Gray
Đơn vị dẫn xuất SI · đại lượng: liều hấp thụ của bức xạ ion hoá
01 · Định nghĩa
Một gray là một joule năng lượng bức xạ ion hoá được một kilôgam vật chất hấp thụ. Đại lượng này thuần tuý về năng lượng: nó chẳng biết loại bức xạ, cũng chẳng biết trước mặt nó là mô sống hay một tấm chì.
Năng lượng ở đây ít đến kinh ngạc. Liều bốn gray, chết người, chỉ làm cơ thể ấm lên chừng một phần nghìn độ — bằng đúng một giây bóng đèn. Mối nguy không do nhiệt tạo ra mà do cách trao: bức xạ xé từng phân tử một, và một sợi ADN đứt không lành lại vì lẽ năng lượng ít. Chính vì thế các bác sĩ xạ nói về gray chứ không nói về độ.
Một lượng tử gamma rải năng lượng của mình dọc một quãng đường dài bằng những lần ion hoá thưa thớt; một hạt alpha đặt chính năng lượng ấy trên vài micrômét thành một vệt đứt gãy liền mạch. Liều hấp thụ trong cả hai trường hợp là một, mà kết quả sinh học khác nhau hai mươi lần. Chính vì thế bên cạnh gray có sievert: nó nhân liều với hệ số trọng số bức xạ và đã trả lời câu hỏi về mối nguy. Với tia X và bức xạ gamma hệ số bằng một, các con số trùng khít — thói quen lẫn lộn hai đơn vị bắt nguồn từ đó.
02 · Quy đổi
Nhập một liều — phiếu sẽ tách nó theo đơn vị
Rad trụ lại trong y học đến những năm chín mươi và đến nay vẫn gặp trong các phác đồ Mỹ. Röntgen không đo liều trong mô mà đo sự ion hoá của không khí, nên việc quy đổi là có điều kiện: hệ số phụ thuộc vào năng lượng bức xạ và vào mô bị chiếu.
Rad xuất hiện năm 1953 với tên «radiation absorbed dose» và được đặt bằng một trăm erg trên gam — gần với liều mà một röntgen để lại trong mô mềm. Khi gray đến năm 1975, tỉ số lại hoá ra khó xử theo chiều ngược: một trăm rad cho một gray. Các phòng khám Mỹ mất gần hai mươi năm để chuyển, và trong bệnh án cũ hai lối ghi đứng cạnh nhau.
| Đơn vị | Tên | Giá trị | Gặp ở đâu |
|---|---|---|---|
| Gy | gray, đơn vị SI | 2 | xạ trị, đo liều |
| mGy | miligray | 2000 | chẩn đoán, chụp cắt lớp |
| µGy | micrôgray | 2 000 000 | phim chụp, phông tự nhiên |
| kGy | kilôgray | 0,002 | tiệt trùng, xử lý thực phẩm |
| J/kg | joule trên kilôgam | 2 | định nghĩa của đơn vị |
| Gy·kg | năng lượng trên 70 kg cơ thể | 140 | tổng năng lượng hấp thụ |
| rad | radiation absorbed dose, 1953 | 200 | Hoa Kỳ đến những năm 1990, bệnh án cũ |
| mrad | milirad | 200 000 | đo liều cho nhân viên |
| erg/g | erg trên gam | 20 000 | cách viết ban đầu của rad |
| R | röntgen trong không khí, gần đúng | 227,27 | ion hoá không khí, không phải mô |
| rem | tương đương sinh học, khi hệ số bằng 1 | 200 | thứ tương ứng với sievert trong quy chuẩn cũ |
| Gy | gray | 2 | đơn vị ngày nay |
Gray đếm năng lượng trao cho vật chất. Tổn hại cho sức khoẻ đã là sievert: cùng thứ nguyên, nhưng có hiệu chỉnh theo loại bức xạ.
03 · Bậc độ lớn
từ phim răng đến máy chiếu xạ công nghiệpHai gray: một phân liều xạ trị
04 · Dụng cụ đo
Liều hấp thụ được đo bằng gì
Thiết bị duy nhất đo liều thẳng theo định nghĩa: khối than chì bị chiếu xạ nóng lên, và một nhiệt kế bắt lấy mức tăng tính bằng micrôkelvin. Chuẩn đầu của các phòng thí nghiệm quốc gia, nó cần được che chắn khỏi gió lùa hơn là khỏi bức xạ.
Dụng cụ làm việc của phòng khám: buồng hình đê trong một mô phỏng nước thu lấy điện tích do bức xạ tạo ra và từ đó tính liều. Số đọc của nó được buộc vào nhiệt lượng kế bằng một chuỗi hiệu chuẩn, còn thành buồng được chọn sao cho buồng đáp ứng như nước.
Tinh thể liti florua nhớ liều bằng cách giữ những electron bị bật ra trong các khuyết tật của mạng. Nung đến ba trăm độ, nó trả chúng lại thành ánh sáng có độ sáng tỉ lệ với liều. Những viên như thế được nhân viên phòng khám và nhà máy điện đeo trên áo blouse.
Gel trùng hợp ở nơi liều đã tới, rồi thể tích bị chiếu được máy chụp cắt lớp đọc ra: có được một bản đồ ba chiều. Phim đổi màu do bức xạ làm y hệt trong một mặt phẳng, sẫm lại ngay dưới chùm tia mà chẳng cần tráng rửa — người ta kiểm các kế hoạch chiếu phức tạp bằng cách ấy.
05 · Quy tắc viết
Gy là năng lượng, Sv là rủi ro
Ký hiệu viết bằng G hoa và y thường. Liều tính bằng gray bao giờ cũng thuộc về một cơ quan hay một thể tích nhất định: «hai nghìn gray lên khối u» mà không nêu cơ quan thì chẳng nghĩa lý gì. Trong xạ trị, liều được ghi cùng số phân liều.
Sievert và gray chung một thứ nguyên, nên có thể lẫn chúng mà không sai một phép tính nào — và chính vì thế cuốn sách nhỏ của SI đã cho cả hai đại lượng tên riêng. Quy tắc rất giản dị: năng lượng trao cho vật chất là gray; tổn hại cho sức khoẻ, có trọng số theo loại bức xạ, là sievert. Suất liều viết là Gy/s hoặc Gy/min.
06 · Các đơn vị lân cận
Bộ ba phóng xạ đi thành chuỗi: becquerel đếm các phân rã trong nguồn, gray đếm năng lượng đã tới vật chất, sievert đếm tổn hại dự kiến. Mỗi bước sau đều đòi những dữ liệu mà bước trước không mang theo.
Hệ số trọng số bằng một với tia X, bức xạ gamma và electron, bằng hai mươi với hạt alpha, và từ năm đến hai mươi với neutron tuỳ theo năng lượng. Trong các phiếu của Simetrium, kề bên gray là becquerel, sievert, joule và kilôgam làm nên nó, cùng curie các phiếu của Simetrium kề bên gray là becơren, sivơ, jun và kilôgam, những thứ làm nên nó, cùng curie cùng röntgen ở phần lịch sử.
07 · Phần lịch sử
Người ta đã học đo cái không nhìn thấy ra sao
Thước đo chiếu xạ đầu tiên là liều gây đỏ da thấy được. Bác sĩ chiếu cho bệnh nhân đến khi ban đỏ xuất hiện, và điều đó được coi là một đơn vị. Ngưỡng phụ thuộc vào từng người, vào năng lượng của bóng và vào việc bác sĩ nhìn lâu đến đâu.
Đơn vị vật lý đầu tiên: lượng ion hoá mà bức xạ tạo ra trong một xentimét khối không khí. Khách quan và lặp lại được — nhưng nó đo không khí chứ không đo bệnh nhân, và chỉ dùng được cho tia X và bức xạ gamma.
Uỷ ban các đơn vị phóng xạ đưa vào rad — một trăm erg trên gam. Đại lượng rốt cuộc đã mô tả điều xảy ra trong mô, và người ta chọn nó gần với liều của một röntgen để các bác sĩ khỏi phải học lại.
Hội nghị toàn thể đặt tên đơn vị theo nhà sinh học phóng xạ người Anh, người đã nghiên cứu tác động của bức xạ lên mô và liệu pháp neutron. Gray chính là rad ấy, phóng lên một trăm lần cho đến trọn một joule trên kilôgam.
Đơn vị mà hầu như không ai đo trực tiếp
Định nghĩa của gray đòi đo một sự nóng lên, nhưng sự nóng lên ấy nhỏ đến mức gần như biến mất: hai gray dùng trong điều trị chỉ làm mô ấm lên nửa phần nghìn độ. Nhiệt lượng kế làm được điều đó chỉ vì nó đứng trong vỏ chân không và bắt lấy micrôkelvin trên một khối than chì; ở phòng khám người ta không làm như vậy. Ở đó người ta đo sự ion hoá trong buồng và quy nó thành liều qua những hệ số được buộc vào nhiệt lượng kế bằng một chuỗi ba bốn lần hiệu chuẩn. Độ không chắc chắn ở cuối vào khoảng hai phần trăm, và thế đã được coi là kết quả tốt: trong xạ trị, liều vượt năm phần trăm đã đủ đổi kết cục điều trị. Một khó khăn riêng nữa là liều phụ thuộc vào chất: cùng một chùm tia trao cho xương và cho mô mềm những năng lượng khác nhau, vì thế trong báo cáo bao giờ cũng ghi rõ liều trong cái gì — trong nước, trong không khí hay trong mô.
Danh mục · đơn vị đo
Mỗi đại lượng một phiếu
Bảy đơn vị cơ bản của SI, hai mươi hai đơn vị dẫn xuất có tên riêng, và những đơn vị ngoài hệ mà cả kỹ thuật lẫn đời thường đều không thể thiếu. Mỗi đơn vị một tờ riêng: định nghĩa, quy đổi, dụng cụ, quy tắc viết. Bằng 36 ngôn ngữ.