Zagrożenia radiologiczne CT

1. Zagrożenia radiologiczne CT • Przypomnienie zasad dozymetrii • Zagrożenia radiologiczne • Zasady postępowania dla CT

2. Podstawowe miary dla dozymetrii X – źródło promieniowania X m – masa objętości V powietrza lub badanego obiektu Q – ładunek elektryczny wytworzony w masie m powietrza E – energia absorbowana przez masę m obiektu (Ep – energia wyzwolona, Ew – energia wyemitowana z masy m )

3. Definicje jednostek • Jednostki promieniowania mogą określać: • źródło promieniowania, wówczas mówimy o aktywnościźródła; • działanie promieniowania na otoczenie, wówczas mówimy o dawce promieniowania.

4. Aktywność Aktywność (A), (ang. Activity)  -  liczba spontanicznych przemian jądrowych zachodzących w źródle w jednostce czasu. Aktywność A pewnej ilości nuklidu promieniotwórczego w określonym stanie energetycznym w danej chwili czasu, zdefiniowana jest jako iloraz dN i dt, gdzie dN oznacza wartość oczekiwaną liczby spontanicznych przemian jądrowych z tego stanu energetycznego, zachodzącego w ciągu czasu dt: W układzie SI podstawową jednostką aktywności jest bekerel (Bq). Źródło ma aktywność jednego bekerela, jeżeli w ciągu jednej sekundy następuje w nim jeden rozpad promieniotwórczy. 1 Bq = 1 s-1

5. Dawki promieniowania • Dawki promieniowania jonizującego podzielono na 3 rodzaje: • dawkę ekspozycyjną, • dawkę pochłoniętą, • równoważnik dawki. Dwa pierwsze pojęcia wiążą się z fizycznym oddziaływaniem promieniowania z materią, trzecie uwzględnia również oddziaływanie na organizmy żywe Skutki działania promieniowania zależą nie tylko od dawki pochłoniętej, czy ekspozycyjnej, ale również i od czasu, w którym ta dawka została dostarczona, dlatego też ważne jest również pojęcie mocy dawki, które określa dawkę przypadającą na jednostkę czasu.

6. Dawka ekspozycyjna (ang. Exposure dose) - suma ładunków elektrycznych jonów jednego znaku wytworzonych w jednostce masy suchego powietrza w warunkach normalnych wskutek jonizacji wywołanej promieniowaniem X lub γ (przenikliwe promieniowanie elektromagnetyczne). Zatem jeżeli pod wpływem promieniowania X lub γ w elemencie objętości powietrza o masie dm powstał ładunek dQ jonów jednego znaku, to dawką ekspozycyjną X nazywamy stosunek: Jednostką dawki ekspozycyjnej jest w układzie SI kulomb na kilogram (C/kg).

7. Dawka pochłonięta ang. Absorbed dose) - energia promieniowania przenikliwego pochłonięta przez określoną, jednostkową masę materii: gdzie:dE jest średnią energią promieniowania jonizującego przekazaną materii w elemencie objętości o masie dm, czyli jest to energia, jaką traci promieniowanie a pochłania ośrodek, przez który promieniowanie przechodzi, która przypada na jednostkę masy tego ośrodka. Dawka pochłonięta jest miarą pochłaniania promieniowania przez różne materiały Jednostką dawki pochłoniętej w układzie SI jest grej (Gy). 1 Gy = 1 J/kg = dżul/kilogram Przekazana energia promieniowania jonizującego jest zużywana na jonizację, wzbudzenie, wzrost energii chemicznej lub energii sieci krystalicznej, która ostatecznie daje efekt cieplny: wzrost energii wewnętrznej.

8. Równoważnik dawki H ICRP = International Commission on Radiological Protection Równoważnik dawki (nazwa zalecana od 1991 r. wg ICRP 60), lub dawka równoważna (pojęcie z 1977 r. wg publikacji ICRP 26), > całkowity równoważnik dawki (HT), (ang. equivalent dose (ICRP 60), dose equivalent (ICRP 26)) Równoważnik dawki H TR jest to dawka pochłonięta w danej tkance lub narządzie T z uwzględnieniem skutków biologicznych wywołanych przez różne rodzaje promieniowania R. HT,R = wRDT,R gdzie: DT,R oznacza średnią dawkę pochłoniętą promieniowania R w tkance lub narządzie T a wR oznacza współczynnik wagowy promieniowania R Dla promieni X i gamma wR = 1

9. Równoważnik dawki HT (całkowity) Całkowity równoważnik dawkiHT jest dana jako suma HTR po różnych rodzajach promieniowaniaR: Jednostką równoważnika dawki w układzie SI jest siwert (Sv). Jeden siwert odpowiada energii jednego dżula na kilogram: 1 Sv = 1 J/kg

10. Moc dawki Dawkę pochłoniętą w jednostce czasu nazywa się mocą dawki ( D’  ), czyli jest to energia promieniowania jonizującego pochłonięta przez określoną, jednostkową masę materii w jednostce czasu: Jednostką mocy dawki pochłonietej jest: Gy/s = grej/sekunda, 1 Gy/s= W/kg = wat/kilogram W starych jednostkach moc dawki pochłoniętej była wyrażana zazwyczaj w radach na godzinę.

11. Jednostki dozymetrii - zestawienie

12. Dawka skuteczna EH Przy napromienieniu całego ciała lub kilku narządów posługujemy się pojęciem dawki skutecznej. (EH), (ang. Effective dose), suma wszystkich dawek równoważnych od napromieniowania zewnętrznego i wewnętrznego we wszystkich tkankach i narządach z uwzględnieniem odpowiednich współczynników wagowych wT narządów lub tkanek, obrazująca narażenie całego ciała, zdefiniowana  wyrażeniem: Sumowanie przeprowadza się po rodzajach pochłoniętego promieniowania i po rodzajach napromienionych tkanek

13. Współczynniki wagowe wT Wartości współczynnika wagowego wT dla tkanek człowieka zalecana w ICRP 60

14. Mechanizmy strat energii pochłonietej • Przekazana energia promieniowania jonizującego jest zużywana na: • - jonizację, • wzbudzenie, • wzrost energii chemicznej lub energii sieci krystalicznej, wzrost energii wewnętrznej. Wzrost temperatury

15. Skutki biologiczne promieniowania U podstaw szkodliwego oddziaływania promieniowania jądrowego na organizm ludzki leżą procesy jonizacji zachodzące w komórkach organizmu. Promieniowanie rentgenowskie i gamma powodują głównie jonizację ( kwanty gamma powodują powstanie cząstek naładowanych (p, e), które następnie wywołują jonizację). Jonizacja może naruszać istotną strukturę komórki lub może oddziaływać pośrednio poprzez reakcje chemiczne, które zapoczątkowuje. W drugim przypadku podstawowe znaczenie ma zjawisko radiolizy wody  prowadzące do pojawienia się wysoce aktywnych chemicznych rodników. Ich obecność może spowodować zaburzenia przemian metabolicznych organizmu (czynności enzymatycznych, syntezy białek itp.). Komórka reaguje na promieniowanie różnie w różnych okresach swego rozwoju, najłatwiej ulegając uszkodzeniu we wczesnych fazach."

16. Moce dawek w radioterapii Moc dawki na poziomie 2 mGy/rok (0,2 rad/rok) jest typowa dla tła naturalnego. W terapii nowotworowej chora tkanka zabijana jest dawką (aplikowaną miejscowo) 0,1 kGy (10 krad ), dawki pochłonięte niszczące strukturę materiałów są rzędu od dziesiątek MGy (Grad ) do dziesiątek GGy (Trad).

17. Efekty działania promieniowania (2) •   Trzy rodzaje efektów biologicznego działania promieniowania: • Efekty somatyczne - polegają na uszkadzaniu radiacyjnym komórek podtrzymujących procesy życiowe; mogą one przejawiać się wprost w ciele napromieniowanego osobnika po kilku minutach lub tygodniach, a nawet później - po latach. Związane są one z pewną progową liczbą aktów jonizacji, powyżej której komórka nie jest już zdolna do regeneracji. Największą rolę odgrywają tutaj ciężkie cząstki naładowane. • Efekty genetyczne - występują przy uszkodzeniach komórek odpowiedzialnych za przekazywanie cech dziedzicznych; przejawiają się one statystycznie w całej populacji. • Efekty spowodowane uszkodzeniami radiacyjnymi płodu - uszkadzają embrion we wczesnym stadium rozwoju; wskutek takich uszkodzeń mogą pojawiać się różne zwyrodnienia organizmów."

18. Skutki napromieniowania - ilościowo

19. Nasze napromieniowanie (dawka/rok)

20. Dopuszczalne napromieniowanie Całkowita dawka zakumulowana w okresie pracy przez pracownika mającego N lat narażonego na wpływ promieniowania jonizującego nie powinna przekroczyć w całym ciele wartości równej: HT [rem] = 5 ( N - 18 ) Odpowiada to rocznemu przyrostowi dawki 50 m Sv/rok.

21. Efektywne dawki w diagnostyce (1990) http://europa.eu.int/comm/environment/radprot/118/rp-118-en.pdf Tło UK: 2,2 mSv/rok

22. Dozymetria w CT http://www.impactscan.org/slides/impactcourse/1_5_ctdosimetry/index.htm

39. Computed Tomography Dose Index