Gray
Unità SI derivata · grandezza: dose assorbita di radiazione ionizzante
01 · Definizione
Un gray è un joule di energia di radiazione ionizzante assorbito da un chilogrammo di materia. La grandezza è puramente energetica: non sa nulla del tipo di radiazione, né se davanti a sé abbia tessuto vivo o una lastra di piombo.
Di energia qui ce n’è sorprendentemente poca. Una dose di quattro gray, mortale per l’uomo, scalda il corpo di circa un millesimo di grado — quanto un secondo di lampadina. Il pericolo non lo crea il calore ma il modo della consegna: la radiazione strappa le molecole una a una, e un filamento di DNA spezzato non si ripara per il fatto che l’energia fosse poca. Per questo i radiologi parlano di gray e non di gradi.
Un quanto gamma sparge la sua energia lungo un tragitto esteso in ionizzazioni rade; una particella alfa deposita la stessa energia in pochi micrometri. Il gray conta solo il totale — per questo la stessa dose lascia danni del tutto diversi, e per questo accanto a lui esiste il sievert.
02 · Conversione
Inserisci una dose — la scheda la scomporrà per unità
Il rad si è mantenuto in medicina fino agli anni novanta e compare ancora nei protocolli americani. Il röntgen non misura la dose nel tessuto ma la ionizzazione dell’aria, perciò la conversione è condizionata: il coefficiente dipende dall’energia della radiazione e dal tessuto irradiato.
Il rad comparve nel 1953 come «radiation absorbed dose» e fu fissato a cento erg per grammo — un valore vicino alla dose che un röntgen lascia nel tessuto molle. Quando nel 1975 arrivò il gray, il rapporto risultò scomodo nell’altro senso: cento rad per un gray. Le cliniche americane impiegarono quasi vent’anni a cambiare, e nelle vecchie cartelle compaiono entrambe le annotazioni una accanto all’altra.
| Unità | Nome | Valore | Dove si incontra |
|---|---|---|---|
| Gy | gray, unità del SI | 2 | radioterapia, dosimetria |
| mGy | milligray | 2000 | diagnostica, tomografia |
| µGy | microgray | 2 000 000 | radiografie, fondo naturale |
| kGy | kilogray | 0,002 | sterilizzazione, trattamento degli alimenti |
| J/kg | joule per chilogrammo | 2 | la definizione dell’unità |
| Gy·kg | energia su 70 kg di corpo | 140 | energia assorbita totale |
| rad | radiation absorbed dose, 1953 | 200 | USA fino agli anni 1990, vecchie cartelle |
| mrad | millirad | 200 000 | dosimetria del personale |
| erg/g | erg per grammo | 20 000 | la dicitura originaria del rad |
| R | röntgen in aria, approssimativamente | 227,27 | ionizzazione dell’aria, non del tessuto |
| rem | equivalente biologico, con fattore 1 | 200 | l’analogo del sievert nelle vecchie norme |
| Gy | gray | 2 | l’unità odierna |
Il gray conta l’energia ceduta alla materia. Il danno alla salute è già il sievert: la stessa dimensione, ma con una correzione per il tipo di radiazione.
03 · Ordini di grandezza
dalla radiografia dentale all’irradiatore industrialeDue gray: una singola frazione di radioterapia
04 · Strumenti di misura
Con che cosa si misura la dose assorbita
L’unico apparecchio che misura la dose direttamente secondo la definizione: un blocco di grafite irradiato si scalda, e un termometro afferra la salita in microkelvin. Il campione primario dei laboratori nazionali, che ha bisogno di più protezione dalle correnti d’aria che dalla radiazione.
Lo strumento di lavoro della clinica: una camera a ditale in un fantoccio d’acqua raccoglie la carica creata dalla radiazione e con essa calcola la dose. Le sue letture sono legate al calorimetro attraverso una catena di tarature, e le pareti si scelgono perché la camera risponda come l’acqua.
Un cristallo di fluoruro di litio ricorda la dose trattenendo negli difetti del reticolo gli elettroni strappati. Scaldato a trecento gradi li restituisce come luce, la cui intensità è proporzionale alla dose. Queste pastiglie le porta sul camice il personale di cliniche e centrali.
Il gel polimerizza là dove la dose è arrivata, e il volume irradiato viene poi letto da un tomografo: si ottiene una mappa tridimensionale. La pellicola radiocromica fa lo stesso su un piano, annerendo sotto il fascio senza alcuno sviluppo — così si verificano i piani di trattamento complessi.
05 · Regole di scrittura
Gy è energia, Sv è rischio
Il simbolo si scrive con G maiuscola e y minuscola. Una dose in gray si riferisce sempre a un organo o a un volume preciso: «duemila gray al tumore» non significa nulla senza nominare l’organo. In radioterapia la dose si annota insieme al numero di frazioni.
Il sievert e il gray condividono una dimensione, quindi si possono scambiare senza errore aritmetico — e proprio per questo l’opuscolo del SI ha concesso a entrambe le grandezze nomi propri. La regola è semplice: l’energia ceduta alla materia sono gray; il danno alla salute, pesato per il tipo di radiazione, sono sievert. Il rateo di dose si scrive Gy/s o Gy/min.
06 · Unità vicine
Il trio radiologico procede in catena: il becquerel conta i decadimenti nella sorgente, il gray l’energia giunta alla materia, il sievert il danno atteso. Ogni passo successivo richiede dati che il precedente non porta.
Il fattore di ponderazione vale uno per i raggi X, la radiazione gamma e gli elettroni, venti per le particelle alfa e da cinque a venti per i neutroni secondo l’energia. Fra le schede di Simetrium al gray si affiancano il becquerel, il sievert, il joule e il chilogrammo di cui è fatto, e il curie le schede di Simetrium si affiancano al gray becquerel, sievert, joule e chilogrammo, di cui è fatto, e curie con il röntgen nella sezione storica.
07 · Sezione storica
Come si è imparato a misurare ciò che non si vede
La prima misura di esposizione fu la dose che provocava un arrossamento visibile della pelle. Il medico irradiava il paziente finché compariva l’eritema, e ciò valeva come unità. La soglia dipendeva dalla persona, dall’energia del tubo e da quanto a lungo il medico guardava.
La prima unità fisica: la quantità di ionizzazione che la radiazione crea in un centimetro cubo d’aria. Oggettiva e ripetibile — ma misura l’aria e non il paziente, e vale solo per i raggi X e gamma.
La commissione per le unità radiologiche introdusse il rad — cento erg per grammo. La grandezza descriveva finalmente ciò che accade nel tessuto, e la si scelse vicina alla dose di un röntgen perché i medici non dovessero reimparare.
La Conferenza generale diede all’unità il nome del radiobiologo britannico che lavorò sull’azione della radiazione sui tessuti e sulla terapia con neutroni. Il gray è lo stesso rad, moltiplicato per cento fino al joule intero per chilogrammo.
L’unità che quasi nessuno misura direttamente
La definizione del gray chiede di misurare un riscaldamento, ma quel riscaldamento è minimo: due gray terapeutici scaldano il tessuto di mezzo millesimo di grado. Il calorimetro ci riesce solo perché sta dentro un involucro sottovuoto e afferra microkelvin, e tutta la catena della dosimetria clinica pende da quell’unico apparecchio.
Catalogo · unità di misura
Una scheda per ogni grandezza
Sette unità di base del SI, ventidue derivate con nome proprio e le unità fuori sistema senza le quali non se la cavano né la tecnica né la vita di ogni giorno. Ognuna ha il suo foglio: definizione, conversione, strumenti, regole di scrittura. In 18 lingue.