Биологические аспекты расчёта дозы

Имеются два взаимодействия ионизирующего излучения с организмом: с молекулами воды и с органическими молекулами. При взаимодействии с водой в основном образуются свободные электроны, ионы водорода и радикал OH. При взаимодействии их с органическими молекулами образуются органические радикалы. При взаимодействии излучения с органическими молекулами образуются возбуждённые молекулы, ионы, радикалы и перекиси. Эти высокоактивные соединения взаимодействуют с другими молекулами организма, что приводит к повреждениям генетического аппарата, мембран, других структур клеток.

Общие закономерности.

Ø Значительные биологические нарушения вызываются ничтожно малыми количествами поглощаемой энергии.

Ø Ионизирующее излучение действует на последующие поколения клеток через наследственный аппарат.

Ø Для биологического действия излучения характерен скрытый (латентный) период.

Ø Разные части клеток реагируют по-разному. Наиболее чувствительно ядро клетки.

Ø Наиболее уязвимая функция клетки – способность к делению, поэтому прежде всего поражаются растущие ткани, а также постоянно или периодически делящиеся ткани (слизистая оболочка кишечника и желудка, органы кроветворения и т.д.).

Для данного вида излучения биологическое действие обычно тем больше, чем больше доза излучения. Однако различные излучения даже при одной и той же поглощённой дозе оказывают разные воздействия.

В дозиметрии принято сравнивать биологические эффекты различных излучений с соответствующими эффектами, вызванными рентгеновским и гамма-излучениями.

Коэффициент К, показывающий, во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения больше, чем у образцового вида, при одинаковой дозе излучения в тканях, называется коэффициентом качества. В радиобиологии это относительная биологическая эффективность (ОБЭ). Устанавливается экспериментально. Зависит не только от вида частицы, но и от её энергии, разовой дозы, мощности дозы(для протонов 2-20 МэВ зависимости нет), заряда и, возможно, ЛПЭ. Для протонов ОБЭ 1.0 – 1.4, принимается 1.1. Если нормироваться не на рентген, а на излучение Co⁶⁰, то ОБЭ увеличивается на 10-20%.

Представление о биологическом действии излучения показывает эквивалентная доза

H = D·K.

Эквивалентная доза имеет ту же размерность, что и поглощённая, но называется Зивертом (Зв).

При сочетанном облучении разными видами частиц и при фракционировании необходимо определить общую эффективную дозу. Обычно все биологически эффективные дозы (БЭД) суммируются, но если учитывать ОБЭ, то БЭД перестаёт быть аддитивной величиной.

5. Виды программ планирования

Программы планирования могут быть прямыми (для заданной формы конечного дозного распределения вычислить все характеристики входного пучка) и обратная (для заданных изменяемых характеристик пучка оределить дозное распределение). В настоящее время практически решается обратная задача.

Программы могут быть 2-D и 3-D.

Программы планирования могут использовать следующие алгоритмы.

1. Одномерная поправка на гетерогенность:

- метод эффективного коэффициента ослабления,

- метод ткане-воздушных отношений,

- метод эквивалентной радиологической толщины.

2. Степенной закон.

3. Расчёт поля неправильной формы:

- метод эквивалентного квадратного поля,

- метод интегрирования однократного рассеяния,

4. Метод эквивалентного ткане- воздушного отношения.

5. Интегрирование дифференциальных отношений «рассеяние – воздух».

6. Свёртка в трёхмерной геометрии.

7. Карандашный пучок.

8. Метод Монте – Карло.

Поиск по сайту: