Dosisbegreber Dosisbegreberne, der anvendes inden for strålingsbeskyttelsen, er baseret på: strålingens fysiske vekselvirkning strålingens biologiske virkning

Dosisbegreber Ioniserende stråling afsætter energi i væv (og i alt stof) Energiafsættelsen i væv kan forårsage celledød eller celleforandringer Skader som følge af celledød kaldes deterministiske (“akutte skader”) Skader som følge af celleforandringer kaldes stokastiske (“sene skader”)

Dosisbegreber Absorberet dosis (fysik) Ækvivalent dosis (fysik + biologi) Effektiv dosis (fysik + biologi)

ea = ∑ (Eind – Eud) + ∑ (Tind – Tud) Afsat energi, ea Gamma-stråling ea = ∑ (Eind – Eud) + ∑ (Tind – Tud)

Definition af absorberet dosis, D: Louis Harold Gray 1905-1965 Den absorberede dosis angiver middel-værdien af den afsatte energi, da, til et uendeligt lille volumen med massen dm, divideret med massen

Afsat middelenergi og absorberet dosis To legemer på henholdsvis 5 og 25 gram har modtaget en middelværdi af den absorberede dosis på 1 gray (Gy), dvs. 1 joule pr. kg i hvert legeme. Hvor stor er den afsatte middelenergi i de to legemer? Afsat middelenergi: a = 1 J/kg . 0,005 kg = 0,005 joule Afsat middelenergi: a = 1 J/kg . 0,025 kg = 0,025 joule -

Afsat energi ved dødelig dosis Dødelig absorberet dosis for mennesker er omkring 10 Gy (10 joule/kg) til hele kroppen. For en person på 70 kg svarer 10 Gy til en afsat energi i kroppen på: 10 joule/kg . 70 kg = 700 joule Sammenligning: En 75 watt pære udvikler 700 joule på omkring 9 sekunder (hovedsagelig som varme) En absorberet dosis til hele kroppen på 10 Gy g-stråling vil være absolut dødelig. De brandmænd, der var involveret i slukningen af branden på Tjernobyl-atomkraftværket fik helkropsdoser på 4-16 Gy, og de fleste af dem døde i løbet af de næste uger/måneder. Hvis man antager, at en person vejer 70 kg, og har fået en helkropsdosis på 10 Gy, vil den samlede afstatte energi være 10 Joule/kg x 70 kg = 700 Joule. En 75 W elektrisk pære udvikler 75 Joule pr. sekund (1 W = 1 Joule/s) eller 700 Joule på omkring 10 sekunder. 700 Joule er en lille energi.

Energiforbrug fra føden Dagligt energiforbrug fra fødeindtag: 10 millioner joule pr. døgn Energiforbrug pr. kg kropsvægt pr. time: 107 joule/(70 kg . 24 h) = 6000 joule pr. kg pr. time Sammenligning: Dette svarer energimæssigt til omkring 600 gange dødelig strålingsdosis pr. time Det daglige energiforbrug fra fødeindtag. Denne energihastighed svarer til en udviklet effekt på omkring 100 W (107 J/24 h . 3600 s/h = 110 W). Dette svarer til en gennemsnitlig energi på ca. 6000 J/kg pr. time eller ca. 600 gange den dødelige dosis pr. time på 10 J/kg (107 J/24 h . 70 kg = 6000 J/kg/h). Grunden til at ioniserende stråling kan forårsage så stor skade med en så lille energiafsættelse er, at strålingen (som navnet siger) forårsager ionisering.

Strålings energiafsættelse Energiafsættelsen fra stråling er lav sammenlignet med andre energiafsæt-telser, men virkningen er stor (dødelig dosis til hele kroppen  700 joule) HVORFOR? Fordi energien afsættes ved ionisering! Det daglige energiforbrug fra fødeindtag. Denne energihastighed svarer til en udviklet effekt på omkring 100 W (107 J/24 h . 3600 s/h = 110 W). Dette svarer til en gennemsnitlig energi på ca. 6000 J/kg pr. time eller ca. 600 gange den dødelige dosis pr. time på 10 J/kg (107 J/24 h . 70 kg = 6000 J/kg/h). Grunden til at ioniserende stråling kan forårsage så stor skade med en så lille energiafsættelse er, at strålingen (som navnet siger) forårsager ionisering.

Ioniseringsevne (strålingskvalitet) Nogle strålingsarter er mere ioniserende end andre. Eksempelvis er a-stråling mere ioniserende end b- og g-stråling. Til at beskrive dette anvendes begrebet strålingskvalitet

Linear Energy Transfer, L Linear Energy Transfer (LET), L, defineres som: dE er partiklens energitab pr. banelængde dℓ

Linear Energy Transfer, L Lav-LET stråling: - og -stråling Høj-LET stråling: -, n- og p-stråling L  0,003 keV pr. m (1 MeV) Lb  0,2 keV pr. m (1 MeV) La  90 keV pr. m (5 MeV) Lp  40 keV pr. m (0,5 MeV) Eksempler på værdier af L for væv:

Ioniseringstæthed -partikler -partikler -fotoner protoner 4000 - 9000 ionpar pr. m -partikler 50 - 200 ionpar pr. m -fotoner 10 - 50 ionpar pr. m protoner 300 - 1000 ionpar pr. m hurtige neutroner

Relativ Biologisk Effektivitet, RBE : Strålingskvalitet Relativ Biologisk Effektivitet, RBE : Dref fra referencestråling og DR fra strålingstype R ved sandsynligheden p for den givne skade RBE er defineret for alle typer af strålingsskader, både deterministiske og stokastiske skader

Variation af RBE med absorberet dosis DL er lav-LET dosis DH er høj-LET dosis

Variation af RBE med absorberet dosis

Strålingsvægtfaktor, wR: Strålingskvalitet Strålingsvægtfaktor, wR: Strålingsvægtfaktoren er alene defineret for stokastiske skader – IKKE for deterministiske skader!

Strålingsvægtfaktorer, wR

Definition af ækvivalent dosis, H: Rolf Sievert 1896-1966 wR er strålingsvægtfaktoren D er den absorberede dosis

Blandede strålingsfelter En person opholder sig i et strålingsfelt med 0,5 mGy/h gammastråling og 0,5 mGy/h neutronstråling (1 MeV). Hvor stor bliver den resulterende dosis ved 8 timers ophold i dette felt ? Den samlede dosishastighed er: D = 0,5 mGy/h + 0,5 mGy/h  = 1 mGy/h Den totale dosis efter 8 timer bliver: D = 1 mGy/h  8 h = 8 mGy .

Blandede strålingsfelter Absorberede doser er ikke additive, når risikoen for en senskadevirkning fra en udsættelse for blandede strå- lingsfelter (forskellige strålingsarter) skal bestemmes!

Blandede strålingsfelter En person opholder sig i et strålingsfelt med 0,5 mGy/h gammastråling og 0,5 mGy/h neutronstråling (1 MeV). Hvor stor bliver den resulterende dosis ved 8 timers ophold i dette felt ? Strålingsvægtfaktorerne for gamma- og neutronstrå- ling er henholdsvis 1 og 20, og ækvivalent dosishastig- heden er: H = 0,5 mGy/h  1 + 0,5 mGy/h  20 = 10,5 mSv/h . Den totale ækvivalent dosis efter 8 timer bliver: H = 10,5 mSv/h  8 h = 84 mSv

Dosisbegreber Nogle væv og organer er mere følsomme over for stråling end andre mht. til at udvikle stokastiske skader, f.eks. er lungerne mere følsomme end skjoldbruskkirtlen pr. ækvivalent dosis. Dette beskrives ved begrebet effektiv dosis, E.

Ekstern bestråling af kroppen

Strålingsfølsomhed af organer Vævsvægtfaktor, wT: rT er risikofaktoren for vævet T R er risikofaktoren for hele kroppen (alt væv) R  4,4105 pr. mSv (cancerdødsfald)

Vævsvægtfaktorer, wT

Definition af effektiv dosis, E: HT er ækvivalent dosis wT er vævsvægtfaktoren

Dosisbegreber Begreberne ækvivalent dosis og effektiv dosis er nødvendige, så alle forhold i for-bindelse med udsættelse for ioniserende stråling kan vurderes risikomæssigt ens

Strålingsdoser og strålingsbiologi Absorberet dosis (gray, Gy): Deterministiske skader Effektiv og ækvivalent dosis (sievert, Sv): Stokastiske skader