Зиверт, миллизиверт и микрозиверт

Зиверт

Зиверт (Зв) - единица эквивалентной и эффективной эквивалентной доз в системе СИ. 1 Зв равен эквивалентной дозе, при которой произведение величины поглощённой дозы в Грэях (в биологической ткани) на коэффициент W будет равно 1 Дж/кг. Иными словами, это такая поглощённая доза, при которой в 1 кг вещества выделяется энергия в 1 Дж. В общем случае: 1 Зв = 1 Гр*W = 1 Дж/кг*W = 100 рад*W = 100 бэр

При W=1 (для рентгеновского, гамма-, бета-излучений, электронов и позитронов) 1 Зв соответствует поглощённой дозе в 1 Гр: 1 Зв = 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад = 100 бэр.

Пример. Если в каком-либо месте зафиксирован фон (от гамма-излучения) в 25 мкР/час, то за 1 час пребывания в этом месте человек получит эквивалентную дозу (ЭД) в 0,25 мкЗв. За неделю соответственно: ЭД = 25 мкР/час * 168 час = 4200 мкбэр = 0,042 мЗв, а за год: ЭД = 25 мкР/час* 8760 час = 219000 мкбэр = 2,19 мЗв. Но если такая же поглощённая доза будет создана α-излучением (например, при внутреннем облучении), то с учётом коэффициента качества (20) эквивалентная доза за 1 час составит: ЭД = 25 мкР/час * 20 * 1 час = 5 мкЗв, т.е. она будет эквивалентна поглощённой дозе от рентгеновского, гамма-, бета-излучений, в 500 мкрад (5 мкГр).

Профилактика радиоактивных заблуждений.

С момента открытия рентгеновых лучей отношение к их использованию и, вообще, существованию у народа нашего, да и не нашего, менялось полярно - от радиоистерии до радиофобии. В первое время увлечение радиологией среди более-менее грамотного населения планеты было довольно распространенным явлением. В лабораторных условиях смонтировать примитивную трубку, испускающую катодные лучи, не так уж и сложно, и в начале прошлого века рентгеновы лучи в своих целях начали использовать не только врачи, но и всякого рода врачеватели, фокусники и шарлатаны. Естественно, без всякой защиты и понимания природы этого явления. Последствия не заставили себя долго ждать. Появились сообщения о поражениях кожи, костей и выяснилось, что причиной их возникновения стало бездумное использование примитивных генераторов Х-лучей. Люди стали относится к этому делу с осторожностью и настороженностью. Дальше была война, японцы и американцы со своими бомбами. В общем, в глазах общественности Хиросима окончательно испортила имидж лучевого воздействия на организм. Начался период радиофобии.

Однако, с развитием науки, высоких технологий и на фоне всеобщего поумнения народ потихоньку успокоился. На западе даже получила распространение так называемая теория радиационного гормезиса. Суть ее заключается примерно в том, что если большие дозы радиации оказывают неблагоприятное воздействие на живые организмы - угнетают деление клеток, рост и развитие, то малые дозы, наоборот, стимулируют практически все физиологические процессы.

Откуда взялось такое мнение? Ну, во-первых, сейчас ни для кого не секрет, что существует естественный радиационный фон и это такая же составная и неотъемлемая часть природы, как воздух, вода и солнечный свет. Жить без него нельзя. Вернее, можно, но мыши, изолированные от всякого фонового воздействия, чувствуют себя гораздо хуже своих вольных собратьев. То есть для организма воздействие естественного радиационного фона - это что-то вроде "халявной" энергетической подпитки. Кратковременное и однократное увеличение фона стимулирует многие процессы отвечающие за функционирование иммунитета и обновление клеток. Еще есть версия, что в далекой древности фон был многократно выше и, за счет мутагенного воздействия, образовалось множество разных тварей земных. Потом фон резко упал и за последние десять тысяч лет ни одного нового зайца или березы у Матушки Природы создать не получилось. Примерно так.

Есть у этой теории и ярые противники и их гораздо больше, чем сторонников. Противники эти придерживаются концепции линейного беспорогового эффекта радиации (ЛБЭ), согласно которой безвредных доз нет, вредны любые, но по-разному. Есть лимит установленный природой, а все, что свыше - уже лишнее, а значит - вредное. Разработал концепцию шведский физик Зиверт, он же придумал эффективную эквивалентную дозу, за что и был увековечен в качестве ее единицы.

Откуда же берется радиационный фон

Прежде всего, общий фон надо разделять на естественный природный и неестественный техногенный. Техногенный, понятно, фабрики, заводы, плюс электрификация всей страны и телевизор в каждый дом. Ну и медицина конечно. На медицинские исследования в среднем приходится до четверти всего суммарного годового воздействия.

В свою очередь, источниками радиации определяющими природный фон являются, как это не банально звучит - небо и земля. Из космоса на нас летят все мыслимые и не мыслимые виды излучения, способные испепелить на своем пути все живое. Однако, фильтруясь через атмосферу (особенно через многострадальный озоновый слой), на землю попадает, то что попадает и никакого воздействия мы не чувствуем. От земли навстречу неустанно поднимается газ радон, продукт распада радиоактивных элементов. Элементы эти в разных количествах есть под всей поверхностью земли и радон выделяется везде и постоянно - и в Антарктиде под пингвинами, и в Африке под пигмеями, и прямо сейчас у нас из подвала. Поэтому в душных подвальных помещениях радиационный фон всегда выше, чем на чердаке. Многие, наверное, обращали внимание, что в буржуйских фильмах, когда показывают подвалы небоскребов, там обязательно есть большие страшные вентиляторы - это они так с радоном борются. У нас в этом плане попроще: радон - не аммиак, глаз не щиплет, в нос не бьет, значит его вроде и нету. Так и живем.

Поскольку радиация не пахнет, ее присутствие приходится определять и измерять с помощью разнообразной дозиметрической аппаратуры. Некоторые индивидуумы иногда заявляют, что чувствуют изменения в своем организме даже при малейшем и кратковременном изменении радиационного фона, например, после ортопантомографии. Можно с уверенностью сказать, что это ни какая не сверхчувствительность, а просто истерика или вранье. В Хирасиме - там, конечно да, все резко почувствовали, а тут - не тот случай.

Для измерения мощности излучения и полученной дозы существует много разных единиц, но население наше между собой эти единицы, как правило, не различает и все, что связано с излучением меряют в "рентгенах". Рентгены у нас излучают, получают, их хватают, они летают, образуются и накапливаются. Сразу следует сказать, что рентген сейчас считается единицей внесистемной и вместо него официально используется "Кулон на килограмм" - Кл/кг. Однако Кулон, из-за некруглости своей, единица очень неудобная и поэтому, для разного рода расчетов до сих пор допускается использование единицы рентгена. В общем, рентген - это такое количество излучения, при воздействии которого в 1 кубическом сантиметре воздуха образуется 2,08х10⁹ пар ионов. И всё. Остальное - не рентген.

В рентгенах измеряют количество генерированного излучения или экспозиционную дозу. То есть, это количество энергии, которое, можно сказать, в вашу сторону вылетело, и должно упасть, если ничем не предохраняться. То, что упало и уже не смоешь, называется поглощенной дозой и измеряется в Греях.

Грей - это 1 джоуль энергии на 1 кг живого веса. По старому 1 Гр равен 100 рад (Radiation Absorbed Dose) и получается при воздействии экспозиционной дозы в 100 рентген. Однако, рад, как и бэр (биологический эквивалент рентгена) - тоже единицы внесистемные и сейчас не используются. Вместо них используется Зиверт.

Что такое Зиверт

Вот если на человека (не дай Бог, конечно!) упал 1 Грей лучистой энергии, то, проникая во внутрь ткани, луч ослабляется за счет тканевого поглощения. В результате, грубо говоря, от целого упавшего на кожу "джоуля на килограмм", с учетом коэффициента тканевого ослабления, остается 0,85. Но уже внутри, в тканях - это и есть Зиверт. Доза, измеряемая в Зивертах, называется эквивалентной, то есть соответствующей определенному виду излучения (a, b, y, X-R).

Однако для рентгеновского излучения поглощенная и эквивалентная дозы считаются равными. Поступившая в ткани энергия проделывает определенную работу и способна вызвать в организме какой-либо эффект. Для оценки возможных эффектов, как скорых, так и вероятных отдаленных (стохастических) используют понятие - эффективная эквивалентная доза. Определяется она из расчета воздействия на весь организм путем нахождения среднего числа от эквивалентных доз, полученных двенадцатью самыми проблемными местами организма. Этими "местами" являются: половые железы, молочные и щитовидная железы, красный костный мозг, легкие, надпочечники, поверхность ближайшей костной ткани и еще 5 наиболее подверженных воздействию участков при данном виде исследования. В нашем случае это язык, глаз, слюнные железы, хрусталик и гипофиз.

Так что же, всё-таки такое 1 Зиверт?

Это такая эффективная эквивалентная доза, которая получается при поглощенной дозе в 1 Грей. А что такое 1 Грей - много или мало? Если поставить 100 нормальных здоровых мужиков и каждому одномоментно раздать по Грею, то велика вероятность того, что половина из них заболеет лучевой болезнью. Иначе говоря, поглощенная доза в 1 Гр в 50% случаев вызывает развитие лучевой болезни в различных ее проявлениях. Излечение при такой дозе происходит самопроизвольно. Абсолютно смертельная доза для человека - 6 Гр. Поэтому Грей, или то же самое Зиверт - это очень большая доза. Если не участвовать в ликвидации радиационных катастроф, не подвергаться лучевой терапии по поводу опухоли и не пытаться создать в сарае атомную бомбу - такую дозу вряд ли можно где-то просто так получить. Поэтому более широкое применение находят меньшие единицы.

Разделив 1 Зиверт на 1000 мы получаем миллизиверт. То есть 1 мЗв - это одна тысячная Зиверта.

Сколько это - 1 миллизиверт

Если убрать техногенный фон и забраться в самый экологически чистый район, где не делают флюорографию, не смердят кочегарки и не добывают уран - естественный фон там будет примерно 0,5-1,0 миллизиверт в год (1 мЗв). Предельно допустимой для жизнедеятельности человека величиной фона считается 5 мЗв в год. Если брать планету в целом, то средний естественный фон составляет 2 мЗв. Однако, "средняя температура по больнице" - совсем не означает, что во всех палатах одинаково прохладно. В Чернобльской зоне, в одном из многочисленных Боливийских Сан-Паулу и кое-где на юге Африки фон перехлестывает все мыслимые границы и - ничего, люди живут. Короче - 1 миллизиверт в год - это такая доза, которая считается абсолютно безопасной при добавлении ее к среднему естественному фону, и именно столько отпущено нам на год для проведения рентгенографии, согласно САНПИНу и НРБ. Но, миллизиверт, опять же, величина достаточно крупная. Например, обычная пленочная флюорография обеспечивает дозу около 0,5-0,8 миллизиверта. Поэтому, делим миллизиверт еще на тысячу. Получаем - микрозиверт.

Микрозиверт - 1 мкЗв

Это одна тысячная миллизиверта или одна миллионная Зиверта. То есть, пленочная флюорограмма равна 500-800 мкЗв, а цифровая 60 мкЗв. Компьютерная томограма черепа, сделанная на пошаговом томографе обеспечивает 1000-15000 мкЗв, на современном спиральном - 400-500 мкЗв, а на челюстно-лицевом томографе с плоскостным сенсором, типа PICASSO или ACCUITOMO - 45-60 мкЗв. Почувствуйте разницу.

Где можно получить дозу в 1 микрозиверт

Если открыть "Taschenatlas der Zahnarztlichen Radiologie" Фридриха Паслера и Хайке Виссер, больше известную у нас в русском переводе как "Рентгенодиагностика в практике стоматолога", то где-то в середине книги можно найти информацию, что серия из 20 внутриротовых снимков, выполненных с помощью визиографа и современного рентгенодиагностического аппарата с круглым тубусом, обеспечивают эффективную эквивалентную дозу 21,7 мкЗв. Данные официально опубликованы в Германии в 2000 г. То есть, по немецким расчетам, один внутриротовой снимок зуба как раз и соответствует примерно одному микрозиверту. Вот, казалось бы, и всё. Но, имея пытливый ум, вредный характер и отягощенную Чернобылем историю, можно попробовать усомниться.

Измеряют стандартную эффективную эквивалентную дозу с помощью антропоморфных фантомов. Это такая кукла, сделанная из материала с коэффициентом поглощения как у мягких тканей человека (например, воск или резина). В места, где у человека находятся вышеперечисленные органы, помещают дозиметры, делают снимок исследуемой области, потом считывают показания и выводят среднее. Казалось бы - чего проще. Но, как выяснилось, у нас в стране большие проблемы с фантомами. Всяких разных много, но именно таких днем с огнем не сыщешь. Так что измерить достоверно эквивалентную эффективную дозу для каждого вида современной рентгенографии не так-то просто. Можно, конечно, попробовать договориться с моргом… Но лучше начнем с теории.

Отталкиваясь от знания того, что 75% лучистой энергии уходит прямо по направлению луча, особенно при близком положении объекта и генератора, можно утверждать, что при исследовании зубов верхней и нижней челюсти человек получает совершенно разную лучевую нагрузку.

При рентгенографии зубов нижней челюсти, луч направлен почти параллельно земле или даже снизу вверх, то есть в затылок, в макушку, в щеку, в общем, большинство жизненно важных органов и прочих гениталий остаются далеко сбоку.

И, наоборот, при исследовании зубов верхней челюсти луч направляется большей частью сверху вниз, то есть в аккурат за шиворот, где все это добро обычно и находится.

В те времена далекие, когда терапевтическая стоматология у нас была проста и однозначна, как солдатское белье, Ставицкий Р. В. проводил расчеты доз как раз на стоматологическом приеме при рентгенографии с помощью актюбинских ренгенодиагностических аппаратов 5Д-1 и 5Д-2. Судя по его цифрам, пациент получал от этих генераторов (а кое-где получает до сих пор) и советской пленки 29-47 мкЗв за один снимок при рентгенографии зубов верхней челюсти и 13-28 мкЗв нижней. То есть, нагрузка при исследовании зубов верхней челюсти практически в 2 раза выше, чем при работе с нижней. Та же пропорция наблюдается в рекомендациях некоторых производителей современной аппаратуры в отношении высокочувствительной пленки - 8-12 мкЗв верхняя челюсть и 4-7 мкЗв нижняя. Если учесть, что нагрузка при цифровой рентгенографии в среднем в 3 раза ниже, чем при пленочной, то, по грубым подсчетам, нагрузка при работе с радиовизиогафом получается по максимуму 4 мкЗв для верхней челюсти и 2 мкЗв для нижней.

В общем, по немцам выходит, что в отпущенный нам на облучение 1 миллизиверт мы можем вложить тысячу внутриротовых снимков зубов (безусловно, с учетом того, что пациент в течение текущего года не будет проходить флюорографию и другие тяжелые лучевые обследования), а по нашим грубым подсчетам - 250-300. Вам столько надо? Нет, конечно!

О нюансах следует помнить

До сих пор речь шла об эффективной эквивалентной дозе из расчета на весь организм, однако в силу специфики обследования, эквивалентная доза, полученная половыми железами и слюнными - отличается в сотни раз! Наибольшую нагрузку при рентгенографии зубов избирательно получают язык, слюнные железы и хрусталик. Нагрузка на остальные органы либо идентична, либо меньше приведенной выше эффективной эквивалентной дозы. Эквивалентная доза для языка в 8 раз выше эффективной, слюнных желез - в 4, а хрусталика в 1,25 раза.

В то же время, без разницы - 1 мкЗв или 5 мкЗв - это дозы ничтожно малые дозы. Пять микрозивертов человек получает после трех часов сиденья перед обыкновенным телевизором и ничуть не "парится" по этому поводу. Понятие "малых доз" начинается после 100 000 мкЗв, поскольку первые минимальные подвижки в организме и негативные реакции на излучение, которые могут быть сразу же выявлены в условиях лаборатории, начинаются при дозе в 100 миллизивертов.