Gray (mértékegység)

A „gray” lehetséges további jelentéseiről lásd: Gray (egyértelműsítő lap).

A gray (jele: Gy, ejtése: gréj) az elnyelt sugárdózis, a kerma, illetve a fajlagos (közölt) energia SI származtatott egysége. Az ilyen energiák leggyakrabban ionizáló sugárzásból származnak, mint például a röntgen- vagy gamma-sugárzás illetve más szubatomi részecskékkel hozhatók összefüggésbe. Definíció szerint egy gray az egy kilogramm tömegű anyag által elnyelt egy joule energia.[1] Ellentétben az 1971 óta már nem használt röntgennel, a gray meghatározása független a vizsgált test anyagi minőségétől. Ugyanaz az egy röntgennyi sugárzás a biológiai szövetekre nézve nagyobb gray értéket jelent, mint a levegőre. A grayt néha a sugár kerma mérésére használják, ebben az esetben a referenciatárgy anyagát konkrétan meg kell határozni. (Ez általában száraz levegő, standard hőmérsékleten és nyomáson).

A grayt Louis Harold Gray brit fizikus tiszteletére nevezték el, aki úttörője volt a rádium sugárzás és az X-sugarak (röntgensugarak) mérésének, illetve azok élő szövetre gyakorolt hatásainak.[2] A mértékegységet 1975-ben, a 15. Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia (CGPM) a becquerellel együtt SI-mértékegységként fogadta el. Az SI-mértékegység a hagyományos CGS-mértékegységet, a radot (0,01 graynek felel meg) váltotta fel, amely annak ellenére is gyakori maradt az Egyesült Államokban, hogy használatát a U.S. National Institute of Standards and Technology útmutatójának szerzői erősen ellenjavallják.[3]

Definíció

Definíció szerint az egy gray egy joule ionizáló sugárzás elnyelődése egy kilogramm anyagban.

A röntgen- és gamma sugárzás esetében ez számértékileg megegyezik a sieverttel (Sv). Az alfa-részecskék esetében viszont egy gray húsz sieverttel egyenlő. Annak érdekében, hogy elkerülhetők legyenek az elnyelt dózis (anyagban) és a dózisegyenérték (biológiai szövetben) összetévesztéséből eredő veszélyek, mindig törekedni kell a megfelelő speciális mértékegység használatára.

A grayt 1975-ben, Louis Harold Gray (1905–1965) tiszteletére vezették be és nevezték el, aki 1940-ben javasolta először egy hasonló fogalom megalkotását: „az a mennyiségű neutron-sugárzás, amely egységnyi térfogatú szövetben akkora energia-növekményt okoz, mint amennyi egységnyi térfogatú vízben keletkezik egy röntgen sugárzás hatására”.[4]

Az elnyelt sugárdózis mértékegységei
gray
(SI) 		rad
1 Gy ≡ 1 J/kg = 100 rad
1 rad = 0,01 ≡ 100 erg/g

Hatása az emberi testre

Bővebben: sugárbetegség

A gray az elnyelt sugárzás energiáját jellemző mennyiség. A biológiai hatások a sugárzás típusától és energiájától, illetve az érintett szövetektől függően változnak. A sievert, amely a grayjel azonos dimenziójú, az emberi szövetek potenciális károsodásának mérőszáma.[5] A két mértékegység közti kapcsolat a következő:

Ahol a H az egyenértékű dózis (mértékegysége a sievert), a D az ionizáló sugárzás elnyelt dózisa (mértékegysége a gray); a Q pedig egy minőségi tényező, egy dimenziótlan mennyiség, amelynek értéke a sugárzás típusától függően 1 (pl.: gamma- és röntgensugárzás) és 20 (pl.: alfa-részecskék, neutronok) közötti szám.[6]

Az egyszeri egész testet érő, 5 gray nagy-energiájú sugárzás, általában tizennégy napon belül halálhoz vezet. Ez a dózis egy 75 kilogramm tömegű felnőtt esetében 375 joule elnyelt energiát jelent (ez megfelel 20 mg cukorban található kémiai energiának). Mivel az 1 gray ilyen erőteljes sugárzást jelent, ezért az orvostudományban felhasznált sugárzásokat általában milligrayben (mGy) mérik.

Sugárkezelések utáni felülvizsgálatok során tapasztalt tény, hogy 1 Gy elnyelt dózis felett a bőrön testszőrzet-hullás (epiláció) figyelhető meg. Ez csak a besugárzott terület(ek)en fordul elő. 10 gray egyszeri dózis felett a hajhullás maradandó lehet, de ha a dózis frakcionált, a tartós hajhullás nem fordul elő addig, amíg az elnyelt dózis nem haladja meg a 45 Gy-t. A nyálmirigyek és a könnymirigyek sugárzás-tűrése körülbelül 30 gray, 2 Gy-es frakciókban; ezt a dózist a legtöbb radikális fej-nyaki daganat kezelése meghaladja, és így potenciálisan szárazság léphet fel ezeken a területeken. A szájszárazság (xerostomia) és a száraz szem (xerophthalmia) hosszú távon irritáló problémává válhat, és jelentős mértékben csökkentheti a beteg életminőségét. Hasonlóképpen, a kezelt bőrfelszínen lévő (például hónalji) verejtékmirigyek általában hajlamosak leállni, és a természetes állapotban nedves hüvely nyálkahártya is gyakran száraz a kismedencei besugárzást követően.

A petefészket érő 8 Gy, vagy azt meghaladó dózis általában maradandó női terméketlenséget okoz.[7]

Elnyelt dózisok, terület szerint

A sugárkezelésben a besugárzás mennyisége attól függően változik, hogy milyen a kezelendő rák típusa és stádiuma. A kezelési célú esetekben, szilárd epithelial tumor kezelésekor a tipikus dózis 60-80 Gy, míg limfómák kezelésekor 20-40 Gy. A megelőző (adjuváns) adag jellemzően körülbelül 45-60 Gy, amit 1,8-2 Gy frakciókban sugároznak be (a mell-, fej- és nyaki rák kezelésére). Egy hasi röntgen átlagos sugárdózisa 1,4 mGy (milligray), míg egy hasi CT-vizsgálaté 8,0 mGy. A kismedencei CT körülbelül 25 mGy; a has és a medence szelektív CT vizsgálata pedig 30 mGy.[8]

Története

A gray elfogadása – mint az elnyelt sugárdózis, és a kerma mértékegysége – a 15. Általános Súly- és Mértékügyi Konferencián 1975-ben, csúcspontja volt annak a több mint fél évszázada tartó kutatásnak, amely az ionizáló sugárzás természetének megértését, és a mérési eljárások tökéletesítését célozta.[9]

Wilhelm Röntgen 1895. november 8-án elsőként fedezte fel a később róla elnevezett röntgensugarakat, és pár éven belül már ezeket használták a törött csontok megvizsgálására. A röntgensugár intenzitásának mérésének egyik legkorábbi technikája az volt, hogy megmérték az ionizációs potenciálját a levegőben. Kezdetben a különböző országok saját szabványokat és normákat dolgoztak ki, de ahhoz, hogy előmozdítsák a nemzetközi együttműködést, az Első Nemzetközi Radiológiai Kongresszus (First International Congress of Radiology - ICR), amely 1925-ben Londonban ült össze; javaslatot tett egy külön szervezetre, hogy foglalkozzon a mértékegységekkel. Ez a testület a Nemzetközi Radiológiai Mérés- és Mértékügyi Bizottság (International Commission on Radiation Units and Measurements - ICRU) volt,[megj 1] amely a második ICR alkalmával jött létre Stockholmban, Manne Siegbahn elnöksége alatt;[10][11][megj 2] A testület az első ülésén javasolta, hogy az egységnyi röntgensugárzás-dózis meghatározása legyen az a mennyiségű röntgensugárzás, amely egy esu töltést hoz létre egy köbcentiméter száraz levegőben, szabványos nyomáson és 0 °C hőmérsékleten. Ezt a mértékegységet az öt évvel korábban elhunyt Röntgen tiszteletére nevezték el röntgennek. Az ICRU 1937-es ülésén ennek a meghatározásnak az alkalmazását kiterjesztették a gamma-sugárzásra is.[12] Ez a technika, bár az akkori technológia számára megfelelő volt; előnytelen volt abból a szempontból, hogy nem mérte közvetlenül sem a röntgensugárzás intenzitását, sem annak abszorpcióját, hanem csupán a röntgensugarak adott körülmények közti hatását.[13]

1940-ben Gray – aki a neutronok emberi szövetet károsító hatását vizsgálta – valamint Mayneord és Read kiadott egy tanulmányt, amelyben egy új mértékegységet javasoltak, az úgynevezett „gramm röntgent” (szimbóluma: gr), amelyet úgy definiáltak, mint: „az a mennyiségű neutron-sugárzás, amely egységnyi térfogatú szövetben, akkora energia-növekményt okoz, mint amennyi egységnyi térfogatú vízben keletkezik egy röntgen sugárzás hatására”.[4] Azt találták, hogy ez az egység levegőben 88 erg. 1953-ban az ICRU a rad bevezetését ajánlotta, mint az elnyelt sugárdózis új mértékegységét; mely 100 erg/grammal egyenlő. A radot a koherens CGS-mértékegységekben fejezték ki.[12]

Az 1950-es évek végén az ICRU meghívást kapott az Általános Súly- és Mértékügyi Konferenciától (CGPM), hogy csatlakozva más tudományos testületekhez, működjön együtt a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Bizottsággal (CIPM) egy olyan mértékegységrendszer kifejlesztésében, amelyet aztán számos tudományterületen következetesen lehetne használni. Ez a szervezet, melyet kezdetben Mértékügyi Bizottságnak (Commission for the System of Units) neveztek (később, 1964-ben Mértékügyi Tanácsadó Testületre (Consultative Committee for Units) nevezték át); felügyelte az SI-mértékegységrendszer kifejlesztését.[14] Ugyanakkor kezdett egyre nyilvánvalóbbá válni, hogy a röntgen definíciója nem volt eléggé körültekintő, és sok felhívás érkezett annak újradefiniálására; melyre végül 1962-ben került sor.[15] A röntgennek megvolt az az előnye a grayyel szemben, hogy egyszerűbb mérni; de a gray független a sugárzás ionizáló hatásától.[16]

A CCU úgy döntött, hogy az elnyelt sugárdózis SI-mértékegységét elnyelt energia per tömeg formában határozza meg; amely MKS-mértékegységekben joule/kg. Ezt erősítette meg 1975-ben a 15. Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia (GCPM), amelyet az 1965-ben elhunyt Louis Harold Gray tiszteletére neveztek el „gray”-nek.

Megjegyzések

  1. ↑ Eredetileg: International X-ray Unit Committee.
  2. ↑ A korai ICRU találkozókon a rendező ország jelölte ki az elnököt.

Jegyzetek

  1. ↑ The International System of Units (SI). Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). (Hozzáférés: 2010. január 31.)
  2. ↑ Rays instead of scalpels. LH Gray Memorial Trust, 2002. (Hozzáférés: 2012. május 15.)
  3. ↑ NIST Guide to SI Units - Units temporarily accepted for use with the SI
  4. ↑ a b Gupta, S. V.. Louis Harold Gray, Units of Measurement: Past, Present and Future : International System of Units. Springer, 144. o. (2009. november 19.). ISBN 978-3-642-00737-8. Hozzáférés ideje: 2012. május 14. 
  5. ↑ Conversion Table: Energy. Electropedia. Battery and Energy Technologies. (Hozzáférés: 2012. május 15.)
  6. ↑ Measures Relative to the Biological Effect of Radiation Exposure. NDT Test Center. [2012. április 21-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. május 15.)
  7. ↑ Chapter on Amenorrhea in: Bradshaw, Karen D.; Schorge, John O.; Schaffer, Joseph; Lisa M. Halvorson; Hoffman, Barbara G.. Williams' Gynecology. McGraw-Hill Professional (2008). ISBN 0-07-147257-6 
  8. ↑ Baden, Jeffrey M., Jay B. Brodsky. The Pregnant surgical patient. London: Futura (1985). ISBN 0-87993-238-4 
  9. ↑ International Bureau of Weights and Measures. The International System of Units (SI), 8th, 157. o. (2006). ISBN 92-822-2213-6 
  10. ↑ Siegbahn, Manne, et al (1929. October). „Recommendations of the International X-ray Unit Committee”. Radiology 13 (4), 372-373. o. DOI:10.1148/13.4.372. (Hozzáférés: 2012. május 20.) 
  11. ↑ About ICRU - History. International Commission on Radiation Units & Measures. (Hozzáférés: 2012. május 20.)
  12. ↑ a b (1960. június 1.) „Dosimetry in Europe and the USSR”. Symposium on Radiation Effects and Dosimetry - Third Pacific Area Meeting American Society for Testing Materials, October 1959, San Francisco, 12-16 October 1959 Third Pacific Area Meeting Papers - Materials in Nuclear Applications - American Society Technical Publication No 276, Baltimore: ASTM International. Hozzáférés: 2012. május 15. 
  13. ↑ An introduction to Radiation Dosimetry. Cambridge, United Kingdom: Cambridge University Press, 52 - 64. o. (1979). ISBN 0 521 22436 5. Hozzáférés ideje: 2012. május 15. 
  14. ↑ CCU: Consultative Committee for Units. International Bureau of Weights and Measures (BIPM). (Hozzáférés: 2012. május 18.)
  15. ↑ The Dental Assistant, 7th, Albany, NY: Delmar, 554. o.. ISBN 0-7668-1113-1 
  16. ↑ An introduction to Radiation Dosimetry. Cambridge, United Kingdom: Cambridge University Press, 43 - 51. o. (1979). ISBN 0 521 22436 5. Hozzáférés ideje: 2012. május 15. 

Fordítás

  • Ez a szócikk részben vagy egészben a Gray (unit) című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.