زندگي بر روي زمين گسترش يافته است و ادامه ي آن به لطف نور و گرماي خورشيد ميسر مي باشد. علاوه بر شار ملايم و بي خطر انرژي الکترومغناطيسي، موجودات زنده در معرض زيانهاي ناشي از تابش يونساز طبيعي هم هستند. کوششهاي بشر در سده ي بيستم نيز به اين خطرات افزوده است. از سوي ديگر، تابشهاي يونساز در صنعت، در توليد برق و قدرت و همچنين براي مقاصد تشخيصي در پزشکي بسيار سودمند هستند. بنابراين بر همکنش بين تابش يونساز و بافت زنده موضوع بسيار مهم و جالب توجهي است.

تابش يونساز و آسيب زيستي
 

سلول واحد اصلي بافت زنده است. سلولها ساختارهاي پيچيده اي هستند که درون غشايي سطحي قرار گرفته اند. سلول داراي هسته اي مرکزي است. اين هسته در بردارنده ي مولکولهاي DNA (اسيد دوکسي ريبونو کلئيک) است که ساختار، کارکرد، و بازآفريني سلول را برنامه ريزي مي کند. اين «مارپيچ دو تايي» مشهور مولکول DNA ، قطري در حدود (نانومتر)2nm دارد. نزديک به %80 سلول از آب تشکيل شده است.
از جمله آسيبهايي که سطوح پايين تابش يونساز بر مولکول DNA مي گذارد، ايجاد سرطان و آسيبهاي وراثتي است. ممکن است اين امر به سبب يونش مستقيم مولکول، يا بطور غيرمستقيم از طريق يونش مولکولهاي آب درون سلول رخ دهد. شکستن مولکول آب مي تواند باعث ايجاد يون هيدروکسيل (OH)- شود که از نظر شيميايي بسيار فعال است و به مولکول DNA آسيب مي رساند.
سامانه هاي آنزيم سلولي به سرعت (طي چند ساعت) يک تار شکسته منفرد DNA را بازسازي مي کنند. تار نشکسته DNA بمانند سرمشق عمل مي کند. اما اگر در يک زمان، به تار کناري هم آسيب وارد شود، ديگر به هيچ وجه امکان بازسازي وجود ندارد. ممکن است پس از چنين رويدادي، در فرآيند بازسازي اختلالهايي روي دهد، و در پي آن نابهنجاريهاي در رفتار سلول پيش آيد. مثلاً ممکن است سلول بميرد، که معمولاً اين اتفاق در مقادير کم تابش، بسيار نادر است. معمولاً آسيب سلولي سبب تقسيم سلولي بي مهار مي گردد، که در نهايت ممکن است به گسترش تومور، هر چند پس از دوره ي طولاني نهفتگي، بيانجامد. سلولي که در فرآيند بازآفريني دخيل است و علي رغم آسيب، زنده مانده است، ممکن است نارساييهاي ژنتيکي را به نسلهاي پس از خود نيز منتقل کند.
آسيب زيستي نسبي ناشي از گونه هاي مختلف تابش را، مي توان بر حسب اثربخشي آن در ايجاد شکست در تارهاي DNA درک کرد. مثلاً، الکترونها و پوزيترونها در ماده مسير طولانيتري را نسبت به ذرات آلفا با انرژي يکسان مي پيمايند، و تقريباً به يک اندازه زوج الکترون – يون توليد مي کنند. بنابراين يونشهاي ذره ي آلفا در فاصله ي کوچکيتري روي مي دهد و در مقايسه با ذره ي بتا با انرژي يکسان، با احتمال بيشتري به هر دو تار مولکول DNA آسيب مي رساند.

بکرل (و کوري)
 

اکنون معرفي چند يکاي تخصصي و ويژه از پرتوزايي بسيار سودمند خواهد بود.
هسته هاي پرتوزا ممکن است ذرات آلفا، الکترون، پوزيترون، فوتون، يا فرآورده هاي شکافت را گسيل کنند. فعاليت يا اکتيويته ي يک گونه ي مشخص هسته اي در نمونه اي معين، برابر است با تعداد ميانگين واپاشيهاي که آن گونه در هر ثانيه انجام مي دهد، و بر حسب بکرل سنجيده مي شود. 1Bq، برابر با ميانگين يک واپاشي در ثانيه است.
ممکن است در آغاز، فعاليت کل نمونه اي تازه تهيه شده با زمان افزايش يابد. زيرا فرآورده هاي دختر هسته ي پرتوزا هم ممکن است پرتوزا باشند ، هر چند در نهايت فعاليت کل بايد به صفر کاهش بيابد.
بکرل يکاي SI است که جايگزين کوري شده است: 1010Bq×1Ci=7.3. يکاي کوري براساس فعاليت چشمه اي حاوي يک گرم 226Ra تعريف شده است. از آنجا که عمر ميانگين 226Ra برابر 1010s × 7.28 است، آزمودن تعريف بالا از نظر سازگار بودن با تعريف پيشين آسان است.

گري و سيورت (و راد و رِم)
 

مقدار مطلق دز جذبي تابش در هر نقطه از ماده عبارتست از انرژي جذب شده در ماده در واحد حجم تقسيم بر چگالي جرمي در آن نقطه. يکاي SI براي دز جذبي، گري خوانده مي شود که متناظر با جذب يک ژول انرژي در يک کيلوگرم ماده است (1012 MeV kg-1 × .(IGy = 6.24 يکاي قديمي تر راد است: IGy = 102rad. دز جذبي گفته شده در عمل بصورت ميانگين در يک ناحيه، مثلاٌ ميانگين روي کل بدن يا ميانگين روي عضو ويژه اي از بدن، در نظر گرفته مي شود.
آسيب پرتو بر بافت زنده تنها متناسب با دز جذبي مطلق نيست، بلکه به چندين عامل ديگر نيز بستگي دارد، که يکي از آنها نوع پرتو است. مثلاً، با مقدار گري يکسان، ذرات آلفا بسيار زيانباتر از پرتوي گاما هستند. با اتکا بر تجربه پزشکي، به انواع مختلف پرتو، يک ضريب سازه تابش wR نسبت داه مي شود. سازه هاي wR اعدادي بدون بعد هستند. در بسياري از موارد، اين سازه ها بصورت زير انتخاب مي شود.
براي پرتوهاي X، پرتوهاي گاما، ذارات بتا و ميونها؛ wR =1
براي پروتونهاي > 2 MeV؛ wR = 5
براي ذرات آلفا ؛ wR=20

نوترونها ذرات بدون باري هستند و در نتيجه مستقيماً ايجاد يونش نمي کنند. اما، در برخوردهاي کشسان نوترون با هسته، هسته هدف به حرکت درآمده و يونساز مي شوند. گيراندازي نوترون به همراه گسيل پرتوي گاما و شکافت هسته اي، ديگر فرآيندهاي ممکني هستند که به يونش منجر مي گردند. سازه وزني تابش براي نوترونها بسيار وابسته به انرژي است و مقادير زير براي آن اختيار شده است.
5 wR =، براي نوترونهاي با انرژي بيشتر از 10 ke V
10 wR =، براي نوترونهاي با انرژي بين 10 -100 ke V
20 wR =، براي نوترونهاي با انرژي بين 100 ke V – 2 Me V
10 wR =، براي نوترونهاي با انرژي بين 2-20 Me V
5 wR =، براي نوترونهاي با انرژي بيشتر از 20 Me V
يکاي سيورت (Sv) يکايي است که سازه wR را با دز جذبي درهم مي آميزد، به عبارت ديگر دز هم ارز بر حسب Sv (واحد دز جذبي راديواکتيو)برابر است با دز جذبي بر حسب Gy، ضربدر سازه wR براي تابش مربوطه. دز هم ارز بر حسب Sv نشان دهنده ي زيان بالقوه براي بافت زنده با دز تابشي مشخص است. در عمل معمولاً دز هاي هم ارز برحسب ميلي سيورت بيان مي شوند. به همان گونه اي که يکاي سيورت به گري مربوط مي شد، يکاي رو هم به يکاي راد مربوط مي شود، يعني 1 Sv= 102 rem.
مثلاً، دز هم ارز رسيده از واپاشي آلفا زا با انرژي 5 MeV در بدن 5=100×20 برابر دز هم ارز رسيده از واپاشي بتا با انرژي 1 Me V در بدن است.
اعضا و بافتهاي مختلف بدن انسان (کبد، مغز استخوان، پوست، ...) حساسيتهاي مختلفي نسبت به تابش يونساز دارند. دز مؤثر را مي توان با وزن دار کردن در هم ارزي که اعضاي مهم بدن و بافتها دريافت مي کنند، و جمع بندي آن روي کل بدن، بدست آورد. وزن دار کردن با عامل تجربي مربوط به خطرپذيري آسيب زيستي اعضا و بافتها انجام مي گيرد. با اين کار «يک عدد» خام ولي سودمند بدست مي آيد که بيانگر اندازه ي شايعه ناشي از تابش است. در بقيه اين فصل، دز مؤثر را به اختصار دز مي گوييم.
ادامه دارد...
ارسال مقاله توسط کاربر محترم سايت : amirabbas1378