6
Principy radiační ochrany v nukleární medicíně Operační veličiny Je zřejmě, že hlavní veličiny radiační ochrany, tj. ekvivalentní dávku a efektivní dávku, nelze přímo měřit. Můžeme je však monitorovat na základě vhodně zavedených doplňkových veličin – tzv. operačních veličin, které lze principiálně stanovit měřením a které vyhovujícím způsobem aproximují hlavní veličiny radiační ochrany. Operační veličiny umožňují kontrolovat ozáření tak, aby se mohlo zajistit, že toto ozáření je v souladu s požadavky radiační ochrany a zejména konzistentní s příslušnými standardy, které jsou vesměs odvozeny z doporučení ICRP. Vzájemné souvislosti hlavních veličin radiační ochrany a operačních veličin jsou ilustrovány na obr. 6.6. V obou případech se vychází ze stěžejní dozimetrické veličiny, kterou představuje absorbovaná dávka. Ukázalo se, že vhodným zavedením operačních veličin lze přijatelným způsobem aproximovat hodnoty ekvivalentní dávky a efektivní dávky. Tato aproximace je pro účely radiační ochrany plně vyhovující. Operační veličiny byly zavedeny pro monitorování efektivní dávky osob vystavených vnějšímu záření a rovněž tak pro monitorování pracoviště, kde je také potřeba vyhovět určitým požadavkům. Zatímco v případě vnějšího ozáření je možno operačními veličinami přímo aproximovat ekvivalentní, resp. efektivní dávku, jinak je tomu při měření příspěvků od vnitřního ozáření vyvolaného příjmem radioaktivní látky. Zde se musí měřením odhadnout tento příjem, což lze realizovat na základě měření radioaktivní kontaminace vzduchu, potravin nebo vody. Z toho se potom pomocí příslušných konverzních faktorů a znalosti dalších relevantních parametrů přechází na hodnoty úvazku ekvivalentní dávky a efektivní dávky. Tyto souvislosti jsou znázorněny také na obr. 6.7, který ilustruje vztah operačních veličin a hlavních veličin radiační ochrany. Operační veličiny se používají v praktických aplikacích pro monitorování a vyšetřování situací týkajících se vnějšího ozáření. Jsou definovány a určovány pro měření a následné hodnocení tohoto ozáření. V dozimetrii vnitřního ozáření nebyly definovány žádné operační veličiny, které by přímo stanovily odhad ekvivalentní nebo efektivní dávky. Jak již bylo řečeno, pro hodnocení ekvivalentní nebo efektivní dávky v těle způsobené inkorporovanými radionuklidy se užívá jiných metod a přístupů. Jsou většinou založeny na různých měřeních aktivity a na následné aplikaci biokinetických modelů. Definice operačních veličin není jednoduchá a k jejich správné interpretaci je zapotřebí vzít v úvahu všechny faktory, které jsou součástí předpokladů, za nichž tyto definice platí [5, 6]. V radiační ochraně používáme následující operační veličiny: ■■ prostorový dávkový ekvivalent H*(d); ■■ směrový dávkový ekvivalent H´(d); ■■ osobní dávkový ekvivalent Hp(d). Přehled vzájemných souvislostí mezi operačními veličinami a veličinami používanými v radiační ochraně pro limitování ozáření je v tab. 6.5. Obecně může být záření charakterizováno buď jako slabě, nebo jako silně pronikavé, a to podle toho, který dávkový ekvivalent je blíže své limitní hodnotě. Pro slabě pronikavé záření je relevantní dávkový ekvivalent (ekvivalentní dávka) pro oční čočku nebo pro kůži. V případě silně pronikavého záření za vhodnou veličinu považujeme efektivní dávku (dříve efektivní dávkový ekvivalent). 98
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS261411
Veličiny v radiační ochraně
6
absorbovaná dávka D
dávkové veličiny definovány v těle veličiny radiační ochrany
operační veličiny pro měření a odhad dávek v těle ozáření vnější
kvantifikace ozáření obecně
ozáření vnitřní
dávkové veličiny pro monitorování prostředí a monitorování osob
stanovení příjmu měřením koncentrace ve vzduchu, potravinách a těle
ekvivalentní dávka HT v orgánu nebo tkáni T dávkový úvazek HT(τ) dávkový úvazek ET(τ) efektivní dávka E
kolektivní efektivní dávka S
Obr. 6.6 Systém limitujících veličin a operačních veličin pro účely radiační ochrany
stanovené výpočtem s použitím váhových faktorů a antropomorfních modelů veličiny radiační ochrany • orgánová dávka • efektivní dávka • ekvivalentní dávka
fyzikální veličiny • fluence • kerma • dávka
srovnávané měřením a výpočty
stanovené výpočtem s použitím Q(L) a sférického nebo deskového fantomu, ověřené měřeními a dalšími metodami operační veličiny • prostorový dávkový ekvivalent • směrový dávkový ekvivalent • osobní dávkový ekvivalent navázané kalibrací a výpočty
monitorované veličiny • dozimetry • monitory • detektory
Obr. 6.7 Souvislost fyzikálních (dozimetrických) veličin a dalších veličin používaných v radiační ochraně 99
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS261411
6
Principy radiační ochrany v nukleární medicíně Tab. 6.5 Přehled operačních veličin a jejich vztah k hlavním veličinám radiační ochrany Charakter pole záření
Odpovídající veličina radiační ochrany
silně pronikavé záření slabě pronikavé záření
Operační veličiny Monitorování prostředí
Monitorování osob
efektivní dávka
H*(10)
Hp(10)
ekvivalentní dávka na kůži
H´(0,07)
Hp(0,07)
ekvivalentní dávka na oční čočku
H´(3,Ω)
Hp(3)
Veličiny vycházející z dávkového ekvivalentu byly definovány ve vztahu k lidským orgánům a tkáním a v praxi jejich stanovení vyžaduje vhodný fantom. Vzhledem k variabilitě člověka pokud jde o velikost a složení tkáně a také s ohledem na rozdíly v anatomických detailech jakýkoliv standardní fantom představuje pouze určité přiblížení. Pro tyto účely se nabízí několik alternativ – od jednoduché koule až po antropomorfický fantom, který v sobě alespoň přibližně zahrnuje stěžejní orgány, jejichž ozáření má rozhodující význam. Operační veličiny vycházejí z dávkového ekvivalentu v určité hloubce ve vhodně zvoleném fantomu, přičemž hodnota příslušného dávkového ekvivalentu se obdrží vynásobením dávky v daném místě středním jakostním činitelem. Z praktického a nakonec i z ekonomického hlediska je žádoucí, aby se operační veličiny daly bez nějakých velkých komplikací měřit stávajícími dozimetry, monitory nebo dalšími vhodnými přístroji. Prostorový dávkový ekvivalent H*(d) a směrový dávkový ekvivalent H´(d,Ω) umožňují aproximovat ozáření ve smyslu efektivní dávky, resp. ekvivalentní dávky na základě měření v poli záření pomocí radiačních monitorů s vhodnou odezvou.
a)
b)
c)
A
Obr. 6.8 Znázornění poměrů při definování prostorového dávkového ekvivalentu: a) veličina se vztahuje k bodu A, kde se obecně vyskytuje určité radiační pole, b) toto pole se nejdříve hypoteticky rozšíří do okolního prostoru kolem bodu A, c) pole se potom uspořádá tak, aby se záření šířilo jedním směrem 100
Ukázka elektronické knihy, UID: KOS261411