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, излучающему 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-поглотителя (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 системы 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 науч. 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 ]