Subtitel (of naam of datum) Inwendige besmetting. Paul Jonkergouw

Transcriptie

1 Subtitel (of naam of datum) Stralingsdeskundigheid itel van presentatie niveau 3 Inwendige besmetting Paul Jonkergouw

2 inwendige besmetting deel 1: inwendige besmetting voor dummies deel 2: wet- en regelgeving besmettingsroutes besmettingsmodellen dosisbegrip aanpak berekening van de volgdosis ICRP-aannamen (reference man) deel 3: berekening van de volgdosis deel 4: longmodel berekening equivalente huiddosis

3 inwendige besmetting deel 2 modellen

4 wet- en regelgeving Besluit Stralingsbescherming (2001) 7.1 dosislimieten en classificatie van werknemers: artikel 76 en 77, lid 2 (dosislimieten): in het geval van inwendige besmetting wordt de effectieve volgdosis toegewezen aan het jaar van inname.

5 besmettingsmodellen longmodel (respiratory tract) ICRP-66, 1994 ICRP-SG3, 2002 maag-darmmodel (HAM) ICRP-100, 2006 botmodel (bone) ICRP-30, huidmodel (skin) ICRP-59, 1991

6 Human Alimentary ract Model (HAM) vergelijk boek Bos, p. 215

7 compartimentmodel (1) mate van inwendige besmetting wordt bepaald door: ingroei activiteit (A) in compartiment afname activiteit (A) uit compartiment eenmalige toediening continue toediening

8 compartimentmodel (2) eenmalige toediening: da comp dt = λfysa comp λafvoer A comp = ( λfys + λafvoer )Acomp da da A comp dt comp dt comp = λeff Acomp = λ (t) = P e 0 eff λ A eff comp t P 0 = A comp (0) A comp 0 λ t λt eff ( t) = P e analoog aan : A( t) = A( 0) e

9 compartimentmodel (3) intermezzo; effectieve halveringstijd: λ λ eff eff 1 = λ = fys ln2 = 1 + λ.fys 2 1 afvoer + ln2 + 1 = λ.bio 2 1 fys + λ 1,eff ,fys,bio 1,eff,fys 1,bio bio = algemeen : λ = ln2 1 2

10 compartimentmodel (4) continue toediening: da A comp dt da comp dt comp = P ( λfys (t) = + λ = P λeff P λeff (1 e A λ afvoer comp t )A comp = P λeff A eff ) (A (0) = 0) comp comp A evenwicht = P λeff (t ) ; A evenwicht = P λbio ( λ bio >> λ fys ) de A evenwicht formule is algemeen toepasbaar!! bijvoorbeeld ook bij neutronenproduktie (hfdst. 1) en evenwichtsactiviteiten in het lichaam door continue blootstelling of voedselinname (natuurlijke activiteit)

11 dosisbegrip algemeen (hfdst.6): equivalente dosis (H ): effectieve dosis (E): bij inwendige besmetting: equivalente volgdosis (H 50, ): effectieve volgdosis (E 50 ): H = w E H E R R D,R = w H = w 50 = 50, H(t) dt 0 = 50 w H50, R w R D,R Let op: de volg -tijd bij volwassenen bedraagt 50 jaar, bij kinderen (70-t 0 ) jaar.

12 source en target bronorgaan = source (S) doelorgaan = target () ( S): stralingsenergieoverdracht van Source naar arget bij S ( ): stralingsenergieoverdracht Source naar arget bij S=

13 volgdosis (1) generale aanpak effectieve volgdosis (E 50 ) berekening: E i in J, m in kg: H alternatief 50, E U = s 50 = y i w E H i AF( S) w 50, m Sv R (Sv ( = J kg 1 )) H 50, ( S) SEE( S) i = U = y S i SEE( S) 1,6 10 E i AF( m S) w R 10 (Sv) (MeV g 1 ) 1eV = 1, J 1MeV g 1 = 1, J kg 1

14 alternatief m t S) SAF( S) SAF( = ) (MeV g w S) SAF( E y S) SEE( 1 R i i i = (Sv) 10 1,6 S) SEE( U S) ( H 10 S 50, =

15 volgdosis (2) stappen effectieve volgdosis (E 50 ) berekening: Inwendige besmetting 1. berekenen van het aantal desintegraties in bronorgaan (U S ) over 50 jaar 2. berekenen van de hoeveelheid energie die vanuit het bronorgaan in het doelorgaan wordt geabsorbeerd (SEE S ) 3. berekenen equivalente volgdosis in doelorgaan (H 50, ) 4. berekenen effectieve volgdosis E E50 = 1,6 10 U S SEE( S i S) i w (Sv)

16 volgdosis (3) gedetailleerde aanpak effectieve volgdosis (E 50 ) berekening: 1. activiteit in bronorganen: A S (integreren over de tijd # desintegraties) 2. aantal desintegraties in bronorganen: U S 3. maal (gemiddelde) stralingsenergie: E γ of Ē β 4. maal yield: y i 5. maal absorption factor: AF( S) 6. gedeeld door orgaanmassa: m 7. maal stralingsweegfactor: w R 8. maal correctiefactor: 1, maal weefselweegfactor: w SEE

17 deel 3 Inwendige besmetting voor gevorderden

18 berekening volgdosis (1) Specific Effective Energy: SEE( S) 1. berekenen SEE per stralingssoort en energie: sommeren 2. berekenen SEE per radionuclide: sommeren 3. berekenen SEE per bronorgaan (S): sommeren SEE( S) i = y i E i AF( m S) w R ( MeV g 1 ) of : SEE( S) i = y i E i SAF( S) w R (MeV g 1 ) SEE( S) i, j, S = SEE( S j i S) i ( MeV g 1 )

19 berekening volgdosis (2) een-compartiment model (bronorgaan bestaat uit 1 compartiment) activiteit in bronorgaan: A S (t) A S ( t) = A ( 0) e S λ eff t aantal desintegraties in bronorgaan over 50 jaar: U S U S = A t dt = S ( ) A 0 0 S (0) e in de praktijk: ½,eff << 50 jaar λ eff t dt U S U S = AS 0) ( 1 e λ ( λ 50 eff A ( ) S 0 1/ 2, = = λ ln 2 eff eff A S eff ( 0) )

20 berekening volgdosis (3) meercompartiment model - bronorgaan bestaat uit meerdere compartimenten - aantal desintegraties in bronorgaan over 50 jaar: U S U S 50 = A R( t) 0 0 e λ fys t dt Inwendige besmetting R(t) = retentiefunctie; deze beschrijft de fracties van de beginactiviteit A(0) die in de verschillende lichaamscompartimenten achterblijft in de tijd; hierin is de biologische halveringstijd verdisconteerd. (zie voorbeeld in boek: mangaan blz ) Wordt verder niet behandeld

21 berekening volgdosis (4) equivalente volgdosis: H 50, 10 H U 50, =, S SEE( S) i S j i j Sv effectieve volgdosis: E E50 = 1,6 10 U S SEE( S i S) i w (Sv)

22

23

24 deel 4 longmodel en huidmodel

25 longmodel ICRP-66 (1994) compartimenten: extrathoracaal (E): - E 1 (buitenneus) - E 2 (binnenneus, keelholte, strottenhoofd) thoracaal (H): - BB (luchtpijp en grotere bronchiën) - bb (kleinere bronchiën) - AI (longblaasjes) lymfeweefsel: - LN E (lymfeweefsel in E-compartiment) - LN H (lymfeweefsel in H-compartiment)

26 aërosolen Activiteits-Mediane-Aërodynamische Diameter (AMAD: deeltjesgrootte 0,1 100 µm) werknemers: 5 µm bevolking: 1 µm Activiteits-Mediane-hermodynamische Diameter (AMD: deeltjesgrootte <0,1 µm)

27 longdepositie longmodel wordt beschreven door: depositie zuivering gebied 1 µm 5µm E 1 16,5 33,9 E 2 21,1 39,9 BB 1,2 1,8 bb 1,7 1,1 AI 10,7 5,3 totaal 51,2 82,0 mechanismen voor depositie: sedimentatie: uitzakken door zwaartekracht impaktie: uit de bocht vliegen van deeltjes tegen de wand diffusie: beweging via botsing met luchtmoleculen

28 stralingsgevoeligheid relatieve stralingsgevoeligheid (op basis van natuurlijke kankerincidentie) extrathoracaal: E1: 0,001 E2: 1 LN(E): 0,001 thoracaal: BB: 0,8 bb: 0,15 AI: 0,05 LN(H): 0,001

29 longzuivering (1) mechanismen voor longzuivering: mechanisch transport via trilhaarepitheel onafhankelijk van oplosbaarheid chemisch transport naar bloed afhankelijk van oplosbaarheid: - klasse F (fast): ½,bio =10 min (100%) - klasse M (moderate): ½,bio =10 min (10%) en 140 dagen (90%) - klasse S (slow): ½,bio =10 min (0,1%) en 7000 dagen (99,9%)

30 longzuivering (2) mechanisch transport, gedetailleerd

31 gassen en dampen indeling gassen en dampen: SR-0: onoplosbaar, niet-reactief (geen inwendige besmetting) - edelgassen SR-1: oplosbaar, reactief (alle longcompartimenten) - I 2 -damp - Hg-damp - CO SR-2: goed oplosbaar, sterk reactief (alleen E 2 ) - HO - SO 2 - CO 2

32

33 huidanatomie (1) anatomie van de huid opperhuid (epidermis) lederhuid (dermis) onderhuids bindweefsel (hypodermis) µm 1-3 mm tot enkele cm s

34 huidanatomie (2) dikte van de epidermis

35 source en target brongebied huid (source): hoornlaag epidermis tot 20 µm radioactiviteit neemt exponentiëel af 1 doelgebied huid (target): kiemlaag ca. 70 µm: - basaal cellen - plaveiselcellen - melanocyten 2

36 berekening huiddosis voor de huid (oppervlaktebesmetting) geldt een aparte conversiecoëfficiënt: h huid [Sv s 1 Bq 1 cm 2 ] gaat uit van besmetting totale huid bij deelbesmetting: h huid voor besmette oppervlak, middelen over totale orgaan!

37 Huidbesmetting ijdens het werken met 125 I spat een beetje vloeistof op en komt op de huid. De besmetting wordt direct afgespoeld, waarna met een besmettingmonitor de restactiviteit wordt gemeten: 3000 Bq geschatte oppervlak: 8 cm 2 1. Bereken het equivalente dosistempo 2. Bereken de effectieve dosis, ga uit van 5 dagen Gegevens: h huid = 4x10-12 [Sv s -1 Bq -1 cm 2 ] otale huidoppervlak is 2 m 2 W huid = 0,01

38 voorbeeldopgave huidbesmetting Met een monitor wordt een besmetting op de hand geconstateerd. De monitor toont een besmettingsgraad van 50 Bq/cm 2 Het detectoroppervlak is 100 cm 2 Het besmette huidoppervlak is 5 cm 2 Het totale huidoppervlak is 2 m 2 1. Bereken de activiteit op de huid. 2. Bereken de besmettingsgraad van de huid. 3. Bereken het equivalente dosistempo voor de besmette huid. 4. Bereken het equivalente dosistempo voor de totale huid.