Jussi Aarnio sairaalafyysikko. Etelä Savon sairaanhoitopiiri ky

Transkriptio

1 z Säteilyn suureet ja yksiköt Jussi Aarnio sairaalafyysikko Lääketieteellisen fysiikan tulosyksikkö Etelä Savon sairaanhoitopiiri ky

2

3 Kerma, K [J/kg, Gy] Kinetic Energy Released per unit MAss Kermalla mitataan varauksettomien hiukkasten tuottamien sekundaarihiukkasten saamaa liike energiaa energiaa niiden syntyhetkellä Varauksettomilla hiukkasilla tarkoitetaan fotoneita ja neutroneita, sekundaarihiukkasilla lähinnä elektroneita Kerma mittaa tapahtumapaikalta poistuville sekundaarihiukkasille luovutettua energiaa Säteilyenergian muuntumista kuvaava suure Säteilyannosmittauksissa mitattava suure radiologiassa käytetyllä energia alueella (yleensä ilmakerma tai K ilma ) Vastaavasti on määritelty kermanopeus [Gy/s, jne.] Ikäheimonen T.K. [toim.], Säteily ja sen havaitseminen, Hämeenlinna, 2002.

4 Absorboitunut annos, D [J/kg, Gy] Säteilyn absorbtiolla bti tarkoitetaan t säteilyenergian i luovuttamista t väliaineen i atomeille ja molekyyleille Tarkastellaan pientä tilavuusalkiota, johon tulevan ja josta poistuvan energian erotuksena saadaan tilavuuteen absorboitunut annos Poistuvaa energiaa ovat tilavuusalkiosta ulosvuotavat sekundaarielektronit Tulevaa energiaa ovat sekundaarielektronit, jotka ovat muodostuneet alkion ulkopuolella tapahtuneesta ionisaatiosta ja sironneet tarkastelualkioon Käytännön säteilysuojelutyössä absorboituneen annoksen mittaaminen on lähes mahdotonta. Röntgendiagnostiikassa käytetyllä energia alueella ( kev) ilmakermaa (K ilma ) ja absorboitunutta annosta ilmassa (D ilma ) voidaan pitää yhtä suurina Vastaavasti on määritelty annosnopeus [Gy/s, jne.]

5 Absorboitunut annos Säteilyn vaikutukset k kudokseen k riippuvat absorboituvan b energian määrästä Huomattava, että säteilyn haittavaikutus ei perustu lämpövaikutukseen. Esimerkiksi 4 Gy kokovartaloannos 70 kg standardihenkilölle on kuolettava 50 %:lle altistetuista yksilöistä, mutta se Aiheutuu vain noin 280 J = 67 cal energian absorboitumisesta. Lämmöksi muutettuna se vastaa noin 0,002 C lämpötilannousua. Toisaalta kudoksessa säteilyn vaikutusten mekanismi on monimutkainen, solukuolemaan johtava ketju voi käynnistyä solulla, joka ei altistu säteilylle lainkaan, ns. bystander effect

6 Röntgenlaitteiden annosnäytötja suureet STUK antanut ohjeen pykälän soveltamisesta ST ohjeessa 3.3 ( ) Uusissa tavanomaisissa röntgenkuvauslaitteissa DAP mittari tai muu soveltuva näyttö (esim. pinta annoksen näyttö) Läpivalaisulaitteissa DAP näyttö TT laitteissa DLPw tai MSADw näyttö Mammolaitteet Sähkömäärän tai ESD:n näyttö täyttää ST 3.3:n vaatimuksen MGD näyttö, tuleeko uuteen ST 3.3:een?

7 ESD [Gy] Entrance Surface Dose (ESD), pinta annos laajasti käytetty annossuure potilasannosseurannassa käytettäessä tavanomaisia röntgenkuvauslaitteita Vertailutasosuure Määritetään laskennallisesti röntgenputken säteilytuoton perusteella tai mitataan potilaaniholta, iholta, esimerkiksi termoloistedosimetreilla ESD lasketaan kaavasta: ESD Y FDD FSD 2 Q BSF Y on röntgenputken säteilytuotto FDD säteilymittarin etäisyys fokuksesta säteilytuottomittauksessa FSD etäisyys fokuksesta potilaan iholle säteilykeilan keskellä Q on potilastutkimuksessa käytetty sähkömäärä BSF on kuvauskohteesta riippuva takaisinsirontakerroin

8 Takaisinsirontakertoimet, BSF Tutkimus Projektio BSF Vatsa AP 140 1,40 Lanneranka AP 1,35 Lanneranka LAT 1,34 Lanneranka, L5-S1 LAT 1,28 Keuhkot LAT 1,40 Keuhkot PA 141 1,41 Lantio AP 1,40 Virtsatiet AP 1,35 Mammografia 1,10 STUK Tiedottaa 1/2004: Röntgentutkimuksesta potilaalle aiheutuvan säteilyaltistuksen määrittäminen

9 DAP [Gy cm 2 ] Dose Area Product (DAP), annoksen ja pinta alan tulo erittäin laajasti käytetty annossuure potilasannosseurannassa tavanomaisilla röntgenkuvauslaitteilla, optg laitteilla ja läpivalaisulaitteilla Vertailutasosuure Tutkimuksen kokonaisannos Määritetään mittaamalla laitteen kaihdinkoppaan kiinnitetyllä DAP mittarilla tai laskennallisesti projektiokohtaisen ESD:n jasäteilykentän pinta alan alan perusteella DAP mittari on kalibroitu yhdellä kuvausjännitteellä ja suodatuksella, muilla mittarin lukema voi yli tai aliarvioida annosta Erittäin käyttökelpoinen nopeutensa ansiosta

10

11

12 MGD [Gy] Mean Glandular l Dose (MGD), rauhaskudosannos Rintarauhasen saamaa säteilyaltistusta kuvaava annossuure mammografiassa Vertailutasosuure alkaen MGD:tä ei voi suoraan mitata, se määritetään ilmakerman, laite ja säteilylaatu sekä potilaskohtaisten kertoimien avulla MGD lasketaan kaavasta: MGD K air g c s, K air on ilmakerma rinnan yläpinnan iholla ilman takaisinsirontaa g on konversiokerroin ilmakermasta MGD:hen c korjauskerroin rauhaskudoksen määrästä johtuen * s korjauskerroin säteilylaadusta (spektristä) (p )johtuen * * Korjaa muutokset vuonna 1990 julkaistuun alkuperäiseen Dancen taulukointiin

13

14 CTDI [Gy] CT Dose Index (CTDI) Tutkimuksen TT annoksen tilavuuskeskiarvo Vertailutasosuure CTDI mitataan 10 cm pitkällä ionisaatiokammiolla 16 cm tai 32 cm sylinterisymmetrisessä fantomissa Suure määriteltiin alkuperäisesti aksiaalikuvauksessa, ja sille on FDA:lla ja IEC:llä hieman erilaiset määritelmät edelleen CTDI:n käyttö helikaali /spiraalikuvauksessa aiheuttaa joitakin hankaluuksia Epätasainen annos eri perifeerisissä mittapisteissä (valjaiden käyttö pitäisi poistaa tämän ongelman) Sironnut säteily voi ohittaa mittakammion z suunnan kollimoinnin kasvaessa koko säteilykeila tai sironnut säteily ei välttämättä mahdu kammioon

15 S S dz z D S CTDI 7 7 FDA 1 50mm 100, 1 dz z D S M nctdi x 100,p n ,c n ,w n CTDI CTDI CTDI mm 50 S M Pitch CTDI CTDI 100,w n vol Pitch

16 DLP [Gy cm] Dose Length Product (DLP), annoksen ja pituuden tulo Eräänlainen TT tutkimuksen kokonaisannos Vertailutasosuure Määritellään CTDI:n avulla DLP CTDI vol d d on säteilytetyn alueen pituus Jos samaa aluetta kuvataan useaan kertaan, esim. natiivi ja varjoainesarjat, j,pitäisi DLP lukemat laskea yhteen (vrt. DAP)

17 Säteilysuojelusuureet Säteilysuojelussa l tarvitaan selkeitä annosrajoja Toisaalta absoluuttinen annos ei ole riittävä kuvaamaan havaittua biologista vaikutusta Eri säteilylajeilla on erilainen biologinen vaikutus samallakin abs.annoksella Esim. röntgen ja neutronisäteily, aktiivisen nuklidin aiheuttama säteily jne. Huomioitavia seikkoja Säteilylaji Energiajakauma Annoksen jakauma, myös onko ulkoinen vai sisäinen altistus Annosnopeus Kohteena olevan kudoksen vaurioitumisalttius ja merkitys terveydelle, jne. (Sukupuoli ja ikä)

18 Säteilysuojelusuureet Säteilyn terveysvaaroja arvioitaessa kysytään todennäköisyyttä sille, että tietyn annoksen saanut henkilö joutuu kärsimään säteilyaltistuksen vahingollisista vaikutuksista Diagnostiikassa kyse on (aina) epätasaisesti jakautuneesta säteilytyksestä, jolloin tarvitaan erityinen suure kuvaamaan kokonaisriskiä Käytännön säteilysuojelutyössä käytetään keskimääräisiä suureita, kuten ekvivalenttiannos H T ja efektiivinen annos E Perustuu ICRP:n vuonna 1990 antamaan suositukseen, jossa ekvivalenttiannos ja efektiivinen annos otettiin ensimmäisen kerran käyttöön. Ennen tätä, säteilysuojelun annosrajoitukset annettiin annosekvivalentin avulla H ja E eivät ole suoraan mitattavissa, vaan ne joudutaan arvioimaan mitattavien käyttösuureiden avulla

19 Ekvivalenttiannos [Sv] Entä jos altistus aiheutuu useasta eri säteilylaadusta? Ekvivalenttiannosta käytetään eri säteilylajeista saadun absorboituneen annoksen vertailun mahdollistamiseksi Lasketaan keskimääräisen absorboituneen annoksen avulla äärellisen kokoisessa elimessä tai kudoksessa Eri suure kuin annosekvivalentti, joka on määritellään pistemäisessä massa alkiossa ICRP:n julkaisemat painotuskertoimet w R ovat suuripiirteisiä säteilyn laatutekijöitä, joiden avulla absorboitunut annos saadaan muunnettua kudos tai elinkohtaisiksi ekvivalenttiannoksiksi

20 Ekvivalenttiannos [Sv] Ekvivalenttiannoksen laskennassa tarvittava keskimääräinen absorboitunut annos lasketaan tietylle elimelle, kudokselle (esim. lihas) tai kudoksenherkälle osalle (esim. luuston pintakudokset) Keskimääräisen annoksen edustavuus riippuu mm. altistuksen tasaisuudesta, säteilyn läpäisevyydestä jne. Elin tai kudos voi sijaita laajalla alueella (esim. iho, imusolmukkeet tai luuydin) Kehon sisällä olevista radionuklideista aiheutuva annosjakauma voi olla erittäin epätasainen, tällöin voidaan käyttää erityisiä dosimetrisia malleja

21 Ekvivalenttiannos [Sv] H T RDT, R R w w R on säteilylaadun painotuskerroin, ja D T,R on keskimääräinen säteilyaltistus kudokselle T Säteilylaji l Säteilyn painotuskerroin, i W R Fotonit 1 Elektronit 1 Protonit 2 Alfahiukkaset, raskaat ionit Neutronit 20 n. 2,5-21 (Riippuu neutronin energiasta)

22 Efektiivinen annos [Sv] Efektiivinen i annos on ekvivalenttiannosten ki t painotettu tt summa, joka huomioi eri elinten ja kudosten herkkyyden stokastisille vaikutuksille Painotuskertoimet w T on valittu siten, että ne edustavat yksittäisten elinten ja kudosten osuutta stokastisten vaikutusten aiheuttamassa kokonaishaitassa Efektiivistä fkiii annosta ei voi suoraan mitata Efektiivisen annoksen laskenta huomioitodennäköisyyden säteilyperäisen fataalinjaei ei fataalin fataalinsyövän synnylle huomioi eri tyyppisten syöpien syntymiseen kestävän ajan huomioi todennäköisyyden vakavien perinnöllisten haittojen synnylle perustuu haittavaikutuksiin populaatiossa, jossa on kaikenikäisiä ihmisiä ja molempia sukupuolia

23 Efektiivinen annos [Sv] E w TH T wt T T R w R D T,R w T on elin tai kudoskohtainen painotuskerroin, H T on elimen tai kudoksen ekvivalenttiannos, w R on säteilylaadunpainotuskerroin ja D TR on elimeen tai kudokseen absorboitunut keskim. annos T,R Kudos W T W T Luuydin, paksusuoli, keuhkot, mahalaukku, rinta, muut kudokset* 012 0, ,72 Sukurauhaset 0,08 0,08 Virtsarakko, ruokatorvi, maksa, kilpirauhanen 0,04 0,16 Luun pinta, aivot, sylkirauhaset, iho 0,01 0,04 Yhteensä 1,00 *) Muut kudokset: lisämunuaiset, rintakehän ulkopuoliset hengitystiet, sappirakko, sydän, munuaiset, imurauhaset, lihakset, suun limakalvot, haima, eturauhanen, ohutsuoli, perna, kateenkorva, kohtu/kohdunkaula

24

25 Efektiivinen annos

26 Henkilöannosekvivalentti [Sv] Henkilön kl annosmonitoroinnissa käytetään henkilöannosekvivalenttia kl k l H p (d) Annosekvivalentti kehon pehmytkudoksessa syvyydellä d Säteilysuojelussa l Ulkoisesta säteilylähteestä aiheutuneen efektiivisen annoksen arviona käytetään henkilöannosekvivalenttia syvyydellä 10 mm, H p (10) Ihon, käsien ja jalkojen annosten monitoroinnissa käytetään arvoa H p (0,07) Silmän mykiön annoksen monitorointiin on ehdotettu arvoa H p (3)

27 Kollektiivinen (efektiivinen) annos [mansv] Kollektiivinen annos on tietyn väestöryhmän laskennallinen ll kokonaisannos kk ryhmän yksilöiden efektiivisten annosten summa yksikkö mansievert (mansv) Silloin kun väestöryhmä on henkilökohtaisessa annostarkkailussa on kollektiivisen annoksen määrittäminen helppoa Jos henkilökohtainen efektiivinen annos ei ole tiedossa, lasketaan kollektiivinen efektiivinen annos jonkin alapopulaation i keskimääräisen efektiivisen fktiii annoksen avulla S N i E i N i alapopulaation jäsenten lukumäärä i

28 Kiitos