Gray
Unitate SI derivată · mărime: doza absorbită de radiație ionizantă
01 · Definiție
Un gray este un joule de energie a radiației ionizante absorbit de un kilogram de materie. Mărimea este pur energetică: nu știe nimic despre tipul radiației și nici dacă în fața ei se află țesut viu ori o placă de plumb.
Energie este aici uimitor de puțină. O doză de patru grai, mortală pentru om, încălzește corpul cu vreo miime de grad — cât dă o secundă de bec electric. Pericolul nu îl face căldura, ci modul livrării: radiația rupe moleculele una câte una, iar un fir de ADN rupt nu se vindecă pentru că energia a fost puțină. Tocmai de aceea radiologii vorbesc despre grai, nu despre grade.
O cuantă gama își împrăștie energia pe un drum lung prin ionizări rare; o particulă alfa o așază pe câțiva micrometri ca o urmă continuă de rupturi. Doza absorbită este aceeași în ambele cazuri, iar rezultatul biologic diferă de douăzeci de ori. Tocmai de aceea alături de gray există sievertul: înmulțește doza cu factorul de ponderare al radiației și răspunde deja la întrebarea despre pericol. Pentru razele X și radiația gama factorul este unu, iar numerele coincid — de aici obiceiul de a confunda unitățile.
02 · Conversie
Introduceți o doză — fișa o va descompune pe unități
Radul s-a păstrat în medicină până în anii nouăzeci și apare încă în protocoalele americane. Röntgenul nu măsoară doza în țesut, ci ionizarea aerului, de aceea conversia este condiționată: coeficientul depinde de energia radiației și de țesutul iradiat.
Radul a apărut în 1953 ca «radiation absorbed dose» și a fost fixat la o sută de ergi pe gram — aproape de doza pe care un röntgen o lasă în țesutul moale. Când în 1975 a venit gray-ul, raportul a ieșit incomod în celălalt sens: o sută de razi la un gray. Clinicile americane au trecut aproape douăzeci de ani, iar în foile vechi stau ambele însemnări alături.
| Unitate | Nume | Valoare | Unde apare |
|---|---|---|---|
| Gy | gray, unitate SI | 2 | radioterapie, dozimetrie |
| mGy | miligray | 2000 | diagnostic, tomografie |
| µGy | microgray | 2 000 000 | radiografii, fond natural |
| kGy | kilogray | 0,002 | sterilizare, tratarea alimentelor |
| J/kg | joule pe kilogram | 2 | definiția unității |
| Gy·kg | energie pe 70 kg de corp | 140 | energia absorbită totală |
| rad | radiation absorbed dose, 1953 | 200 | SUA până în anii 1990, foi vechi |
| mrad | milirad | 200 000 | dozimetria personalului |
| erg/g | erg pe gram | 20 000 | formularea originară a radului |
| R | röntgen în aer, aproximativ | 227,27 | ionizarea aerului, nu a țesutului |
| rem | echivalent biologic, la un factor de 1 | 200 | corespondentul sievertului în normele vechi |
| Gy | gray | 2 | unitatea de azi |
Gray-ul numără energia cedată materiei. Vătămarea sănătății este deja sievertul: aceeași dimensiune, dar cu o corecție pentru tipul radiației.
03 · Ordine de mărime
de la radiografia dentară la iradiatorul industrialDoi grai: o singură fracțiune de radioterapie
04 · Instrumente de măsură
Cu ce se măsoară doza absorbită
Singurul aparat care măsoară doza direct după definiție: un bloc de grafit iradiat se încălzește, iar un termometru prinde creșterea în microkelvini. Etalonul primar al laboratoarelor naționale, care cere mai multă apărare de curent decât de radiație.
Instrumentul de lucru al clinicii: o cameră-degetar într-un fantom de apă strânge sarcina creată de radiație și după ea calculează doza. Indicațiile ei sunt legate de calorimetru printr-un lanț de etalonări, iar pereții se aleg astfel încât camera să răspundă ca apa.
Un cristal de fluorură de litiu ține minte doza, păstrând electronii smulși în defectele rețelei. Încălzit la trei sute de grade îi dă înapoi ca lumină, a cărei strălucire este proporțională cu doza. Astfel de pastile poartă pe halat angajații clinicilor și centralelor.
Gelul polimerizează acolo unde a ajuns doza, iar volumul iradiat este apoi citit de un tomograf: iese o hartă tridimensională. Filmul radiocromic face același lucru într-un plan, înnegrind direct sub fascicul fără nicio developare — așa se verifică planurile de iradiere complicate.
05 · Reguli de scriere
Gy e energie, Sv e risc
Simbolul se scrie cu G mare și y mic. O doză în grai se referă întotdeauna la un organ sau volum anume: «două mii de grai pe tumoră» nu înseamnă nimic fără a numi organul. În radioterapie doza se notează împreună cu numărul de fracțiuni.
Sievertul și gray-ul împart o dimensiune, deci pot fi confundate fără greșeală aritmetică — și tocmai de aceea broșura SI a îngăduit ambelor mărimi nume proprii. Regula e simplă: energia cedată materiei sunt grai; vătămarea sănătății, ponderată după tipul radiației, sunt sieverți. Debitul dozei se scrie Gy/s sau Gy/min.
06 · Unități vecine
Trioul radiologic merge în lanț: becquerelul numără dezintegrările în sursă, gray-ul energia ajunsă la materie, sievertul vătămarea așteptată. Fiecare pas următor cere date pe care cel dinainte nu le poartă.
dezintegrări / s
J / kg
J / kg
Factorul de ponderare este unu pentru razele X, radiația gama și electroni, douăzeci pentru particulele alfa și de la cinci la douăzeci pentru neutroni după energie. Dintre fișele Simetrium, de gray se învecinează becquerelul, sievertul, joule-ul și kilogramul din care este alcătuit, și curie fișele Simetrium se învecinează cu gray-ul becquerel, sievert, joule și kilogram, din care este alcătuit, și curie cu röntgenul în secțiunea istorică.
07 · Secțiune istorică
Cum s-a învățat să se măsoare ce nu se vede
Prima măsură a iradierii a fost doza care producea o înroșire vizibilă a pielii. Medicul iradia pacientul până apărea eritemul, iar asta ținea loc de unitate. Pragul depindea de om, de energia tubului și de cât de mult privea medicul.
Prima unitate fizică: cantitatea de ionizare pe care radiația o creează într-un centimetru cub de aer. Obiectivă și repetabilă — dar măsoară aerul, nu pacientul, și e valabilă doar pentru razele X și gama.
Comisia pentru unități radiologice a introdus radul — o sută de ergi pe gram. Mărimea descria în sfârșit ce se petrece în țesut și a fost aleasă aproape de doza unui röntgen, ca medicii să nu fie nevoiți să reînvețe.
Conferința Generală a numit unitatea după radiobiologul britanic care a lucrat asupra acțiunii radiației asupra țesuturilor și asupra terapiei cu neutroni. Gray-ul este același rad, mărit de o sută de ori până la joule-ul întreg pe kilogram.
Unitatea pe care aproape nimeni nu o măsoară direct
Definiția gray-ului cere să se măsoare o încălzire, dar acea încălzire este infimă: doi grai terapeutici încălzesc țesutul cu o jumătate de miime de grad. Calorimetrul reușește doar pentru că stă într-un înveliș vidat și prinde microkelvini pe un bloc de grafit; în clinică nu se lucrează așa. Acolo se măsoară ionizarea într-o cameră și se transformă în doză prin coeficienți legați de calorimetru printr-un lanț de trei sau patru etalonări. Incertitudinea finală este de vreo două procente, iar asta trece drept rezultat bun: în radioterapie o depășire de cinci procente schimbă deja rezultatul tratamentului. O dificultate aparte este că doza depinde de substanță: același fascicul cedează osului și țesutului moale energii diferite, de aceea în rapoarte se scrie întotdeauna doza în ce anume — în apă, în aer sau în țesut.
Catalog · unități de măsură
O fișă pentru fiecare mărime
Șapte unități fundamentale SI, douăzeci și două derivate cu nume propriu și unitățile din afara sistemului fără de care nu se descurcă nici tehnica, nici viața de zi cu zi. Fiecare are foaia ei: definiție, conversie, instrumente, reguli de scriere. În 28 de limbi.