Файл: Учебное пособие Рекомендовано методической комиссией отделения ядерной физики физического факультета мгу москва 2019.pdf

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
Физический факультет
БИБЛИОТЕКА МЕДИЦИНСКОГО ФИЗИКА
А. П. Черняев, М.В. Желтоножская, С.М. Варзарь
РАДИАЦИОННАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
Учебное пособие
Рекомендовано методической комиссией
отделения ядерной физики
физического факультета МГУ
Москва
2019

Содержание
Введение ................................................................................5
Глава 1. Общие принципы радиационной безопасности .........................................................................8 1.1. Принцип обоснования радиационной безопасности практической деятельности ..............................................11 1.2. Оптимизация защиты ..................................................12 1.3. Нормирование и пределы индивидуальных доз.......13
Глава 2. Физические основы радиационной безопасности .............................................14 2.1. Ионизирующее излучение ..........................................14 2.2. Взаимодействие заряженных частиц с веществом ...15 2.3. Взаимодействие гамма-излучения с веществом ......17 2.4. Дозиметрические величины .......................................18
Глава 3. Биологические основы радиационной безопасности .............................................20 3.1. Детерминированные эффекты ...................................26 3.2. Стохастические эффекты .............................................27
Глава 4. Нормы радиационной безопасности при нормальных условиях эксплуатации источников излучения (НРБ-99) ........................................30
Глава 5. Особенности реализации радиационной безопасности пациентов в ядерной медицине ...........................................................33 5.1. Обеспечение радиационной безопасности в подразделениях лучевой терапии ..................................37

4
Библиотека медицинского физика
5.2. Радиационная безопасность при проведении лучевой терапии с использованием закрытых источников ионизирующего излучения .........40
Глава 6. Общие требования радиационной безопасности к помещениям для лучевой терапии ........45
Глава 7. Перечень типичных помещений для дистанционного гамма- терапевтического облучения и требования к их радиационной защите .....51
Глава 8. Перечень типичных помещений для контактного гамма-терапевтического облучения и требования к их радиационной защите ........................54
Глава 9. Требования к техническому оснащению подразделений лучевой терапии .......................................59
Глава 10. Требования к методам проведения лучевой терапии ..................................................................66
Глава 11. Профилактика и устранение последствий радиационных аварий .................................69
Глава 12. Обеспечение радиационной безопасности пациентов ....................................................75
Глава 13. Обеспечение радиационной безопасности персонала .....................................................78
Глава 14. Методы контроля обеспечения радиационной безопасности .............................................83 14. 1. Индивидуальный дозиметрический контроль внешнего облучения ..........................................86 14. 2. Радиационно-дозиметрический контроль .............89
внутреннего облучения персонала ...................................89 14. 3. Групповой дозиметрический контроль ...................91
Литература ...........................................................................96

Введение
Под радиационной безопасностью (РБ) понимается ком- плекс научно-обоснованных мероприятий по обеспечению защиты настоящего и будущего поколения людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения
(ИИ). Главной целью РБ является охрана здоровья населе- ния, включая категории лиц, работающих с техногенными источниками излучений, от вредного воздействия ИИ путем установления и соблюдения основных принципов и норм радиационной безопасности при использовании излучения в медицине, науке и в различных областях хозяйства.
Создание нового поколения линейных ускорителей элек- тронов и протонов для проведения высокотехнологичной лучевой терапии, гамма-терапевтических аппаратов для дистанционного и контактного облучения, компьютерных рентгеновских, магниторезонансных, позитронно-эмис- сионных томографов для получения трехмерной инфор- мации о внутренней структуре тела и расположении в ней опухолевых очагов и органов риска, компьютерных систем планирования облучения, симуляторов для нанесения на тело облучаемых пациентов маркеров, по которым они будут размещаться на лечебных столах аппаратов для облучения усилило потребность в медицинских физиках и инженерах, обеспечивающих качество лучевого лечения пациентов.
Существенно возросла сложность компьютерного плани- рования облучения с модулированной интенсивностью излучения, стереотаксического облучения, оптимального подвижного облучения с динамически изменяющимися

6
Библиотека медицинского физика мощностью дозы, скоростью вращения штативов ускори- телей, размерами и конфигурацией полей облучения за счет применения программ инверсной оптимизации. В связи с этим медицинские физики стали играть ведущую роль в предлучевой подготовке пациентов к облучению, а контроль качества современного технологического процесса лучевой терапии стал одной из главных задач физиков и инженеров радиологических отделений наряду с расчетами сложных планов облучения.
Поэтому важными требованиями, которые предъявля- ются к медицинским физикам, работающим в медицинских учреждениях, являются:
• обеспечение технического обслуживания оборудования и аппаратуры в организациях здравоохранения;
• осуществление своевременной поверки и калибровки медико-физического оборудования;
• обеспечение точности и безопасности физических методов, применяемых в клинической практике для про- ведения диагностики и лечения заболеваний пациентов;
• разработка и внедрение приспособлений и технологий для обеспечения качества диагностических и терапевтиче- ских процедур;
• участие в проведении экспертной оценки проектов реконструкции и строительства помещений для размеще- ния медицинского оборудования для лучевой диагностики, терапии и ядерной медицины;
• ведение необходимой медико-физической и техниче- ской документации;
• организация работы по разъяснению работникам орга- низации здравоохранения вопросов обеспечения безопасно- сти пациентов и работников, рационального использования медико-физических технологий и аппаратуры;
• составление необходимой отчетности;

7
Радиационная безопасность
• знание основ нормативных правовых актов, регулиру- ющих их деятельность в области здравоохранения.
Новая сложная техника лучевой терапии требует более тщательного контроля качества ее работы, особенно в про- цессе многолетней эксплуатации. В этих условиях решающее значение имеет гарантия качества лучевой терапии, пред- ставляющая собой систему мероприятий, направленных на соблюдение качества технологического процесса лучевого лечения на всех его этапах.
Применение высокотехнологичной лучевой терапии привело к усложнению процедур радиационной защиты пациентов и персонала. Усложнились методы расчета защи- ты процедурных помещений, в которых устанавливаются ускорители.
Международной комиссией по радиологической защите
(МКРЗ), Международным агентством по атомной энергии
(МАГАТЭ) и др. организациями выпущено большое коли- чество рекомендательных документов по радиационной защите персонала и пациентов при проведении высокотех- нологичной лучевой терапии, а также по контролю ее каче- ства. На основании этих рекомендаций были разработаны национальные нормативные документы и методические указания по радиационной безопасности для основных технологических процессов ядерной медицины, которые и приведены в этом учебном пособии.

Глава 1.
Общие принципы радиационной безопасности
Радиационная безопасность — это наука и практика ограничения ущерба, наносимого человеку ионизирующим излучением (ИИ). И если риск определяется как комбина- ция вероятности вредных последствий и их величины, то риск от ионизирующего излучения можно выявить путем исследования заболеваемости населения, подвергшегося облучению высокими дозами.
Методологической основой РБ является разработка кри- териев для оценки ионизирующего излучения как вредного фактора воздействия на человека, популяцию в целом и на объекты окружающей среды. Эта задача решается на основе анализа радиобиологических данных о воздействии ИИ на живые организмы. Наиболее важным результатом является установление количественной связи между уровнями облу- чения и эффектом от воздействия излучения. В конечном итоге это приводит к установлению системы величин для оценки уровня облучения (так называемых дозиметриче- ских величин), которые однозначно связаны с эффектом и подлежат определению с помощью различных средств измерений (дозиметров, радиометров, спектрометров и т. д.). На основе установленных дозиметрических величин и критериев безопасности законодательно утверждаются количественные допустимые пределы (основные пределы доз) воздействия ИИ.

9
Радиационная безопасность
В настоящий момент существует разработанная система допустимых пределов воздействия ионизирующего из- лучения на человеческий организм, оформленная в виде законодательных документов Норм Радиационной Безо- пасности (НРБ).
Деятельность человека, которая повышает общее облуче- ние, в радиационной безопасности называется практической деятельностью. Практическая деятельность может заклю- чаться в использовании нового оборудование или технологий
(например, новая технология в ядерной медицине, новый метод рентгенографии грудной клетки) или в изменении существующих одной или нескольких радиационных техно- логий, приводящем к увеличению облучения или образования радиоактивных отходов, загрязняющих окружающую среду
(например, изменение химической технологии, в результате которого наблюдается увеличение содержания летучих ра- диоактивных веществ, выброшенных в атмосферу).
Поэтому второй немаловажной задачей радиационной безопасности является разработка систем радиационного контроля. Различные условия эксплуатации радиационных установок, набор используемых радиоактивных источников, экономия материальных средств диктуют необходимость осознанного выбора средств и частоты измерения уровня радиации, концентрации радиоактивных веществ.
Облучение определяется как текущий процесс воздей- ствия на человека излучений и радиоактивных веществ.
Облучение ионизирующим излучением сопровождается получением дозы облучения, а уровень получаемой дозы зависит от многих факторов. Облучение может быть внеш- ним (т. е. от источников вне тела человека) или внутренним
(т. е. от источников внутри тела человека).
Понятие потенциального облучения введено, чтобы охватывать ситуации вероятного воздействия, которое не

10
Библиотека медицинского физика обязательно должно происходить. Система радиационной защиты призвана контролировать вероятность и размер потенциального облучения. МКРЗ определяет три типа облучения.
• Профессиональное облучение — это облучение человека на рабочем месте и главным образом в результате работы, которую он выполняет. Оно может контролироваться на трех уровнях: уровень источника (например, контроль физической защиты), уровень окружающей среды (напри- мер, вентиляция) и уровень работника (методика работы, защитная одежда).
• Медицинское облучение — это облучение человека в ходе медицинской диагностики или лечения. Облучение контролируется на тех же трех уровнях, что и при професси- ональном облучении, но включенных в схему диагностики и лечения, а не системы радиационной защиты.
• Облучение населения — это облучение людей другим путем, кроме профессионального или медицинского облу- чения. Контроль должен быть применен к источнику. Его следует применять к окружающей среде или людям, если контроль источника неэффективен, как, например, при серьезных авариях.
Естественный уровень облучения — это облучение от природных источников.
Для того чтобы сравнивать величину (или уровень) облу- чения от различных источников, необходимо количественно определять степень облучения.
Система радиационной защиты, рекомендованная МКРЗ, основана на трех основных принципах. Эти принципы известны как обоснование, оптимизация и нормирование (ограничение доз). МКРЗ рекомендует, чтобы эти три главных принципа применялись для контроля новой и текущей практической деятельности. На рис.1 показана взаимосвязь между системой

11
Радиационная безопасность
радиационной защиты и этими тремя принципами. Важно помнить, что ни один из принципов не должен использоваться самостоятельно. Эффективная система радиационной защиты должна использовать все три принципа, чтобы гарантировать, что дозы облучения поддерживаются на настолько низком уровне, насколько это возможно.
1.1. Принцип обоснования радиационной
безопасности практической деятельности
В терминах радиационной защиты решения, касаю- щиеся осуществления новой или продолжения существу- ющей практической деятельности, должны принимать во внимание риски возникновения радиационных эффектов в результате такой деятельности. Практическая деятель- ность, которая связана с облучением или потенциальным облучением, должна осуществляться только при условии, что она принесет достаточную пользу отдельному человеку или обществу, которая превысит вред или ущерб здоровью, которые связаны с этой деятельностью.
Принцип обоснования реализуется с учетом следую- щих требований:
• лучевая терапия проводится строго по медицинским показаниям лишь в тех случаях, когда отсутствуют альтер- нативные методы лечения, пациент отказывается от аль- тернативных методов лечения или альтернативные методы лечения приводят к клинически худшему результату;
• польза для пациента от ожидаемого терапевтического эффекта, безусловно, должна превосходить ожидаемый вред от полученной дозы облучения;
• риск отказа от лучевой терапии должен заведомо пре- вышать риск от облучения при ее проведении.

12
Библиотека медицинского физика
1.2. Оптимизация защиты
Индивидуальные дозы, количество облучаемых лиц, ве- роятность и величина потенциального облучения должны поддерживаться на разумно достижимом низком уровне, принимая во внимание экономические и социальные фак- торы. Так формулируется принцип ALARA. Эта аббревиатура расшифровывается следующим образом:
[
A]s
так
[
L]ow
низко
[
A]s
насколько
[
R]easonably
разумно
[
A]chievable
достижимо
Согласно этому принципу к источникам излучения и оборудованию должна быть применена лучшая практиче- ски-реализуемая защита и возможные меры безопасности, с учетом совместного рассмотрения всех социальных и экономических факторов.
Принцип оптимизации или ограничения уровней об- лучения при проектировании и эксплуатации кабинетов лучевой терапии осуществляется посредством:
• поддержания доз облучения пациентов на таких низких уровнях, которые возможно достичь при условии обеспе- чения необходимого объема и качества терапевтического эффекта, с учетом экономических и социальных факторов;
• максимально возможного снижения поглощенной дозы облучения нормальных органов и тканей, окружающих ми- шень, при обеспечении терапевтически эффективной дозы облучения мишени и исключении высокой вероятности поздних постлучевых повреждений;
• поддержания доз профессионального облучения пер- сонала на таких низких уровнях, которые возможно достичь с учетом экономических и социальных факторов.