Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

RADIAČNÍ OCHRANA v nukleární medicíně Ing. Jaroslav Zimák, CSc. Klinika nukleární medicíny a endokrinologie UK 2. LF Fakultní nemocnice v Motole.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "RADIAČNÍ OCHRANA v nukleární medicíně Ing. Jaroslav Zimák, CSc. Klinika nukleární medicíny a endokrinologie UK 2. LF Fakultní nemocnice v Motole."— Transkript prezentace:

1 RADIAČNÍ OCHRANA v nukleární medicíně Ing. Jaroslav Zimák, CSc. Klinika nukleární medicíny a endokrinologie UK 2. LF Fakultní nemocnice v Motole

2 ZÁŘENÍ Z Á Ř E N Í (radiace) = Přenos energie prostorem "na dálku" prostřednictvím fyzikálních polí nebo mikročástic Mechanismus přenosu energie: Časové změny pole Pohyb částic (Vlny - elektromagnetické, gravitační) (elektrony b, a-částice, protony, neutrony,...) kospuskulárně-vlnový dualismus

3 Je to záření, jehož kvanta mají natolik vysokou energii, že jsou schopny vyrážet elektrony z atomového obalu a tím způsobovat ionizaci látek IONIZUJÍCÍ ZÁŘENÍ Pro běžné druhy záření fotonového (X a g), elektronového (β - ) a α se za energetickou hranici ionizujícího záření bere energie 5 keV. Složitější situace je u neutronového záření, kde i velmi pomalé neutrony vstupují do jader a prostřednictvím jaderných reakcí mohou vyvolávat sekundárně ionizaci (a to i zpožděně či dlouhodoběji - aktivace jader, vznik radionuklidů). Podobně není definována prahová energie u záření b +, kde i velmi pomalé pozitrony anihilují s elektrony za vzniku tvrdého ionizujícího záření g.

4 IONIZUJICÍ ZÁŘENÍ je neviditelné, není cítit, nemá chuť. Může však škodit, stejně jako pomáhat lidem. Vztah veřejnosti je proto irracionální. Bez potřebných znalostí může být a je využíván (zneužíván?) v politice a veřejném životě. Náš přístup budiž racionální. Čerenkovovo záření způsobené silným zářičem používaným pro sterilizaci ponořeným do vody 5 m pod hladinou

5 ZDROJE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ  Přírodní zdroje  kosmické záření  sluneční záření  přírodní radioizotopy  Umělé zdroje  cyklotron  jaderný reaktor  rentgen (rtg, CT, mamograf…)  terapeutická zařízení - rtg ozařovače, cesiové a kobaltové gama ozařovače, Leksellův gama-nůž  radiofarmaka  zařízení, pracující s brzdným či rtg zářením (mimo jiné barevné CRT zobrazovače) CRT=katodová trubice, ve starých televizích, monitorech

6 NEJDŮLEŽITĚJŠÍ DRUHY IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ Látkové záření - tvořené látkovými částicemi, tj. částicemi s nenulovou klidovou hmotou Záření beta - látkové záření tvořené elektrony nebo pozitrony vysílané jádry při přeměně beta Záření elektronové - látkové záření tvořené elektrony Záření delta - látkové záření tvořené elektrony uvolněnými ionizací Záření alfa - látkové záření tvořené částicemi alfa tj. jádry helia

7 Fotonové záření - elektromagnetické záření tvořené fotony Záření gama - fotonové záření s čárovým spektrem, tvořené foton vysílané atomovými jádry při přeměnách, jaderných reakcích a anihilaci Brzdné záření - fotonové záření se spojitým spektrem, vznikající bržděním nabitých částic v elektrických polích látkových částic Charakteristické záření - fotonové záření s čárovým spektrem, vysílané při přechodu elektronu atomového obalu na nižší energetickou hladinu, popř. při rekombinaci iontu s volným elektronem NEJDŮLEŽITĚJŠÍ DRUHY IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ

8 VELIČINY A JEDNOTKY V RADIAČNÍ OCHRANĚ charakterizující zdroje IZ záření interakce IZ s hmotou biologické účinky

9 VELIČINY A JEDNOTKY CHARAKTERIZUJÍCÍ ZDROJE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ Definice radioaktivity schopnost atomových jader samovolně se přeměňovat (včetně účasti elektronových obalů) za současného vzniku ionizujícího záření. Méně stabilní jádra se mění na stabilnější s optimálnějším poměrem p a n. Nicméně dceřinná jádra mohou být také radioaktivní – rozpadové řády – nakonec stabilní izotop. Známe více než 2000 nuklidů, z toho asi 270 je stabilních.

10 VELIČINY A JEDNOTKY CHARAKTERIZUJÍCÍ ZDROJE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ Nuklidy jsou atomy charakterizované počtem protonů a neutronů. A = hmotnostní číslo (součet počtu protonů a neutronů) Z = atomové číslo (počet protonů) X = chemický název (prvek)

11 VELIČINY A JEDNOTKY CHARAKTERIZUJÍCÍ ZDROJE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ Každý prvek může mít několik izotopů, které mají stejné atomové číslo ale odlišné hmotové číslo Např. jod:

12 VELIČINY A JEDNOTKY CHARAKTERIZUJÍCÍ ZDROJE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ Aktivita je definována jako podíl počtu dN radioaktivních přeměn z daného energetického stavu v určitém množství radionuklidu za časový interval dt a tohoto časového intervalu: A= dN/dt Jednotkou je 1 Bq, tedy jedna přeměna za sekundu (rozměr s -1 ). Stará jednotka 1 Ci = 3, Bq = 37 GBq 1 mCi = 37 MBq

13 VELIČINY A JEDNOTKY CHARAKTERIZUJÍCÍ ZDROJE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ Zákon radioaktivity: A = A 0 e -  t čas t pro který A= A 0 /2 označíme T 1/2 pak platí λ = ln2/ T 1/2 a lze tedy zákon přepsat do tvaru: •Aktivita hmotnostníA/m[ Bq.kg-1] •Aktivita objemováA/V[ Bq.m-3 ] •Aktivita plošnáA/S[ Bq.m-2 ]

14 VELIČINY A JEDNOTKY CHARAKTERIZUJÍCÍ ZDROJE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ Graf poklesu aktivity v čase

15 VELIČINY A JEDNOTKY CHARAKTERIZUJÍCÍ ZDROJE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ Radionuklid aplikovaný biologickému objektu je vylučován exponenciálně : Biologický poločas T b a konstanta  b, Efektivní poločas T ef Celková eliminace  ef =  +  b  T ef < T 1/2 T ef < T b

16 VELIČINY A JEDNOTKY CHARAKTERIZUJÍCÍ IONIZUJÍCÍ ZÁŘENÍ  Jednotka energie v jaderné a subjaderné fyzice je elektronvolt ( eV ) 1 eV = 1,602 ×10 – 19 J  Je to malá jednotka, používají se násobky: keV, MeV …  Používá se pro všechny druhy záření Energie částic a fotonů

17 VELIČINY A JEDNOTKY CHARAKTERIZUJÍCÍ IONIZUJÍCÍ ZÁŘENÍ Lineární přenos energie – LET jednotka keV/cm Udává ztrátu energie částice na jednotku délky její dráhy ionizačními procesy S tím souvisí pronikavost, dosah a biologické účinky

18 DOLET ČÁSTIC částice  částice  E [MeV] Vzduch [cm] Tkáň [µm] Al [µm] 42, , , , , E [MeV] Vzduch [mm] Tkáň [mm] Al [mm] 0,011,30,0020,0006 0,11010,1580, ,81, ,89, ,819,2

19 INTERAKCE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ S HMOTOU Dominantní způsob předávání energie excitatace atomů ionizace atomů

20 INTERAKCE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ S HMOTOU

21 Ionizace  Energie předaná elektronu nabitou částicí je dostatečně velká k jeho odtržení z atomu  Událost: předaná energie > vazebná energie elektronu  Důsledek: vzniká pár elektron – kladně nabitý iont

22 INTERAKCE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ S HMOTOU Záření: přímo ionizující – nabité částice (  +,  -, p,  ) těžké nabité částice – při interakci s elektrony zanedbatelné změny směru, dráha přímočará lehké částice – dráha klikatá větší náboj – větší hustota ionizace nepřímo ionizující – částice bez náboje ( X, , brzdné záření)

23 NEPŘÍMO IONIZUJÍCÍ ZÁŘENÍ  Fotonové záření X a g  Interakce závisí na energii částice a materiálu 1. Fotoelektrický jev 2. Comptonův rozptyl 3. Tvorba elektron-pozitronových párů

24 VELIČINY A JEDNOTKY V RADIAČNÍ OCHRANĚ Interakce s hmotou

25 VELIČINY A JEDNOTKY V RADIAČNÍ OCHRANĚ Expozice Absorbovaná dávka Ekvivalentní dávka Efektivní dávka

26 VELIČINY A JEDNOTKY V RADIAČNÍ OCHRANĚ Expozice X – nyní se nepoužívá v radiační ochraně  definována jako množství náboje vytvořeného ionizačním zářením ve vzduchu  definována jen pro vzduch a X a gamma záření  měří se v C(coulomb)/kg  stará jednotka rentgen R = 2.58 x C/kg air

27 VELIČINY A JEDNOTKY V RADIAČNÍ OCHRANĚ Absorbovaná dávka D  Definována jako střední hodnota energie sdělená látce o jednotkové hmotnosti v terči z libovolného materiálu  Používá se pro všechny druhy záření  Jednotkou je Gray (Gy) = 1 Joule/kg  Stará jednotka byla rad = 0.01 Gy

28 INTERAKCE IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ S ŽIVOU HMOTOU FázeProcesTrvání Fyzikální Absorbce energie, ionizace s Fyzikálně- chemická Interakce iontů s molekulami, tvorba volných radikálů s Chemická Interakce volných radikálů s molekulami, buňkami a DNA Sekundy Biologická Smrt buněk, změny v genetických datech buněk, mutace desítky minut až desítky let

29 RADIAČNÍ ÚČINKY Dva základní účinky :  Deterministické: k biologickému poškození dochází až po překročení prahové dávky – s dávkou narůstá míra poškození  Stochastické : pravděpodobnost účinků narůstá s dávkou – účinky jsou bezprahové

30 DETERMINISTICKÉ ÚČINKY TkáňÚčinek Prahová dávka [Gy] ovariasterilita2,5 – 6 varlata dočasná sterilita 0,15 trvalá sterilita3,5 – 6 čočka opacita0,5 - 2 katarakta5 kůže erytém3 - 5 nekróza5  Ex. prahová dávka pro vyvolání účinků  Intenzita účinků je závislá na dávce  Akutní nemoc z ozáření, nausea, katarakta, epilace, erythema, nekrózy, poškození plodu, sterilita….

31 DETERMINISTICKÉ ÚČINKY Muž, 40let, 1 koronární angiografie, 1 PTCA, další koronární angiografie pro komplikace a nakonec bypass chirurgie. To vše v jednom dni … 6 týdnů 20 týdnů

32 DETERMINISTICKÉ ÚČINKY 20 měsíců

33 ÚČINKY IONIZUJÍCÍHO ZÁŘENÍ NA EMBRYO A FETUS Stáří Práh letálních účinků (mGy) Práh rychlosti růstu (mGy) Práh malformací (mGy) 1 den100žádný efekt 14 dní dní dní> dní> dní - narození> >500

34 EKVIVALENTNÍ DÁVKA H T  bere v úvahu účinek konkrétního záření na tkáň – použitím radiačního váhového faktoru w R (o hodnotách od 1 do 20 podle tabulky )  D TR je absorbovaná dávka v orgánu nebo tkáni v Gy  jednotkovu je Sievert [ Sv ] – rozměr shodný s Gy  Stará jednotka je rem = 0.01 Sv

35 RADIAČNÍ VÁHOVÉ FAKTORY

36 STOCHASTICKÉ ÚČINKY Příklady : karcinogenese leukaemogenese Praděpodobnost účinku Dávka

37 EFEKTIVNÍ DÁVKA E  bere v úvahu různou citlivost různých tkání na záření - použitím tkáňového váhového faktorus w T  H T – ekvivalentní dávka v orgánu nebo ve tkání v Sv  měří se v Sievertech [ Sv ]  používá se více orgánů je ozářeno různou dávkou, nebo někdy když je orgán ozářen jediný  Efektivní dávka se používá k lepšímu popisu biologické odpovědi na ozáření, kdy různé tkáně nebo orgány obdržely různé dávky

38 NOVÉ HODNOTY TKÁŇOVÝCH VÁHOVÝCH FAKTORŮ UVEDENÉ V NOVÉM DOPORUČENÍ ICRP 103 Tkáň nebo orgánwT (ICRP 60) dosudwT (ICRP 103) nové gonády0,200,08 červ. kostní dřeň0,12 střevo0,12 žaludek0,12 moč. měchýř0,050,04 plíce0,12 prsa0,050,12 játra0,050,04 jícen0,050,04 štítná žláza0,050,04 kůže0,01 povrchy kostí0,01 slinná žláza-0,01 mozek-0,01 zbyteksoučet 0,05součet 0,12

39 VELIČINY A JEDNOTKY V RADIAČNÍ OCHRANĚ Ekvivalentní dávka H T zajišťuje dostatečnou ochranu před deterministickými účinky IZ Efektivní dávka E zajišťuje dostatečnou ochranu před stochastickými účinky IZ

40 VELIČINY A JEDNOTKY V RADIAČNÍ OCHRANĚ Kolektivní dávka  Používá se k měření totálního dopadu ozáření vyplývajícího z nakládání se zdroji záření na všechny ozářené osoby  Např. vliv diagnostické radiologie nebo nukleární medicíny  Měří se v man-sievert (man-Sv)

41 PRINCIPY RADIAČNÍ OCHRANY  Cílem radiační ochrany je vyloučení deterministických účinků ionizujícího záření a snížení pravděpodobnosti stochastických účinků na rozumně dosažitelnou úroveň  Zdůvodnění  Optimalizace – ALARA (velikost individuálních dávek, počet ozářených osob a pravděpodobnost ozáření mají být tak nízké, jak lze rozumně dosáhnout při respektování hospodářských a sociálních hledisek)  Limitování

42 ZÁKLADNÍ LIMITY efektivní dávka *) ekvivalentní dávka oční čočka 1 cm 2 kůže ruce, nohy **) obecné limity 1 mSv/1 rok, 5 mSv/5 let 15 mSv50 mSv radiační pracovníci 50 mSv/1 rok, 100 mSv/5 let 150 mSv500 mSv studenti a učni (16- 18let) 6 mSv50 mSv150 mSv *) součet efektivních dávek ze zevního ozáření a úvazků efektivních dávek z vnitřního ozáření **) ruce od prstů až po předloktí a na nohy od chodidel až po kotníky Nejsou přímo měřitelné  byly zavedeny odvozené limity

43 ODVOZENÉ LIMITY  Měřitelné nebo jednoduše vypočítatelné, zaručují nepřekročení základních limitů 1) OL pro vnější ozáření  Osobní dávkový ekvivalent v hloubce d [mm] H p (0,07) - odhad H T, 500 mSv/rok H p (10) - odhad E, 20mSv/rok

44 ODVOZENÉ LIMITY 2 ) OL pro vnitřní ozáření  Jsou stanoveny konverzní faktory h [Sv/Bq] - převádí příjem daného radionuklidu vyjádřený v aktivitě [Bq] na hodnotu v Sv  h ing - pro příjem daného radionuklidu požitím (ingescí)  h inh - pro příjem daného radionuklidu vdechnutím (inhalací)  Při současném zevním i vnitřním ozáření lze OL sčítat

45 DOZIMETRY  měsíční monitorovací cyklus  okamžité stanovení – elektronický dozimetr filmové dozimetry prstové TLD dozimetry osobní dozimetry OLS

46 VNITŘNÍ OZÁŘENÍ  Při vniknutí radionuklidu do těla dochází k ozařování tkání dokud není vyloučen nebo se nerozpadne.  Ozáření je rozloženo v čase  depozice energie se uskutečňuje v souladu s přeměnou radionuklidů  Zjišťování vnitřní kontaminace – celotělový detektor Polovodičový HPGe detektor ve stíněné kobce

47 LEGISLATIVA ČR V OBLASTI RADIAČNÍ OCHRANY  ATOMOVÝ ZÁKON č. 18/1997 ve znění zákona č. 13/2002  Vyhláška SÚJB č. 307/2002 o radiační ochraně (ve znění č. 499/2005)  SÚJB, SÚRO, SÚRAO

48 ATOMOVÝ ZÁKON č. 18/1997 ve znění zákona č. 13/2002

49 Vyhláška SÚJB č. 307/2002 ve znění vyhlášky č. 499/2005 o radiační ochraně

50 KLASIFIKACE ZDROJŮ  Nevýznamné  Drobné  Jednoduché  Významné  Velmi významné  I. kategorie (imunologická laboratoř, kostní denzitometr)  II. kategorie (ambulance NM)  III. kategorie (urychlovače, ozařovače v radioterapii a průmyslu, terapie radiojodem)  IV. kategorie (jaderné reaktory, výrobny radionuklidů, úložiště radioaktivních odpadů) KATEGORIZACE PRACOVIŠŤ

51 Sledované a kontrolované pásmo  Sledované pásmo  vymezuje se všude tam, kde se očekává, že efektivní dávka by mohla být vyšší než 1 mSv ročně nebo ekvivalentní dávka by mohla být vyšší než 1/10 limitu ozáření pro radiační pracovníky pro oční čočku, kůži a končetiny  zajistit monitorování pracoviště  Kontrolované pásmo  vymezuje všude tam, kde by efektivní dávka mohla být vyšší než 6 mSv ročně nebo kde by ekvivalentní dávka mohla být vyšší než 3/10 limitu ozáření pro radiační pracovníky pro oční čočku, kůži a končetiny  zabezpečeno proti vstupu nepovolaných osob, zákaz vstupu těhotných žen a osob mladších 18 let  pracovníci kat. A, osobní monitorování, ochranné pomůcky, hygienické smyčky

52 OCHRANNÉ POMŮCKY

53 Průměrná roční dávka v mSv z přírodních zdrojů v evropských zemích

54 PROCENTUÁLNÍ ZASTOUPENÍ JEDNOTLIVÝCH SLOŽEK OZÁŘENÝCH LIDÍ VE SPOJENÉM KRÁLOVSTVÍ

55

56 ROZLOŽENÍ PŘÍRODNÍ RADIOAKTIVITY V ČR

57

58

59 Individuální opravy ročních dávek

60

61

62

63

64

65 Konec přednášky z radiační ochrany


Stáhnout ppt "RADIAČNÍ OCHRANA v nukleární medicíně Ing. Jaroslav Zimák, CSc. Klinika nukleární medicíny a endokrinologie UK 2. LF Fakultní nemocnice v Motole."

Podobné prezentace


Reklamy Google