Эквивалентная, эффективная и коллективная дозы

Абсолютная величина ОБЭ зависит от множества факторов, учесть которые, по существу невозможно. Однозначная и точная оценка ОБЭ может быть получена лишь в том случае, если в качестве объекта используются изолированные клетки. Для крупных организмов вычисление ОБЭ вообще не имеет смысла, так как не может быть обеспечена равномерность распределения поглощенных доз в тканях.

Рекомендованные МКРЗ значения ОБЭ, установленные для контроля степени радиационной опасности при хроническом облучении, называют коэффициентом качества К ионизирующего излучения. Этот безразмерный коэффициент определяет зависимость неблагоприятных биологических последствий облучения человека в малых дозах от полной линейной передачи энергии излучения.

Таблица 6

Зависимость коэффициента качества Кот ЛПЭ ионизирующего излучения (Машкович, 1990)

Для фотонов, электронов, позитронов и b-частиц К = 1 Зв/Гр; для нейтронов - 1,5-12 Зв/Гр; для протонов - 7-13,5 Зв/Гр в зависимости от энергии протонов и нейтронов. Если энергетический состав излучения неизвестен, применяются следующие значения К.

Таблица 7

Значения коэффициента качества К для излучений различных видов с неизвестным энергетическим составом (Машкович, 1990)

Вид излучения	k, Зв/Гр
Рентгеновское и g-излучение, ;е+; b-излучение
Нейтроны с энергией< 20 кэВ
Нейтроны с энергией 0,1 -10 МэВ
Протоны с энергией < 10 МэВ
a-излучение с энергией < 10 МэВ
Тяжелые ядра отдачи

Основной величиной для оценки биологического действия ИИ любого состава (на все тело человека в малых дозах) является эквивалентная доза. Эквивалентная доза коррелирует с наиболее вредными эффектами облучения.Эквивалентная доза ионизирующего излучения Н - это произведение поглощенной дозы D на средний коэффициент качества излучения K в данном объеме биологической ткани стандартного состава: Н=К×D. Единица эквивалентной дозы в СИ - зиверт (Зв,Sv), названная по имени Рольфа Зиверта - шведского физика, специалиста в области радиационной безопасности, первого председателя МКРЗ. Зиверт равен эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы в биологической ткани стандартного состава на средний коэффициент качества равно 1 Дж/кг. Другими словами: зиверт - это единица эквивалентной дозы любого вида излучения в биологической ткани, которое создает такой же биологический эффект, как и поглощенная доза 1 Гр образцового рентгеновского или g-излучения. В качестве образцового обычно принимают рентгеновское излучение с граничной энергией 200 кэВ. Внесистемной единицей эквивалентной дозы является бэр (биологический эквивалент рада). Бэр равен эквивалентной дозе, при которой произведение поглощенной дозы в биологической ткани стандартного состава на средний коэффициент качества равно 100 эрг/г. Другими словами: бэр - это единица эквивалентной дозы любого вида излучения в биологической ткани, которое создает такой же биологический эффект, как и поглощенная доза в 1 рад образцового рентгеновского или g-излучения. 1 бэр=0,01 Зв; 1 Зв=100 бэр. В СИ [К]=Зв/Гр; во внесистемных единицах [К]=бэр/рад.

Разные органы или ткани имеют разные чувствительности к излучению. Например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака в легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение гонад особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому для случаев неравномерного облучения разных органов или тканей человека введено понятие эффективной эквивалентной дозы Н_Е (начиная с 60, 61 Публикации МКРЗ ее рекомендовано называть просто эффективной дозой). С этой целью вводят понятие риска. Риск - это вероятность возникновения неблагоприятных последствий для человека (частота смертельных случаев, снижение продолжительности жизни, частота возникновения профессиональных заболеваний, травматизма, нетрудоспособности и т.д.) вследствие облучения, аварии или другой причины, проявление которой носит стохастический характер.

Таблица 8

Взвешивающие факторы W_T и риск смерти от злокачественных опухолей и наследственных дефектов в результате облучения на 1 человека при эквивалентной дозе 1 Зв R_T (Машкович, 1990)

Орган или ткань	Заболевание	RT**, 1/(чел×Зв)	WT
Гонады	Наследственные дефекты	0,40	0,25
Молочная железа	рак	0,25	0,15
ККМ	лейкемия	0,20	0,12
Легкие	рак	0,20	0,12
Щитовидная железа	рак	0,05	0,03
Поверхность кости	рак	0,05	0,03
Все другие органы	рак	0,50***	0,30***
Всего:	-	1,65	1,00
Из них рак:	-	1,25

*- у первых двух поколений потомства облученных лиц

** - приведенные значения R_T -ориентировочные, зависят от пола, возраста.

*** - это значение поровну распределяется между пятью оставшимися органами и тканями, которые получили самую высокую эквивалентную дозу.

Эффективная эквивалентная доза: , где - средняя эквивалентная доза т-ом органе или ткани;

- взвешивающий фактор, представляющий собой отношение стохастического риска смерти в результате облучения т-го органа или ткани к риску смерти от равномерного облучения тела при одинаковых эквивалентных дозах.

Таким образом, W_Т определяет весовой вклад данного органа или ткани в риск неблагоприятных последствий для организма при равномерном облучении: å W_T = 1. При равномерном облучении вашего организма эквивалентная доза в каждом органе и ткани одна и та же: Н_Т = Н Þ Н_Е = Н. Итак, эффективная эквивалентная доза при неравномерном по органам и тканям облучении равна такой, эквивалентной дозе при равномерном облучении организма, при которой риск неблагоприятных последствий будет таким же, как и при данном неравномерном облучении. Единицы эффективной эквивалентной дозы совпадают с единицами эквивалентной дозы. Обе эти дозы характеризуют меру ожидаемого эффекта облучения для одного индивидуума, т.е. эти величины являются индивидуальными дозами. На практике возникает необходимость оценить меру относительного эффекта при облучении больших групп людей, вплоть до целой популяции.

Для оценки стохастических ожидаемых эффектов облучения персонала или населения часто используется коллективная эквивалентная доза: , где - количество лиц, получающих эквивалентную дозу в пределах от до; - статистическая плотность распределения эквивалентной дозы среди облучаемых лиц; - полное число облучаемых лиц.

Если вместо использовать , можно оценить коллективную эффективную эквивалентную дозу : . Единица коллективной дозы в СИ человеко-зиверт (чел-Зв); внесистемная единица - человеко-бэр (чел-бэр).

Мощность дозы (поглощенной, экспозиционной, эквивалентной; эффективной, коллективной) - это отношение приращения дозы ; ; ; ; ; ) за интервал времени к этому интервалу:

; ; ; ; ; ; Единицы измерения ,, ; ; ; ; - частное от деления соответствующей кратной или дольной единицы на соответствующую единицу времени: Гр/с; мкр/ч; Зв/год; мкЗв/с; чел-Зв/год и т.д.