Mælifræði geislunar er þýðing á enska hugtakinu Radiation Dosimetry og felur í sér magnbundna mælingu á orkuflutningi frá geisluninni (hvers eðlis sem hún er) yfir í efnið sem verður fyrir geisluninni. Hlutverk mælingarinnar er því að ákveða magn geislunarinnar, geislaskammt (e. absorbed dose) eða geislunarstyrk (e. dose rate). Oftast er um að ræða mælingu á einni mælistærð, þ.e. geislaskammti og eru aðrar stærðir þá reiknaðar út frá þekktum tengslum þeirra [1].
Sögu geislamælifræðinnar má rekja allt aftur til uppgötvunar WC Röntgen árið 1895 og þá sérstaklega í notkun röntgengeislunar við geislameðferð, en þar kemur fyrst fram þörfin fyrir nákvæmu mati á magni geislunar sem notað var í þessu skyni. Þar kemur hugtakið “Dose” fyrst fram og hefur þá það hlutverk að tengja saman eðlisfræðilega mælingu við líffræðileg áhrif geislunar. Þetta hugtak tengist að sjálfsögðu sama orði og notað var og er við lyfjagjöf (lyfjaskammtur) í læknisfræðinni [2].
Flestar magnbundnar mælingar á mælistærðum jónandi geislunar eru framkvæmdar til þess að staðfesta þau áhrif sem geislunin hefur (líffræðileg, eðlisfræðileg eða efnafræðileg). Slík áhrif geta eingöngu átt sér stað við orkuflutning frá geisluninni í efnið sem verður fyrir geisluninni. Þessi áhrif eru þá háð eiginleikum geislunarinnar (tegund, magn og styrkleika) og eiginleikum efnisins (gerð efnis og magn). Algengasta mælistærðin er geislaskammtur (e. absorbed dose) þ.e. yfirfærð orka deilt með massa efnisins, sem hefur eininguna J/kg [3].
Uppsprettur geislunar í umhverfi mannsins eru margvíslegar bæði náttúrulegar og manngerðar [4]. Hér á landi er náttúruleg geislun lítil og því vegur notkun geislunar í læknisfræði, við sjúkdómsgreiningu og til lækninga þungt í geislaálagi þjóðarinnar.
Magn orku sem jónandi geislun flytur í ákveðið magn efnis, s.s. líkamsvef er eins og áður sagði mælistærðin geislaskammtur (e. absorbed dose), sem hefur mælieininguna grei (e. gray) og táknið Gy, þar sem 1 grei er jafngildi 1 joule/kg. Geislaskammtur segir til um meðalorkuaukningu vegna geislunar á massaeiningu.
Líffræðileg áhrif geislunar er mismunandi eftir tegund geislunar, þannig hefur 1 Gy af alfageislun mun meiri líffræðileg áhrif en 1 Gy af röntgen- eða betageislun. Alþjóðageislavarnaráðið (ICRP) hefur gefið út vægistuðla (áhrifastuðla) sem segja til um líffræðileg áhrif mismunandi geislunar. Gamma-, röntgen- og betageislun hafa vægistuðulinn 1 á meðan alfa- og nifteindageislun hafa vægistuðla á bilinu 5 – 20 eftir því hversu orkumikil geislunin er [5]. Til að meta líffræðileg áhrif geislunar þarf því að margfalda mældan geislaskammt (Gy) með vægisstuðli ICRP (wR) fyrir viðkomandi geislun. Þannig fæst ný reiknistærð, hlutgeislaálag (e. equivalent dose), sem tekur tillit til mismunandi líffræðilegum áhrifum geislunar. Hún hefur eininguna sívert (e. sievert) og táknið Sv (J/kg). Þannig hefur 1 Sv af alfageislun á lungu í för með sér sömu áhættu og 1 Sv af fótónugeislun eða betageislun á lungun.
Líffæri mannsins eru mis næm fyrir áhrifum geislunar, þannig er t.d. áhættan að banvænt krabbamein myndist vegna 1 Sv hlutgeislaálags, lægri í skjaldkirtli en í lungum. Alþjóðageislavarnaráðið (ICRP) hefur gefið út töflu með vægistuðlum einstakra líffæra og líffærakerfa í líkamanum (wT) [5].
Þegar meta á heildaráhættu líkamans vegna geislunar, þarf fyrst að taka tillit til þess hver vægistuðull geislunarinnar er og margfalda mældan geislaskammt með honum þ.e. (Gy * wR). Þannig fæst hlutgeislaálag geislunarinnar. Síðan þarf að margfalda hlutgeislaálagið með vægistuðli þeirra líffæra sem fyrir geisluninni verða þ.e. ((Gy * wR ) * wT)og leggja saman niðurstöðurnar. Þannig fæst þá ný stærð, geislaálag (e. effective dose) sem einnig hefur eininguna sívert (e. sievert) og táknið Sv (J/kg) [6].
Geislaálag gefur vísbendingu um þá áhættu sem geislunin hefur í för með sér vegna geislunar á allan líkamann óháð tegund eða orku geislunar, óháð dreifingu geislunarinnar á líkamann og hvort geislunin kemur utanfrá á líkamann eða innan frá, s.s. vegna geislavirkra efna í líkamanum.
Mat á áhættu grundvallast á mælingum á geislaskammti hvort sem það er í lofti eða vef. Mikilvægi nákvæmra mælinga á þessu sviði er vel þekkt og nægir t.d. að nefna að í geislameðferð er lykillinn að góðum árangri tengdur því að geisla tiltekið svæði með nákvæmum geislaskammti, þar sem 5% skekkja getur haft alvarlegar afleiðingar [4].
Mælingar á geislaálagi starfsmanna byggir á því að mæliaðferðin sem notuð er geti með viðunandi nákvæmni metið þá geislun sem starfsmenn verða fyrir.
Geislaálag sjúklinga í læknisfræðilegri myndgreiningu, þarf að meta til þess að hægt sé að meta þá áhættu sem notkunin hefur í för með sér, bæði fyrir einstaka sjúklinga svo og fyrir þjóðfélagið í heild. Einnig til þess að hægt sé að bera saman geislaálag sjúklinga við sömu rannsókn á milli einstakra heilbrigðisstofnana. Sérstaklega er þetta mikilvægt við rannsóknir sem hafa í för með sér háa geislaskammta. Gæðatrygging og gæðaeftirlit sem hefur það að markmiði að auka myndgæði og lækka geislaálag byggist á nákvæmri mælifræði.
Með lögum um geislavarnir nr. 44/2002 og reglugerðum settum með stoð í þeim, hafa skyldur eigenda, ábyrgðarmanna og notenda geislatækja hvað varðar mælingar og mat á geislun og geislaskömmtum aukist. Kröfurnar snúa m.a. að því að skráð sé með samræmdum og reglulegum hætti geislaálag sjúklinga vegna geislaþungra rannsókna. Í framtíðinni má gera ráð fyrir því að eigendum röntgentækja til sjúkdómsgreiningar verði gert að framkvæma mælingar á geislaálagi sjúklinga vegna tiltekinna rannsókna sem hluta af reglulegu gæðaeftirlit með viðkomandi búnaði og/eða við mat á rannsóknaraðferðum. Geislavarnir ríkisins vinna að setningu viðmiðunargilda geislaálags fyrir einstakar rannsóknir sem hafa skal til viðmiðunar við slíkt mat. Þetta eru svokölluð DRL viðmið (diagnostic reference levels) en í gildi eru norræn viðmiðunargildi fyrir nokkrar rannsóknir sem gefnar voru út árið 1996 [7].
Þessar auknu kröfur gera það að verkum að eigendur og notendur geislatækja þurfa enn frekar að tryggja að mælitæki þeirra séu reglulega borinn saman við mælitæki sem hafa rekjanlega kvörðun til viðurkenndra landsmæligrunna fyrir jónandi geislun eða til alþjóðlegra mæligrunna eins og hjá The Bureau International des Poids et Mesures (BIPM).
Engin mæling á geislun getur verið fullkomlega nákvæm. Með hverri mældri tölu þarf því að fylgja óvissumat. Mælir telst vera með rekjanlega kvörðun ef hann hefur verið borinn saman við annan mæli með rekjanlega kvörðun og skráð hefur verið hver hlutfallslegur munur á mælunum var. Jafnframt þarf að meta hver óvissan er í mælingum með hinum nýkvarðaða mæli og vex óvissan eftir því sem leiðin að alþjóðlegum mæligrunni verður lengri. Hagnýting mælifræðinnar snýst að miklu leyti um það hvernig þetta er gert og hvernig áreiðanleiki mælinga er tryggður.
Til þess að stuðla að bættri mælifræði geislunar á Íslandi hafa Geislavarnir ríkisins tekið upp samstarf við sænsku geislavarnirnar eins og greint var frá í frétt á heimasíðu Geislavarna nýlega [8].
Geislavarnir ríkisins munu í samstarfi við EHÍ standa fyrir námskeiði um mælifræði í haust, nánar tiltekið þann 11. október og mun auglýsing um það birtast á vefsíðu GR og EHÍ fljótlega. Þar gefst tækifæri til þess að fara ítarlega í grundvallarþætti geislamælifræðinnar.
05.07.06 Guðlaugur Einarsson ge@gr.is
Þorgeir Sigurðsson thorgeir@gr.is
Heimildir
1. Greening, JR. Fundamentals of Radation Dosimetry. Medical Physics Handbooks 6. The Institute of Physics 1981. ISSN 0143-0203
2. Carlsson, GA, Theoretical Basis for Dosimetry. The Dosimetry of Ionizing Radiation. Vol I, ed. Kenneth R Kase et. al. Academic Press, Inc. 1985. ISBN 0-12-392651-3
3. Attix, FH. Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry. John Wiley & Sons 1986. ISBN 0-47-101146-0
4. Living With Radiation, NRPB 1998 (http://www.hpa.org.uk)
5. ICRP Publication 60. International Commission on Radiological Protection, Pergamont Press 1990.
6. Jónandi geislun – líffræðileg áhrif. Fræðsluefni GR. Sigurður Emil Pálsson.
7. Nordic Guidance Levels for Patient Doses in Diagnostic Radiology. The Radiation Protection and Nuclear Safety Authorities in Denmark, Finland, Iceland, Norway and Sweden, 1996.