2. Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Эквивалентная доза. Эквивалентная эффективная доза. Коллективная доза.

Для защиты от радиоактивного излучения важно знать его воздействие на живую ткань. Для любого вида излучения биологическое действие обычно тем больше, чем больше поглощённая доза. Однако опыт показывает, что действие ядерных излучений на ткани живого организма определяется не только дозой, но и природой ионизирующего излучения. Тяжёлые частицы (α-частицы, нейтроны протоны, быстрые ионы) производят больше физиологических нарушений, чем β, γ и R-лучи. Особенно опасны сильно проникающие потоки нейтронов.

В дозиметрии принято сравнивать биологические эффекты различных видов излучений с соответствующими эффектами, вызванными рентгеновскими или γ-излучением.

Различия в величине радиоактивного воздействия можно учесть, приписав каждому излучению свой коэффициент качества излучения (К). Рентгеновское излучение, гамма-кванты и β-частицы поражают органическую ткань примерно одинаково и для них К=1. Для α-частиц К=20, т.е. считается, что они в 20 раз опаснее при попадании внутрь организма, чем γ-излучение. Для протонов и нейтронов К=10 и т.д.

В радиобиологии вместо коэффициента качества используется величина, называемая относительной биологической эффективностью (ОБЭ). Она равна отношению поглощённой дозы стандартного (рентгеновского, гамма) излучения, вызывающей определённый биологический эффект, к поглощённой дозе изучаемого вида радиации, дающей тот же эффект. Эта величина характеризует так же качество излучения, поэтому ОБЭ=К.

Для учёта поражающего действия на организм различных видов излучений со своими коэффициентами качества применяется понятие эквивалентная доза (Д_Э), которая связана с поглощённой дозой соотношением: Д_Э =КД.

Так как К является безразмерным коэффициентом, то эквивалентная доза излучения имеет ту же размерность, что и поглощённая доза, однако называется Зивертом (Зв). Внесистемная единица эквивалентной дозы – бэр (биологический эквивалент рентгена):

1 бэр = 10^-2 Зв; 1 Зв = 100 бэр.

Эквивалентная (биологическая) доза в бэрах равна поглощённой дозе в радах, умноженной на К:

Д_Э (бэр) = КД (рад).

Эквивалентная доза рассчитывается для “средней” ткани человеческого тела. Но дозы приходится определять и для отдельных органов. В частности, это необходимо в лучевой терапии опухолей, когда не требуется облучать всё тело.

По отношению к ионизирующим излучениям органы и биологические ткани имеют разную радиочувствительность. Сильнее всего поражаются костный мозг и половые органы, а, например, нервная ткань весьма устойчива к радиации.

Учёт радиочувствительности производят с помощью коэффициентов радиационного риска (КР). Значения этих коэффициентов для тканей и органов человека при равномерном облучении всего тела приведены в таблице:

Красный костный мозг – 0,12

Костная ткань – 0,03

Щитовидная железа – 0,03

Молочные железы – 0,15

Лёгкие – 0,12

Яичники или семенники – 0,25

Другие органы – 0,30

Организм в целом – 1,00

Если КР для молочной железы 0,15, то это означает, что облучение молочной железы дозой 1Зв приводит к такому же поражению организма, как облучение дозой 0,15Зв всего тела.

Таким образом, если известно, какие органы и какими дозами облучены (что особенно важно знать при поступлении радиоактивности с пищей, водой, вдыхании воздуха с последующим накоплением в определённых органах), то, умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты риска и просуммировав по всем органам и тканям, получим эквивалентную эффективную дозу (ЭЭД), отражающую суммарный эффект индивидуального облучения для организма. Она также измеряется в Зивертах.

Зная индивидуальные дозы и просуммировав их по группе облученных людей, можно получить коллективную эффективную эквивалентную дозу в человеко-Зивертах. Коллективную дозу можно рассчитать для отдельного посёлка, области, республики. Таким образом, коллективная доза – объективная оценка масштаба радиационного поражения. Если какое-то количество людей продолжает жить на загрязнённой радионуклидами территории в условиях длительного воздействия радиации и известны закономерности изменения радиационного воздействия, то можно рассчитать ожидаемую коллективную эффективную эквивалентную дозу (измеряется тоже в человеко-Зивертах) на определённый предстоящий период времени. Например, в результате аварии на ЧАЭС произошло загрязнение значительной территории радиоактивностью сложного изотопного состава. Оценка ожидаемой коллективной дозы с учётом распадающихся радионуклидов важна для прогнозирования неблагоприятных последствий для живущих и будущих поколений и служит ориентиром для принятия решений.