الجرعة الفعالة (الإشعاع)

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 14 صور
الموسوعة الحرة

الجرعة الفعالة هي كمية جرعة في نظام الحماية من الإشعاع التابع للجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP) . [ 1 ] وهي مجموع الجرعات المكافئة في جميع أنسجة وأعضاء جسم الإنسان المحددة، مع مراعاة توزيعها على الأنسجة. وهي تمثل المخاطر الصحية العشوائية على الجسم ككل، والتي تشمل احتمالية الإصابة بالسرطان والتأثيرات الجينية، نتيجة التعرض لمستويات منخفضة من الإشعاع المؤين . [ 2 ] [ 3 ] وتأخذ الجرعة الفعالة في الحسبان نوع الإشعاع وطبيعة كل عضو أو نسيج يتعرض للإشعاع (يصبح مشعًا)، وتتيح جمع جرعات الأعضاء الناتجة عن مستويات وأنواع مختلفة من الإشعاع، سواءً كان داخليًا أو خارجيًا، لإنتاج جرعة فعالة إجمالية محسوبة.

وحدة قياس الجرعة الفعالة في النظام الدولي للوحدات هي السيفرت (Sv)، والتي تُعادل احتمالًا بنسبة 5.5% للإصابة بالسرطان. [ 4 ] لا يُقصد بالجرعة الفعالة أن تكون مقياسًا للتأثيرات الصحية الحتمية ، والتي تُقاس بكمية الجرعة الممتصة ، أي شدة تلف الأنسجة الحاد الذي سيحدث حتمًا . [ 5 ]

طُوِّر مفهوم الجرعة الفعالة على يد فولفغانغ جاكوبي ونُشر عام 1975، وكان مقنعًا لدرجة أن اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP) أدرجته في توصياتها العامة لعام 1977 (المنشور رقم 26) تحت مسمى "مكافئ الجرعة الفعالة". [ 6 ] استُبدل مصطلح "مكافئ الجرعة الفعالة" بمصطلح "الجرعة الفعالة" عام 1991. [ 7 ] ومنذ عام 1977، أصبح هذا المصطلح هو المعيار الأساسي لتحديد الجرعة في النظام الدولي للحماية من الإشعاع التابع للجنة الدولية للحماية من الإشعاع . [ 1 ]

الاستخدامات

كميات الجرعة الخارجية المستخدمة في الحماية من الإشعاع وقياس الجرعات

وفقًا للجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP)، تتمثل الاستخدامات الرئيسية للجرعة الفعالة في تقييم الجرعة المتوقعة لأغراض التخطيط والتحسين في مجال الحماية الإشعاعية، وإثبات الامتثال لحدود الجرعة لأغراض تنظيمية. وبالتالي، تُعد الجرعة الفعالة كمية جرعة مركزية للأغراض التنظيمية. [ 8 ]

وتقول اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع أيضاً إن الجرعة الفعالة قد ساهمت بشكل كبير في الحماية من الإشعاع، حيث مكنتها من جمع الجرعات الناتجة عن التعرض الكلي والجزئي للجسم للإشعاع الخارجي من أنواع مختلفة، وعن تناول النويدات المشعة. [ 9 ]

الاستخدام للجرعة الخارجية

يُعد حساب الجرعة الفعالة ضروريًا في حالات التشعيع الجزئي أو غير المنتظم للجسم البشري، لأن الجرعة المكافئة لا تأخذ في الحسبان النسيج المُشعَّع، بل نوع الإشعاع فقط. تتفاعل أنسجة الجسم المختلفة مع الإشعاع المؤين بطرق متباينة، لذا حددت اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP) عوامل حساسية لأنسجة وأعضاء معينة، بحيث يمكن حساب تأثير التشعيع الجزئي إذا كانت المناطق المُشعَّعة معروفة. [ 10 ] يكون خطر التعرض لجزء من الجسم فقط أقل من خطر التعرض لكامل الجسم. ولمراعاة ذلك، تُحسب الجرعات الفعالة لأجزاء الجسم المُشعَّعة وتُجمع. تُصبح هذه الجرعة هي الجرعة الفعالة للجسم بأكمله، وهي كمية الجرعة E. تُعد هذه الكمية جرعة "وقائية" يمكن حسابها، ولكن لا يمكن قياسها عمليًا.

ستحمل الجرعة الفعالة نفس المخاطر الفعالة على الجسم بأكمله بغض النظر عن مكان تطبيقها، وستحمل نفس المخاطر الفعالة التي تحملها نفس الكمية من الجرعة المكافئة المطبقة بشكل موحد على الجسم بأكمله.

الاستخدام للجرعة الداخلية

يمكن حساب الجرعة الفعالة للجرعة الملتزمة وهي الجرعة الداخلية الناتجة عن استنشاق أو ابتلاع أو حقن المواد المشعة.

كمية الجرعة المستخدمة هي:

الجرعة الفعالة الملتزمة، E( t )، هي مجموع حاصل ضرب الجرعات المكافئة للأعضاء أو الأنسجة الملتزمة ومعاملات ترجيح الأنسجة المناسبة W( t) ، حيث t هو زمن التكامل بالسنوات بعد تناول الجرعة. تُعتبر فترة الالتزام 50 عامًا للبالغين، و70 عامًا للأطفال. [ 11 ]

حساب الجرعة الفعالة

العلاقة بين بعض وحدات الإشعاع المؤين [ 12 ]
رسم بياني يوضح علاقات كميات جرعة الحماية بوحدات النظام الدولي للوحدات

يُودع الإشعاع المؤين طاقةً في المادة المُشعَّعة. وتُعرف الكمية المستخدمة للتعبير عن ذلك بالجرعة الممتصة ، وهي كمية جرعة فيزيائية تعتمد على مستوى الإشعاع الساقط وخصائص امتصاص الجسم المُشعَّع. ولأن الجرعة الممتصة كمية فيزيائية، فهي ليست مؤشرًا كافيًا للتأثير البيولوجي، لذا، ولإتاحة مراعاة المخاطر الإشعاعية العشوائية، وضعت اللجنة الدولية لوحدات وقياسات الإشعاع (ICRU) واللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP) كميتي الجرعة المكافئة والجرعة الفعالة لحساب التأثير البيولوجي للجرعة الممتصة.

للحصول على جرعة فعالة، يتم أولاً تصحيح جرعة العضو الممتصة المحسوبة D T لنوع الإشعاع باستخدام العامل W R لإعطاء متوسط ​​مرجح لكمية الجرعة المكافئة H T التي تم تلقيها في أنسجة الجسم المشعة، ويتم تصحيح النتيجة بشكل أكبر للأنسجة أو الأعضاء التي يتم تشعيعها باستخدام العامل W T ، لإنتاج كمية الجرعة الفعالة E.

يمثل مجموع الجرعات الفعالة لجميع أعضاء وأنسجة الجسم الجرعة الفعالة للجسم بأكمله. إذا تعرض جزء فقط من الجسم للإشعاع، تُستخدم تلك المناطق فقط لحساب الجرعة الفعالة. مجموع عوامل ترجيح الأنسجة يساوي 1.0، لذا إذا تعرض الجسم بأكمله لإشعاع خارجي متجانس الاختراق، فإن الجرعة الفعالة للجسم بأكمله تساوي الجرعة المكافئة للجسم بأكمله.

استخدام عامل ترجيح الأنسجة W T

تم تقديم عوامل ترجيح الأنسجة الخاصة باللجنة الدولية للحماية من الإشعاع في الجدول المرفق، كما تم تقديم المعادلات المستخدمة للحساب إما من الجرعة الممتصة أو الجرعة المكافئة.

بعض الأنسجة، مثل نخاع العظم، حساسة للغاية للإشعاع، لذا تُعطى عامل ترجيح كبير بشكل غير متناسب مع نسبة كتلة الجسم التي تمثلها. في المقابل، أنسجة أخرى، مثل سطح العظم الصلب، غير حساسة للإشعاع، لذا تُعطى عامل ترجيح منخفض بشكل غير متناسب.

عوامل الترجيح للأنسجة المختلفة [ 13 ]
الأعضاءعوامل ترجيح الأنسجة
ICRP26 1977ICRP60 1990 [ 14 ]ICRP103 2007 [ 15 ]
الغدد التناسلية0.250.200.08
نخاع العظم الأحمر0.120.120.12
القولون–0.120.12
رئة0.120.120.12
معدة–0.120.12
الثديان0.150.050.12
المثانة–0.050.04
الكبد–0.050.04
المريء–0.050.04
غدة درقية0.030.050.04
جلد–0.010.01
سطح العظم0.030.010.01
الغدد اللعابية––0.01
مخ––0.01
باقي الجسم0.300.050.12
المجموع1.001.001.00

الحساب من الجرعة المكافئة:

هـ=∑تيدبليوتي⋅حتي=∑تيدبليوتي∑RدبليوR⋅د¯تي،R{\displaystyle E=\sum _{T}W_{T}\cdot H_{T}=\sum _{T}W_{T}\sum _{R}W_{R}\cdot {\overline {D}}_{T,R}}.

الحساب من الجرعة الممتصة:

هـ=∑تيدبليوتي∑RدبليوR⋅∫تيدR(x،y،z)ρ(x،y،z)دV∫تيρ(x،y،z)دV{\displaystyle E=\sum _{T}W_{T}\sum _{R}W_{R}\cdot {\frac {\displaystyle \int _{T}D_{R}(x,y,z)\rho (x,y,z)dV}{\displaystyle \int _{T}\rho (x,y,z)dV}}}

أين

هـ{\displaystyle E}الجرعة الفعالة للكائن الحي بأكمله
حتي{\displaystyle H_{T}}الجرعة المكافئة التي يمتصها النسيج T
دبليوتي{\displaystyle W_{T}}هو عامل ترجيح الأنسجة المحدد بموجب اللوائح
دبليوR{\displaystyle W_{R}}هو عامل ترجيح الإشعاع المحدد بموجب اللوائح
د¯تي،R{\displaystyle {\overline {D}}_{T,R}}هي متوسط ​​الجرعة الممتصة في النسيج T بواسطة نوع الإشعاع R
دR(x،y،z){\displaystyle D_{R}(x,y,z)}الجرعة الممتصة من الإشعاع من النوع R كدالة للموقع
ρ(x،y،z){\displaystyle \rho (x,y,z)}الكثافة كدالة للموقع
V{\displaystyle V}الحجم
تي{\displaystyle T}هو النسيج أو العضو محل الاهتمام

تم اختيار عوامل ترجيح الأنسجة الصادرة عن اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP) لتمثيل نسبة المخاطر الصحية، أو التأثير البيولوجي، التي تُعزى إلى النسيج المحدد المذكور. وقد تم تنقيح عوامل الترجيح هذه مرتين، كما هو موضح في الرسم البياني أعلاه.

لا تزال هيئة التنظيم النووي الأمريكية تستخدم عوامل ترجيح الأنسجة الصادرة عن اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع عام 1977 في لوائحها، على الرغم من التوصيات المنقحة اللاحقة للجنة الدولية للحماية من الإشعاع. [ 16 ]

حسب نوع التصوير الطبي

الجرعة الفعالة حسب نوع التصوير الطبي
  • v
  • ت
  • هـ
الأعضاء المستهدفةنوع الامتحانالجرعة الفعالة لدى البالغين [ 17 ]الوقت المكافئ للإشعاع الخلفي [ 17 ]
التصوير المقطعي المحوسب للرأسسلسلة فردية2 ملي سيفرت8 أشهر
مع وبدون مادة التباين الإشعاعي4 ملي سيفرت16 شهرًا
صدرالتصوير المقطعي المحوسب للصدر7 ملي سيفرتسنتان
التصوير المقطعي المحوسب للصدر، بروتوكول فحص سرطان الرئة1.5 ملي سيفرتستة أشهر
صورة أشعة سينية للصدر0.1 ملي سيفرت10 أيام
قلبتصوير الأوعية التاجية المقطعي المحوسب12 ملي سيفرتأربع سنوات
فحص الكالسيوم التاجي بالأشعة المقطعية3 ملي سيفرتسنة واحدة
البطنالتصوير المقطعي المحوسب للبطن والحوض10 ملي سيفرت3 سنوات
التصوير المقطعي المحوسب للبطن والحوض، بروتوكول الجرعة المنخفضة3 ملي سيفرت [ 18 ]سنة واحدة
التصوير المقطعي المحوسب للبطن والحوض، مع أو بدون استخدام مادة التباين الإشعاعي20 ملي سيفرت7 سنوات
تصوير القولون المقطعي المحوسب6 ملي سيفرتسنتان
تصوير الحويضة الوريدي3 ملي سيفرتسنة واحدة
سلسلة صور الجهاز الهضمي العلوي6 ملي سيفرتسنتان
سلسلة الجهاز الهضمي السفلي8 ملي سيفرت3 سنوات
العمود الفقريصورة أشعة سينية للعمود الفقري1.5 ملي سيفرتستة أشهر
التصوير المقطعي المحوسب للعمود الفقري6 ملي سيفرتسنتان
الأطرافصورة أشعة سينية للطرف0.001 ملي سيفرت3 ساعات
تصوير الأوعية الدموية المقطعي المحوسب للأطراف السفلية0.3 - 1.6 ملي سيفرت [ 19 ]من 5 أسابيع إلى 6 أشهر
الأشعة السينية للأسنان0.005 ملي سيفرتيوم واحد
قياس كثافة العظام ( DEXA )0.001 ملي سيفرت3 ساعات
مزيج التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني والتصوير المقطعي المحوسب25 ملي سيفرت8 سنوات
التصوير الشعاعي للثدي0.4 ملي سيفرت7 أسابيع

الآثار الصحية

الإشعاع المؤين ضارٌّ عمومًا وقد يكون قاتلًا للكائنات الحية، ولكنه قد يُفيد في العلاج الإشعاعي لعلاج السرطان وفرط نشاط الغدة الدرقية . أكثر آثاره شيوعًا هو تحفيز السرطان، والذي قد يظهر بعد سنوات أو عقود من التعرض له. قد تُسبب الجرعات العالية حروقًا إشعاعية شديدة الوضوح ، و/أو الوفاة السريعة نتيجة متلازمة الإشعاع الحادة . تُستخدم جرعات مُتحكَّم بها في التصوير الطبي والعلاج الإشعاعي .

المصطلحات التنظيمية

اللوائح البريطانية

تحدد لوائح الإشعاعات المؤينة في المملكة المتحدة لعام 1999 استخدامها لمصطلح الجرعة الفعالة؛ "أي إشارة إلى الجرعة الفعالة تعني مجموع الجرعة الفعالة للجسم بأكمله من الإشعاع الخارجي والجرعة الفعالة الملتزمة من الإشعاع الداخلي." [ 20 ]

الجرعة الفعالة المكافئة في الولايات المتحدة

أبقت هيئة التنظيم النووي الأمريكية في نظامها التنظيمي على مصطلح " مكافئ الجرعة الفعالة" القديم للإشارة إلى كمية مماثلة للجرعة الفعالة التي حددتها اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع. ويُعرّف مكافئ الجرعة الفعالة الكلي (TEDE) لدى هيئة التنظيم النووي بأنه مجموع الجرعة الفعالة الخارجية مع الجرعة الداخلية الملتزمة؛ أي جميع مصادر الجرعة.

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

  • الجرعة المكافئة العميقة (DDE)، وهي في الواقع جرعة مكافئة للجسم بأكمله
  • الجرعة المكافئة السطحية (SDE)، وهي في الواقع الجرعة الفعالة للجلد

تاريخ

طُرح مفهوم الجرعة الفعالة عام 1975 من قِبل فولفغانغ جاكوبي (1928-2015) في منشوره "مفهوم الجرعة الفعالة: اقتراح لدمج جرعات الأعضاء". [ 6 ] [ 21 ] وسرعان ما أُدرج هذا المفهوم عام 1977 تحت مسمى "مكافئ الجرعة الفعالة" في المنشور رقم 26 الصادر عن اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP). وفي عام 1991، اختصرت اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع (ICRP) الاسم في منشورها رقم 60 إلى "الجرعة الفعالة". [ 22 ] ويُشار إلى هذه الكمية أحيانًا بشكل خاطئ باسم "مكافئ الجرعة" نظرًا للاسم السابق، وهذا الخطأ في التسمية يُسبب بدوره التباسًا مع الجرعة المكافئة . وقد نُقحت عوامل ترجيح الأنسجة عامي 1990 و2007 بناءً على بيانات جديدة.

الاستخدام المستقبلي للجرعة الفعالة

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. [ 23 ]

كما اقتُرح استخدام الجرعة الفعالة كمؤشر تقريبي للمخاطر المحتملة من الفحوصات الطبية. وستخضع هذه المقترحات للمراحل التالية:

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

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع، 103 الفقرة 103
  2. ↑ منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103، مسرد المصطلحات
  3. ↑ منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103، الفقرتان 104 و105
  4. ↑ منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103
  5. ↑ تقرير اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103، الفقرتان 104 و105
  6. 1 2 مجلة الحماية الإشعاعية المجلد 35 العدد 3 2015. "نعي - فولفغانغ جاكوبي 1928 - 2015".
  7. ↑ ملخص تنفيذي للمنشور رقم 103 للجنة الدولية للحماية من الإشعاع، الفقرة 101
  8. ↑ ملخص تنفيذي للمنشور رقم 103 للجنة الدولية للحماية من الإشعاع، الفقرة j
  9. ↑ منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103 الفقرة 101
  10. ↑ منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103، الفقرة 22 وقاموس المصطلحات
  11. ↑ منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103 - مسرد المصطلحات.
  12. ↑ "قياس الإشعاع" . موقع المجلس الوطني للبحوث . مؤرشف من الأصل بتاريخ 16 مايو 2025. تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أكتوبر 2025 .
  13. ↑ الملحق أ من تقرير لجنة الأمم المتحدة العلمية المعنية بآثار الإشعاع الذري لعام 2008، مؤرشف بتاريخ 20 أكتوبر 2020 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) ، الصفحة 40، الجدول أ1، تم استرجاعه بتاريخ 20 يوليو 2011.
  14. ↑ 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 ): 8. Bibcode : 1991JRP....11..199V . doi : 10.1016/0146-6453(91)90066-P . ISBN 978-0-08-041144-6.
  15. ↑ «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 978-0-7020-3048-2أُرشف من الأصل في 16 نوفمبر 2012. تم الاطلاع عليه في 17 مايو 2012 .
  16. ↑ 10 CFR 20.1003 . هيئة التنظيم النووي الأمريكية. 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 نوفمبر 2012 .
  17. ١ ٢ ما لم يُذكر خلاف ذلك في المربعات، فإن المرجع هو:- "جرعة الإشعاع في فحوصات الأشعة السينية والتصوير المقطعي المحوسب" . RadiologyInfo.org من قِبل الجمعية الإشعاعية لأمريكا الشمالية . تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٣ أكتوبر ٢٠١٧ .
  18. ↑ بريسبان، واين؛ بيلي، مايكل ر.؛ سورنسن، ماثيو د. (2016). "نظرة عامة على تقنيات تصوير حصى الكلى" . مجلة نيتشر ريفيوز يورولوجي (مقالة مراجعة). 13 (11). سبرينغر نيتشر: 654-662 . doi : 10.1038/nrurol.2016.154 . ISSN 1759-4812 . PMC 5443345. PMID 27578040 .   
  19. ↑ تشانغ، تشولي؛ تشي، لي؛ مينيل، فيليكس جي؛ تشو، تشانغ شنغ؛ تشاو، يان إي؛ شوبف، يو. جوزيف؛ تشانغ، لونغ جيانغ؛ لو، غوانغ مينغ (2014). "جودة الصورة وجرعة الإشعاع في تصوير الأوعية الدموية المقطعي المحوسب للأطراف السفلية باستخدام 70 كيلو فولت، واكتساب عالي الدقة، وإعادة بناء تكرارية مؤكدة بالسينوجرام" . PLOS ONE . 9 (6) e99112. Bibcode : 2014PLoSO...999112Q . doi : 10.1371/journal.pone.0099112 . ISSN 1932-6203 . PMC 4051648. PMID 24915439 .   
  20. ↑ لوائح الإشعاعات المؤينة في المملكة المتحدة لعام 1999
  21. ↑ جاكوبي، دبليو (1975). "مفهوم الجرعة الفعالة - اقتراح لدمج جرعات الأعضاء". إشعاع. بيئة . فيزياء حيوية . 12 (2): 101-109 . Bibcode : 1975REBio..12..101J . doi : 10.1007/BF01328971 . PMID 1178826. S2CID 44791936 .  
  22. ↑ منشور اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع رقم 103، الفقرة 101
  23. ↑ "استخدام الجرعة الفعالة"، جون هاريسون. الندوة الدولية الثالثة حول نظام الحماية الإشعاعية، أكتوبر 2015، سيول.

إم إيه بويد. "عالم قياس جرعات الإشعاع المُربك - 9444" (ملف PDF) . وكالة حماية البيئة الأمريكية . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 21 ديسمبر 2016. تاريخ الاطلاع: 26 مايو 2014 . – سرد للاختلافات الزمنية بين أنظمة قياس الجرعات في الولايات المتحدة الأمريكية واللجنة الدولية للحماية من الإشعاع