Серый (единица измерения)
| серый | |
|---|---|
| Система единиц | И |
| Единица | поглощенная доза ионизирующего излучения |
| Символ | Гай |
| Назван в честь | Луи Гарольд Грей |
| Конверсии | |
| 1 Гр за... | ... равно... |
| Базовые единицы СИ | м 2 ⋅ s −2 |
| Единицы СГС (не СИ) | 100 рад |
Грей ) — (обозначение: Гр это единица дозы ионизирующего излучения в Международной системе единиц СИ), определяемая как поглощение одного джоуля излучения энергии на килограмм вещества ( . [1]
Он используется в качестве единицы поглощенной дозы радиации , которая измеряет энергию, выделяемую ионизирующим излучением в единицу массы поглощающего материала, и используется для измерения доставленной дозы при лучевой терапии , облучении пищевых продуктов и радиационной стерилизации . Он важен для прогнозирования вероятных острых последствий для здоровья, таких как острый радиационный синдром , и используется для расчета эквивалентной дозы с использованием зиверта , который является мерой стохастического воздействия на здоровье человека.
Серый цвет также используется в радиационной метрологии как единица измерения количества радиации кермы ; определяется как сумма начальных кинетических энергий всех заряженных частиц, высвободившихся незаряженным ионизирующим излучением. [а] в образце вещества на единицу массы. Единица была названа в честь британского физика Луи Гарольда Грея , пионера в измерении рентгеновского излучения и радиевого излучения и их воздействия на живые ткани. [2]
Серый цвет был принят как часть Международной системы единиц в 1975 году. Соответствующей единицей измерения СГС для серого цвета является рад (эквивалент 0,01 Гр), который по-прежнему распространен в основном в Соединенных Штатах, хотя в руководстве по стилю «крайне не рекомендуется». для Национального института стандартов и технологий США . [3]
Приложения [ править ]
Серый цвет имеет ряд областей применения при измерении дозы:
Радиобиология [ править ]
Измерение поглощенной дозы в тканях имеет фундаментальное значение в радиобиологии и лучевой терапии , поскольку оно является мерой количества энергии, которую падающее излучение откладывает в ткани-мишени. Измерение поглощенной дозы представляет собой сложную задачу из-за рассеяния и поглощения, и для этих измерений доступно множество специализированных дозиметров, которые могут охватывать приложения в 1-D, 2-D и 3-D. [4] [5] [6]
При лучевой терапии количество применяемого излучения варьируется в зависимости от типа и стадии рака, подлежащего лечению. В лечебных случаях типичная доза для солидной эпителиальной опухоли составляет от 60 до 80 Гр, тогда как для лечения лимфомы применяют дозу от 20 до 40 Гр. Профилактические (адъювантные) дозы обычно составляют около 45–60 Гр фракциями 1,8–2 Гр (при раке молочной железы, головы и шеи).
Средняя доза облучения при рентгенографии брюшной полости составляет 0,7 миллизиверта (0,0007 Зв), при КТ брюшной полости — 8 мЗв, при КТ органов малого таза — 6 мГр, при селективной КТ брюшной полости и нижних конечностей. таза – 14 мГр. [7]
Радиационная защита [ править ]
Поглощенная доза также играет важную роль в радиационной защите , поскольку она является отправной точкой для расчета стохастического риска для здоровья от низких уровней радиации, который определяется как вероятность индукции рака и генетического повреждения. [8] Серый измеряет общую поглощенную энергию излучения, но вероятность стохастического повреждения также зависит от типа и энергии излучения и типов вовлеченных тканей. Эта вероятность связана с эквивалентной дозой в зивертах (Зв), которая имеет те же размеры, что и серый цвет. Он связан с серым посредством весовых коэффициентов, описанных в статьях об эквивалентной дозе и эффективной дозе .
Международный комитет мер и весов заявляет: «Во избежание любого риска путаницы между поглощенной дозой D и эквивалентом дозы H следует использовать специальные названия для соответствующих единиц, то есть вместо этого следует использовать название «серый». джоулей на килограмм для единицы поглощенной дозы D и названия зиверт вместо джоулей на килограмм для единицы эквивалентной дозы H ». [9]
На прилагаемых диаграммах показано, как с помощью вычислительных методов сначала получают поглощенную дозу (в градациях серого цвета), а на основе этого значения выводят эквивалентные дозы. Для рентгеновских и гамма-лучей серый численно имеет одно и то же значение, выраженное в зивертах, но для альфа-частиц один грей эквивалентен 20 зивертам, и соответственно применяется весовой коэффициент излучения.
Радиационное отравление [ править ]
Серый цвет традиционно используется для обозначения тяжести так называемых «тканевых эффектов» от доз, полученных при остром воздействии высоких уровней ионизирующего излучения. Это эффекты, которые обязательно произойдут, в отличие от неопределенных эффектов низких уровней радиации, которые могут нанести ущерб. Острое воздействие на все тело высокоэнергетического излучения мощностью 5 грей и более обычно приводит к смерти в течение 14 дней. ЛД 1 составляет 2,5 Гр, ЛД 50 составляет 5 Гр и ЛД 99 составляет 8 Гр. [10] Доза LD 50 составляет 375 джоулей для взрослого человека массой 75 кг.
Поглощенная доза в веществе [ править ]
Серый цвет используется для измерения мощности поглощенной дозы в нетканых материалах для таких процессов, как радиационная закалка , облучение пищевых продуктов и облучение электронами . Измерение и контроль величины поглощенной дозы жизненно важны для обеспечения правильного функционирования этих процессов.
Крем [ править ]
Керма (« кинетическая , энергия . выделяемая на единицу массы ») используется в радиационной метрологии как мера высвободившейся энергии ионизации вследствие облучения и выражается в серых тонах Важно отметить, что доза кермы отличается от поглощенной дозы в зависимости от энергии задействованного излучения, отчасти потому, что энергия ионизации не учитывается. Хотя керма примерно равна при низких энергиях, она намного превышает поглощенную дозу при более высоких энергиях, поскольку некоторая энергия уходит из поглощающего объема в виде тормозного излучения (рентгеновских лучей) или быстро движущихся электронов.
Керма применительно к воздуху эквивалентна устаревшей единице радиационного облучения рентгену , но существует разница в определении этих двух единиц. Серый цвет определяется независимо от какого-либо материала мишени, однако рентген определяется именно эффектом ионизации в сухом воздухе, который не обязательно отражает влияние на другие среды.
концепции поглощенной дозы и излучения серого Разработка
Вильгельм Рентген открыл рентгеновские лучи 8 ноября 1895 года, и их использование очень быстро распространилось для медицинской диагностики, особенно для диагностики сломанных костей и посторонних предметов, где они были революционным усовершенствованием по сравнению с предыдущими методами.
Из-за широкого использования рентгеновских лучей и растущего осознания опасности ионизирующего излучения возникла необходимость в стандартах измерения интенсивности излучения, и различные страны разработали свои собственные, но с использованием разных определений и методов. В конце концов, чтобы способствовать международной стандартизации, первый Международный конгресс радиологии (ICR), собравшийся в Лондоне в 1925 году, предложил создать отдельный орган для рассмотрения единиц измерения. Это называлось Международной комиссией по радиационным единицам и измерениям или ICRU. [б] и возникла во Втором ICR в Стокгольме в 1928 году под председательством Манне Зигбана . [11] [12] [с]
Одним из первых методов измерения интенсивности рентгеновских лучей было измерение их ионизирующего действия на воздухе с помощью наполненной воздухом ионной камеры . На первом совещании ICRU было предложено определить одну единицу рентгеновской дозы как количество рентгеновских лучей, которое производит одну эсу заряда в одном кубическом сантиметре сухого воздуха при 0 °C и 1 стандартную атмосферу. давлении в . Эту единицу радиационного воздействия назвали рентгеном в честь Вильгельма Рентгена, умершего пятью годами ранее. На заседании ICRU в 1937 году это определение было распространено на гамма-излучение . [13] Этот подход, хотя и был большим шагом вперед в стандартизации, имел тот недостаток, что не являлся прямым измерением поглощения радиации и, следовательно, эффекта ионизации в различных типах материи, включая человеческие ткани, и был измерением только эффекта рентгеновские снимки в конкретных обстоятельствах; эффект ионизации в сухом воздухе. [14]
В 1940 году Луи Гарольд Грей, изучавший влияние нейтронного повреждения на ткани человека, вместе с Уильямом Валентайном Мейнордом и радиобиологом Джоном Ридом, опубликовал статью, в которой была введена новая единица измерения, получившая название грамм рентген (символ: гр). ) был предложен и определен как «то количество нейтронного излучения, которое вызывает приращение энергии в единице объема ткани, равное приращению энергии, производимой в единице объема воды, на один рентген радиации». [15] Было обнаружено, что эта единица эквивалентна 88 эрг в воздухе, и поглощенная доза, как впоследствии стало известно, зависит от взаимодействия излучения с облучаемым материалом, а не просто является выражением радиационного воздействия или интенсивности, которую рентген представлено. В 1953 году ICRU рекомендовал рад , равный 100 эрг/г, в качестве новой единицы измерения поглощенного излучения. Рад выражали в когерентных единицах СГС . [13]
В конце 1950-х годов CGPM предложила ICRU присоединиться к другим научным организациям для работы над разработкой Международной системы единиц , или СИ. [16] CCU решил определить единицу поглощенной радиации в системе СИ как энергию, выделяемую реабсорбированными заряженными частицами на единицу массы поглощающего материала, именно так был определен рад, но в единицах MKS она была бы эквивалентна джоулю на килограмм. Это было подтверждено в 1975 году 15-м CGPM, и единица была названа «серой» в честь Луи Гарольда Грея, умершего в 1965 году. Таким образом, серый цвет был равен 100 рад. Примечательно, что сантигрей (численный эквивалент рад) до сих пор широко используется для описания абсолютных поглощенных доз при лучевой терапии.
Принятие серого цвета 15-й Генеральной конференцией по мерам и весам в качестве единицы измерения поглощения ионизирующего излучения , удельного поглощения энергии и кермы в 1975 году. [17] стала кульминацией более чем полувековой работы, как по пониманию природы ионизирующего излучения, так и по созданию когерентных величин и единиц излучения.
с связанные радиацией
В следующей таблице показаны количества радиации в единицах СИ и других единицах СИ.
| Количество | Единица | Символ | Вывод | Год | ЕСЛИ эквивалентно |
|---|---|---|---|---|---|
| Деятельность ( А ) | беккерель | Бк | с −1 | 1974 | И объединились |
| кюри | Там | 3.7 × 10 10 с −1 | 1953 | 3.7 × 10 10 Бк | |
| Резерфорд | Роуд | 10 6 с −1 | 1946 | 1 000 000 Бк | |
| Экспозиция ( X ) | кулон на килограмм | С/кг | C⋅kg −1 воздуха | 1974 | И объединились |
| рентген | Р | есу / 0,001293 г воздуха | 1928 | 2.58 × 10 −4 С/кг | |
| Поглощенная доза ( D ) | серый | Гай | J ⋅kg −1 | 1974 | И объединились |
| очень за грамм | очень/г | erg⋅g −1 | 1950 | 1.0 × 10 −4 Гай | |
| рад | рад | 100 erg⋅g −1 | 1953 | 0,010 Гр | |
| Эквивалентная доза ( H ) | зиверт | Св | J⋅kg −1 × В Р | 1977 | И объединились |
| рентгеновский эквивалент человека | рем | 100 erg⋅g −1 × В Р | 1971 | 0,010 Зв | |
| Эффективная доза ( Е ) | зиверт | Св | J⋅kg −1 × В Р × В Т | 1977 | И объединились |
| рентгеновский эквивалент человека | рем | 100 erg⋅g −1 × В Р × В Т | 1971 | 0,010 Зв |
См. также [ править ]
- Произведение дозы на площадь (Гр·см 2 )
- Международной системы единиц Базовые единицы
- Порядки величины (излучение)
- Порядок величины (единица измерения)
- Рад (единица радиации)
- Рентгеновский эквивалент человека
- Производная единица СИ
- Зиверт , производная единица эквивалентной дозы радиации в системе СИ
Примечания [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ «Международная система единиц (СИ)» (PDF) . Международное бюро мер и весов ( МБМВ ) . Проверено 31 января 2010 г.
- ^ «Лучи вместо скальпелей» . Мемориальный фонд Л. Х. Грея. 2002 . Проверено 15 мая 2012 г.
- ^ «Руководство NIST по единицам СИ – Единицы, временно принятые для использования с СИ» . НИСТ . Национальный институт стандартов и технологий. 2 июля 2009 г.
- ^ Секо Дж., Класи Б., Партридж М. (2014). «Обзор характеристик детекторов радиации для дозиметрии и визуализации». Физ Мед Биол . 59 (20): Р303–47. Бибкод : 2014PMB....59R.303S . дои : 10.1088/0031-9155/59/20/R303 . ПМИД 25229250 . S2CID 4393848 .
- ^ Хилл Р., Хили Б., Холлоуэй Л., Кунчич З., Туэйтс Д., Бэлдок С. (2014). «Достижения в области киловольтной рентгеновской дозиметрии». Физ Мед Биол . 59 (6): R183–231. Бибкод : 2014PMB....59R.183H . дои : 10.1088/0031-9155/59/6/R183 . ПМИД 24584183 . S2CID 18082594 .
- ^ Бэлдок С., Де Дин И., Доран С., Ибботт Г., Йирасек А., Лепаж М., Маколи К.Б., Олдхэм М., Шрайнер Л.Дж. (2010). «Дозиметрия на полимерном геле» . Физ Мед Биол . 55 (5): Р1–63. Бибкод : 2010PMB....55R...1B . дои : 10.1088/0031-9155/55/5/R01 . ПМК 3031873 . ПМИД 20150687 .
- ^ «Рентгеновский риск» . www.xrayrisk.com .
- ^ «Рекомендации Международной комиссии по радиологической защите 2007 г.» . Энн МКРЗ . 37 (2–4). пункт 64. 2007. doi : 10.1016/j.icrp.2007.10.003 . ПМИД 18082557 . S2CID 73326646 . Публикация МКРЗ 103.
- ^ «CIPM, 2002: Рекомендация 2» . МБМВ.
- ^ «Смертельная доза» . Европейское ядерное общество . 5 июня 2019 г.
- ^ Зигбан, Манн; и др. (октябрь 1929 г.). «Рекомендации Международного комитета рентгеновского отделения». Радиология . 13 (4): 372–3. дои : 10.1148/13.4.372 . S2CID 74656044 .
- ^ «Об МКРУ - История» . Международная комиссия по радиационным единицам и мерам . Проверено 20 мая 2012 г.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Гилл, Дж. Х.; Мотефф, Джон (июнь 1960 г.). «Дозиметрия в Европе и СССР» . Документы третьего Тихоокеанского совещания — Материалы для ядерных применений . Симпозиум по радиационным эффектам и дозиметрии - Третье Тихоокеанское совещание Американского общества по испытанию материалов, октябрь 1959 г., Сан-Франциско, 12–16 октября 1959 г. Техническая публикация Американского общества. Том. 276. АСТМ Интернэшнл. п. 64. LCCN 60014734 . Проверено 15 мая 2012 г.
- ^ Ловелл, С. (1979). «4: Дозиметрические величины и единицы» . Введение в радиационную дозиметрию . Издательство Кембриджского университета. стр. 52–64. ISBN 0-521-22436-5 . Проверено 15 мая 2012 г.
- ^ Гупта, С.В. (19 ноября 2009 г.). «Луи Гарольд Грей» . Единицы измерения: прошлое, настоящее и будущее: Международная система единиц . Спрингер. п. 144. ИСБН 978-3-642-00737-8 . Проверено 14 мая 2012 г.
- ^ «CCU: Консультативный комитет по подразделениям» . Международное бюро мер и весов (МБМВ) . Проверено 18 мая 2012 г.
- ^ Международное бюро мер и весов (2006), Международная система единиц (СИ) (PDF) (8-е изд.), стр. 157, ISBN 92-822-2213-6 , заархивировано (PDF) из оригинала 04 июня 2021 г. , получено 16 декабря 2021 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Бойд, Массачусетс (1–5 марта 2009 г.). Запутанный мир радиационной дозиметрии — 9444 (PDF) . Конференция WM2009 (Симпозиум по управлению отходами). Финикс, Аризона. Архивировано из оригинала (PDF) 21 декабря 2016 г. Проверено 7 июля 2014 г. Отчет о хронологических различиях между дозиметрическими системами США и МКРЗ.
