IAEA International Atomic Energy Agency Радиационная защита в диагностике и интервенционной радиологии Л 2: Единицы измерения радиации Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA Введение Предмет: основные дозиметрические величины Несколько единиц измерения и величин, используются в рентгенодиагностике и дозиметрии Некоторые величины могут быть изме- рены, а другие только оценены 2: Единицы измерения радиации2 Примечание: радиационные единицы и величины находятся в процессе согласования в ICRU and IAEA. В будующем могут быть изменения, которые должны быть включены в учебный материал.

IAEA Темы Экспозиционная доза и мощность экспозиционной дозы Поглощенная доза и керма Средняя поглощённая доза в ткани Эквивалентная доза H Эффективная доза Относительные дозиметрические величины (поверхностная и глубинная дозы, коэффициент обратного рассеяния…..) Специальные дозиметрические величины (маммография, КТ…) 2: Единицы измерения радиации3

IAEA Обзор/ цель Ознакомиться с дозиметрическими единицами измерения и величинами, чтобы выполнять соответствующие расчёты 2: Единицы измерения радиации4

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 2: Единицы измерения радиации Тема 1: Экспозиционная доза и мощность дозы Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA Экспозиционная доза: X Экспозиционная доза ионизирующего электромагнитного излучения – это дозиметрическая величина, определяе- мая на основе ионизации воздуха, вызываемой излучением. Эта величина определяется только для электромагнитного излучения, взаимо- действующего с воздухом. 2: Единицы измерения радиации6

IAEA Экспозиционная доза : X Перед облучением пациентов (прямой пучок) или персонала (рассеянное излучение), рентгеновские лучи взаимодействуют с воздухом Экспозиционная доза является индикатором возможности излучения произвести определённый эффект в воздухе Эффект для ткани в основном пропорционален эффекту в воздухе 2: Единицы измерения радиации7

IAEA Экспозиционная доза : X Экспозиционная доза равна абсолютной величине суммарного заряда ионов одного знака, образованных в воздухе под действием излучения, после того как все освобождённые фотонами электроны в единице массы воздуха полностью остановлены. 2: Единицы измерения радиации8 X = dQ/dm

IAEA Экспозиционная доза: X Единица СИ экспозиционной дозы – это Кулон на килограмм [Кл/кг] Прежняя специальная единица экспози- ционной дозы называется Рентген [Р] 1 Р = 2,58 x 10-4 Кл/кг 1 Кл/кг = 3876 Р 2: Единицы измерения радиации9

IAEA Мощность экспозиционной дозы : X/t Мощность экспозиционной дозы (мощность дозы ) – это эксп. доза в единицу времени. Единица SI мощности эксп. дозы - это [Кл/кг] в сек (или в старых ед.) [Р/с]. В радиационной защите мощность дозы часто указываетсяв час (т.е. Р/час). 2: Единицы измерения радиации10

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 2: Единицы измерения радиации Тема 2: Поглощённая доза и КЕРМА Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA Величины при дозиметрии пациентов 2: Единицы измерения радиации12

IAEA Поглощённая доза, D Поглощённая доза D – это энергия, поглощённая единицей массы. Эта величина определяется для любого ионизирующего излучения (не только для электромагнитного, как в случае с экспози- ционной дозой) и для любого материала D = dE/dm. Единица SI для D – это Грей [Гр]. 1 Гр = Дж/кг. Прежняя единица – это рад. 1 Гр = 100 rad. 2: Единицы измерения радиации13

IAEA Поглощённая доза, D и КЕРМА KERMA (kinetic energy released in a material) K = dE trans /dm где dE trans – это сумма кинетических энергий всех заряжённых частиц, освобождённых незаряжёнными частицами в материале массой dm Единица SI для КЕРМА - это Джоуль на килограмм (Дж/кг) называемая Грей (Гр) В рентгенодиагностике КЕРМА и D равны 2: Единицы измерения радиации14

IAEA Соотношение между поглощённой и экпозиционной дозой При известной экспозиционной дозе можно рассчитать поглощенную дозу в материале D [Гр] = f. X [Кл/кг] f = коэф. преобраз. зависящий от материала Поглощённая энергия в воздухе при эксп. дозе 1 [Кл/кг] ренгеновского излучения равна 0,869 [Гр] f(воздуха) = 0,869 2: Единицы измерения радиации15

IAEA Пример коэффициента преобразо- вания: f f значения ([Гр / Кл кг -1 ]) Энергия фотонов ВодаКостьМышцы 10 keV0,913,53,50, keV0,951,51,5 2: Единицы измерения радиации16

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 2: Единицы измерения радиации Тема 3: Средняя поглощённая доза в ткани Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA Средняя поглощённая доза в ткани или органе Средняя поглощённая доза в ткани или органе DT – это энергия, переданная органу, и делённая на массу этого органа 2: Единицы измерения радиации18

IAEA Экспозиционная и поглощённая доза или КЕРМА Эксп. доза может быть связана с погл. дозой в воздухе или кермой с помощью соответствующего коэф. преобразования. Например, для 100 кВ рентгеновского излучения с эксп. дозой в точке 1 Р керма в воздухе составляет около 8,7 мГр (0,87 рад), а в ткани около 9,5 мГр (0,95 рад) в этой же точке. 2: Единицы измерения радиации19

IAEA Соотношение поглощённых доз в мягкой ткани и воздухе Значения поглощённой дозы в ткани варьируют в пределах нескольких процентов в зависимости от состава материала, который представляет собой мягкую ткань Значение, которое обычно используется для 80 кВ и 2,5 мм Al: Доза в мягкой ткани = 1,06 дозы в воздухе 2: Единицы измерения радиации20

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 2: Единицы измерения радиации Тема 4: Эквивалентная доза H Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA Эквивалентная доза : H Эквивалентная доза H – это поглощённая доза, умноженная на безразмерный весовой коэффициент wR, который отражает биологическую эффективность излучения данного типа Чтобы избежать путаницы с поглощённой дозой, единица SI эквивалентной дозы называется Зиверт (Зв). Старая единица называется бэр 1 Зв = 100 бэр 2: Единицы измерения радиации22

IAEA Весовой коэффициент излучения, wR Для большинства излучений, используемых в медицине (рентгеновское,, e-) wR = 1, так что поглощённая и эквивалентная дозы численно равны Исключения: альфа частицы (wR = 20) нейтроны (wR = ). 2: Единицы измерения радиации23

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 2: Единицы измерения радиации Тема 5: Эффективная доза Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA Ущерб Вероятность и степень вреда от облуче- ния разных органов и тканей тела не одинакова Сочетание вероятности и степени вреда называется ущербом 2: Единицы измерения радиации25

IAEA Взвешивающий коэффициент для ткани С целью определения суммарного ущер- ба от стохастического эффекта при экви- валентных дозах для всех органов и тканей тела, эквивалентная доза облу- чения каждого органа и ткани умножается на взвешивающий коэффициент wT и суммируется для всего тела, чтобы получить эффективную дозу E 2: Единицы измерения радиации26

IAEA Взвешивающий коэффициент для ткани, wT Орган/ТканьWTWT WTWT Костный мозг0,12Лёгкие0,12 Мочевой пузырь 0,05Пищевод0,05 Поверхность кости 0,01Кожа0,01 Грудь0,05Желудок0,12 Толстая кишка0,12 Щитовидная железа 0,05 Гонады0,20Остальное0,05 Печень0,05 2: Единицы измерения радиации27

IAEA Эффективная доза, E E = T wT.HT E: эффективная доза wT: взвешивающий коэф. для органа или ткани T HT: эквивалентная доза для органа или ткани T 2: Единицы измерения радиации28

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 2: Единицы измерения радиации Тема 6: Относительные дозиметрические величины (поверхностная и глубинная дозы, фактор отражённого рассеяния…..) Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA Входная поверхностная доза (ВПД) Поглощённая доза зависит от материала и облучаемого поля, поэтому должен быть указан точный состав материала Обычно ВПД относится к мягкой ткани (мышцам) или воде Соотношение поглощённой дозы в мышцах и воздухе определяется отношением массовых коэффициентов поглощения энергии 2: Единицы измерения радиации30

IAEA Входная поверхностная доза (ВПД) Полученная величина отношения для типичного диапазона энегий, применяемых в рентгенодиагностике, может быть принята равной 1,06 (± 1%) где (µ en / ) массовые коэффициенты поглощения энергии для воды и воздуха соответственно 2: Единицы измерения радиации31

IAEA Входная поверхностная доза (ВПД) ВПД, измеренная на поверхности пациента или фантома, включает в себя вклад рассеянного излучения, отражённого от более глубоких слоёв ткани, которое не присутствует при измерениях в воздухе По этой причине должен быть введён коррек-тирующий коэффициент (фактор отражённого рассеяния) Если измерения проводятся на расстоянии отличном от истинного кожно-фокусного расстояния, то дозы должны быть скорректированны по закону обратных квадратов 2: Единицы измерения радиации32

IAEA Фактор отражённого рассеяния (вода) 2: Единицы измерения радиации33 Слой поло- винного ослаб- ления (СПО) Размер поля (cм x cм) мм Al10 x 1015 x 1520 x 2025 x 2530 x 30 2,02,01,261,281,291,30 2,52,51,281,311,321,331,34 3,03,01,301,331,351,361,37 4,04,01,321,371,391,401,41

IAEA Произведение дозы на площадь (I) Произведение дозы на площадь (ПДП) опре- деляется как доза в воздухе, интегрированная по заданной площади ПДП (сГр·см 2 ) не изменяется с расстоянием, так как увеличение размеров сечения и уменьшение дозы с расстоянием взаимно компенсируются Это утверждение верно, если не принимать во внимание поглощение и рассеивание излучения в воздухе 2: Единицы измерения радиации34

IAEA Закон обратных квадратов 2: Единицы измерения радиации35

IAEA ПДП-измеритель (Diamentor ® ) 2: Единицы измерения радиации36

IAEA Измеритель произведения дозы на площадь 2: Единицы измерения радиации37

IAEA Произведение дозы на площадь (II) При установке рентгеновского оборудования всегда необходимо калибровать и проверять прозрачную ионизационную камеру В некоторых европейских странах является обязательным снабжать новое оборудование суммирующими прозрачными ионизационными камерами или использовать автоматические методы расчёта В этом случае также стоит проверять показания приборов, так как некоторые системы переоце- нивают величину ПДП 2: Единицы измерения радиации38

IAEA International Atomic Energy Agency Часть 2: Единицы измерения радиации Тема 7: Специфические дозиметрические величины (Маммография, КТ,…) Учебный материал МАГАТЭ по радиационной защите в диагностике и интервенционной радиологии

IAEA Средняя доза облучения железы (СДОЖ) Средняя доза облучения железы (СДОЖ) – это дозиметрическая величина, реко- мендуемая для оценки риска Использование СДОЖ рекомендовано ICRP, Британским институтом физических наук в медицине, NCRP, BSS и Нидер- ландской комиссией по лучевой дозимет- рии (NCS) 2: Единицы измерения радиации40

IAEA Средняя доза облучения железы СДОЖ (маммография) СДОЖ не может быть измерена непосредст- венно. Она определяется из измерений со стандартными фантомами при обычных уставках оборудования для маммографии Входная поверхностная КЕРМА в воздухе (ВПКВ) (без отражённого рассеяния) стала в основном использоваться для дозиметрии пациентов в маммографии Для других целей (соответствие с эталонным уровнем дозы) можно использовать входную поверхностную дозу, содержащую отражённое рассеяние 2: Единицы измерения радиации41

IAEA ВПКВ (маммография) ВПКВ может быть измерена с помощью: TLD дозиметра, откалиброванного в единицах кермы в воздухе при слое половинного ослабления (СПО) ближайшем к 0,4 мм Al со стандартным фантомом TLD дозиметра, откалиброванного в единицах кермы в воздухе при СПО ближайшем к 0,4 мм Al, и прикреп- лённым к коже пациента (соответствующий коэф. отражённого рассеяния должен применяться к входной поверхностной дозе изменной с помощью TLD) Примечание: при низких кВ TLD виден на изображении Радиационный дозиметр с динамическим диапазоном от 0,5 to 100 мГр (с точностью выше, чем 10%) 2: Единицы измерения радиации42

IAEA Дозиметрические величины для КТ CTDI (индекс дозы компьютерной томографии) DLP (произведение доза-длина) MSAD (Средняя доза для нескольких слоёв) 2: Единицы измерения радиации43

IAEA Индекс дозы компьютерной томо- графии (CTDI) CTDI это интеграл профиля дозы (D(z)) для одного слоя вдоль линии, параллельной оси вращения (z), делённый на номинальную толщину слоя T На практике CTDI удобно оценивать с помощью ионизационной камеры, имеющей форму карандаша с активной длиной 100 мм, так чтобы измерения CTDI 100, были выражены в значениях поглощенной дозы в воздухе (мГр). 2: Единицы измерения радиации44 D(z)dz T 1 = + - CTDI

IAEA Индекс дозы компьютерной томо- графии (CTDI) Измерения CTDI могут выполняться в свободном воздухе параллельно оси вращения томографа (CTDI100, в ) или в центре (CTDI100, ц) и на 10 mm ниже поверхности (CTDI100, ф) стандартного дози- метричекого фантома для КТ буква n (n CTDI) означает, что измерения нормализованы к единице мАс. 2: Единицы измерения радиации45

IAEA Индекс дозы компьютерной томо- графии (CTDI) Если предположить, что доза в данном фантоме уменьшается линейно поверхности к центру, тогда средняя нормализованная доза, полученная срезом, примерно равна взвешенному (нормализованному) CTDI : где: C – произведение тока трубки на время экспозиции CTDI100,p – среднее арифметическое результатов измерений в 4-ех различных точках по периферии фантома 2: Единицы измерения радиации46 [ мГр(мАс)-1] )( CTDI C 1 = p100,c w n

IAEA Эталонные величины доз Две эталонные величины доз предложены для КТ, чтобы способствовать использованию надежных методов измерения: CTDIw в стандартном дозиметрическом КТ фантоме для головы или тела при одном срезе в серийном сканирова- нии или обороте при спиральном сканировании : [мГр] где: nCTDIw нормализованный взвешанный CTDI в фантоме головы или тела для номинальной толщины среза и напряжения, использованного при процедуре C произведение тока трубки на время экспозиции (мАс) для одного среза при серийном сканировании или одного оборота при спиральном сканировании. 2: Единицы измерения радиации47 C CTDI = w n w

IAEA Эталонные величины доз DLP произведение дозы на длину для полного исследо- вания: [мГр cм] где: i представляет собой каждую серию срезов, являющуюся частью исследования N число срезов толщиной T (cм) с экспозицией C (мАс), в каждой из последовательностей. Любые изменения в напряжении на трубке во время исследования требуют соответствующих изменений в используемом значении nCTDIw. 2: Единицы измерения радиации48 C N T CTDI = DLP w n i

IAEA Эталонные величины доз В случае спирального сканирования [мГр cм]: где для каждой из i спиральных серий, входящих в исследование: T – номинальная толщина облучаемого среза (cм) A – ток трубки (мA) T – общее время сканирования (с) серии. nCTDIw определён для одного среза как при серийном сканировании. 2: Единицы измерения радиации49 t A T CTDI = DLP w n i

IAEA Эталонные величины доз Средняя доза для нескольких срезов (MSAD): Средняя доза по центральному срезу серии из N срезов (каждый из которых имеет толщину T) при постоянном приращении между последовательными срезами: где: DN,I(z) – это профиль дозы для нескольких сре- зов вдоль линии, параллельной оси вращения (z). 2: Единицы измерения радиации50 (z)dz D = MSAD IN, 2 I + 2 I - 1 I

IAEA Резюме Дозиметрические величины используются для определения потенциальной опасности облучения и мер для радиационной защиты, которые должны быть приняты. Старые, не применяемые в СИ величины и единицы упомянуты, так как они всё ещё используются в некоторых странах, особенно в Соединенных Штатах Америки 2: Единицы измерения радиации51

IAEA Где можно получить информацию Gregg EC. Effects of ionizing radiation on humans. In Waggener RG and Kereikas JG., editors. Handbook of medical physics, Volume II. Boca Raton, CRC Press Inc., Radiation Dosimetry. Volume 1. Ed: Attix F.H. and Roesch W.C. New York, Academic Press, Radiation exposure in Computed Tomography; 4th revised Edition, December 2002, H.D.Nagel, CTB Publications, D Hamburg 2: Единицы измерения радиации52

IAEA Ссылки Protection against ionizing radiation from external sources used in medicine. ICRP Publication 33. Pergamon Press Radiological protection and safety in medicine. ICRP Publication 73. Pergamon Quality Criteria for Computed Tomography. EUR Office for Official Publications of the European Communities. Luxembourg : Единицы измерения радиации53

IAEA Ссылки Radiological protection of the worker in medicine and dentistry. ICRP Publication 57. Pergamon Press Avoidance of radiation injuries from medical interventional procedures. ICRP Publication 85. Ann ICRP 2000;30 (2). Pergamon. Quantities and Units in Radiation Protection Dosimetry. ICRU report 51. Bethesda, USA, : Единицы измерения радиации54