Gray
Odvozená jednotka SI · veličina: absorbovaná dávka ionizujícího záření
01 · Definice
Jeden gray je joule energie ionizujícího záření pohlcený kilogramem látky. Veličina je čistě energetická: neví nic o druhu záření ani o tom, zda před ní leží živá tkáň, či olověná deska.
Energie je tu překvapivě málo. Pro člověka smrtelná dávka čtyř grayů ohřeje tělo asi o tisícinu stupně — tolik dá vteřina svícení žárovky. Nebezpečí nevytváří teplo, nýbrž způsob doručení: záření trhá molekuly po jedné a přetržené vlákno DNA se nezacelí tím, že energie bylo málo. Právě proto radiologové mluví o grayích, a ne o stupních.
Kvantum gama rozsype svou energii po dlouhé dráze řídkými ionizacemi; částice alfa uloží tutéž energii na několika mikrometrech. Gray počítá jen součet — proto tatáž dávka zanechá zcela jiné poškození, a proto vedle něj existuje sievert.
02 · Převod
Zadejte dávku — list ji rozloží na jednotky
Rad se v medicíně udržel do devadesátých let a dodnes se vyskytuje v amerických protokolech. Rentgen neměří dávku ve tkáni, nýbrž ionizaci vzduchu, a proto je převod podmíněný: součinitel závisí na energii záření a na ozařované tkáni.
Rad se objevil roku 1953 jako «radiation absorbed dose» a byl stanoven na sto ergů na gram — blízko dávce, kterou jeden rentgen zanechá v měkké tkáni. Když roku 1975 přišel gray, poměr vyšel nepohodlně na druhou stranu: sto radů na jeden gray. Americké kliniky přecházely téměř dvacet let a ve starých chorobopisech stojí oba zápisy vedle sebe.
| Jednotka | Název | Hodnota | Kde se vyskytuje |
|---|---|---|---|
| Gy | gray, jednotka SI | 2 | radioterapie, dozimetrie |
| mGy | miligray | 2000 | diagnostika, tomografie |
| µGy | mikrogray | 2 000 000 | snímky, přírodní pozadí |
| kGy | kilogray | 0,002 | sterilizace, úprava potravin |
| J/kg | joule na kilogram | 2 | definice jednotky |
| Gy·kg | energie na 70 kg těla | 140 | celková pohlcená energie |
| rad | radiation absorbed dose, 1953 | 200 | USA do 1990. let, staré chorobopisy |
| mrad | millirad | 200 000 | dozimetrie personálu |
| erg/g | erg na gram | 20 000 | původní znění radu |
| R | rentgen ve vzduchu, přibližně | 227,27 | ionizace vzduchu, ne tkáně |
| rem | biologický ekvivalent, při činiteli 1 | 200 | obdoba sievertu ve starých normách |
| Gy | gray | 2 | dnešní jednotka |
Gray počítá energii odevzdanou látce. Újma na zdraví je už sievert: týž rozměr, ale s opravou na druh záření.
03 · Řády veličin
od snímku zubu po průmyslový ozařovačDva grayi: jedna frakce radioterapie
04 · Měřicí přístroje
Čím se měří absorbovaná dávka
Jediný přístroj, který měří dávku přímo podle definice: ozářený blok grafitu se ohřeje a teploměr zachytí vzestup v mikrokelvinech. Primární etalon národních laboratoří, který potřebuje ochranu před průvanem víc než před zářením.
Pracovní nástroj kliniky: náprstková komora ve vodním fantomu sbírá náboj vytvořený zářením a podle něj počítá dávku. Její údaje jsou svázány s kalorimetrem řetězcem kalibrací a stěny se volí tak, aby komora odpovídala jako voda.
Krystal fluoridu lithného si dávku pamatuje tím, že drží vyražené elektrony v poruchách mřížky. Zahřát na tři sta stupňů je vrátí jako světlo, jehož jas je úměrný dávce. Takové tabletky nosí na plášti zaměstnanci klinik a elektráren.
Gel polymeruje tam, kam dávka došla, a ozářený objem pak přečte tomograf: vznikne trojrozměrná mapa. Radiochromní film dělá totéž v rovině a tmavne přímo pod svazkem bez jakéhokoli vyvolání — tak se ověřují složité ozařovací plány.
05 · Pravidla zápisu
Gy je energie, Sv je riziko
Značka se píše velkým G a malým y. Dávka v grayích se vždy vztahuje ke konkrétnímu orgánu nebo objemu: «dva tisíce grayů na nádor» bez uvedení orgánu neznamená nic. V radioterapii se dávka zapisuje spolu s počtem frakcí.
Sievert a gray sdílejí jeden rozměr, lze je tedy zaměnit bez početní chyby — a právě proto brožura SI dovolila oběma veličinám vlastní jména. Pravidlo je prosté: energie odevzdaná látce jsou grayi; újma na zdraví, vážená druhem záření, jsou sieverty. Dávkový příkon se píše jako Gy/s nebo Gy/min.
06 · Sousední jednotky
Radiologická trojice jde řetězcem: becquerel počítá rozpady ve zdroji, gray energii, která dorazila k látce, sievert očekávanou újmu. Každý další krok vyžaduje data, která předchozí nenese.
Váhový činitel je jedna pro rentgenové a gama záření a pro elektrony, dvacet pro částice alfa a pět až dvacet pro neutrony podle energie. Z listů Simetria k grayi přiléhají becquerel, sievert, joule a kilogram, z nichž je složen, a curie listů Simetria k grayi přiléhají becquerel, sievert, joule a kilogram, z nichž je složen, a curie s rentgenem v historické části.
07 · Historický oddíl
Jak se naučili měřit to, co není vidět
První mírou ozáření byla dávka vyvolávající viditelné zčervenání kůže. Lékař ozařoval pacienta, dokud se neobjevil erytém, a to platilo za jednotku. Práh závisel na člověku, na energii lampy a na tom, jak dlouho se lékař díval.
První fyzikální jednotka: množství ionizace, které záření vytvoří v krychlovém centimetru vzduchu. Objektivní a opakovatelná — jenže měří vzduch, a ne pacienta, a platí jen pro rentgenové a gama záření.
Komise pro radiologické jednotky zavedla rad — sto ergů na gram. Veličina konečně popisovala to, co se děje ve tkáni, a zvolila se blízko dávce jednoho rentgenu, aby se lékaři nemuseli přeučovat.
Generální konference pojmenovala jednotku po britském radiobiologovi, který pracoval na účinku záření na tkáně a na neutronové terapii. Gray je týž rad, stokrát zvětšený až na celý joule na kilogram.
Jednotka, kterou téměř nikdo neměří přímo
Definice grayi velí změřit ohřev, jenže ten ohřev je mizivě malý: terapeutické dva grayi ohřejí tkáň o půl tisíciny stupně. Kalorimetr to zvládá jen proto, že stojí ve vakuovém obalu a chytá mikrokelviny, a celý řetězec klinické dozimetrie visí na tomto jediném přístroji.
Katalog · měřicí jednotky
List pro každou veličinu
Sedm základních jednotek SI, dvaadvacet odvozených s vlastními názvy a jednotky mimo soustavu, bez nichž se neobejde technika ani běžný život. Každá má svůj list: definice, převod, přístroje, pravidla zápisu. V 18 jazycích.