De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Cursus Niveau 3 Inwendige besmetting A.S. Keverling Buisman.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Cursus Niveau 3 Inwendige besmetting A.S. Keverling Buisman."— Transcript van de presentatie:

1 Cursus Niveau 3 Inwendige besmetting A.S. Keverling Buisman

2 2 Inwendige besmetting Indeling  Verschil externe/intern  Kwalitatief  Model algemeen  Model maagdarmkanaal  Model ademhalingswegen  Speciale gevallen  Handboek Radionucliden  Praktijk

3 3 Verschil extern en intern

4 4 Kwalitatief  Radioactieve stof treedt binnen via  Mond (Ingestie)  Luchtwegen (Inhalatie)  Huid (Injectie, diffusie)

5 5 Kwalitatief

6 6 Bronorgaan  Verblijf in orgaan  Maag, long, lever, bot,…  Bronorgaan S  Activiteit bestraalt orgaan en omliggende organen!

7 7 Doelorgaan  Bestraald orgaan heet doelorgaan T  Bronorgaan is ook een doelorgaan!

8 8 Verblijftijd Activiteit in doelorgaan verdwijnt door  Radioactief verval (fysische halveringstijd)  Transport (biologische halveringstijd)

9 9 Integratieperiode  Speciaal geval:  Lange halveringstijd en langdurig verblijf:  Dosisberekening tot 50 jaar (volwassen)  tot het 70 e levensjaar (kinderen) Voorbeeld: 239 Pu in bot

10 10 Equivalente volgdosis Als alle activiteit weg is (of na 50/70 j) is er een Totale orgaandosis: Volgdosis (Equivalente volgdosis) Aangeduid als H T (50) of H(τ) Bijvoorbeeld H LEVER (50) in Sv.

11 11 Effectieve volgdosis Elk orgaan heeft zijn eigen weefselweegfactor w T w T is relatieve gevoeligheid van orgaan T voor kankerinductie en genetische effecten Effectieve volgdosis E is E(50) = Σ T w T H T met Σ T w T = 1

12 12 Weefselweegfactoren w T ICRP-60ICRP-103

13 13 Dosisconversiecoëfficiënt Effectieve volgdosis bij inname van 1 Bq heet Dosisconversiecoëfficiënt e(50) Eenheid: Sv/Bq e(50) is het eindresultaat van vele parameters! (halveringstijden, stralingssoort, weegfactoren, ….)

14 14 Gebruik van e(50) Bij inname A in is de effectieve volgdosis te vinden met: E(50) = A in e(50) A in in Bq; e(50) in Sv/Bq; E(50) in Sv.

15 15 Dosisconversiecoëfficiënt Orde van grootte: Voor βγ stralers: tot Sv/Bq Voor alfa-stralers: tot Sv/Bq Voor E(50) = 1 mSv is nodig een inname van 1 MBq van een βγ straler of 1 kBq van een alfa-straler.

16 16 Waar e(50) te vinden? In Besluit Stralingsbescherming, genaamd e(g)

17 17 Waar e(50) te vinden? In Handboek Radionucliden: Cl-36 gegevens

18 18 Hoe vind ik inname A in ? E(50) = A in e(50) A in in Bq; 1)Veronderstelling (stel dat…) 2)Luchtconcentratie 3)Meting (Totale lichaam, schildklier, neus) 4)Meting van excretie

19 Samenvatting van begrippen Bronorgaan (waar activiteit zit) Doelorgaan (waar dosis wordt ontvangen) Halveringstijden (fysisch/biologisch) Integratieperiode (50j/70 j) (Equivalente) volgdosis H(50) of H(τ) Effectieve volgdosis E(50) of E(τ) Dosisconversiecoëfficiënt e(50) of e(τ) en waar deze te vinden is.

20 20 Berekening van e(50) Wat volgt is de berekeningwijze van de dosisconversiecoëfficiënt e(50) of e(τ).

21 21 Verval in bronorgaan Fysische halveringstijd T 1/2,R met vervalsconstante λ R (= ln 2/T 1/2,R ) Gemiddelde levensduur is T m = 1/λ R A(t) = A(0) exp(-λ R t) = A(0) exp(-ln 2 t/T 1/2,R ) = A(0) exp(-t/T m )

22 22 Biologische halveringstijd Biologische halveringstijd T 1/2,B met transportconstante λ B (= ln 2/T 1/2,B ) Gemiddelde verblijftijd is T m,B = 1/λ B A(t) = A(0) exp(-λ B t) = A(0) exp(-ln 2 t/T 1/2,B ) = A(0) exp(-t/T m,B )

23 23 Effectieve halveringstijd Effectieve verwijdering (ra+biol) A(t) = A(0) exp(- [λ R + λ B ]t) Dus λ eff = λ R + λ B 1/T m,eff = 1/T m,R + 1/T m,B 1/T 1/2,eff = 1/T 1/2,R + 1/T 1/2,B

24 24 Voorbeelden Schildklier T 1/2,B = 90 d (geldt voor element I) 131 I : T 1/2,R = 8 d 1/T 1/2,eff = 1/8 + 1/90 = 0,136 d -1 T 1/2, eff = 7,35 d. 129 I: T 1/2,R = 1,6x10 7 j ; T 1/2, eff = 90 d. 124 I: T 1/2,R = 4,2 d ; T 1/2, eff = 4,0 d 123 I: T 1/2,R = 0,55 d ; T 1/2, eff = 0,55 d

25 25 Extreme gevallen 1) T 1/2,R << T 1/2,B : T 1/2,eff = T 1/2,R 2) T 1/2,B << T 1/2,R : T 1/2,eff = T 1/2,B De kortste halveringstijd is bepalend!

26 26 Recapitulatie Voor fysisch, biologisch en effectief: T m = 1/λ of λ = 1/T m T 1/2 = /λ of λ = ln 2/T 1/2 T m = T 1/2 /ln2 T m = 1,44 T 1/2

27 27 β- en e - -straling Dracht van β’s en andere elektronen: ρR ≤ ½ E Voor lichaam geldt ρ ≈ 1 g/cm 3 Energie van β’s en e - : E ≤ 2 MeV Dus dracht R ≤1 cm Alle uitgezonden energie wordt ter plaatse geabsorbeerd: E abs = E uitgezonden

28 28 Dosistempoformule voor β-straling Dosistempo in bronorgaan = doelorgaan = geabsorbeerde energie per seconde/massa. D = A Ē / m (Gy/s ) Ē = E gemiddeld !

29 29 Dosisformule voor β-straling Volgdosis in doelorgaan = geabsorbeerde energie/massa D T = U S E/ m (Gy) 50 j U S =∫A(t) dt 0

30 30 Dosisformule voor β-straling Equivalente volgdosis H T = w R D T H T = w R U S Ē/ m T (Sv) Voor alle elektronen: W R =1

31 31 Dosisformule voor β- en e - -straling H T = U S Ē/ m T (Sv) U S aantal desintegraties in Bq.s = 50 j U S =∫A(t) dt 0 Ē = gemiddelde energie per desintegratie in J/(Bq.s) m in kg

32 32 Dosisformule voor α-straling Dracht van alfa’s ≤ 0,1 mm, dus H T = w R U S E α / m T (Sv) Voor alfa’s: W R = 20 !

33 33 Voor γ-straling Een deel van de γ-straling ontsnapt, er blijft een fractie AF over: H T = w R U S E AF (S → T)/ m T Geabsorbeerde fractie AF (S →T) W R =1

34 34 Voor γ-straling Geabsorbeerde fractie AF (S →T) ook voor ander orgaan Bronorgaan S Doelorgaan T

35 35 Algemene formule Voor alle soorten straling geldt H T = w R U S E AF (S → T)/ m T Voor α en β straling AF = 1 voor T=S AF= 0 voor T≠S

36 36 Algemene formule Sommeren over alle uitgezonden deeltjes i Sommeren over alle bronorganen S H T = Σ s U S Σ i [ E i w Ri AF i (S → T)]/m T H T = U S Σ i [ E i w Ri AF i (S → T)]/m T

37 37 Algemene formule Voor de berekening van effectieve volgdosis E(50) sommeren over alle doelorganen T met weefselweegfactor w T E(50) = Σ T w T H T (50)

38 38 Formule Effectieve volgdosis per Bq Weefsel- weegfactor Aantal desintegraties in bronorgaan S per ingenomen Bq Bestraald orgaan T Uitgezonden energie per desintegratie Geabsorbeerde fractie Massa bestraald orgaan T Stralings weegfactor

39 39 Welke gegevens zijn nodig voor dosisberekening? Energie van uitgezonden deeltjes: E i Aantal uitgezonden deeltjes per desintegratie: y i Aantal desintegraties in bronorgaan: U S Stralingsweegfactor w R (1 voor βγ, 20 voor α) Geabsorbeerde fracties AF (S → T) Massa van doelorgaan m T

40 40 Uitgezonden energie E i per desintegratie y i Uit ICRP-38 en Handboek Radionucliden: Voorbeeld 131 I

41 Geabsorbeerde fractie AF AF(S →T) voor alfa’s en elektronen: AF = 1 als S=T en AF = 0 als S≠T Voor fotonen: berekening via Monte Carlo-methode. (met computer en mens-model)

42 AF vinden uit tabel Bronorgaan: hele lichaam Doelorgaan: hele lichaam Fotonenergie 0,01 0,05 0,20 1,00 4,00 MeV 0,99 0,57 0,35 0,33 0,24 Bv. voor 1 MeV-fotonen wordt 33% geabsorbeerd.

43 43 Massa van organen m T Massa’s voor referentiemens van 70 kg Gemiddeld mens met twee geslachtorganen In de nabije toekomst Massa man en massa vrouw (Adam/Eva) Voxelmodel H T = ½ [H man + H vrouw ]

44 44 Massa van organen m T voor referentiemens Orgaan/weefsel Massa (kg) Longen 1,00 Nieren (2) 0,31 Lever 1,80 Spier28,0 Vet15,0 Rood beenmerg 1,5 Huid 2,6 ++ Som70

45 45 Welke gegevens waren ook al weer nodig? Energie van uitgezonden deeltjes: E i Aantal uitgezonden deeltjes per desintegratie: y i Stralingsweegfactor w R (1 voor βγ, 20 voor α) Geabsorbeerde fracties AF (S → T) Massa van doelorgaan m T Aantal desintegraties in bronorgaan: U S

46 46 Aantal desintegraties U S = 1/T gem of = ln 2/T 1/2

47 47 Aantal desintegraties U S

48 48 Aantal desintegraties U S Effectieve verwijderingsconstante: eff = R + A,B Aantal desintegraties in eerste orgaan:

49 49 Aantal desintegraties U S Differentiaal vergelijking voor A B in volgende organen: Aantal desintegraties in orgaan B:

50 50 Aantal desintegraties U S Integratie van de differentiaalvergelijking Als A B =0 na 50 j:

51 51 Aantal desintegraties U S Bijzonder geval! (komt toch vaak voor) Voor radionucliden met lange halveringstijd (tov biologische) geldt: U S = A S T m Met A S activiteit die orgaan S bereikt T m gemiddelde verblijftijd in orgaan S (biologisch natuurlijk, want T 1/2,R is lang).

52 52 Hele lichaam Het hele lichaam is óók een bron /doelorgaan met weefselweegfactor w T = 1

53 53 Retentiefunctie Soms meer dan één biologische halveringstijd: Retentiefunctie (alleen biologisch natuurlijk) R(t) = a 1 exp(-ln2 t/T 1 ) +a 2 exp(-ln2 t/T 2 ) Cs 20% T 1/2 = 2 d; 80% T 1/2 = 110 d R(t) = 0,2 exp(-ln2 t/2 ) +0,8 exp(-ln2 t/110 )

54 54 Voorbeelden U S berekening Voorbeeld: 1MBq 99m Tc in maag Gemiddelde verblijftijd maag: T m = 1 uur Fysische halveringstijd: T 1/2 = 6 uur U maag = A in * T m,eff (eerste orgaan) 1/T m, eff = 1/1 + ln2/6 = 1,12 uur -1 T m,eff = 0,9 uur = 3230 s = 3,23x10 3 s U MAAG = 1x10 6 Bq x 3,23x10 3 s = U MAAG = 3,23 X10 9 Bq.s

55 Voorbeelden U S berekening Voorbeeld: 36 Cl (T 1/2,R = j) Inhalatie van 100 Bq 75% komt in hele lichaam, T 1/2,B = 44 d U S = A S T m = 75 Bq x 44 d/ln 2 = = 75 x 44 x 24 x 3600/0,693= 4,1 x 10 8 Bq.s

56 56 Einde algemeen deel Alle parameters te vinden: Energie van uitgezonden deeltjes: E i Aantal uitgezonden deeltjes per desintegratie: y i Stralingsweegfactor w R (1 voor βγ, 20 voor α) Geabsorbeerde fracties AF (S → T) Massa van doelorgaan m T Aantal desintegraties in bronorgaan: U S

57 57 Besmettingsroute

58 58 Maagdarm modellen Geldt voor ingestie (maar indirect ook na inhalatie)

59 59 Model voor Maagdarmkanaal Er zijn twee modellen: Huidig model: 4 compartimenten Nieuw model: Human Alimentary Tract Model (HATM) met 7 compartimenten

60 60 Huidig model Maagdarmkanaal

61 61 Maagdarmkanaal Verblijftijden (h) Maag 1 Dunne darm 4(1-f 1 ) Dikke darm (ULI)13 Dikke darm (LLI)24

62 62 Maagdarmkanaal U S voor langlevend nuclide met f 1 en A in = 1 Bq Volgens U s = A S T m (in Bq.s)

63 63 Spijsverteringskanaal, HATM model

64 64 Spijsverteringskanaal, HATM model Mond Slokdarm Maag Rechter colon Linker colon Rectosigmoid Dunne darm fAfA

65 65 HATM Verblijftijden

66 66 Holle organen Bestaand model HATM Inhoud Wand Inhoud Gevoelige cellen

67 67 Wanddosis tgv inhoud Bestaand model HATM Voor elektronen (β, e) H wand = ½ H inhoud Voor elektronen (β, e) H wand = U/m gc ∫y(E)E AF (E) dE Voor alfa’s H wand = 1 / 200 H inhoud Voor alfa’s H wand = 0 Voor foton i H wand = U inh /m w Y i E i AF i Voor foton i H wand = U inh /m gc Y i E i AF i

68 68 Einde maagdarmmodel Begrippen: Compartimenten met verblijftijden Opname in bloed f 1 of f A Speciale berekeningswijze voor holle organen

69 69 Longmodellen Indeling  Depositie  Zuivering  Dampen  Gassen

70 70 Anatomie HRTM Human Respiratory Tract Model

71 71 Ademhalingswegen  ET (Extra-thoracaal = neus/keel/mond)  BB (Bronchiën = grote luchtpijpen)  bb (Bronchiolen = kleine luchtpijpjes)  AI (Alveolair interstitium = longblaasjes)

72 72 Aërosolen  Kleine deeltjes in lucht  Afmetingen 0, µm  Lognormale verdeling: mediaan van belang  AMAD = mediane aërodynamische diameter

73 73 Depositie AMAD (  m) 

74 74 Default diameter  Werkers (5  m)Bevolking (1  m)Depositie  ET10,340,14  ET2 0,400,18  BB0,0120,006  bb0,0070,011  AI0,0530,12  Som0,810,46

75 75 Longzuivering (mechanisch, verblijftijden)

76 76 Longzuivering (chemisch) Bloed DeeltjeTussenstadium Overal in de ademhalingswegen, behalve ET 1

77 77 Longzuivering (chemisch) Indeling:  Klasse F (Fast)  Klasse M (Moderate)  Klasse S (Slow)

78 78 Longzuivering (chemisch) KlasseFractieVerblijftijd  Klasse F 110 min  Klasse M0,110 min 0,9 140 d  Klasse S0,00110 min 0, d

79 79 Oplossen in bloed KlasseOpname in bloed na 1-7 d  Klasse F 0,27+0,2 f 1  Klasse M0,027+ 0,02f 1  Klasse S0, ,0002f 1

80 80 Referentiemens Inhalatievolumetempo: Lichte werkzaamheden1,2 m 3 /h Vrije tijd1,2 m 3 /h Slaap 0,54 m 3 /h Per dag23 m 3 /d

81 81 Inname bij inhalatie Bij activiteitsconcentratie C (Bq/m 3 ) Inname = C (Bq/m 3 ) x V (1,2 m 3 /h) x t (h)

82 82 Recapitulatie aerosolen Compartimenten (ET, BB, bb, AI) Depositieafh. van AMAD Longzuivering door transport en oplossen Klasse-indeling voor zuivering: F, M, S Fractie van inhalatie in bloed afh. van FMS.

83 83 Voorbeelden Inhalatie van 32 P Ingestie: alle verbindingen f 1 = 0,8 Inhalatie Fosfaten (Zn, Sn, Mg, Fe, Bi)f 1 =0,8 Klasse M Overige verbindingenf 1 =0,8 Klasse F Ing F M e(50) (Sv/Bq)2,4  ,1  ,9  A Re (Bq) 4,2  ,1  ,4  10 8 Bevolking: e(50) (Sv/Bq)2,4  ,0  ,2  A Re (Bq) 4,2  ,3  ,1  10 8

84 84 Dampen, gassen  Depositie afhankelijk van  Oplosbaarheid (Solubility) S  Reactiviteit (Reactivity) R  Indeling in SR-klasse  SR-0: niet oplosbaar, niet reactief  SR-1: Matig oplosbaar, reactief  SR-2: goed oplosbaar, sterk reactief

85 85 SR-2-dampen  Oplosbaar: H 2 O,CO, CO 2  Reactief: SO 2, HF, UF 6  Depositie alleen in ET 2 !

86 86 SR-1-dampen  Zwaveldamp H 2 S  Nikkelcarbonyl Ni(CO) 4  Kwikdamp Hg  Jodiumdampen I 2, CH 3 I  RuO 4, Tc 2 O 7  Depositie: 30% ET, 30% BB/bb, 40% AI  Gedrag als klasse F

87 87 SR-0-gassen  Edelgassen  Alleen submersie!  Dosisconversiecoëfficiënt e in Sv/h per Bq/m 3 (effectieve dosis) Aparte berekeningswijze volgt later

88 88 Botmodel Sommige stoffen zijn botzoekers Voorbeelden: Aardalkalimetalen Ca, Ba, Sr, Ra Fosforverbindingen F Transuranen Np, Pu, Am, Cf

89 89 Botmodel Twee soorten bot: Compact bot Sponsachtig bot Rood beenmerg in sponsachtig bot!

90 90 Referentiemens Massa Oppervlak Compact bot4 kg6 m 2 Sponsachtig bot 1 kg6 m 2 Botoppervlak (12 m 2 ) bij 10 µm dikte w T = 0,01 Roodbeenmerg 1,5 kg w T = 0,12 Alléén in sponsachtig bot!

91 91 Botmodel Twee soorten botzoekers: Oppervlaktezoekers Verdeeld over oppervlak, dus ½ in compact bot, ½ in sponsachtig bot. Volumezoekers Verdeeld over volume, dus 1/5 in compact bot, 4/5 in sponsachtig bot

92 92 Samenvatting Dosisconversiecoëfficiënt e(50) of e(τ) wordt bepaald door: Referentiemens (massa, afmetingen) Stralingsweegfactoren Weefselweegfactoren Uitgezonden energie Geabsorbeerde energie Modellen (HATM, HRTM) Opname in bloed Keuze AMAD bij inhalatie

93 93 Samenvatting Basis berekening effectieve volgdosis E = A in e(50) 1)Waar vind ik e(50)? 2)Hoe groot is de inname A in ?


Download ppt "Cursus Niveau 3 Inwendige besmetting A.S. Keverling Buisman."

Verwante presentaties


Ads door Google