Подсчет всего тела
 | Эта статья нуждается в более надежных медицинских ссылках для проверки или слишком сильно полагается на первоисточники . ( август 2019 г. ) |  |
В здравоохранения физике подсчет всего тела относится к измерению радиоактивности внутри человеческого тела. Этот метод в первую очередь применим к радиоактивному материалу, испускающему гамма- лучи. Распад альфа-частиц также можно обнаружить косвенно по их совпадающему гамма-излучению. При определенных обстоятельствах бета- излучатели можно измерить, но с ухудшенной чувствительностью. Используемый прибор обычно называют счетчиком всего тела.
Его не следует путать с «монитором всего тела», который используется для мониторинга выхода персонала. Этот термин используется в радиационной защите для проверки внешнего загрязнения всего тела человека, покидающего зону, контролируемую радиоактивным загрязнением. [1]
Принципы
[ редактировать ]
Если гамма-лучи испускаются радиоактивным элементом внутри человеческого тела в результате радиоактивного распада и его энергии достаточно для выхода, его можно обнаружить. Это можно сделать с помощью сцинтилляционного детектора или полупроводникового детектора, помещенного в непосредственной близости от тела. Радиоактивный распад может привести к образованию гамма-излучения, которое не может покинуть тело из-за поглощения или другого взаимодействия, в результате которого оно может потерять энергию; поэтому это необходимо учитывать при любом анализе измерений. Подсчет всего тела подходит для обнаружения радиоактивных элементов, испускающих нейтронное излучение или высокоэнергетическое бета-излучение (путем измерения вторичного рентгеновского или гамма-излучения), только в экспериментальных целях. [2]
Человека можно расположить для проведения этого измерения разными способами: сидя, лёжа, стоя. Детекторы могут быть одиночными или множественными, стационарными или подвижными. Преимущества подсчета всего тела заключаются в том, что он измеряет содержимое тела напрямую, не полагается на косвенные методы биоанализа (такие как анализ мочи ), поскольку позволяет измерять нерастворимые радионуклиды в легких.
С другой стороны, недостатки подсчета всего тела заключаются в том, что, за исключением особых обстоятельств, его можно использовать только для гамма-излучателей из-за самозащиты человеческого тела, и он может ошибочно интерпретировать внешнее загрязнение как внутреннее загрязнение. Чтобы предотвратить этот последний случай, сначала необходимо провести тщательную дезинфекцию человека.Подсчет всего тела может оказаться невозможным различить радиоизотопы, имеющие схожую энергию гамма-излучения. Альфа- и бета-излучение в значительной степени экранируются телом и не обнаруживаются извне, но можно обнаружить совпадающее гамма-излучение от альфа-распада, а также излучение родительских или дочерних нуклидов.
Калибровка
[ редактировать ]
Любой детектор радиации является относительным прибором, то есть значение измерения может быть преобразовано в количество присутствующего материала только путем сравнения ответного сигнала (обычно подсчета в минуту или в секунду) с сигналом, полученным от стандарта, количество которого ( деятельность) хорошо известна.
Счетчик всего тела калибруется с помощью устройства, известного как «фантом», содержащего известное распределение и известную активность радиоактивного материала. Принятым отраслевым стандартом является фантом бутылочного манекена-абсорбера (BOMAB). Фантом BOMAB состоит из 10 контейнеров из полиэтилена высокой плотности и используется для калибровки систем счета in vivo , предназначенных для измерения радионуклидов, излучающих фотоны высокой энергии (200 кэВ < E < 3 МэВ).
использовалось множество различных типов фантомов Поскольку для калибровки систем подсчета in vivo , важность установления стандартных спецификаций для фантомов была подчеркнута на международной встрече специалистов по подсчету in vivo в 1990 году , состоявшейся в Национальном институте стандартов и технологий (NIST). [3] Участники встречи пришли к единому мнению, что для фантома BOMAB необходимы стандартные спецификации. Стандартные характеристики фантома BOMAB обеспечивают основу для единообразной конструкции фантома для калибровки измерительных систем in vivo . Такие системы предназначены для измерения радионуклидов, излучающих фотоны высокой энергии и предположительно равномерно распределенных в организме.
Чувствительность
[ редактировать ]Хорошо спроектированная система подсчета может обнаружить уровни большинства гамма-излучателей (> 200 кэВ) на уровнях, намного ниже тех, которые могут вызвать неблагоприятные последствия для здоровья людей. Типичный предел обнаружения радиоактивного цезия ( Cs-137 ) составляет около 40 Бк. Годовой лимит поступления (т. е. количество, при котором человек получит дозу, равную пределу для работника, составляющему 20 мЗв) составляет около 2 000 000 Бк. Количество встречающегося в природе радиоактивного калия , присутствующего у всех людей, также легко определить. Риск смерти от дефицита калия приближается к 100%, поскольку общее количество калия в организме приближается к нулю.
Причина такой чувствительности этих приборов заключается в том, что их часто размещают в счетных камерах с низким фоном. Обычно это небольшое помещение с очень толстыми стенами из низкофоновой стали (~20 см), иногда облицованными тонким слоем свинца (~1 см). Такая защита позволяет снизить фоновое излучение внутри камеры на несколько порядков.
Время подсчета и предел обнаружения
[ редактировать ]В зависимости от геометрии счета время счета может составлять от 1 минуты до примерно 30 минут. Чувствительность счетчика зависит от времени счета, поэтому чем дольше счетчик для одной и той же системы, тем лучше предел обнаружения . Предел обнаружения, часто называемый минимальной обнаруживаемой активностью (MDA), определяется по формуле:
...где N — количество отсчетов фона в интересующей области; E – эффективность счета; T – время счета.
Эта величина примерно в два раза превышает предел принятия решения, еще одну статистическую величину, которую можно использовать для определения наличия какой-либо активности. (т.е. отправная точка для дальнейшего анализа).
История
[ редактировать ]В 1950 году Леонидас Д. Маринелли разработал и применил счетчик всего тела низкого уровня гамма-излучения для измерения людей, которым в начале 1920-х и 1930-х годов вводили радий и которые были заражены в результате атомных взрывов, а также в результате случайного воздействия в промышленности и лекарство [4] [5] Чувствительные методы дозиметрии и спектрометрии, разработанные Маринелли, позволили определить общее содержание природного калия в организме человека. [6] [7] [8] [9] [10] [11] Счетчик всего тела Маринелли впервые был использован в больнице Биллингс при Чикагском университете в 1952 году. [12]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Руководство по передовой практике оперативного мониторинга - Выбор уровней сигнализации для мониторов выхода персонала. Координационная группа по промышленной радиологической защите, NPL, Великобритания, декабрь 2009 г.
- ^ Оливер Майзенберг, Вернер Бухгольц, Клаус Керхер, Патрик Войди, Удо К. Герстманн: Измерение внутренней активности эмиттера нейтронов 252 См. in vivo: основы и возможности, основанные на измерениях в фантомах. Радиационная физика и химия 176, 2020, № статьи. 109087.
- ^ Крамер GH и Inn KGW. «Краткое содержание семинара по стандартным фантомам для измерения радиоактивности in vivo ». Health Physics 61(6) (1991), стр.893-894.
- ^ Маринелли, Л.Д. 1956. Использование кристаллических спектрометров Na-T1 при изучении активности гамма-лучей in vivo: краткий обзор разработок в Аргоннской национальной лаборатории. Брит. Путешествие. Радиол. Приложение 7 (ноябрь): 38–43. (Лондонский Британский институт радиологии)
- ^ Берлман, И.Б. и Маринелли Л.Д. 1956. «Твин» сцинтилляционный детектор быстрых нейтронов. Преподобный учёный. Инстр. 27(10) (25 июня): 858-859
- ^ Миллер, CE и LD Маринелли. 1956. Гамма-активность современного человека. Наука, 124 (3212) (20 июля): 122–123.
- ^ Берлман, И.Б. и Маринелли Л.Д., 25 июня 1956 г. «Твин» сцинтилляционный детектор быстрых нейтронов. Преподобный учёный. Инстр. 27(10): 858-859
- ^ Густавсон, П.Ф., Л.Д. Маринелли и Э.А. Хэтэуэй. 1957. Случай случайного прокола, загрязненного торием-227: исследования по выведению и остаточной активности организма. Радиология 68(3) (март): 358-365.
- ^ Маринелли, Л.Д., ноябрь 1958 г. Радиоактивность и человеческий скелет. Лекция Джейнвей. Являюсь. Дж. Рентгенол. И Ра. Терапия и ядерная медицина, 80(5):729-739.
- ^ LD Marinelli (с дополнением HA May). 1961. Использование низкоуровневой гамма-сцинтилляционной спектрометрии для измерения активности человека. Радиоактивность у человека. Эд. Х. Менили, СиСи Томас, Спрингфилд, Иллинойс: 16-30
- ^ Мэй, HA и LD Маринелли. 1962. Системы йодида натрия: оптимальные размеры кристаллов и происхождение фона. Материалы симпозиума по подсчету всего тела, 12–16 июня 1961 г. Международное агентство по атомной энергии, Вена: 15–40.
- ^ Хастерлик, Р.Дж. и Л.Д. Маринелли. 1955. Физическая дозиметрия и клинические наблюдения за четырьмя людьми, попавшими в случайное путешествие критической сборки. Конференция по мирному использованию атомной энергии, Женева, Швейцария (18 июня). Том 11: Биологические эффекты радиации: 25-34. Организация Объединенных Наций, Нью-Йорк, 1956 год.
Внешние ссылки
[ редактировать ]