戈瑞
国际单位制导出单位 · 量:电离辐射的吸收剂量
01 · 定义
一戈瑞是一千克物质吸收的一焦耳电离辐射能量。这个量纯粹是能量的:它既不知道辐射的种类,也不知道面前是活组织还是一块铅板。
这里的能量少得出奇。对人致命的四戈瑞剂量,把身体加热大约千分之一度——相当于一秒钟的电灯泡。危险不是热造成的,而是递送的方式:辐射一个一个地扯断分子,断裂的 DNA 链并不会因为能量少就自行愈合。正因如此,放射科医生谈的是戈瑞,而不是度。
伽马量子把能量沿着长长的路径以稀疏的电离撒开;阿尔法粒子则把同样的能量在几微米之内铺成一条连续的断裂轨迹。两种情况下吸收剂量相同,而生物学结果相差二十倍。正因如此,戈瑞旁边才有希沃特:它把剂量乘以辐射权重因子,直接回答危险的问题。对于 X 射线和伽马辐射,因子等于一,数值恰好重合——把两个单位弄混的习惯就是这么来的。
02 · 换算
输入一个剂量——本页会按单位分解
拉德在医学里一直用到九十年代,至今仍见于美国的规程。伦琴测的不是组织中的剂量,而是空气的电离,所以换算是有条件的:系数取决于辐射的能量和受照的组织。
拉德于 1953 年以「radiation absorbed dose」的名义出现,定为每克一百尔格——接近一伦琴在软组织中留下的剂量。1975 年戈瑞到来时,比值在另一个方向上变得别扭:一戈瑞等于一百拉德。美国的诊所换了将近二十年,旧病历里两种写法并排出现。
| 单位 | 名称 | 数值 | 常见于何处 |
|---|---|---|---|
| Gy | 戈瑞,国际单位制单位 | 2 | 放射治疗、剂量测定 |
| mGy | 毫戈瑞 | 2000 | 诊断、断层扫描 |
| µGy | 微戈瑞 | 2 000 000 | 照片、天然本底 |
| kGy | 千戈瑞 | 0.002 | 灭菌、食品处理 |
| J/kg | 焦耳每千克 | 2 | 单位的定义 |
| Gy·kg | 按 70 千克身体计的能量 | 140 | 总吸收能量 |
| 拉德 | radiation absorbed dose, 1953 | 200 | 美国直到 1990 年代,旧病历 |
| 毫拉德 | 毫拉德 | 200 000 | 人员剂量测定 |
| 尔格/克 | 每克尔格 | 20 000 | 拉德最初的写法 |
| R | 空气中的伦琴,近似值 | 227.27 | 空气的电离,而非组织的 |
| rem | 生物当量,系数为 1 时 | 200 | 旧规范中希沃特的对应物 |
| Gy | 戈瑞 | 2 | 今天的单位 |
戈瑞数的是交给物质的能量。对健康的危害已经是希沃特:同样的量纲,但要对辐射种类作修正。
03 · 数量级
从牙片到工业辐照装置两戈瑞:放射治疗的单次分割
04 · 测量仪器
吸收剂量用什么来测
唯一按定义直接测量剂量的仪器:受照的石墨块升温,温度计以微开尔文捕捉这一升高。国家实验室的基准,它需要防备穿堂风甚于防备辐射。
诊所的工作器具:水模体中的指套电离室收集辐射产生的电荷,并据此计算剂量。它的读数通过一串校准与量热计相连,室壁的选择要让电离室像水一样响应。
氟化锂晶体把被打出的电子留在晶格缺陷里,从而记住剂量。加热到三百度时它以光的形式把电子交还,光的亮度与剂量成正比。这样的小片,诊所和核电站的工作人员别在白大褂上。
凝胶在剂量到达之处聚合,受照体积随后由断层扫描读出:得到一张三维图。辐射变色胶片在平面上做同样的事,在射束下直接变黑而无需任何显影——复杂的照射计划就是这样核对的。
05 · 书写规则
Gy 是能量,Sv 是风险
符号用大写 G 和小写 y 书写。以戈瑞表示的剂量总是针对某个具体的器官或体积:不指明器官,「肿瘤两千戈瑞」什么也不是。放射治疗中剂量要连同分次数一起写。
希沃特和戈瑞共用一个量纲,因此可以毫无算术错误地互换——也正因如此,国际单位制手册允许这两个量各有自己的名字。规则很简单:交给物质的能量是戈瑞;按辐射种类加权的健康危害是希沃特。剂量率写作 Gy/s 或 Gy/min。
06 · 相邻单位
放射三兄弟成链而行:贝可勒尔数源里的衰变,戈瑞数抵达物质的能量,希沃特数预期的危害。每往下一步,都需要上一步并不携带的数据。
权重因子对 X 射线、伽马辐射和电子等于一,对阿尔法粒子等于二十,对中子按能量从五到二十不等。在 Simetrium 的各页中,与戈瑞相邻的有贝可勒尔、希沃特,以及构成它的焦耳和千克,还有居里 Simetrium 的档案中 与戈瑞相邻的有 贝克勒尔, 希沃特, 焦耳 和 千克,以及构成它的,还有 居里 历史部分还有伦琴。
07 · 历史部分
人们如何学会测量看不见的东西
最早的照射尺度,是引起皮肤明显发红的剂量。医生照射病人,直到出现红斑为止,这就算作一个单位。阈值取决于人、取决于球管的能量,也取决于医生看了多久。
第一个物理单位:辐射在一立方厘米空气中产生的电离量。客观而可重复——但它测的是空气而不是病人,而且只对 X 射线和伽马辐射有效。
放射单位委员会引入了拉德——每克一百尔格。这个量终于描述了组织里发生的事,而且被选得接近一伦琴的剂量,好让医生不必重新学过。
国际计量大会以那位英国放射生物学家的名字命名了这个单位,他研究辐射对组织的作用以及中子治疗。戈瑞就是那个拉德,放大一百倍直到整整一焦耳每千克。
几乎没有人直接测量的单位
戈瑞的定义要求测量升温,可这升温小到几乎看不见:治疗用的两戈瑞只把组织加热千分之半度。量热计之所以能办到,是因为它待在真空外壳里,在石墨块上捕捉微开尔文;临床上并不这样做。那里是在电离室中测电离,再通过一串三四道校准与量热计相连的系数换算成剂量。最后的不确定度约为百分之二,这已算好结果:在放射治疗中,剂量高出百分之五就会改变疗效。另一重难处在于剂量取决于物质:同一束射线给骨骼和软组织的能量并不相同,所以报告里总要写清楚,究竟是什么之中的剂量——水中、空气中还是组织中。
目录 · 计量单位
每个量都有一份档案
七个国际单位制基本单位、二十二个有专名的导出单位,以及工程和日常都离不开的非国际制单位。每个单位一页:定义、换算、仪器、书写规则。共 36 种语言。