Valintakoe B: Lääketiede ja biotieteet
Mitä eroa on becquerelillä, graylla ja sievertillä?
Becquerel (Bq) on aktiivisuuden yksikkö: yksi hajoaminen sekunnissa, ja se kuvaa säteilylähdettä. Gray (Gy) on absorboituneen annoksen yksikkö: yksi joule säteilyn energiaa kilogrammaa kohti kohteessa. Sievert (Sv) on ekvivalenttiannoksen yksikkö, joka ottaa lisäksi huomioon säteilylajin biologisen haitallisuuden painotuskertoimella, joten se kuvaa terveysriskiä.
Suureet muodostavat ketjun. Lähde hajoaa tietyllä aktiivisuudella, osa säteilystä osuu kohteeseen ja luovuttaa energiaa, ja energian haitallisuus riippuu säteilylajista. Suuri aktiivisuus ei siksi tarkoita suurta annosta, jos säteily ei osu kohteeseen tai pysähtyy ennen sitä.
Ekvivalenttiannos saadaan kertomalla absorboitunut annos säteilyn painotuskertoimella: H = w_R · D. Röntgen-, gamma- ja beetasäteilyn painotuskerroin on 1, joten niillä 1 Gy vastaa 1 Sv:tä. Alfasäteilyn kerroin on 20, koska alfahiukkanen luovuttaa energiansa hyvin lyhyelle matkalle ja aiheuttaa tiheitä vaurioita.
Efektiivinen annos ottaa huomioon myös kudosten erilaisen säteilyherkkyyden, ja sekin ilmoitetaan sieverteinä. Sen avulla eri tutkimusten ja eri kehonosien annoksia voi verrata keskenään.
Kaava
1 Bq = 1 hajoaminen/s, D = E / m (1 Gy = 1 J/kg), H = w_R · D
Esimerkki
70 kg:n henkilö saa koko kehoon tasaisesti 2,0 mGy:n absorboituneen annoksen. Kuinka paljon säteilyenergiaa kehoon absorboitui? Mikä olisi ekvivalenttiannos, jos säteily olisi röntgensäteilyä, ja mikä, jos sama absorboitunut annos tulisi alfasäteilystä?
- Energia: E = D · m = 2,0 · 10⁻³ J/kg · 70 kg = 0,14 J.
- Röntgensäteily: H = 1 · 2,0 mGy = 2,0 mSv.
- Alfasäteily: H = 20 · 2,0 mGy = 40 mSv.
- Energiamäärä on pieni, mutta haitta ei johdu lämmöstä vaan siitä, että säteily ionisoi molekyylejä ja vaurioittaa DNA:ta.
Tyypillinen virhe
Grayta ja sievertiä pidetään usein samana asiana, koska röntgensäteilyllä luvut ovat samat. Ne mittaavat eri suureita: gray fysikaalista energiaa massaa kohti, sievert biologisesti painotettua annosta.
Valintakokeessa B
Säteily ja sen yksiköt kuuluvat lukion fysiikkaan. Valintakokeen B fysiikan osio (1,5 h vuonna 2026) on vain lääketieteen, hammaslääketieteen ja eläinlääketieteen hakijoille, ja annossuureet liittyvät suoraan kuvantamiseen ja sädehoitoon.
Missä kurssissa tämä opetetaan
SmartVK:n valintakoe B -kurssin luvussa 16: Fysiikka lääketieteessä: paine, sähkö ja säteily. Katso kurssin sisältö.
Kysymyksiä
Miksi alfasäteily on vaarallista vain elimistön sisällä?
Alfahiukkaset pysähtyvät muutaman senttimetrin matkalla ilmaan ja ihon uloimpaan kuolleeseen solukerrokseen, joten ulkoinen alfalähde ei juuri anna annosta. Jos alfasäteilijä hengitetään tai niellään, koko energia absorboituu eläviin soluihin hyvin pienelle alueelle, ja painotuskerroin 20 kuvaa sen suurta haitallisuutta.
Mikä on efektiivinen annos?
Efektiivinen annos on sieverteinä ilmoitettu suure, jossa ekvivalenttiannos painotetaan kunkin kudoksen säteilyherkkyydellä ja painotetut annokset lasketaan yhteen. Sen avulla voidaan verrata esimerkiksi keuhkojen röntgenkuvauksen ja vatsan tietokonetomografian aiheuttamaa riskiä, vaikka säteily kohdistuu eri elimiin.