अवशोषित खुराक

अवशोषित खुराक एक भोजन की मात्रा है। जो प्रति इकाई द्रव्यमान में आयनीकरण विकिरण द्वारा पदार्थ में उपस्थित ऊर्जा की माप है। अवशोषित खुराक का उपयोग विकिरण संरक्षण (हानिकारक प्रभावों में कमी) और रेडियोलोजी (कैंसर उपचार में उदाहरण के लिए संभावित लाभकारी प्रभाव) दोनों में जीवित ऊतक में भोजन की वृद्धि की गणना में किया जाता है। इसका उपयोग सीधे निर्जीव पदार्थों पर विकिरण के प्रभाव की तुलना करने के लिए भी किया जाता है। जैसे कि विकिरण कठोर करने में इसका प्रयोग किया जाता है।

इसका एसआई इकाई में माप ग्रे (इकाई) (Gy) है। जिसे प्रति किलोग्राम पदार्थ में अवशोषित एक जूल ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया गया है। यूनिट रेड (यूनिट) की पुरानी ​​गैर-एसआई सेंटीमीटर-ग्राम और दूसरी प्रणाली कभी-कभी मुख्य रूप से यूएसए में भी उपयोग की जाती है।

नियतात्मक प्रभाव
परंपरागत रूप से विकिरण सुरक्षा में असंशोधित अवशोषित भोजन की मात्रा का उपयोग केवल तीव्र मात्रा के उच्च स्तर के कारण तुरंत स्वास्थ्य प्रभावों को निर्देशित करने के लिए किया जाता है। ये ऊतक प्रभाव हैं। जैसे कि तीव्र विकिरण सिंड्रोम में, जिन्हें नियतात्मक प्रभाव के रूप में भी जाना जाता है। ये ऐसे प्रभाव हैं, जिनका कम समय में होना पूर्णरूप से निश्चित होता है।

विकिरण चिकित्सा
ऊतक में अवशोषित मात्रा की माप रेडियोबायोलॉजी में मूलभूत महत्व है क्योंकि यह उस ऊर्जा की मात्रा का माप है। जो घटना विकिरण लक्ष्य ऊतक को प्रदान कर रहा है।

भोजन की मात्रा की गणना
अवशोषित मात्रा विकिरण बीम के विकिरण हानि (आयनों या कूलम्ब/किग्रा) के बराबर है। जो आयनित होने वाले माध्यम की आयनीकरण ऊर्जा से गुणा किया जाता है।

उदाहरण के लिए 20°C और 101.325 kPa दबाव पर शुष्क हवा की आयनीकरण ऊर्जा 33.97±0.05 J/C है।[3] (33.97 ईवी प्रति आयन जोड़ी) इसलिए 2.58×10-4 C/kg (1 रेंटजेन) का एक्सपोजर शुष्क हवा में 8.76×10-3 J/kg (0.00876 Gy या 0.876 रेड) की अवशोषित मात्रा विभिन्न स्थितियों में जमा करेगा।

जब अवशोषित मात्रा समान नहीं होती है, या जब यह केवल शरीर या वस्तु के एक भाग पर संचालित होती है। तो पूरे मद के एक अवशोषित मात्रा प्रतिनिधि की गणना प्रत्येक बिंदु पर अवशोषित मात्रा के द्रव्यमान-भारित औसत से की जा सकती है।

अधिकतम,

$$\bar{D_T}=\frac{\int_{T}D(x,y,z)\rho(x,y,z)dV}{\int_{T}\rho(x,y,z)dV}$$

जहाँ-
 * $$\bar{D_T}$$ संपूर्ण तत्व T की द्रव्यमान-औसत अवशोषित मात्रा है।
 * $$T$$ एक रुचि की वस्तु है।
 * $$D(x,y,z)$$ स्थान के समुच्चय के रूप में अवशोषित मात्रा है।
 * $$\rho(x,y,z)$$ स्थान के कार्य के रूप में घनत्व है।
 * $$V$$ आयतन है।

चिकित्सकीय विचार
कम ऊर्जा वाले एक्स-रे या बीटा विकिरण जैसे कोमल विकिरणों के लिए गैर-समान अवशोषित मात्रा सामान्य है। स्व-परिरक्षण का अर्थ है कि अवशोषित मात्रा शरीर में उच्च की तुलना में स्रोत का सामना करने वाले ऊतकों में अधिक होगी।

द्रव्यमान औसत रेडियोथेरेपी उपचारों के हानियों का मूल्यांकन करने में महत्वपूर्ण हो सकता है क्योंकि वे शरीर में बहुत विशिष्ट मात्रा सामान्यतः एक ट्यूमर को लक्षित करने के लिए प्रारूपित किए गए हैं। उदाहरण के लिए यदि किसी रोगी के अस्थि मज्जा द्रव्यमान का 10% स्थानीय स्तर पर 10 ग्रे विकिरण से विकिरणित होता है। तो अस्थि मज्जा में अवशोषित मात्रा कुल मिलाकर 1 ग्रे होगी। अस्थि मज्जा शरीर द्रव्यमान का 4% बनाता है। इसलिए सम्पूर्ण शरीर द्वारा अवशोषित मात्रा 0.04 ग्रे होगी। पहला आंकड़ा (10 ग्रे) ट्यूमर पर स्थानीय प्रभावों का संकेत है। जबकि दूसरा और तीसरा आंकड़ा (1 ग्रे और 0.04 ग्रे) सम्पूर्ण जीव पर समग्र स्वास्थ्य प्रभावों के उत्कृठ संकेतक हैं। सार्थक प्रभावी मात्रा पर पहुंचने के लिए इन आंकड़ों पर अतिरिक्त डोसिमेट्री गणना करनी होगी। जो कैंसर या अन्य स्टोकेस्टिक प्रभावों के हानि का अनुमान लगाने के लिए आवश्यक है।

जब आयनीकरण विकिरण का उपयोग कैंसर के उपचार के लिए किया जाता है। तो डॉक्टर सामान्यतः ग्रे की इकाइयों में रेडियोथेरेपी उपचार लिखेंगे। मेडिकल इमेजिंग मात्रा को कूलाम प्रति किलोग्राम की इकाइयों में वर्णित किया जा सकता है। किन्तु जब रेडियोफार्मास्यूटिकल का उपयोग किया जाता है। तो उन्हें सामान्यतः बैकुरल की इकाइयों में प्रशासित किया जाता है।

स्टोकेस्टिक हानि - समकक्ष खुराक में रूपांतरण


स्टोकेस्टिक विकिरण हानि के लिए कैंसर के सम्मिलित होने की संभावना और लंबे समय के मापदंड पर होने वाले आनुवंशिक प्रभावों के रूप में परिभाषित विकिरण के प्रकार और विकिरणित ऊतकों की संवेदनशीलता पर विचार किया जाना चाहिए। जिसके लिए हानि उत्पन्न करने के लिए संशोधित कारकों के उपयोग की आवश्यकता होती है। सिवर्ट में कारक रैखिक नो-थ्रेशोल्ड मॉडल के आधार पर एक सीवर्ट अंततः कैंसर के विकास का 5.5% अवसर देता है। यह गणना अवशोषित खुराक से प्रारम्भ होती है।

स्टोकेस्टिक हानि का प्रतिनिधित्व करने के लिए भोजन की मात्रा बराबर खुराक HT और प्रभावी खुराक (विकिरण) E का उपयोग किया जाता है और अवशोषित खुराक से इनकी गणना करने के लिए उपयुक्त खुराक कारक और गुणांक का उपयोग किया जाता है। समतुल्य और प्रभावी खुराक मात्रा सीवर्ट या वास्तविक (इकाई) की इकाइयों में व्यक्त की जाती है। जिसका अर्थ है कि जैविक प्रभावों को ध्यान में रखा गया है। स्टोचैस्टिक हानि की व्युत्पत्ति आईसीआरपी और विकिरण इकाइयों और मापन (आईसीआरयू) पर अंतर्राष्ट्रीय आयोग की सहयोग के अनुसार है। उनके द्वारा विकसित रेडियोलॉजिकल सुरक्षा मात्राओं की सुसंगत प्रणाली को संलग्न आरेख में दिखाया गया है।

सम्पूर्ण शरीर के विकिरण के लिए गामा किरणों या एक्स-रे के साथ संशोधित कारक संख्यात्मक रूप से 1 के बराबर होते हैं। जिसका अर्थ है कि उस स्थितियों में ग्रे खुराक सीवर्ट में खुराक के बराबर होती है।

अवशोषित खुराक अवधारणा का विकास और ग्रे
विल्हेम रॉन्टगन ने पहली बार 8 नवंबर, 1895 को एक्स-रे की खोज की और उनका उपयोग चिकित्सा निदान विशेष रूप से टूटी हुई हड्डियों और एम्बेडेड विदेशी वस्तुओं के लिए बहुत तेज़ी से फैल गया। जहाँ वे पिछली विधियों पर एक क्रांतिकारी सुधार थे।

एक्स-रे के व्यापक उपयोग और आयनकारी विकिरण के हानियों के बढ़ते प्रभाव के कारण विकिरण तीव्रता के लिए माप मानक आवश्यक हो गए और विभिन्न देशों ने अलग-अलग परिभाषाओं और विधियों का उपयोग करते हुए अपने स्वयं के विकसित किए। अन्ततः अंतरराष्ट्रीय मानकीकरण को बढ़ावा देने के लिए 1925 में लंदन में पहली अंतर्राष्ट्रीय कांग्रेस ऑफ रेडियोलॉजी (आईसीआर) की बैठक में माप की इकाइयों पर विचार करने के लिए अलग निकाय का प्रस्ताव रखा गया। इसे विकिरण इकाइयों और मापन पर अंतर्राष्ट्रीय आयोग या आईसीआरयू कहा जाता था और 1928 में मैन सिगबान की अध्यक्षता में स्टॉकहोम में द्वितीय आईसीआर में अस्तित्व में आया।

एक्स-रे की तीव्रता को मापने की प्रारंभिक विधियों में से हवा से भरे आयन कक्ष के माध्यम से हवा में उनके आयनकारी प्रभाव को मापना था। आईसीआरयू की पहली बैठक में यह प्रस्तावित किया गया था कि एक्स-रे खुराक की एक इकाई को एक्स-रे की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाना चाहिए। जो 0 डिग्री सेल्सियस और दबाव के 1 मानक दबाव में शुष्क हवा के एक घन सेंटीमीटर में स्टैटकूलम्ब चार्ज का उत्पादन करेगा। विकिरण हानि की इस इकाई को विल्हेम रॉन्टगन के सम्मान में रॉन्टजेन (यूनिट) नाम दिया गया था। जिनकी मृत्यु पांच साल पहले हो गई थी। आईसीआरयू की 1937 की बैठक में गामा विकिरण पर संचालित करने के लिए इस परिभाषा का विस्तार किया गया था। यह दृष्टिकोण चूंकि मानकीकरण में एक बड़ा कदम था। विकिरण के अवशोषण का प्रत्यक्ष माप नहीं होने की हानि थी और इस प्रकार मानव ऊतक सहित विभिन्न प्रकार के पदार्थों में आयनीकरण प्रभाव और केवल प्रभाव का माप था। विशिष्ट परिस्थिति में एक्स-रे शुष्क हवा में आयनीकरण प्रभाव।

1940 में लुई हेरोल्ड ग्रे, जो मानव ऊतक पर न्यूट्रॉन क्षति के प्रभाव का अध्ययन कर रहे थे, ने विलियम वेलेंटाइन मेनॉर्ड और रेडियोबायोलॉजिस्ट जॉन रीड के साथ मिलकर पेपर प्रकाशित किया। जिसमें माप की नई इकाई ने ग्राम रेंटजेन (प्रतीक: जीआर को डब किया।) प्रस्तावित किया गया था और न्यूट्रॉन विकिरण की उस मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया था। जो विकिरण के रेंटजेन द्वारा पानी की इकाई मात्रा में उत्पादित ऊर्जा की वृद्धि के बराबर ऊतक की इकाई मात्रा में ऊर्जा में वृद्धि का उत्पादन करता है। यह इकाई हवा में 88 एर्ग के बराबर पाई गई थी और अवशोषित खुराक को बना दिया। जैसा कि बाद में पता चला विकिरणित सामग्री के साथ विकिरण की बातचीत पर निर्भर करता है, न कि केवल विकिरण हानि या तीव्रता की अभिव्यक्ति जो कि रेंटजेन प्रतिनिधित्व किया। 1953 में आईसीआरयू ने अवशोषित विकिरण के माप की नई इकाई के रूप में 100 अर्ग प्रति ग्राम के बराबर रेड (यूनिट) का अनुरोध किया। रेड को सुसंगत सीजीएस प्रणाली इकाइयों में व्यक्त किया गया था।

1950 के दशक के अंत में सीजीपीऍम ने आईसीआरयू को अन्य वैज्ञानिक निकायों में सम्मिलित होने के लिए आमंत्रित किया। जिससे वे इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली या एसआई के विकास पर काम कर सकें। अवशोषित विकिरण की एसआई इकाई को प्रति इकाई द्रव्यमान में जमा ऊर्जा के रूप में परिभाषित करने का निर्णय लिया गया था। जो कि रेड को कैसे परिभाषित किया गया था। किन्तु इकाइयों की एमकेएस प्रणाली में यह जूल प्रति किलोग्राम होगा। इसकी पुष्टि 1975 में 15वीं सीजीपीएम द्वारा की गई थी और यूनिट का नाम लुई हेरोल्ड ग्रे के सम्मान में ग्रे रखा गया था। जिनकी मृत्यु 1965 में हुई थी। ग्रे 100 रेड सीजीएस यूनिट के बराबर था।

अन्य उपयोग
अवशोषित खुराक का उपयोग विकिरण को प्रबंधित करने और कई क्षेत्रों में निर्जीव पदार्थ पर आयनकारी विकिरण के प्रभाव को मापने के लिए भी किया जाता है।

घटक उत्तरजीविता
अवशोषित खुराक का उपयोग आयनीकरण विकिरण वातावरण में इलेक्ट्रॉनिक घटकों जैसे उपकरणों की उत्तरजीविता को रेट करने के लिए किया जाता है।

विकिरण कठोर
निर्जीव पदार्थ द्वारा अवशोषित खुराक का मापन विकिरण कठोर करने की प्रक्रिया में महत्वपूर्ण है। जो विकिरण प्रभाव के लिए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के प्रतिरोध में सुधार करता है।

खाद्य किरणन
अवशोषित खुराक भौतिक भोजन की मात्रा है। जिसका उपयोग यह सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है कि विकिरणित भोजन को प्रभावशीलता सुनिश्चित करने के लिए सही भोजन की मात्रा प्राप्त हुई है। अनुप्रयोग के आधार पर परिवर्तनीय खुराक का उपयोग किया जाता है और यह 70 किलोग्राम ग्रे जितना अधिक हो सकता है।

विकिरण-संबंधी मात्राएँ
निम्न सारणी एसआई और गैर-एसआई इकाइयों में विकिरण मात्रा प्रदर्शित करती है:

यद्यपि संयुक्त राज्य परमाणु नियामक आयोग एसआई इकाइयों के साथ-साथ क्यूरी (इकाई) रेड और रेम इकाइयों के उपयोग की अनुमति देता है। यूरोपीय संघ माप निर्देशों की यूरोपीय इकाइयों के लिए आवश्यक है कि सार्वजनिक स्वास्थ्य उद्देश्यों के लिए उनके उपयोग को 31 दिसंबर 1985 तक समाप्त कर दिया जाए।

यह भी देखें

 * कर्म (भौतिकी)
 * औसत ग्रंथियों की भोजन मात्रा
 * :श्रेणी:विकिरण भोजन की मात्रा की इकाइयाँ

बाहरी संबंध

 * Specific Gamma-Ray Dose Constants for Nuclides Important to Dosimetry and Radiological Assessment, Laurie M. Unger and D. K . Trubey, Oak Ridge National Laboratory, May 1982 - contains gamma-ray dose constants (in tissue) for approximately 500 radionuclides.