O que é dose eficaz – Definição

Na proteção contra radiação, a dose eficaz é uma quantidade de dose definida como a soma das doses equivalentes ao tecido ponderadas pelos fatores de ponderação do órgão (tecido) da ICRP, wT, que levam em consideração a sensibilidade variável de diferentes órgãos e tecidos à radiação. Dosimetria de Radiação

Dose Absorvida - Equivalente - EficazNa protecção contra as radiações, a dose eficaz é uma quantidade de dose definida como a soma das doses de tecido equivalente ponderados pela CIPR órgão (tecido) factores de ponderação , T , que leva em conta a variação da sensibilidade de diferentes órgãos e tecidos para a radiação . A dose eficaz é dado o símbolo E . A unidade SI de E é o sievert (Sv) ou mas rem (roentgen equivalente man) ainda é comumente usado ( 1 Sv = 100 rem ). A unidade de sievert recebeu o nome do cientista sueco Rolf Sievert, que fez grande parte dos primeiros trabalhos sobre dosimetria em radioterapia.

Como foi escrito no capítulo anterior, dose equivalente , H T , é utilizado para avaliar  o risco de saúde estocástica  devido aos campos de radiação externa que penetram  uniformemente  através de todo o corpo. No entanto, ele precisa de correções adicionais   quando o campo é aplicado apenas a parte (s) do corpo ou de maneira  não uniforme  para medir o risco estocástico geral à saúde do corpo. Para permitir isso, uma quantidade adicional de dose denominada  dose efetiva deve ser usado. A dose eficaz permite determinar as consequências biológicas da irradiação parcial (não uniforme). É devido ao fato de que vários tecidos do corpo reagem à radiação ionizante de diferentes maneiras. Portanto, o ICRP atribuiu fatores de sensibilidade a tecidos e órgãos especificados, para que o efeito da irradiação parcial possa ser calculado se as regiões irradiadas forem conhecidas.

Na publicação 60, o ICRP definiu a dose efetiva como a soma duplamente ponderada da dose absorvida em todos os órgãos e tecidos do corpo. Os limites de dose são definidos em termos de dose efetiva e aplicam-se ao indivíduo para fins de proteção radiológica, incluindo a avaliação de risco em termos gerais. Matematicamente, a dose efetiva pode ser expressa como:

dose eficaz - definição

dose eficazTanto a dose equivalente quanto a dose efetiva são quantidades para uso em proteção radiológica, incluindo a avaliação de riscos em termos gerais. Eles fornecem uma base para estimar a probabilidade de efeitos estocásticos apenas para doses absorvidas bem abaixo dos limiares para efeitos determinísticos.

Unidades de dose efetiva :

  • Sievert . O sievert é uma unidade derivada de dose equivalente e dose efetiva e representa o efeito biológico equivalente do depósito de um joule de energia de raios gama em um quilograma de tecido humano.
  • REM . O rem (uma abreviação de R oentgen E quivalente M an) é a unidade não SI de dose equivalente e dose efetiva, usada predominantemente nos EUA. É um termo para equivalência de dose e é igual ao dano biológico que seria causado por um raio de dose.

Um sievert é uma grande quantidade de dose eficaz. Uma pessoa que absorveu uma dose de 1 Sv no corpo inteiro absorveu um joule de energia em cada kg de tecido corporal (no caso de raios gama).

As doses efetivas na indústria e na medicina geralmente têm doses mais baixas do que uma peneira, e os seguintes múltiplos são frequentemente usados:

1 mSv (milissegundo) = 1E-3 Sv

1 µSv (microsievert) = 1E-6 Sv

As conversões das unidades SI para outras unidades são as seguintes:

  • 1 Sv = 100 rem
  • 1 mSv = 100 mrem

Fatores de ponderação de tecidos

factor de ponderação tecido, w T , é o factor pelo qual a dose equivalente de um tecido ou órgão T é ponderado para representar a contribuição relativa de que o tecido ou órgão para o detrimento de saúde total resultante da irradiação uniforme do corpo (1991b ICRP) . Representa uma medida do risco de efeitos estocásticos que podem resultar da exposição desse tecido específico. Os fatores de ponderação do tecido levam em consideração a sensibilidade variável dos diferentes órgãos e tecidos à radiação.

dose efetiva - fator de ponderação tecidual

Os fatores de ponderação do tecido estão listados em várias publicações da ICRP (Comissão Internacional de Proteção Radiológica). De acordo com a determinação real do ICRP, os fatores de risco estão na tabela a seguir (da publicação 103 do ICRP (ICRP 2007)).

fator de ponderação tecidual - ICRP

Referência especial: ICRP, 2007. Recomendações de 2007 da Comissão Internacional de Proteção Radiológica. Publicação 103 da ICRP. Ann. ICRP 37 (2-4).

Para esta finalidade, o corpo foi dividido em 15 órgãos diferentes – cada um com um fator de ponderação w T . Se apenas parte do corpo é irradiada, somente essas regiões são usadas para calcular a dose efetiva. Os factores de ponderação tecido somar a 1,0 , de modo que, se um corpo inteiro é irradiada com radiação externa uniformemente penetrante, a dose eficaz para o todo do corpo é igual à dose equivalente para o corpo inteiro.

soma - fatores de ponderação tecidual

Se uma pessoa é irradiada apenas parcialmente, a dose dependerá fortemente do tecido que foi irradiado. Por exemplo, uma dose gama de 10 mSv para todo o corpo e uma dose de 50 mSv para a tireóide é a mesma, em termos de risco, que uma dose para todo o corpo de 10 + 0,04 x 50 = 12 mSv.

Exemplos de doses em Sieverts

Devemos notar que a radiação está à nossa volta. Dentro, ao redor e acima do mundo em que vivemos. É uma força de energia natural que nos rodeia. É uma parte do nosso mundo natural que está aqui desde o nascimento do nosso planeta. Nos pontos a seguir, tentamos expressar enormes faixas de exposição à radiação, que podem ser obtidas de várias fontes.

  • 0,05 µSv – Dormindo ao lado de alguém
  • 0,09 µSv – Morando a 48 quilômetros de uma usina nuclear por um ano
  • 0,1 µSv – Comendo uma banana
  • 0,3 µSv – Morando a 80 quilômetros de uma usina a carvão por um ano
  • 10 µSv – Dose média diária recebida do fundo natural
  • 20 µSv – radiografia de tórax
  • 40 µSv – Um voo de avião de 5 horas
  • 600 µSv – mamografia
  • 1 000 µSv – Limite de dose para membros individuais do público, dose efetiva total por ano
  • 3 650 µSv – Dose média anual recebida do fundo natural
  • 5 800 µSv – tomografia computadorizada do tórax
  • 10 000 µSv – Dose média anual recebida do ambiente natural em Ramsar, Irã
  • 20 000 µSv – tomografia computadorizada de corpo inteiro
  • 175 000 µSv – Dose anual de radiação natural em uma praia de monazita perto de Guarapari, Brasil.
  • 5 000 000 µSv – Dose que mata um ser humano com um risco de 50% dentro de 30 dias (LD50 / 30), se a dose for recebida por um período muito curto .

Como pode ser visto, doses baixas são comuns na vida cotidiana. Os exemplos anteriores podem ajudar a ilustrar magnitudes relativas. Do ponto de vista das consequências biológicas, é muito importante distinguir entre doses recebidas em períodos curtos e prolongados . Uma “ dose aguda ” é aquela que ocorre por um período curto e finito de tempo, enquanto uma “ dose crônica ””É uma dose que continua por um longo período de tempo, para que seja melhor descrita por uma taxa de dose. Altas doses tendem a matar células, enquanto doses baixas tendem a danificá-las ou alterá-las. Doses baixas espalhadas por longos períodos de tempo não causam problemas imediatos a nenhum órgão do corpo. Os efeitos de baixas doses de radiação ocorrem no nível da célula e os resultados podem não ser observados por muitos anos.

Taxa de dose efetiva

taxa de dose efetiva é a taxa na qual uma dose efetiva é recebida. É uma medida da intensidade da dose de radiação (ou força). A taxa de dose efetiva é, portanto, definida como:

taxa de dose efetiva - definição

Em unidades convencionais, é medido em mSv / s ,  Sv / h, mrem / s ou rem / h. Como a quantidade de exposição à radiação depende diretamente (linearmente) do tempo que as pessoas passam perto da fonte de radiação, a dose efetiva é igual à força do campo de radiação (taxa de dose) multiplicada pelo tempo gasto nesse campo. O exemplo acima indica que uma pessoa pode esperar receber uma dose de 25 millirems permanecendo em um campo de 50 millirems / hora por trinta minutos.

Cálculo da taxa de dose protegida

Suponha a fonte isotrópica pontual que contém 1,0 Ci de 137 Cs , que tem uma meia-vida de 30,2 anos . Observe que a relação entre a meia-vida e a quantidade de radionuclídeo necessária para gerar uma atividade de um curie é mostrada abaixo. Essa quantidade de material pode ser calculada usando λ, que é a constante de decaimento de determinado nuclídeo:

Curie - Unidade de Atividade

Cerca de 94,6% decai por emissão beta em um isômero nuclear metaestável de bário: bário-137m. O pico principal de fótons de Ba-137m é 662 keV . Para esse cálculo, suponha que todos os decaimentos passem por esse canal.

Calcule a taxa de dose primária do fóton , em sieverts por hora (Sv.h -1 ), na superfície externa de uma blindagem de chumbo com 5 cm de espessura. Em seguida, calcule as taxas de dose equivalentes e efetivas para dois casos.

  1. Suponha que esse campo de radiação externa penetre uniformemente por todo o corpo. Isso significa: Calcule a taxa efetiva de dose para todo o corpo .
  2. Suponha que esse campo de radiação externa penetre apenas os pulmões e os outros órgãos estejam completamente protegidos. Isso significa: Calcule a taxa de dose efetiva .

Observe que a taxa de dose primária de fótons negligencia todas as partículas secundárias. Suponha que a distância efetiva da fonte do ponto de dose seja 10 cm . Também devemos assumir que o ponto de dose é um tecido mole, que pode ser razoavelmente simulado pela água e usamos o coeficiente de absorção de energia em massa da água.

Veja também: Atenuação de raios gama

Veja também: Blindagem de raios gama

Solução:

A taxa de dose primária de fótons é atenuada exponencialmente , e a taxa de dose de fótons primários, levando em consideração o escudo, é dada por:

cálculo da taxa de dose

Como pode ser visto, não consideramos o acúmulo de radiação secundária. Se partículas secundárias forem produzidas ou se a radiação primária mudar sua energia ou direção, a atenuação efetiva será muito menor. Essa suposição geralmente subestima a taxa de dose verdadeira, especialmente para blindagens espessas e quando o ponto de dose está próximo à superfície da blindagem, mas essa suposição simplifica todos os cálculos. Nesse caso, a taxa real de dose (com o acúmulo de radiação secundária) será mais de duas vezes maior.

Para calcular a taxa de dose absorvida , precisamos usar a fórmula:

  • k = 5,76 x 10 -7
  • S = 3,7 x 10 10 s -1
  • E = 0,662 MeV
  • μ t / ρ =  0,0326 cm 2 / g (os valores estão disponíveis no NIST)
  • μ = 1,289 cm -1 (os valores estão disponíveis no NIST)
  • D = 5 cm
  • r = 10 cm

Resultado:

A taxa de dose absorvida resultante em cinza por hora é então:

taxa de dose absorvida - cinza - cálculo

1) irradiação uniforme

Como o fator de ponderação da radiação para os raios gama é igual a um e assumimos o campo de radiação uniforme (o fator de ponderação do tecido também é igual à unidade), podemos calcular diretamente a taxa de dose equivalente e a taxa de dose efetiva (E = H T ) a partir da taxa de dose absorvida, como:

cálculo - dose efetiva - uniforme

2) irradiação parcial

Neste caso, assumimos uma irradiação parcial apenas dos pulmões. Assim, temos que utilizar o factor de ponderação de tecido , o que é igual a T = 0,12 . O fator de ponderação da radiação para raios gama é igual a um. Como resultado, podemos calcular a taxa de dose efetiva como:

cálculo - dose efetiva - não uniforme

Observe que, se uma parte do corpo (por exemplo, os pulmões) recebe uma dose de radiação, isso representa um risco para um efeito particularmente prejudicial (por exemplo, câncer de pulmão). Se a mesma dose é administrada a outro órgão, isso representa um fator de risco diferente.

Se queremos dar conta do acúmulo de radiação secundária, precisamos incluir o fator de acúmulo. A fórmula estendida para a taxa de dose é então:

taxa de dose absorvida - cinza

 

……………………………………………………………………………………………………………………………….

Este artigo é baseado na tradução automática do artigo original em inglês. Para mais informações, consulte o artigo em inglês. Você pode nos ajudar. Se você deseja corrigir a tradução, envie-a para: [email protected] ou preencha o formulário de tradução on-line. Agradecemos sua ajuda, atualizaremos a tradução o mais rápido possível. Obrigado.