Gray
Odvodená jednotka SI · veličina: absorbovaná dávka ionizujúceho žiarenia
01 · Definícia
Jeden gray je joule energie ionizujúceho žiarenia pohltený kilogramom látky. Veličina je čisto energetická: nevie nič o druhu žiarenia ani o tom, či pred ňou leží živé tkanivo, alebo olovená doska.
Energie je tu prekvapivo málo. Pre človeka smrteľná dávka štyroch grayov ohreje telo asi o tisícinu stupňa — toľko dá sekunda svietenia žiarovky. Nebezpečenstvo nevytvára teplo, ale spôsob doručenia: žiarenie trhá molekuly po jednej a pretrhnuté vlákno DNA sa nezacelí tým, že energie bolo málo. Práve preto rádiológovia hovoria o grayoch, a nie o stupňoch.
Kvantum gama rozsype svoju energiu po dlhej dráhe riedkymi ionizáciami; častica alfa ju uloží na niekoľkých mikrometroch súvislou stopou zlomov. Absorbovaná dávka je v oboch prípadoch tá istá a biologický výsledok sa líši dvadsaťkrát. Práve preto vedľa grayu existuje sievert: násobí dávku váhovým činiteľom žiarenia a už odpovedá na otázku o nebezpečenstve. Pre röntgenové a gama žiarenie je činiteľ jeden a čísla sa zhodujú — odtiaľ zvyk pliesť jednotky.
02 · Prevod
Zadajte dávku — list ju rozloží na jednotky
Rad sa v medicíne udržal do deväťdesiatych rokov a dodnes sa vyskytuje v amerických protokoloch. Röntgen nemeria dávku v tkanive, ale ionizáciu vzduchu, a preto je prevod podmienený: súčiniteľ závisí od energie žiarenia a od ožarovaného tkaniva.
Rad sa objavil v roku 1953 ako «radiation absorbed dose» a bol stanovený na sto ergov na gram — blízko dávke, ktorú jeden röntgen zanechá v mäkkom tkanive. Keď v roku 1975 prišiel gray, pomer vyšiel nepohodlne na druhú stranu: sto radov na jeden gray. Americké kliniky prechádzali takmer dvadsať rokov a v starých chorobopisoch stoja oba zápisy vedľa seba.
| Jednotka | Názov | Hodnota | Kde sa vyskytuje |
|---|---|---|---|
| Gy | gray, jednotka SI | 2 | rádioterapia, dozimetria |
| mGy | miligray | 2000 | diagnostika, tomografia |
| µGy | mikrogray | 2 000 000 | snímky, prírodné pozadie |
| kGy | kilogray | 0,002 | sterilizácia, úprava potravín |
| J/kg | joule na kilogram | 2 | definícia jednotky |
| Gy·kg | energia na 70 kg tela | 140 | celková pohltená energia |
| rad | radiation absorbed dose, 1953 | 200 | USA do 1990. rokov, staré chorobopisy |
| mrad | millirad | 200 000 | dozimetria personálu |
| erg/g | erg na gram | 20 000 | pôvodné znenie radu |
| R | röntgen vo vzduchu, približne | 227,27 | ionizácia vzduchu, nie tkaniva |
| rem | biologický ekvivalent, pri činiteli 1 | 200 | obdoba sievertu v starých normách |
| Gy | gray | 2 | dnešná jednotka |
Gray počíta energiu odovzdanú látke. Ujma na zdraví je už sievert: ten istý rozmer, ale s opravou na druh žiarenia.
03 · Rády veličín
od snímky zuba po priemyselný ožarovačDva grayy: jedna frakcia rádioterapie
04 · Meracie prístroje
Čím sa meria absorbovaná dávka
Jediný prístroj, ktorý meria dávku priamo podľa definície: ožiarený blok grafitu sa ohreje a teplomer zachytí vzostup v mikrokelvinoch. Primárny etalón národných laboratórií, ktorý potrebuje ochranu pred prievanom viac než pred žiarením.
Pracovný nástroj kliniky: náprstková komora vo vodnom fantóme zbiera náboj vytvorený žiarením a podľa neho počíta dávku. Jej údaje sú zviazané s kalorimetrom reťazou kalibrácií a steny sa volia tak, aby komora odpovedala ako voda.
Kryštál fluoridu lítneho si dávku pamätá tým, že drží vyrazené elektróny v poruchách mriežky. Zohriaty na tristo stupňov ich vráti ako svetlo, ktorého jas je úmerný dávke. Takéto tabletky nosia na plášti zamestnanci kliník a elektrární.
Gél polymerizuje tam, kam dávka došla, a ožiarený objem potom prečíta tomograf: vznikne trojrozmerná mapa. Rádiochromný film robí to isté v rovine a tmavne priamo pod zväzkom bez akéhokoľvek vyvolávania — tak sa overujú zložité ožarovacie plány.
05 · Pravidlá zápisu
Gy je energia, Sv je riziko
Značka sa píše veľkým G a malým y. Dávka v grayoch sa vždy vzťahuje na konkrétny orgán alebo objem: «dvetisíc grayov na nádor» bez uvedenia orgánu neznamená nič. V rádioterapii sa dávka zapisuje spolu s počtom frakcií.
Sievert a gray zdieľajú jeden rozmer, dajú sa teda zameniť bez počtovej chyby — a práve preto brožúra SI dovolila obom veličinám vlastné mená. Pravidlo je jednoduché: energia odovzdaná látke sú grayy; ujma na zdraví, vážená druhom žiarenia, sú sieverty. Dávkový príkon sa píše ako Gy/s alebo Gy/min.
06 · Susedné jednotky
Rádiologická trojica ide reťazou: becquerel počíta rozpady v zdroji, gray energiu, ktorá dorazila k látke, sievert očakávanú ujmu. Každý ďalší krok vyžaduje údaje, ktoré predchádzajúci nenesie.
Váhový činiteľ je jeden pre röntgenové a gama žiarenie a pre elektróny, dvadsať pre častice alfa a päť až dvadsať pre neutróny podľa energie. Z listov Simetria ku grayu priliehajú becquerel, sievert, joule a kilogram, z ktorých je zložený, a curie listov Simetria ku grayu priliehajú becquerel, sievert, joule a kilogram, z ktorých je zložený, a curie s röntgenom v historickej časti.
07 · Historický oddiel
Ako sa naučili merať to, čo nevidno
Prvou mierou ožiarenia bola dávka vyvolávajúca viditeľné začervenanie kože. Lekár ožaroval pacienta, kým sa neobjavil erytém, a to platilo za jednotku. Prah závisel od človeka, od energie lampy a od toho, ako dlho sa lekár díval.
Prvá fyzikálna jednotka: množstvo ionizácie, ktoré žiarenie vytvorí v kubickom centimetri vzduchu. Objektívna a opakovateľná — lenže meria vzduch, a nie pacienta, a platí len pre röntgenové a gama žiarenie.
Komisia pre rádiologické jednotky zaviedla rad — sto ergov na gram. Veličina konečne opisovala to, čo sa deje v tkanive, a zvolila sa blízko dávke jedného röntgenu, aby sa lekári nemuseli preúčať.
Generálna konferencia pomenovala jednotku po britskom rádiobiológovi, ktorý pracoval na účinku žiarenia na tkanivá a na neutrónovej terapii. Gray je ten istý rad, stokrát zväčšený až na celý joule na kilogram.
Jednotka, ktorú takmer nikto nemeria priamo
Definícia grayu velí zmerať ohrev, lenže ten ohrev je mizivo malý: terapeutické dva grayy ohrejú tkanivo o pol tisíciny stupňa. Kalorimeter to zvládne len preto, že stojí vo vákuovom obale a chytá mikrokelviny na bloku grafitu; na klinike sa tak nepracuje. Tam sa meria ionizácia v komore a prevádza sa na dávku cez súčinitele zviazané s kalorimetrom reťazou troch až štyroch kalibrácií. Neistota na výstupe je asi dve percentá a to platí za dobrý výsledok: v rádioterapii prekročenie dávky o päť percent už mení výsledok liečby. Osobitnou ťažkosťou je, že dávka závisí od látky: ten istý zväzok odovzdá kosti a mäkkému tkanivu inú energiu, preto sa v protokoloch vždy píše, dávka v čom presne — vo vode, vo vzduchu alebo v tkanive.
Katalóg · meracie jednotky
List pre každú veličinu
Sedem základných jednotiek SI, dvadsaťdva odvodených s vlastnými názvami a jednotky mimo sústavy, bez ktorých sa nezaobíde technika ani bežný život. Každá má svoj list: definícia, prevod, prístroje, pravidlá zápisu. V 28 jazykoch.