izoópdiagnoszikai vizsgálaok páciensei sugárbaleseek
Elnyel dózis: Dózisfogalmak D = de dm Mérékegysége J/kg = Gy A dm ömegű anyaggal a sugárzás álal közöl energia Egységnyi ömegnek áado energia Elnyel dózis: D = de dm [Gy] Mérése: direk módon nehéz (minimális hőmérsékleemelkedés ΔT = 0,003 C / 2 Gy) indirek módon ionizációs kamra félvezeő deekor ermolumineszcens dózismérő... Besugárzási dózis: X = Mérékegysége C/kg dq dm dm ömegben kele ill. ölés Csak γ és röngensugárzásra, levegőben! Összesen Q ölés Összesen Q ölés Besugárzási dózis: Ionizációs kamrával ideálisan mérheő Q I = I X dq X = dm A
Besugárzási dózis: dq X = dm Besugárzási dózis: dq X = dm Mire jellemző? Hogyan számolhajuk á elnyel dózisra? Lényeges, hogy hol örén az elnyelés (foon eseén), hol kelekeznek a ölések levegőben levegőben Levegőre jellemző Levegőben mér besugárzási dózis ászámolása: Levegőben 1 ionpár keléséhez 34 ev energia szükséges* 34 ev= 34 1,6 10 19 J 1,6 10 19 C 34 J 1 C C J 1 34 = 34 Gy lev kg kg * Elekronok eseén. Proonok, α részecskék eseén 35 ev Levegőben mér dózis ászámolása a szöveekben elnyel dózisra Emlékezeőnek ΔJ = μδxj E J = A ΔE = ΔJ A D = ΔE = Δm μδxj = ρδx D μ m ΔJ ρaδx = μ m J A = Levegőben mér dózis ászámolása a szöveekben elnyel dózisra: D D D szöve levegö = = μ μ μ m, szöve m, levegö m, szöve szöve 0 μm, levegö E foon <0,6 MeV eseén lágyszövere: f X J f = 0 34 C μ μ m, szöve m, levegö 1,1
Eddigi dózisfogalmak: Fizikai dózis f 0 Mérésechnikai dózis Sugárzás haékonysága Szövei érzékenység? Sugárerápia (Deerminiszikus haás) Álalában egyfaja sugárzással egyfaja szövee sugározunk be Elnyel dózis arányos Biológiai haás Sugárvédelem (Szochaszikus haás) Álalában öbbfaja sugárzással öbbfaja szövee ér sugárzás Elnyel dózis súlyozoan összegzendő Biológiai haás Elnyel dózis Súlyzófakor: Sugárzás haékonysága Szövei érzékenység Egyenérék dózis: Például: = H w D w D w bör alfa súlyozoan összegzendő Biológiai haás w R súlyényező bör,alfa H = w T R bea R D bör,bea T, R Súlyozoan összeadja a különböző sugárzásokból (R) az ado szöveben (T) elnyel dózisoka. gamma [Sv] D bör,gamma Az ado sugárzás haékonysága (szochaszikus haás kiválásában) hányszor nagyobb, a röngen ill. γsugárzáshoz képes. Részecske Energia w R Foon 1 Elekron 1 Neuron <10 kev 5 10 kev100 kev 10 100 kev 2 MeV 20 2 MeV 20 MeV 10 > 20 MeV 5 Proonok > 2 MeV 5 Alfa részecskék 20
Elnyel dózis súlyozoan összegzendő Biológiai haás w T súlyényező Súlyzófakor: Sugárzás haékonysága Szövei érzékenység Effekív dózis: E = w H T Súlyozoan adja össze a különböző szöveeke (T) ér egyenérék dózisoka. w T H T jeleni a H T dózisnak az egész es sugárkárosodásához való hozzájárulásá. T T [Sv] w T = 1 T Megmuaja, hogy az illeő szöveszerv milyen hányadban vesz rész a eljes károsodásban akkor, ha homogén sugárzás ére a az egész ese. Szöve/szerv w T Szöve/szerv w T gonádok 0,2 máj 0,05 vörös csonvelő 0,12 nyelőcső 0,05 vasagbél 0,12 pajzsmirigy 0,05 üdő 0,12 bőr 0,01 gyomor 0,12 csonfelszín 0,01 húgyhólyag 0,05 egyéb 0,05 Dózisfogalmak összefoglalása Fizikai dózis f 0 Mérésechnikai dózis Sugárzás haékonysága Szövei érzékenység H T E Csak a sugárvédelemben használaos mennyiségek Sugárvédelem Sugárforrásokkal dolgozók: Indokolság Deerminiszikus haás kizárása Szochaszikus haás ésszerű redukálása: ALARA elv Dóziskorláok Páciensek: Indokolság Cosbenefi elv Páciensdózisok mérése és dokumenálása
ALARA elv As Low As Reasonably Achievable Olyan kevés, ami ésszerűen elérheő Kölség opimum Sugárkárosodás kölsége sugárvédelem kölsége Dózis Dóziskorláok Foglalkozási dóziskorlá munkavállalókra egész esre 100 msv/5 év és 50 msv/év (kb.10μsv/munkaóra)* szemlencsére 150 msv/év (csökkenni fog!) bőrre 500 msv/év végagokra 500 msv/év *v.ö.: háérsugázás dóziselj: 0,1 μsv/h Deerminiszikus sugárzási küszöbdózisok Csonvelő: Vérképzéscsökkenés Herék: ámenei seriliás végleges seriliás Szemlencse Kimuahaó homályok Caaraca Bőr: Korai ámenei eryhema Eryhema Időleges epilálás 0,5 Gy 0,15 Gy 3,56 Gy 0,52 Gy 5 Gy 2 Gy 6 Gy 3 Gy Egyészes besugárzás eseén: félhalálos dózis: 4 Gy halálos dózis 6 Gy Néhány jellemző dózis Természees háérsugárzás: 2,4 msv/év Ennek fele a Rnból. Orvosi vizsgálaok (páciensdózis) hagyományos felvéel: 0,21 msv CT felvéel: 28 msv beavakozások: Inervenciós radiológia orvos: kéz: 100 msv/2hó szem: 30 msv/2hó érd: 20 msv/2hó gonád (ólomköpeny ala): 0,5 msv/2hó Páciens: akár 1 Gy!! Sugárerápia: ipikusan 4560 Gy (2 Gy frakc.)
Dóziskorláokveszélyek Elfogadhaó kockázaal járó sugárerhelés Ez ala sem bizonságos a sugárzással végze munka! (a szochaszikus károsodás arányos a dózissal!) Minden veszélyes! Irodalom (Az Orvosi Biofizika ankönyv melle) Köeles György: Sugáregészségan (Medicina) Fehér Isván, DemeSándor: Sugárvédelem (ELTE Eövös kiadó) Turák O., Osvay M.: A személyze dózisa az inervenciós radiológia erüleén. OSSKI www.sugarvedelem.hu/sugarvedelem/docs/kulonsz/.../szemelyze.pdf Pelle Sándor, Giczi Ferenc, Gáspárdy Géza, Temesi Alfréda: Az inervenciós radiológia sugáregészségügyi vonakozásai. Magyar Radiológia 81 (2007) 32 39.