Radiology and Physical Medicine

Radiological Magnitudes and Units Magnitudes y Unidades Radiológicas

August 6, 2014 | Translate

The interest in quantifying radiation was a result of the injurious effects caused by it, which were described by Röentgen in 1895.

In 1875, seventeen countries signed the Metre Convention, so the units and quantities were established and BIPM (Bureau International des Poids et Measures) was founded.

The International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) was set up in 1925.

ICRU

In 1960, the International System of Units (SI) is authenticated.

The main institutions defined several measurements and units but the most important ones are these which follow:

Exposure:  it measures the ionization produced by X or γ radiation when it has an impact on a certain volume of air.1

X=dQ/dm

The units for exposure are the Röentgen (R) and from the SI coulomb/kilogram (C/Kg).

Exposure is defined only for X or γ radiation in air.

Absorbed Dose: describes the amount of energy that a radioactive source deposits in materials through which it passes.

D=dE/dm

The ancient unit was rad (radiation absorbed dose). SI established Gray, Gy=J/Kg.1

Absorbed dose is defined for every type of radiation and material.

Linear Energy Transfer: distribution of energy in soft tissue, which causes the effect. It is expressed in terms of kiloelectron volts per micrometer of track length in soft tissue, KeV/µm. The higher Let is, the higher radiological damage is caused. For example, α particles.

Equivalent Dose (H): absorbed dose multiplied by a quality factor. This one is calculated with a quotient which compares whatever radiation’s LET with photons’.

It is used for comparing the effect of radiation (relative biological effectiveness). The probability of these biological effects to be produced depends on absorbed dose, type and radiation’s energy caused by these doses.

For γ radiation, the dose equivalent is the same as the absorbed dose. Nevertheless, the dose equivalent is larger than the absorbed dose for alpha, because of the fact that this type of radiation is more damaging to the human body.2

H=DxQ

Q=quality factor

The ancient unit for dose equivalent is the roentgen equivalent man (rem). In the SI the unit is Sievert (Sv), corresponding to the absorbed dose of one Gray.

Effective Dose: equivalent dose multiplied by a weighting factor. This factor varies depending on the radiation effect in every soft tissue.

E = ΣTWTHT

HT: tissue specific equivalent doses in tissues T.

WT: tissue specific weighting factors.

The unit in the SI is Sievert (Sv).

Activity: number of desintegrations per second which occurs in a substance.

A= A0 eλt

A0= initial activity.

A= activity in a given time period t.

The units of measure for activity in SI are Becquerel (Bq) and Curie (Ci).

1Bq = 1 desintegration.

1Ci = 3,7x 1010 Bq.

In the field of ionizing radiation, the SI unit of activity is designated the Becquerel rather than the reciprocal second, and the SI units of absorbed dose and dose equivalent are designated Gray and Sievert, respectively, rather than the J/Kg. These special names, Becquerel, Gray, and Sievert were specifically introduced because of the dangers to human health that might spring up from mistakes related to the units reciprocal second and J/Kg, in case the latter units were incorrectly taken to identify the different quantities involved.3

References:

López Alegría, C., Alcaraz Baños, M., Genovés García, J.L. Tema 3, Magnitudes y Unidades Radiológicas. En: Alcaraz Baños, M., coordinador. Bases físicas y biológicas de radiodiagnóstico médico. 2ª Ed. Murcia: Universidad de Murcia, Servicio de publicaciones. 2001. p 37-47

http://www.nrc.gov/about-nrc/radiation/health-effects/measuring-radiation.html

U.S.NRC official web site.

http://www.bipm.org/en/si/history-si/radioactivity/becquerel.html

BIPM oficial web site.

 

Author: Elena María Gámez Jiménez
4º Course, Medicine. Granada University

La necesidad de cuantificación de la radicación derivó de los efectos nocivos  que ésta producía, los cuales fueron descritos por Röentgen en 1895.

En 1875, diecisiete países firmaron la Convención de Metro por la cual se normalizan las unidades y magnitudes y se crea la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM).

La Comisión Internacional de Medidas y Unidades Radiológicas (ICRU) es creada en 1925.

ICRU

En 1960, se legaliza el sistema internacional de unidades (SI).

A raíz de las principales instituciones quedan definidas numerosas magnitudes y unidades, pero las principales son las siguientes:

Exposición: Mide la ionización que produce la radiación X ó γ cuando incide sobre un volumen determinado de aire.1

X = dQ/dm

La unidad antigua era el Röentgen representada por la letra R.

La unidad del SI es el Culombio por kilogramo de aire C/Kg.

La exposición está definida  para rayos X y γ en aire.

Dosis Absorbida: es energía en forma de radiación ionizante depositada por unidad de de masa dm, J/Kg.

D=dE/dm

La unidad antigua era el rad (radiation absorbed dose).

La unidad del SI es el julio de energía absorbida por kilogramo de material irradiado. Esta unidad es el Gray (Gy). Gy=J/Kg.1

La dosis absorbida queda definida para cualquier tipo de radiación y para cualquier medio material.

Transferencia Lineal de Energía: unidad que nos permite estudiar la distribución de energía en el tejido, lo cual determina el efecto. Es la energía cedida al medio irradiado por unidad de longitud de trayectoria. Lo medimos en KeV/µm. Cuanto mayor es la LET, mayor es el daño radiológico. Ej: partículas α

Dosis Equivalente (H): es la dosis absorbida multiplicada por el factor de calidad.  Éste se calcula mediante un cociente que compara la LET de cualquier radiación con la de los fotones.

Sirve para comparar el efecto de la radiación (eficacia biológica relativa). La probabilidad de que se produzcan efectos biológicos depende tanto de la dosis absorbida como del tipo y la energía de la radiación que producen esas dosis.

Para radiación γ, dosis absorbida y equivalente son iguales. Sin embargo, la dosis equivalente es mayor que la absorbida para α puesto que este tipo de radiación es más dañina para el cuerpo humano.2

H=DxQ

Q= factor de calidad.

La antigua unidad de medida era el Rem (rad equivalent man).

La unidad en el SI es el Sievert  (Sv), correspondiente a la dosis absorbida de un Gray.

Dosis Efectiva: Es la dosis equivalente multiplicada por el factor de ponderación. Este factor varía dependiendo del efecto de la radiación en cada tejido.

E = ΣTWTHT

 HT = dosis equivalente en el órgano o tejido T.

WT = factor de ponderación correspondiente a ese órgano.

La unidad en el SI es el Sievert (Sv).

Actividad: Se define como actividad el número de desintegraciones por segundo  producidas en una sustancia.

A= A0 e-λt

A0 = actividad inicial.

A= la actividad al cabo de un tiempo t.

Las unidades del SI son el Becquerelio (Bq) y el Curio (Ci).

1Bq = 1 desintegración/s.

1Ci = 3,7 x 1010 Bq.

En el campo de la radiación ionizante, la unidad del SI es el Becquerelio. Para dosis absorbida y dosis equivalente utilizamos el Gray y el Sievert respectivamente, más que J/Kg. Estos nombres especiales Becquerelio, Gray y Sievert fueron introducidos específicamente a consecuencia de los daños en la salud de las personas que pueden derivarse de los errores relativos a las antiguas unidades, en caso de ser incorrectamente interpretadas para identificar las magnitudes.3

Bibliografía:

López Alegría, C., Alcaraz Baños, M., Genovés García, J.L. Tema 3, Magnitudes y Unidades Radiológicas. En: Alcaraz Baños, M., coordinador. Bases físicas y biológicas de radiodiagnóstico médico. 2ª Ed. Murcia: Universidad de Murcia, Servicio de publicaciones. 2001. p 37-47

http://www.nrc.gov/about-nrc/radiation/health-effects/measuring-radiation.html

Página web oficial de U.S.NRC.

http://www.bipm.org/en/si/history-si/radioactivity/becquerel.html  

Página web oficial de BIPM

 

Autora: Elena María Gámez Jiménez
4º Curso, Grado de Medicina. Universidad de Granada

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