الجرعة الممتصة

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 11 صور
الموسوعة الحرة

الجرعة الممتصة هي كمية تمثل الطاقة النوعية ( الطاقة لكل وحدة كتلة ) التي يودعها الإشعاع المؤين في الكائنات الحية . تُستخدم الجرعة الممتصة في حساب امتصاص الجرعة في الأنسجة الحية، سواء في مجال الوقاية من الإشعاع (الحد من الآثار الضارة) أو في علاج الأورام بالإشعاع (الآثار المفيدة المحتملة، على سبيل المثال في علاج السرطان). كما تُستخدم أيضًا للمقارنة المباشرة لتأثير الإشعاع على المواد غير الحية، كما هو الحال في تقوية المناعة ضد الإشعاع .

وحدة القياس في النظام الدولي للوحدات هي الغراي (Gy)، والتي تُعرَّف بأنها جول واحد من الطاقة الممتصة لكل كيلوغرام من المادة. [ 1 ] تُستخدم أحيانًا وحدة الراد (rad )، وهي وحدة قياس قديمة غير تابعة للنظام الدولي للوحدات، وخاصة في الولايات المتحدة الأمريكية.

العلاقة بين بعض وحدات الإشعاع المؤين [ 2 ]

التأثيرات الحتمية

في مجال الحماية من الإشعاع، يُستخدم عادةً قياس الجرعة الممتصة غير المعدلة فقط للإشارة إلى الآثار الصحية المباشرة الناتجة عن التعرض لمستويات عالية من الجرعة الحادة. هذه الآثار هي آثار تصيب الأنسجة، كما في متلازمة الإشعاع الحادة ، والتي تُعرف أيضاً بالآثار الحتمية. وهي آثار من المؤكد حدوثها خلال فترة قصيرة. ويمكن استخدام الفترة الزمنية بين التعرض للإشعاع والتقيؤ كمؤشر تقريبي لتحديد الجرعة عند عدم توفر وسائل اختبار أكثر دقة. [ 3 ]

آثار التعرض الحاد للإشعاع

مرحلةالأعراضالجرعة الممتصة لكامل الجسم ( جراي )
1-2 غراي 2-6 غراي 6-8 غراي 8-30 غراي > 30 غراي 
مباشرالغثيان والقيء​5-50%50-100%75-100%90-100%100%
وقت بدء ظهور الأعراض2-6  ساعات1-2  ساعة10-60  دقيقةأقل من 10  دقائقدقائق
مدةأقل من 24  ساعة24-48  ساعةأقل من 48  ساعةأقل من 48  ساعةغير متوفر (يتوفى المرضى في أقل من 48  ساعة)
إسهاللا أحدلا يوجد إلى خفيف (<  10%)ثقيل (>  10%)ثقيل (>  95%)ثقيل (100%)
وقت بدء ظهور الأعراض—3-8  ساعات1-3  ساعات أقل من ساعة واحدة أقل من ساعة واحدة
صداعطفيفخفيف إلى متوسط ​​(50%)متوسط ​​(80٪)شديد (80-90%)شديد (100%)
وقت بدء ظهور الأعراض—4-24  ساعة3-4  ساعات1-2  ساعة أقل من ساعة واحدة
حمىلا أحدزيادة معتدلة (10-100%)متوسطة إلى شديدة (100%)شديد (100%)شديد (100%)
وقت بدء ظهور الأعراض—1-3  ساعات أقل من ساعة واحدة أقل من ساعة واحدة أقل من ساعة واحدة
وظيفة الجهاز العصبي المركزيلا يوجد خللضعف الإدراك 6-20  ساعةضعف الإدراك > 24  ساعةالعجز السريعنوبات صرع ، رعشة ، ترنح ، خمول
فترة الكمون28-31  يومًا7-28  يومًاأقل من 7  أياملا أحدلا أحد
مرضنقص الكريات البيضاء الخفيف إلى المتوسط ، التعب، الضعفنقص الكريات البيضاء المتوسط ​​إلى الشديد ، فرفرية، نزيف، التهابات ، تساقط الشعر بعد 3 غراي نقص حاد في عدد كريات الدم البيضاء، ارتفاع في درجة الحرارة، إسهال ، قيء، دوار وتشوش، انخفاض ضغط الدم ، اضطراب في توازن الكهارلغثيان، قيء، إسهال حاد، حمى شديدة، اضطراب في توازن الكهارل، صدمةغير متوفر (يتوفى المرضى في أقل من 48 ساعة)
معدل الوفياتبدون اكتراث0-5%5-95%95-100%100%100%
بعناية0-5%5-50%50-100%99-100%100%
موت6-8  أسابيع4-6  أسابيع2-4  أسابيعمن يومين  إلى  أسبوعين يوم إلى يومين
مصدر الجدول [ 4 ]

علاج إشعاعي

حساب الجرعة

الجرعة الممتصة تساوي التعرض الإشعاعي (أيونات أو C / كجم) لحزمة الإشعاع مضروبًا في طاقة تأين الوسط المراد تأيينه.

على سبيل المثال، طاقة تأين الهواء الجاف عند درجة حرارة 20 درجة مئوية وضغط  101.325 كيلو باسكال هي 33.97 ± 0.05  جول/كولوم . [ 5 ] (33.97  إلكترون فولت لكل زوج أيوني). لذلك، فإن التعرض لـ2.58 × 10 −4  كولوم/كجم (1 رونتجن ) من شأنه أن يودع جرعة ممتصة من8.76 × 10 −3  جول/كجم (0.00876  جراي أو 0.876  راد) في الهواء الجاف في تلك الظروف.

عندما لا تكون الجرعة الممتصة منتظمة، أو عندما يتم تطبيقها فقط على جزء من الجسم أو الشيء، يمكن حساب الجرعة الممتصة التي تمثل العنصر بأكمله عن طريق أخذ متوسط ​​مرجح بالكتلة للجرعات الممتصة عند كل نقطة.

وبشكل أدق، [ 6 ]

د¯تي=∫تيد(x،y،z)ρ(x،y،z)دV∫تيρ(x،y،z)دV{\displaystyle {\overline {D}}_{T}={\frac {\displaystyle \int _{T}D(x,y,z)\,\rho (x,y,z)\,dV}{\displaystyle \int _{T}\rho (x,y,z)\,dV}}}

أين

  • د¯تي{\displaystyle {\overline {D}}_{T}} هي متوسط ​​الجرعة الممتصة للكتلة للعنصر بأكملهتي{\displaystyle T}؛
  • تي{\displaystyle T} هو العنصر محل الاهتمام؛
  • د(x،y،z){\displaystyle D(x,y,z)} هي كثافة الجرعة الممتصة (الجرعة الممتصة لكل وحدة حجم) كدالة للموقع؛
  • ρ(x،y،z){\displaystyle \rho (x,y,z)}الكثافة (الكتلة لكل وحدة حجم) كدالة للموقع؛
  • V{\displaystyle V}هو الحجم.

المخاطر العشوائية - التحويل إلى جرعة مكافئة

كميات الجرعة الخارجية المستخدمة في الحماية من الإشعاع وقياس الجرعات
رسم بياني يوضح العلاقة بين كميات "جرعة الحماية" بوحدات النظام الدولي للوحدات

بالنسبة لمخاطر الإشعاع العشوائية ، والتي تُعرَّف بأنها احتمالية الإصابة بالسرطان والتأثيرات الجينية على مدى فترة زمنية طويلة، يجب مراعاة نوع الإشعاع وحساسية الأنسجة المُشعَّعة، الأمر الذي يتطلب استخدام عوامل مُعدِّلة لحساب عامل الخطر بوحدة سيفرت . يحمل كل سيفرت احتمالًا بنسبة 5.5% للإصابة بالسرطان في نهاية المطاف، وذلك استنادًا إلى النموذج الخطي بدون عتبة . [ 7 ] [ 8 ] يبدأ هذا الحساب بالجرعة المُمتصة.

لتمثيل المخاطر العشوائية، تُستخدم كميات الجرعة المكافئة H <sub> T </sub> والجرعة الفعالة E ، وتُستخدم عوامل ومعاملات جرعة مناسبة لحسابها من الجرعة الممتصة. [ 9 ] تُعبَّر كميات الجرعة المكافئة والفعالة بوحدات سيفرت أو ريم ، مما يعني مراعاة التأثيرات البيولوجية. يتوافق اشتقاق المخاطر العشوائية مع توصيات اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP) واللجنة الدولية لوحدات وقياسات الإشعاع (ICRU). يوضح الرسم البياني المرفق النظام المتكامل لكميات الحماية الإشعاعية الذي طورته هاتان الجهتان.

بالنسبة للإشعاع الذي يصيب الجسم بالكامل، مع أشعة جاما أو الأشعة السينية، تكون عوامل التعديل مساوية عدديًا لـ 1، مما يعني أنه في هذه الحالة تكون الجرعة بالجراي مساوية للجرعة بالسيفرت.

تطوير مفهوم الجرعة الممتصة والرمادي

استخدام جهاز أشعة سينية أنبوبي من طراز كروكس في عام 1896. يقوم رجل بفحص يده باستخدام جهاز التنظير الفلوري لتحسين انبعاثات الأنبوب، بينما يضع الآخر رأسه بالقرب من الأنبوب. لا يتم اتخاذ أي احتياطات.
نصب شهداء الأشعة التذكاري، الذي أقيم عام 1936 في مستشفى سانت جورج في هامبورغ، وأضيفت إليه أسماء أخرى عام 1959.

اكتشف فيلهلم رونتجن الأشعة السينية لأول مرة في 8 نوفمبر 1895، وانتشر استخدامها بسرعة كبيرة في التشخيص الطبي، وخاصة العظام المكسورة والأجسام الغريبة المزروعة حيث كانت بمثابة تحسين ثوري على التقنيات السابقة.

نظراً للاستخدام الواسع للأشعة السينية وتزايد الوعي بمخاطر الإشعاع المؤين، أصبحت معايير قياس شدة الإشعاع ضرورية، فطورت دولٌ عديدة معاييرها الخاصة، ولكن باستخدام تعريفات وأساليب مختلفة. وفي نهاية المطاف، ولتعزيز التوحيد القياسي الدولي، اقترح المؤتمر الدولي الأول للأشعة (ICR) في لندن عام 1925، إنشاء هيئة مستقلة للنظر في وحدات القياس. سُميت هذه الهيئة باللجنة الدولية لوحدات وقياسات الإشعاع (ICRU)، [ أ ] ، ونشأت في المؤتمر الدولي الثاني للأشعة في ستوكهولم عام 1928، برئاسة مان سيغبان . [ 10 ] [ 11 ] [ ب ]

كانت إحدى أقدم تقنيات قياس شدة الأشعة السينية قياس تأثيرها المؤين في الهواء باستخدام غرفة تأين مملوءة بالهواء . في الاجتماع الأول للجنة الدولية لوحدات وقياسات الإشعاع (ICRU)، اقتُرح تعريف وحدة جرعة الأشعة السينية بأنها كمية الأشعة السينية التي تُنتج شحنة مقدارها وحدة كهروسكونية واحدة (esu) في سنتيمتر مكعب واحد من الهواء الجاف عند درجة حرارة صفر مئوية وضغط جوي قياسي واحد . سُميت وحدة التعرض الإشعاعي هذه بالرونتجن تكريمًا لذكرى فيلهلم رونتجن، الذي توفي قبل خمس سنوات. في اجتماع اللجنة الدولية لوحدات وقياسات الإشعاع عام 1937، وُسّع هذا التعريف ليشمل أشعة جاما . [ 12 ] على الرغم من أن هذا النهج كان خطوة كبيرة نحو الأمام في مجال التقييس، إلا أنه كان يعاني من عيب يتمثل في أنه لم يكن مقياسًا مباشرًا لامتصاص الإشعاع، وبالتالي تأثير التأين، في أنواع مختلفة من المواد، بما في ذلك الأنسجة البشرية، وكان قياسًا لتأثير الأشعة السينية في ظرف محدد فقط؛ وهو تأثير التأين في الهواء الجاف. [ 13 ] 

في عام 1940، نشر لويس هارولد غراي ، الذي كان يدرس تأثير تلف النيوترونات على الأنسجة البشرية، بالتعاون مع ويليام فالنتاين ماينورد وعالم الأحياء الإشعاعية جون ريد، بحثًا اقترحوا فيه وحدة قياس جديدة، أُطلق عليها اسم "غرام رونتجن" (رمزها: gr)، وعُرّفت بأنها "كمية إشعاع النيوترونات التي تُنتج زيادة في الطاقة في وحدة حجم من الأنسجة تُعادل الزيادة في الطاقة المُنتجة في وحدة حجم من الماء بواسطة رونتجن واحد من الإشعاع". [ 14 ] وُجد أن هذه الوحدة تُعادل 88  إرج في الهواء، وجعلت الجرعة الممتصة، كما عُرفت لاحقًا، تعتمد على تفاعل الإشعاع مع المادة المُشععة، وليس مجرد تعبير عن التعرض للإشعاع أو شدته، كما يُمثله الرونتجن. في عام 1953، أوصت اللجنة الدولية لوحدات وقياسات الإشعاع (ICRU) باستخدام الراد ( rad )، الذي يُعادل 100  إرج/غرام، كوحدة قياس جديدة للإشعاع الممتص. وتم التعبير عن الراد بوحدات نظام السنتيغرام-غرام-ثانية (cgs) . [ 12 ]

في أواخر خمسينيات القرن العشرين، دعت اللجنة العامة للأوزان والمقاييس (CGPM) اللجنة الدولية لوحدات وقياسات الإشعاع (ICRU) للانضمام إلى هيئات علمية أخرى للعمل على تطوير النظام الدولي للوحدات (SI). [ 15 ] تقرر تعريف وحدة الإشعاع الممتص في النظام الدولي للوحدات على أنها الطاقة المترسبة لكل وحدة كتلة، وهو التعريف الذي كان يُستخدم سابقًا للراد، ولكن في نظام الوحدات السنتيمترية-الجرامية (MKS ) ستكون القيمة جول/كيلوجرام. وقد تم تأكيد هذا التعريف في عام 1975 من قبل اللجنة العامة الخامسة عشرة للأوزان والمقاييس، وسُميت الوحدة "الجراي" تكريمًا للويس هارولد جراي، الذي توفي عام 1965. وكانت وحدة الجراي تساوي 100 راد، وهي وحدة السنتيمتر-جرام-ثانية.

استخدامات أخرى

تُستخدم الجرعة الممتصة أيضًا لإدارة التشعيع وقياس آثار الإشعاع المؤين على المواد غير الحية في عدد من المجالات.

قدرة المكونات على البقاء

تُستخدم الجرعة الممتصة لتقييم قدرة الأجهزة مثل المكونات الإلكترونية على البقاء في بيئات الإشعاع المؤين.

تصلب الجلد الناتج عن الإشعاع

يُعد قياس الجرعة الممتصة بواسطة المواد غير الحية أمرًا حيويًا في عملية التحصين الإشعاعي التي تُحسّن مقاومة الأجهزة الإلكترونية لتأثيرات الإشعاع.

تشعيع الأغذية

الجرعة الممتصة هي كمية الجرعة الفيزيائية المستخدمة لضمان حصول الطعام المُشعّع على الجرعة الصحيحة لضمان فعاليته. وتُستخدم جرعات متغيرة حسب التطبيق، وقد تصل إلى 70  كيلوجراي.

يوضح الجدول التالي كميات الإشعاع بوحدات النظام الدولي للوحدات (SI) ووحدات أخرى غير تابعة للنظام الدولي للوحدات:

الكميات المتعلقة بالإشعاع المؤين
  • منظر
  • يتحدث
  • يحرر
كميةوحدةرمزالاشتقاقسنةالمكافئ الدولي
النشاط ( أ )بيكريلبي كيوs −11974وحدة النظام الدولي للوحدات
كوريCi3.7 × 10 10  ثانية −119533.7 × 10 10  بيكريل
روثرفوردالطريق10 6  ثانية −119461,000,000  بيكريل​​
التعرض ( X )كولوم لكل كيلوغرامج/كجمC⋅kg −1 من الهواء1974وحدة النظام الدولي للوحدات
رونتجنResu /0.001 293  غرام من الهواء19282.58 × 10 −4  درجة مئوية/كجم
الجرعة الممتصة ( د )رماديجيجول ⋅كجم −11974وحدة النظام الدولي للوحدات
إرج لكل غرامerg/gerg⋅g −119501.0 × 10 −4  غراي
رادراد100  إرج/ غرام19530.010  غراي
الجرعة المكافئة ( H )سيفرتSvJ⋅kg −1 × W R1977وحدة النظام الدولي للوحدات
رجل يعادل الأشعة السينيةريم100  إرج/ غرام × W R19710.010  سيفرت
الجرعة الفعالة ( E )سيفرتSvJ⋅kg −1 × W R × W T1977وحدة النظام الدولي للوحدات
رجل يعادل الأشعة السينيةريم100  erg⋅g −1 × W R × W T19710.010  سيفرت

على الرغم من أن هيئة التنظيم النووي الأمريكية تسمح باستخدام وحدات كوري وراد وريم إلى جانب وحدات النظام الدولي للوحدات، [ 16 ] فإن توجيهات الاتحاد الأوروبي بشأن وحدات القياس الأوروبية تتطلب التخلص التدريجي من استخدامها لأغراض "الصحة العامة ..." بحلول 31 ديسمبر 1985. [ 17 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ كانت تُعرف في الأصل باسم اللجنة الدولية لوحدات الأشعة السينية
  2. ↑ رشحت الدولة المضيفة رئيس الاجتماعات المبكرة للجنة الدولية لوحدات وقياسات الإشعاع الشمسي.

مراجع

  1. ↑ ICRP 2007 ، مسرد المصطلحات.
  2. ↑ "قياس الإشعاع" . موقع المجلس الوطني للبحوث . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16 مايو 2025. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أكتوبر 2025 .
  3. ↑ "التعرض للإشعاع والتلوث - الإصابات؛ التسمم" . دليل ميرك الطبي - الطبعة الاحترافية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2023-05-20 .
  4. ↑ "التعرض للإشعاع والتلوث - الإصابات؛ التسمم - دليل ميرك الاحترافي" . دليل ميرك الاحترافي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-09-06 .
  5. ↑ بوتيلون، م؛ بيروش-رو، أ.م. (1987-02-01). "إعادة تقييم قيمة W للإلكترونات في الهواء الجاف" . الفيزياء في الطب وعلم الأحياء . 32 (2): 213-219 . Bibcode : 1987PMB....32..213B . doi : 10.1088/0031-9155/32/2/005 . ISSN 0031-9155 . S2CID 250751778 .  
  6. ↑ ICRP 2007 ، ص 1.
  7. ↑ «توصيات اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع لعام 2007» . حوليات اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع . منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103. 37 ( 2-4 ). 2007. ISBN 978-0-7020-3048-2تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 مايو 2012 .
  8. ↑ تقول اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP): "في نطاق الجرعات المنخفضة، أي أقل من 100 ملي سيفرت تقريبًا، من المعقول علميًا افتراض أن معدل الإصابة بالسرطان أو الآثار الوراثية سيرتفع بنسبة مباشرة مع زيادة الجرعة المكافئة في الأعضاء والأنسجة المعنية." (منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103، الفقرة 64)
  9. ↑ ICRP 2007 ، الفقرتان 104 و 105.
  10. ↑ سيغبان، مان، وآخرون (أكتوبر 1929). "توصيات اللجنة الدولية لوحدات الأشعة السينية" (ملف PDF) . علم الأشعة . 13 (4): 372-373 . doi : 10.1148/13.4.372 . S2CID 74656044. تاريخ الاسترجاع: 20 مايو 2012 .  
  11. ↑ "نبذة عن اللجنة الدولية لوحدات ومقاييس الإشعاع - التاريخ" . اللجنة الدولية لوحدات ومقاييس الإشعاع . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 مايو 2012 .
  12. 1 2 غيل، جيه إتش؛ موتيف، جون (يونيو 1960). "قياس الجرعات في أوروبا والاتحاد السوفيتي" . أوراق الاجتماع الثالث لمنطقة المحيط الهادئ - المواد في التطبيقات النووية . ندوة حول تأثيرات الإشعاع وقياس الجرعات - الاجتماع الثالث لمنطقة المحيط الهادئ، الجمعية الأمريكية لاختبار المواد، أكتوبر 1959، سان فرانسيسكو، 12-16 أكتوبر 1959. منشور فني للجمعية الأمريكية. المجلد 276. الجمعية الأمريكية لاختبار المواد الدولية. ص 64. LCCN 60014734. تم الاسترجاع في 15 مايو 2012 .   
  13. ↑ لوفيل، س. (1979). "4: الكميات والوحدات الجرعية" . مقدمة في قياس الجرعات الإشعاعية . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 52-64 . ISBN  0-521-22436-5تم الاطلاع عليه بتاريخ 15-05-2012 .
  14. ↑ غوبتا، إس. في. (19-11-2009). "لويس هارولد غراي" . وحدات القياس: الماضي والحاضر والمستقبل : النظام الدولي للوحدات . سبرينغر. ص 144. ISBN   978-3-642-00737-8تم الاطلاع عليه بتاريخ 14-05-2012 .
  15. ↑ "CCU: اللجنة الاستشارية للوحدات" . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-05-2012 .
  16. ↑ 10 CFR 20.1004 . هيئة التنظيم النووي الأمريكية. 2009.
  17. ↑ مجلس الجماعات الأوروبية (21 ديسمبر 1979). "توجيه المجلس 80/181/EEC الصادر في 20 ديسمبر 1979 بشأن تقريب قوانين الدول الأعضاء المتعلقة بوحدات القياس وإلغاء التوجيه 71/354/EEC" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 مايو 2012 .

الأدب

  • ثوابت جرعة أشعة جاما المحددة للنظائر المهمة لقياس الجرعات والتقييم الإشعاعي ، لوري إم. أونغر ودي. ك. تروبي، مختبر أوك ريدج الوطني، مايو 1982 - يحتوي على ثوابت جرعة أشعة جاما (في الأنسجة) لما يقرب من 500 نظير مشع.