الجرعة المكافئة

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ 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 ]

These proposals will need to go through the following stages:

  • Discussion within ICRP Committees
  • Revision of report by Task Group
  • Reconsideration by Committees and Main Commission
  • Public Consultation

Units

The SI unit of measure for equivalent dose is the sievert, defined as one joule per kg.[11] In the United States the roentgen equivalent man (rem), equal to 0.01 sievert, is still in common use, although regulatory and advisory bodies are encouraging transition to sievert.[12]

Relation between some ionizing radiation units[13]

Limitation of equivalent dose calculation

Equivalent dose HT is used for assessing stochastic health risk due to external radiation fields that penetrate uniformly through the whole body. However it needs further corrections when the field is applied only to part(s) of the body, or non-uniformly to measure the overall stochastic health risk to the body. To enable this a further dose quantity called effective dose must be used to take into account the varying sensitivity of different organs and tissues to radiation.

Relationship to committed dose

Whilst equivalent dose is used for the stochastic effects of external radiation, a similar approach is used for internal, or committed dose. The ICRP defines an equivalent dose quantity for individual committed dose, which is used to measure the effect of inhaled or ingested radioactive materials. A committed dose from an internal source represents the same effective risk as the same amount of equivalent dose applied uniformly to the whole body from an external source.

Committed equivalent dose, H T(t) is the time integral of the equivalent dose rate in a particular tissue or organ that will be received by an individual following intake of radioactive material into the body by a Reference Person, where s is the integration time in years.[14] This refers specifically to the dose in a specific tissue or organ, in the similar way to external equivalent dose.

The ICRP states "Radionuclides incorporated in the human body irradiate the tissues over time periods determined by their physical half-life and their biological retention within the body. Thus they may give rise to doses to body tissues for many months or years after the intake. The need to regulate exposures to radionuclides and the accumulation of radiation dose over extended periods of time has led to the definition of committed dose quantities".[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. ↑ "قياس الإشعاع" . موقع المجلس الوطني للبحوث . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16 مايو 2025. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أكتوبر 2025 .
  14. ↑ منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103 - مسرد المصطلحات.
  15. ↑ منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103، الفقرة 140
  16. ↑ منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 60، نُشر عام 1991
  17. ↑ - "عالم قياس جرعات الإشعاع المربك" مؤرشف في 2016-12-21 في Wayback Machine - MA Boyd، وكالة حماية البيئة الأمريكية 2009. سرد للاختلافات الزمنية بين أنظمة قياس الجرعات الأمريكية و ICRP.
  18. ↑ 10 CFR 20.1003 . هيئة التنظيم النووي الأمريكية. 2009.
  • مكافئ الجرعة - مسرد المصطلحات الخاص بالجمعية النووية الأوروبية
  • - "عالم قياس جرعات الإشعاع المُربك" - إم إيه بويد، وكالة حماية البيئة الأمريكية. سردٌ للاختلافات الزمنية بين أنظمة قياس جرعات الإشعاع في الولايات المتحدة الأمريكية واللجنة الدولية للحماية من الإشعاع.