Весовые множители излучения (radiation weighting factors)

(23) Вероятность стохастических эффектов зависит не только от поглощенной дозы, но и от вида и энергии излучения, создающего дозу. Это учитывается путем взвешивания значения поглощенной дозы с помощью множителя, отражающего качество излучения. Раньше весовой множитель связывали с поглощенной дозой в точке и называли коэффициентом качества Q. Взвешенную поглощенную дозу называли эквивалентом дозы* H.

2.2.2. Эквивалентная доза^* (equivalent dose)

(24) Для радиационной безопасности представляет интерес поглощенная доза, усредненная по органу или ткани (а не взятая в точке) и взвешенная по качеству данного излучения. Весовой множитель, используемый для этой цели, назван теперь весовым множителем излучения w_R. Его выбирают для данного вида и энергии излучения, падающего на тело, или – для внутренних источников – излучения, испускаемого источником. Строго говоря, эта взвешенная поглощенная доза именно и есть доза, поэтому Комиссия решила вернуться к прежнему наименованию эквивалентная доза (equivalent dose) в ткани или органе и использовать символ H_T. Изменение наименования служит также указанием на переход от коэффициентов качества к весовым множителям излучения. Эквивалентная доза в Т-й ткани выражается соотношением

где D_T,R – поглощенная доза, усредненная по Т-й ткани или Органу и созданная R-м излучением. Единицей измерения эквивалентной дозы является джоуль на килограмм, и она имеет специальное наименованием зиверт (Зв).

(25) Комиссией были выбраны значения весовых множителей излучения, представительные для относительной биологической эффективности малых доз данных излучений при индуцировании ими стохастических эффектов. Относительная биологическая эффективность (ОБЭ) одного излучения по сравнению с другим представляет собой отношение, обратное отношению поглощенных доз этих излучений, вызывающих одинаковую степень тяжести данного биологического эффекта. Значения w_R в широком смысле подобны значениям Q, которые связаны с величиной линейная передача энергии (ЛПЭ), мерой плотности ионизации вдоль трека ионизирующей частицы. Первоначально предполагалось, что эта взаимосвязь означает лишь грубое указание на изменение значений Q с изменением излучения, но ее часто неправильно трактовали как точную. Комиссия надеется, что с весовыми множителями излучения этого не произойдет. Комиссия выбрала значение весового множителя излучения, равное единице, для всех излучений с малой ЛПЭ, включая рентгеновское и гамма-излучение любой энергии. Выбор для других видов излучения основан на наблюдаемых значениях относительной биологической эффективности (ОБЭ) независимо от того, рентгеновское или гамма-излучение использовалось при этом в качестве образцового.

(26) Когда поле излучения составлено из различных по виду и энергии излучений с разными w_R, то поглощенную дозу следует разделить на части, каждую со своим значением w_R, а затем их сложить для получения полной эквивалентной дозы. Последняя может быть также выражена в виде непрерывного распределения дозы по энергии, в котором каждый элемент поглощенной дозы в диапазоне энергии от E до E + dE умножается на соответствующее значение w_R из табл. 1 или же, как аппроксимация, на соответствующее значение w_R из непрерывной функции, приведенной в параграфе А12 Приложения А и на рис. 1. Обоснование выбора значений для других излучений дано в Приложении А (А13). Особую проблему составляют электроны Оже, испущенные ядрами, которые связаны с ДНК, поскольку нереалистично усреднять поглощенную дозу по всей массе ДНК

Таблица 1. Весовые множители излучения *¹

^*1 Все значения относятся к излучению, падающему на тело, а в случае внутренних источников — к излучению, испущенному источником.

^*2 Выбор значений для других видов излучения обсуждается в Приложения А (см. примечание на с. 9 )•

^*3 Кроме электронов Оже, испущенных ядрами, связанными с ДНК (см. §26).

Рис. 1. Весовые множители излучения для нейтронов (необходимо рассматривать как аппроксимацию)

ДНК, как требуется согласно предложенному определению эквива­лентной дозы. Эффекты электронов Оже следует оценивать с помощью методов микродозиметрии (см. Приложение Б, § Б67).

2.2.3. Тканевые весовые множители и эффективная доза (tissue weighting factors and effective dose)

(27) Установлено, что соотношение между вероятностью стохас­тических эффектов и эквивалентной дозой зависит также от того, какая ткань или какой орган подверглись облучению. Поэтому умест­но ввести следующую величину, производную эквивалентной дозы, для определения такого сочетания различных доз в нескольких раз­личных тканях, которое удачно соответствовало бы совокупности стохастических эффектов. Взвешивающий коэффициент эквива­лентной дозы в Т-й ткани или органе назван тканевым весовым мно­ жителем  w_R и представляет относительный вклад данного органа или ткани в полный ущерб из-за стохастических эффектов при тотальном облучении всего тела (см. разд. 3.5). Взвешенная экви­валентная доза (дважды взвешенная поглощенная доза) рань­ше называлась эффективным эквивалентом дозы, но это излишне громоздкое наименование, особенно в более сложных сочетаниях, таких, как коллективный ожидаемый эффективный эквивалент дозы.

Таблица 2. Тканевые весовые множители*¹

*¹ Значения были выведены для условного контингента населения с равным числом лиц обоего пола и с широким диапазоном возрастов. При определении эффективной дозы эти значения применимы для персонала, для всего населения и для каждого пола.

*² При вычислениях в остальные органы включают следующие дополнительные органы и ткани: верхний отдел толстого кишечника, вилочковая железа, головной мозг, матка, мышцы, надпочечники, поджелудочная железа, почки, селезенка и тонкий кишечник, Перечень включает органы, которые, по-видимому, могут подвергаться избирательному облучению. Известно, что некоторые органы из перечня чувствительны к индуцированию рака. Если впоследствии окажется, что другие ткани и органы также подвержены значительному риску индуцирования заболевания раком, то они будут включены в таблицу со своим значением w_T в этот дополнительный перечень, содержащий остальные органы. В него также могут входить другие ткани и органы, облученные избирательно.

*³ В тех исключительных случаях, когда одна ткань или орган из входящих в перечень остальных органов получает эквивалентную дозу, превышающую наибольшую дозу в любом из 12 органов, для которых указан весовой множитель, этой ткани или органу следует приписывать весовой множитель 0,025, а для средней дозы в остальных органах этого списка использовать также весовой множитель 0,025.

Комиссия решила использовать теперь более простое название эффективная доза E. Введение названия эффективная доза связано с переходом от эквивалента дозы к эквивалентной дозе, но не с изме­нением числа или значений тканевых весовых множителей. Единица измерения джоуль на килограмм имеет специальное наименование зиверт. Выбор значений тканевых весовых множителей обсуждает­ся в разд. 3.5, а рекомендованные значения приведены в табл. 2. (28) Эффективная доза – это сумма взвешенных эквивалентных доз во всех тканях и органах тела. Она определяется выражением

где H_T – эквивалентная доза в органе или ткани T, а w_T – весовой множитель для ткани T. Можно также представить эффективную дозу в виде суммы дважды взвешенных поглощенных доз во всех тканях и органах тела.

(29) Желательно, чтобы равномерная по всему телу эквивалент­ная доза давала эффективную дозу, численно равную этой равномер­ной эквивалентной дозе. Это достигается нормированием суммы тка­невых весовых множителей на единицу. Значения весовых множите­лей излучения зависят от вида и энергии излучения и не зависят от ткани или органа. Аналогичным образом значения тканевых весо­вых множителей выбирают независимыми от вида и энергии излу­чения, падающего на тело. Такие упрощения не более чем прибли­жения к реальной биологической ситуации, но они позволяют оп­ределить поле излучений вне тела в дозиметрических терминах (см. разд. 2.4) без указания органа, подвергающегося воздействию.

(30) Последствия облучения зависят не только от дозы, вида и энергии излучения (связанных с весовым множителем излучения) и распределения дозы в теле (связанного с тканевым весовым мно­жителем), но и от распределения дозы по времени (мощности дозы и продолжительности воздействия). В более ранних определениях допускалось введение других весовых множителей, кроме тканевых и весовых множителей излучения. Произведение этих необозначен­ных множителей назвали N. Можно было привести ряд значений n в соответствие с любым влиянием временного распределения до­зы. На практике этого не пытались слезать, и Комиссия решила от­казаться от применения коэффициентов N. Влияние всех условий облучения, кроме связанных с весовыми множителями излучения и тканевыми весовыми множителями, может быть учтено использо­ванием различных значений коэффициентов, связывающих эквива­лентную и эффективную дозы с вероятностью возникновения сто­хастических эффектов, а не введением дополнительных весовых множителей в определения дозиметрических величин.

(31) Значения как весовых множителей излучения, так и ткане­вых весовых множителей зависят от наших современных знаний в радиобиологии и могут время от времени изменяться. Действитель­но, в данных рекомендациях приняты новые значения. Хотя такие изменения и не часты, они могут вызвать путаницу. Определения эк­вивалентной дозы (в отдельной ткани или органе) и эффективной до­зы (во всем теле) не связаны жестко с какой-либо конкретной сово­купностью значений этих весовых множителей, так что следует быть осторожным, чтобы избежать неоднозначности. Когда Комиссия ис­пользует эквивалентную и эффективную дозы, то подразумевается, что они содержат значения весовых множителей излучения и ткане­вых весовых множителей, рекомендованных Комиссией в соответ­ствующее время. Можно считать аддитивными взвешенные величи­ны, использованные Комиссией, но оцененные в разное время, несмотря на применение ею различных значений весовых множителей. Комиссия не рекомендует пытаться как-либо исправлять прежние значения. Можно также без какой-либо корректировки складывать значения эквивалента дозы с эквивалентной дозой и значения эф­фективного эквивалента дозы с эффективной дозой. Если исполь­зуют значения весовых множителей, отличающиеся от рекомендован­ных Комиссией, этот факт должен быть четко отмечен, и при вве­дении этих величин должны быть указаны их значения. Эти взве­шенные величины не следует складывать с величинами, предложен­ными Комиссией.

(32) И эквивалентная, и эффективная дозы являются величинами, которые предназначены для применения в радиационной безопас­ности, включая в общем виде и оценку риска. Они обеспечивают основу для оценки вероятности стохастических эффектов только для поглощенной дозы значительно ниже порогов детерминированных эффектов. Для оценки вероятных последствий облучения известной группы людей иногда лучше использовать поглощенную дозу и кон­кретные данные об относительной биологической эффективности соответствующих излучений, а также коэффициенты вероятности, относящиеся к облученной группе.