الجرعة المكافئة

📅 آخر تحديث: ١٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

الجرعة المكافئة (رمزها H ) هي كمية جرعة تمثل التأثيرات الصحية العشوائية لمستويات منخفضة من الإشعاع المؤين على جسم الإنسان، وتمثل احتمالية الإصابة بالسرطان والتلف الجيني الناجمين عن الإشعاع . وهي مشتقة من الكمية الفيزيائية للجرعة الممتصة ، ولكنها تأخذ في الاعتبار أيضًا الفعالية البيولوجية للإشعاع، والتي تعتمد على نوع الإشعاع وطاقته. في النظام الدولي للوحدات ( SI )، وحدة قياسها هي السيفرت (Sv).

طلب

كميات الجرعة الخارجية المستخدمة في الحماية من الإشعاع وقياس الجرعات

لتمكين مراعاة المخاطر الصحية العشوائية، تُجرى حسابات لتحويل الجرعة الممتصة إلى جرعة مكافئة، وتختلف تفاصيل هذه الحسابات باختلاف نوع الإشعاع. ولتطبيقات الحماية من الإشعاع وتقييم الجرعات ، نشرت اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP) واللجنة الدولية لوحدات وقياسات الإشعاع (ICRU) توصيات وبيانات حول كيفية حساب الجرعة المكافئة من الجرعة الممتصة.

تُعرّف اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP) الجرعة المكافئة بأنها "كمية حدية"؛ وذلك لتحديد حدود التعرض لضمان "بقاء حدوث الآثار الصحية العشوائية دون المستويات غير المقبولة وتجنب تفاعلات الأنسجة". [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] هذه قيمة محسوبة، إذ لا يمكن قياس الجرعة المكافئة عمليًا، والغرض من الحساب هو توليد قيمة للجرعة المكافئة للمقارنة مع الآثار الصحية المرصودة. [ 4 ]

حساب

علاقات كميات جرعات "الحماية" الخارجية في النظام الدولي للوحدات

يتم حساب الجرعة المكافئة H T باستخدام متوسط ​​الجرعة الممتصة المترسبة في أنسجة الجسم أو العضو T، مضروبة في عامل ترجيح الإشعاع W R الذي يعتمد على نوع وطاقة الإشعاع R.

يمثل عامل ترجيح الإشعاع الفعالية البيولوجية النسبية للإشعاع ويعدل الجرعة الممتصة لمراعاة التأثيرات البيولوجية المختلفة لأنواع وطاقات الإشعاع المختلفة.

حددت اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع عوامل ترجيح الإشعاع لأنواع محددة من الإشعاع بناءً على فعاليتها البيولوجية النسبية ، والتي تظهر في الجدول المرفق. [ 5 ]

حساب الجرعة المكافئة من الجرعة الممتصة؛

حتي=∑RدبليوR⋅دتي،R{\displaystyle H_{T}=\sum _{R}W_{R}\cdot D_{T,R}}

أين

يمثل H T  الجرعة المكافئة بالسيفرت (Sv) التي يمتصها النسيج T،
D T,R  هي الجرعة الممتصة بوحدة غراي (Gy) في النسيج T بواسطة نوع الإشعاع R و
W R  هو عامل ترجيح الإشعاع المحدد بموجب اللوائح.

وهكذا على سبيل المثال، فإن الجرعة الممتصة من 1 غراي بواسطة جسيمات ألفا ستؤدي إلى جرعة مكافئة قدرها 20 سيفرت، ويُقدر أن الجرعة المكافئة من الإشعاع لها نفس التأثير البيولوجي مثل كمية متساوية من الجرعة الممتصة من أشعة جاما، والتي تم إعطاؤها عامل ترجيح قدره 1.

للحصول على الجرعة المكافئة لمزيج من أنواع الإشعاع وطاقاته، يتم جمع جميع جرعات طاقة الإشعاع. [ 6 ] وهذا يأخذ في الاعتبار مساهمات التأثيرات البيولوجية المتفاوتة لأنواع الإشعاع المختلفة.

عوامل ترجيح الإشعاع W R (المعروفة سابقًا باسم عامل Q) المستخدمة لتمثيل الفعالية البيولوجية النسبية وفقًا لتقرير ICRP 103 [ 6 ]
إشعاعطاقةدبليو آر (سابقًا كيو)
الأشعة السينية ، أشعة غاما ، جسيمات بيتا ، الميونات  1
النيوترونات< 1 ميغا إلكترون فولت2.5 + 18.2·e −[ln(E)]²/6
1...50 ميغا إلكترون فولت5.0 + 17.0·e −[ln(2·E)]²/6
> 50 ميغا إلكترون فولت2.5 + 3.25·e −[ln(0.04·E)]²/6
البروتونات ، البيونات المشحونة  2
جسيمات ألفا ، نواتج الانشطار ، النوى الثقيلة 20

تاريخ

طُوِّر مفهوم الجرعة المكافئة في خمسينيات القرن العشرين. [ 7 ] وفي توصياتها الصادرة عام 1990، نقّحت اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP) تعريفات بعض كميات الحماية من الإشعاع، وقدّمت أسماءً جديدةً لهذه الكميات المنقّحة. [ 8 ] ولا تزال بعض الهيئات التنظيمية، ولا سيما اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس (CIPM) وهيئة التنظيم النووي الأمريكية ، تستخدم المصطلحات القديمة لعوامل الجودة والجرعة المكافئة، على الرغم من تغيّر الحسابات الأساسية. [ 9 ]

الاستخدام المستقبلي

في الندوة الدولية الثالثة للجنة الدولية للحماية من الإشعاع حول نظام الحماية من الإشعاع في أكتوبر 2015، قدمت مجموعة العمل 79 التابعة للجنة الدولية للحماية من الإشعاع تقريرًا عن "استخدام الجرعة الفعالة ككمية حماية إشعاعية مرتبطة بالمخاطر".

وشمل ذلك اقتراحًا بالتوقف عن استخدام الجرعة المكافئة ككمية حماية منفصلة. من شأن ذلك تجنب الخلط بين الجرعة المكافئة والجرعة الفعالة والجرعة المكافئة، واستخدام الجرعة الممتصة بوحدة غراي (Gy) ككمية أكثر ملاءمة للحد من التأثيرات الحتمية على عدسة العين والجلد واليدين والقدمين. [ 10 ]

ستحتاج هذه المقترحات إلى المرور بالمراحل التالية:

  • مناقشة داخل لجان اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع
  • مراجعة التقرير من قبل فريق العمل
  • إعادة النظر من قبل اللجان واللجنة الرئيسية
  • استشارة عامة

الوحدات

وحدة قياس الجرعة المكافئة في النظام الدولي للوحدات هي السيفرت ، وتُعرَّف بأنها جول واحد لكل كيلوغرام . [ 11 ] في الولايات المتحدة، لا يزال يُستخدم مكافئ رونتجن للإنسان (ريم)، الذي يساوي 0.01 سيفرت، على الرغم من أن الهيئات التنظيمية والاستشارية تشجع على التحول إلى السيفرت. [ 12 ]

العلاقة بين بعض وحدات الإشعاع المؤين [ 13 ]

قيود حساب الجرعة المكافئة

تُستخدم الجرعة المكافئة ( HT ) لتقييم المخاطر الصحية العشوائية الناتجة عن حقول الإشعاع الخارجي التي تخترق الجسم بشكل منتظم . ومع ذلك، فهي تحتاج إلى مزيد من التصحيحات عندما يُطبق الحقل على جزء أو أجزاء من الجسم فقط، أو بشكل غير منتظم لقياس المخاطر الصحية العشوائية الإجمالية للجسم. ولتمكين ذلك، يجب استخدام كمية جرعة إضافية تُسمى الجرعة الفعالة لمراعاة اختلاف حساسية الأعضاء والأنسجة المختلفة للإشعاع.

العلاقة بالجرعة المحددة

بينما يُستخدم مفهوم الجرعة المكافئة للتأثيرات العشوائية للإشعاع الخارجي، يُستخدم نهج مماثل للجرعة الداخلية، أو الجرعة الملتزمة . تُحدد اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP) كمية الجرعة المكافئة للجرعة الملتزمة الفردية، والتي تُستخدم لقياس تأثير المواد المشعة المستنشقة أو المبتلعة. تمثل الجرعة الملتزمة من مصدر داخلي نفس المخاطر الفعالة التي تمثلها نفس كمية الجرعة المكافئة المطبقة بشكل موحد على كامل الجسم من مصدر خارجي.

الجرعة المكافئة الملتزمة ، H T ( t )، هي التكامل الزمني لمعدل الجرعة المكافئة في نسيج أو عضو معين، والتي سيتلقاها الفرد بعد دخول مادة مشعة إلى جسمه من قبل شخص مرجعي، حيث s هو زمن التكامل بالسنوات. [ 14 ] ويشير هذا تحديدًا إلى الجرعة في نسيج أو عضو معين، على غرار الجرعة المكافئة الخارجية.

تنص اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP) على أن "النويدات المشعة التي تدخل جسم الإنسان تُشعّع الأنسجة على مدى فترات زمنية تحددها فترة نصف عمرها الفيزيائي وبقائها البيولوجي داخل الجسم. وبالتالي، قد تُسبب جرعات إشعاعية لأنسجة الجسم لعدة أشهر أو سنوات بعد تناولها. وقد أدت الحاجة إلى تنظيم التعرض للنويدات المشعة وتراكم جرعة الإشعاع على مدى فترات زمنية طويلة إلى تعريف كميات الجرعة الملتزمة". [ 15 ]

الجرعة المكافئة V الجرعة المكافئة

لا يوجد أي لبس بين الجرعة المكافئة والجرعة المكافئة ، فهما في الواقع مفهومان متطابقان. مع أن تعريف اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس (CIPM) ينص على استخدام دالة نقل الطاقة الخطية للجنة الدولية لوحدات القياس الإشعاعي (ICRU) في حساب التأثير البيولوجي، إلا أن اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP) طورت في عام 1990 [ 16 ] كميات جرعة "الحماية" المسماة بالجرعة الفعالة والجرعة المكافئة ، والتي تُحسب باستخدام نماذج حسابية أكثر تعقيدًا، وتتميز بعدم وجود عبارة " الجرعة المكافئة" في اسمها.

قبل عام 1990، استخدمت اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع مصطلح "الجرعة المكافئة" للإشارة إلى الجرعة الممتصة عند نقطة معينة مضروبة في عامل الجودة عند تلك النقطة، حيث كان عامل الجودة دالةً لنقل الطاقة الخطي . أما الآن، فيُعرّف مصطلح "الجرعة المكافئة" لدى اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع بأنه متوسط ​​الجرعة على عضو أو نسيج، ويتم استخدام عوامل ترجيح الإشعاع بدلاً من عوامل الجودة.

لا يُستخدم مصطلح "مكافئ الجرعة" إلا في الحالات التي يُستخدم فيها Q للحساب، وفيما يلي تعريفات محددة من قبل اللجنة الدولية لوحدات القياس الإشعاعي (ICRU) واللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP):

  • مكافئ الجرعة المحيطة
  • مكافئ الجرعة الاتجاهية
  • مكافئ الجرعة الشخصية

توجد في الولايات المتحدة كميات جرعات أخرى تحمل أسماء مختلفة، وهي ليست جزءًا من نظام الكميات التابع للجنة الدولية للحماية من الإشعاع. [ 17 ]

استخدام العوامل القديمة

تم تعديل عامل ترجيح الإشعاع للنيوترونات بمرور الوقت، وهو يختلف بالنسبة لهيئة التنظيم النووي الأمريكية واللجنة الدولية للحماية من الإشعاع.

لا تزال اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس (CIPM) وهيئة التنظيم النووي الأمريكية (NRC) تستخدمان المصطلحات القديمة لعوامل الجودة ومكافئ الجرعة. عوامل الجودة لدى هيئة التنظيم النووي الأمريكية مستقلة عن نقل الطاقة الخطي، وإن لم تكن دائمًا مساوية لعوامل ترجيح الإشعاع الصادرة عن اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP). [ 9 ] تعريف هيئة التنظيم النووي الأمريكية لمكافئ الجرعة هو "حاصل ضرب الجرعة الممتصة في الأنسجة، وعامل الجودة، وجميع العوامل المعدلة الأخرى الضرورية في الموقع محل الاهتمام". ومع ذلك، يتضح من تعريفهم لمكافئ الجرعة الفعال أن عبارة "جميع العوامل المعدلة الأخرى الضرورية" تستثني عامل ترجيح الأنسجة. [ 18 ] كما تختلف عوامل ترجيح الإشعاع للنيوترونات بين هيئة التنظيم النووي الأمريكية واللجنة الدولية للحماية من الإشعاع - انظر الرسم البياني المرفق.

تقارير قياس الجرعات

يتم عادةً الإبلاغ عن الجرعة المكافئة التراكمية الناتجة عن التعرض الخارجي لكامل الجسم للعاملين في مجال الطاقة النووية في تقارير قياس الجرعات المنتظمة.

في الولايات المتحدة، يتم الإبلاغ عادةً عن ثلاث جرعات مكافئة مختلفة:

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103، الفقرة 112
  2. ↑ منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103، الفقرة ب50
  3. ↑ «في عام 1991، أوصت اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP) [7] بنظام مُنقّح للحد من الجرعات، بما في ذلك تحديد كميات الحد الأساسية لأغراض الحماية من الإشعاع. هذه الكميات الوقائية غير قابلة للقياس عمليًا» - تقرير السلامة رقم 16 الصادر عن الوكالة الدولية للطاقة الذرية
  4. ↑ منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103، الفقرة ب64
  5. ↑ منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103، مسرد المصطلحات
  6. 1 2 "توصيات اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع لعام 2007" . حوليات اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع . منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع 103. 37 ( 2-4 ). 2007. ISBN 978-0-7020-3048-2أُرشف من الأصل في 16 نوفمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 17 مايو 2012 .
  7. ↑ كلارك، ر. هـ؛ ج. فالنتين (2009). "تاريخ اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع وتطور سياساتها" (ملف PDF) . حوليات اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع . منشورات اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع 109. 39 (1): 75-110 . doi : 10.1016/j.icrp.2009.07.009 . S2CID 71278114. تاريخ الاسترجاع: 12 مايو 2012 . 
  8. ↑ فينارت، ج. (1991). "توصيات اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع لعام 1990" . حوليات اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع . منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع 60. 21 ( 1-3 ): 199. Bibcode : 1991JRP....11..199V . doi : 10.1088/0952-4746/11/3/006 . ISBN 978-0-08-041144-6S2CID 250822587. تم الاسترجاع في 17 مايو 2012 . 
  9. 1 2 10 CFR 20.1004 . هيئة التنظيم النووي الأمريكية. 2009.
  10. ↑ "استخدام الجرعة الفعالة"، جون هاريسون. الندوة الدولية الثالثة حول نظام الحماية الإشعاعية، أكتوبر 2015، سيول.
  11. ↑ النظام الدولي للوحدات (ملف PDF) ، الإصدار 4.01 ( الطبعة التاسعة)، المكتب الدولي للأوزان والمقاييس، يونيو 2026، رقم ISBN  978-92-822-2272-0
  12. ↑ هيئة التنظيم النووي. "لوائح هيئة التنظيم النووي: المادة 34.3 التعاريف" . حكومة الولايات المتحدة . تم الاطلاع بتاريخ 14 مارس 2007 .
  13. ↑"Measuring Radiation". NRC Web. Archived from the original on 2025-05-16. Retrieved 2025-10-06.
  14. ↑ICRP publication 103 - Glossary.
  15. ↑ICRP Publication 103 paragraph 140
  16. ↑ICRP publication 60 published in 1991
  17. ↑- "The confusing world of radiation dosimetry"Archived 2016-12-21 at the Wayback Machine - M.A. Boyd, U.S. Environmental Protection Agency 2009. An account of chronological differences between US and ICRP dosimetry systems.
  18. ↑10 CFR 20.1003. US Nuclear Regulatory Commission. 2009.
  • Dose equivalent - glossary of the European Nuclear Society
  • - "The confusing world of radiation dosimetry" - M.A. Boyd, U.S. Environmental Protection Agency. An account of chronological differences between USA and ICRP dosimetry systems.