Radyasyon Nedir?
Radyasyon, enerjinin bir yerden
başka bir yere ışınlar ya da tanecikler halinde iletiminden başka bir şey
değil. Tüm radyasyonlara, çok
çeşitli frekanslarda titreşen enerji paketlerinden oluşan ışınlar gözüyle de
bakılabilir. İyonlayıcı radyasyonlar, ya Röntgen ve gama ışınları gibi Elektro
Manyetik (EM) ışınlardan ya da alfa ve betalar gibi çok hızlı taneciklerden
oluşuyorlar. Bu çeşit radyasyonların iyonlayıcı radyasyon olarak
adlandırılması, molekül ve atomlardan elektron sökebilecek kadar yüksek
enerjide olmaları sonucu bunları iyonlaştırmasından kaynaklanıyor (Bkz Şekil 1).
Böylece ortaya, bir serbest elektronla, arta kalan, artı yüklü bir atomdan
(iyon) oluşan bir ‘iyon çifti’ çıkıyor.
Radyoaktif madde nedir?
Atom çekirdeklerinden kendiliğiden alfa, beta ve gama
ışınları yayınlayan maddeler radyoaktif
madde olarak adlandırılıyor.
Not: Cep telefonları ve baz istasyonlarından yayınlanan, radyo dalgaları olarak da adlandırılan, EM radyasyonlar (ya da EM dalgalar) çok daha düşük enerjileri nedeniyle atomlardan elektron sökemediklerinden iyonlayıcı radyasyonlar değiller. Bunlar, doku ve hücrelere girip aktardıkları enerjilerle çok daha az etkili olabiliyorlar, ancak atom ve atom çekirdeğine girip etkili olamıyorlar.
Röntgen filmi çektirirken Röntgen makinesinden
vücudumuza giren ‘Röntgen ışınları’ da, radyoaktif maddelerden yayınlan alfa,
beta ve gama ışınları da vücudumuza girdiğinde çok az olasılıkla kanser
yapabiliyorlar. Vücudumuzda kanser oluşup oluşmaması, ışınların
(radyasyonların) cins ve miktarıyla, etkilenen organın cinsine ve ışınlanma
süresine bağlı. Aktarılan radyasyon enerjisiyle, bunun süresi, aşağıda açıklayacağımız
‘Etkin Doz’ kavramının temeli olup, bu doz, kanser olasılığı (riski) için,
önemli bir ölçüt.
Radyasyondan korunmada amaç ?
İyonlayıcı radyasyondan korunmada amaç, doğada, tıp
ve teknolojide ortaya çıkan radyasyonlardan insanı ve çevreyi korumanın yanı
sıra, radyasyonların tıp ve teknolojideki uygulamalarından da insanlara yarar
sağlamaktır. Bu nedenle tıp ve teknolojideki her bir radyasyon
uygulamasının daima insana yarar sağlayacak bir gerekçesi olmalı ve uygulama
sırasında alınacak radyasyon dozu da, akıl ve mantığımızla uyumlu olacak
şekilde ‘olduğunca düşük ya da az’ olmalıdır. Örneğin tıpta, Röntgen filmi
çekiminde ve Bilgisayar Tomografi taramasında, bunlar bize, tanı amaçlı yarar
sağladığı ve alınan radyasyon dozları da akıl ve mantıkla uyumlu olacak şekilde
düşük tutulabildiği için bu uygulamalar kabul görmektedir.
Şekil 1: Soldaki iki şekilde radyoaktif bir maddenin atom çekirdeğinden yayınlanan alfa, beta ve gama radyasyonları gösteriliiyor. En sağdaki şekilde ise atom çekirdeğinden yayınlanan gama ışınlarının, başka atomlara çarpmasıyla, enerjilerinin bir bölümünü bunlara aktararak iyon çiftleri oluşturması gösteriliyor (iyon çifti: serbest kalan elektron ile arta kalan atom) /4/
Enerji Dozu
Radyasyonla yapılan araştırmalar, radyasyonun vücuda olabilecek
etkisinin, ilgili organın kilogramı başına, o organa aktardığı enerji miktarına
(Joule) bağlı olduğunu göstermiştir ki bu Enerji Dozu’dur Birimi Joule/kg olup,
Gray (Gy) ve miliGray (mGy) adlarıyla kısaltılmıştır.
1 Gray=1000 mili Gray= 1 Joule/kg (herhangi bir maddede, örneğin vücut
dokusunda enerji soğurumu).
Şekil 2: Bir radyasyon kaynağından yayınlanan iyonlayıcı radyasyonların maddeyi ışınlaması ve maddede dozun oluşması şematize ediliyor. Sağdaki şekil, bir radyasyon kaynağının bulunduğu yere konan ‚Radyasyon Uyarı‘ işareti /4/.
Eşdeğer Doz
Aynı enerji dozundaki farklı
radyasyonlar yolları boyunca, vücuttaki dokularda farklı uzaklıklarda
enerjilerini bıraktıklarından, geçtikleri hücreleri yoğun ya da az etkileyebiliyorlar
ve böylelikle farklı bozunmaya neden oluyorlar. Örneğin kütleleri büyük olan alfa
ışınları, deri yüzeyindeki hücrelerde soğurularak ya da enerjilerini onlara
aktararak, aynı enerji dozundaki Röntgen ışınlarından 20 kat daha fazla bozunmaya
neden olabiliyorlar. Buradan ‚Eşdeğer doz‘ kavramı ortaya çıkıyor ki bu da
Enerji Dozunun ‚kalite katsayısı‘ olarak adlandırılan bir katsayı ile
çarpımından oluşuyor (Alfalar için kalite katsayısı : 20). Eşdeğer doz birimi
Sievert (Sv), ancak daha çok binde biri olan
mili Sievert (mSv) kullanılıyor.
Etkin Doz
Vücuttaki çeşitli organ ve dokuların radyasyona duyarlığı farklı
olduğundan hem bunların etkilerini karşılaştırabilmek hem de tüm vücudun
etkilendiği dozu ve oluşabilecek kanser riskini hesaplayabilmek için ‚Etkin Doz‘
kavramı türetilmiştir. Genellikle,
radyasyondan korunmada, biyolojik bir doz olan etkin doz kullanılıyor. Etkin
doz, radyasyonun sadece özelliklerini değil, bunun yanı sıra, ışınlanan organın
bu radyasyona olan duyarlığını da içeriyor. Bu nedenle etkin doz, insana,
radyasyonun ne derece etkili olabileceğini de göstermiş oluyor.
Örneğin aynı eşdeğer doz için akciğerlerdeki kanser olasılığı (riski), tiroid
bezindekine oranla 3 kat daha yüksek. Tüm vücudun kanser olasılığını
kestirebilmek için ise her bir radyasyon
cinsi ve etkilenen her bir organ için kanser olasılıklarının hesaplanıp,
toplanması gerekiyor. Etkin doz, bir organın radyasyona duyarlığını hesaba
katan ‚Doz Ağırlık katsayısı’yla, eşdeğer dozun çarpımından oluşuyor, birimi
Sievert (Sv, mSv). Organların doz ağırlık katsayıları Çizelge 1‘de yer alıyor. Görüldüğü
gibi tüm vücut için doz ağırlık katayılarının toplamının 1 olması gerekiyor. Bu
değerleri Uluslararası Radyasyondan Korunma Kurulu (ICRP), zamanla gelişen
bilimsel araştırmalara bağlı olarak, ilgili yayınlarında açıklıyor. Son değerler
2007 yılındaki ICRP yayınında bulunuyor.
Doz ağırlık katsayısı örneğin Tiroid bezi için 0,04. Bunun anlamı,
örneğin tiroid bezinin büyüklüğünü belirleyebilmek için iyot 131
radyoaktiviteli su içirilen bir hastanın tiroid bezi 100 mSv’lik bir ‚tiroid
dozu‘ aldıysa (eşdeğer doz), bu dozun hastada tiroid kanseri oluşturma
riskiyle, o kişinin tüm vücudunun 4 mSv’lik doz alması sonucu (100 x0,04= 4
mSv, tüm vücut Etkin Dozu‘nun) vücuttaki kanser riskinin aynı olacağıdır.
Özetle, ‚Etkin Doz‘, kavramı ile, çeşitli cins ve kaynaklı
radyasyonların vücuttaki etkileri, kanser riskleri karşılaştırıyor, mSv olarak
aynı değerler, aynı kanser olasılığını (riskini) gösteriyor.
|
Çizelge 1: Farklı dokular için Doz Ağırlık Katsayıları (Vücudun ilgili organının aldığı Eşder Doz bu çizelgedeki katsayı ile
çarpılarak Etkin Doz hesaplanıyor) |
||||
|
Organlar |
Doku Doz Ağırlık Katsayıları |
|
||
|
ICRP26 |
ICRP60 |
ICRP103 |
|
|
|
Gonadlar (Yumurtalıklar) |
0.25 |
0.20 |
0.08 |
|
|
Red Bone Marrow (Kırmızı Kemik iliği) |
0.12 |
0.12 |
0.12 |
|
|
Colon (Kalın bağırsak) |
– |
0.12 |
0.12 |
|
|
Lung (Akciğer) |
0.12 |
0.12 |
0.12 |
|
|
Stomach (Miğde) |
– |
0.12 |
0.12 |
|
|
Breast (Göğüs, meme) |
0.15 |
0.05 |
0.12 |
|
|
Bladder (Mesane) |
– |
0.05 |
0.04 |
|
|
Liver (Karacığer) |
– |
0.05 |
0.04 |
|
|
Oesophagus (Yemek borusu) |
– |
0.05 |
0.04 |
|
|
Thyroid (Tiroid) |
0.03 |
0.05 |
0.04 |
|
|
Skin (Deri) |
– |
0.01 |
0.01 |
|
|
Bone surface (Kemik yüzeyi) |
0.03 |
0.01 |
0.01 |
|
|
Salivary glands (Tükürük bezleri) |
– |
– |
0.01 |
|
|
Brain (Beyin) |
– |
– |
0.01 |
|
|
Remainder of body (Arta kalan vücut) |
0.30 |
0.05 |
0.12 |
|
|
Toplam |
1.00 |
1.00 |
1.00 |
|
İyonlayıcı
Radyasyonların Vücuda Etkileri?
Radyasyonların vücuda etkileri, ancak 300 - 1000
mSv gibi ve hatta daha yüksek dozlarda gözlenebiliyor (Örneğin deride kızarma,
kanda değişiklik gibi). Yüksek dozlarda etkinin, doz arttıkça artmasına karşın,
düşük radyasyon dozlarında, doz arttıkça
etki değil, ‘etki olasılığı’ artıyor (Ya da başka bir deyimle: doz arttıkça, etki
daha sık gözleniyor).
Düşük dozlarda da radyasyon enerjisinin vücuda
aktarılması sonucu hedefteki hücre moleküllerinde bozunma ortaya çıkabiliyor. Örneğin
hücrelerindeki DNA molekül bağlarının koparılmasyla, hücrenin kendi onarım
mekanizmasına rağmen bunların onarılamayarak kanserin ortaya çıkmasıyla
sonuçlanabiliyor. Eğer radyasyon dozu belirli bir üst sınırı aşarsa, o zaman
dokularda da bozunma başlayabiliyor. Tipik doz üst sınır değeri: bir kaç yüz
mili Sievert.
Düşük dozlarda vücuda etki istatiksel. Örneğin büyük bir toplulukta (10
bin, 100 bin kişi gibi) her kişi aynı radyasyon dozunu almış ise, bunlardan
rastgele bazı kişilerin kansere yakalanması söz könusu olabiliyor. Ancak, bu
topluluktan ileride kansere yakalananlar içinde, kimlerin bu düşük dozdaki
radyasyonun etkisiyle kansere yakalandığını belirlemek olanaksız. Çünkü kanser
yapabilen çok sayıda başka etken olduğunu biliyoruz. Örneğin iyi yanmamış kömür
ateşinde pişen bir pirzolada biriken yüzlerce kanser yapabilen madde bulunuyor.
Fabrika baca ve otomobil egzos gazlarındaki kimyasallarla kirlenen havayı
soluyanlar da kansere yakalanabiliyorlar. Tüm dünyada ortalama olarak
insanların % 40’ı çeşitli nedenlerle (ya da bilinmeyen nedenlerle), yaşamları
boyunca kansere yakalanıyorlar ve ölenlerin % 25 kadarı da kanserden ölüyor.
Özetle: Çok büyük kanserli sayılarının içinde, radyasyondan ölümler
olup olmadığını ve olduysa bunların kaç kişi ve kimler olduğunu belirlemek ise
olanaksız. Benzer durum, yediğimiz besinlerdeki ya da soluduğumuz havadaki bazı
kimyasal maddelerin kansere neden olup olmadığı için de geçerli.
Etkin Doz Ölçümleri
Vücuttaki her organda ölçüm yapılamayacağından, etkin dozun vücutta
doğrudan ölçümü olası
değil. Bu nedenle radyasyona hedef olan bir kisinin bulunduğu yerde, sabit
ya da portatif bir aletle radyasyon doz hızı (saatte alınan radyasyon dozu : mSv/h)
ya da ‚ortam radyasyonu‘ ölçülerek o kişinin orada ne süre kaldığı da belirlenerek,
aldığı eşdeğer doz hesaplanıyor. Eşdeğer ortam dozundan etkin dozun bulunması
ise, ilgili radyasyonların cinsleri ve doz ağırlık katsayıları (Çizelge 1) göz
önüne alınarak yapılabiliyor ya da bu, ölçüm aletlerinde ilgili iç düzeltmeyle sağlanıyor.
Radyasyon Dozu Nasıl Azaltılır?
Çevremizde bir radyasyon kaynağı
varsa, bundan olduğunca uzak durmak ve orada bulunma süremizi kısaltmak, ayrıca
kurşun ve demir gibi duvar zırhlar kullanmak vücudumuzun alacağı radyasyon dozunu
büyük ölçüde azaltacaktır. Ayrıntlar için bkz. /4/.
Doz Değerlerine Örnekler
Gerek doğal radyasyonlarla (örneğin topraktan besinlere geçen uranyum’la, ayrıca kozmik ışınlarla) gerekse tıp ve
teknolojide kullanılan radyasyon kaynaklarından, özellikle tıptaki
gereksinimimize göre, az ya da çok ışınlanmaktayız.
Büyük değişimler gösteren
doğal radyasyon dozunun dünya ortalaması kişi başına yılda 2,4 mSv (Etkin Doz).
Buna ek olarak tıp ve
teknolojide radyasyon kaynakları kullanımı sonucu ortalama olarak da yılda 1,6 mSv kadar etkin radyasyon dozu
almaktayız.
Böylelikle yılda aldığımız
toplam ortalama etkin doz: 4 mSv.
Avrupa’dan New York’a yapılan bir uçak yolculuğunda kozmik ışınlardan
alınan ortalama Etkin Doz yaklaşık olarak 0,05 mSv.
Röntgen göğüs filmi çektirdiğimizde aldığımız ortalama etkin doz 0,02- 0,05 mSv.
Bilgisayar Tomografi (BT)
taramasında alınan etkin doz 1 ile 10 mSv arasında değişiyor.
Radyasyondan korunmada sınır değerler
Her radyasyon uygulamasının gerekçelendirilmesi ve planlanan işin
optimize edilerek daha az radyasyon dozunun alınması gereğinin yanı sıra,
radyasyondan korunmada sınır değerlere de uyulması gerekiyor. Radyasyonlarla
uğraşanlar sürekli kontrol altında olup gerektiğinde işten bir süre
uzaklaştırılabileceklerinden onlar için yılda alabilecekleri radyasyon doz
sınır değeri yılda 20 mSv iken, halktan bir kişi için sınır değer sadece 1 mSv.
Doğal radyasyonlar için bir sınır değer bulunmuyor.
Tıptaki uygulamalar için de sınır değer konulmayarak hastanın
iyileştirilmesi ön planda tutularak, radyasyon riski ikinci plana alınıyor.
Radyasyon tedavisinde alınan doz
Radyasyondan tedavisinde amaç
kanserli hücrelerin öldürülmesi olduğundan, ışınlamanın yaratacağı ek kanser
riskini göz önüne almak anlamsız. Burada, 10 ile 50 Gray arasında hatta daha da
yüksek enerji dozları kullanılarak tümörlerin öldürülmesi sağlanıyor.
Doğal Radyasyonlarla Sürekli
Işınlanıyoruz
Aslında insan, yer yüzünde
bulunduğundan beridir, uzaydan gelen kozmik ışınlar ile çevresinde ve
vücudunda bulunan‚ „Doğal Radyoaktif
Maddelerden‟ yayılan radyasyonlarla birlikte yaşamakta.
Vücudumuza solunum ve sindirim
yollarıyla, hava, su, tüm bitkisel ve hayvansal besinlerde, (az da olsa) bulunan,
radyoaktif maddeler girmekte, bunlar zamanla çeşitli organlarda birikmekte.
Vücudumuzda her saniye 9000 adet
kadar atom çekirdeği bozunuyor (parçalanıyor). Günde 800 milyona yakın! Ve her
parçalanmada ortaya çıkan enerjileri yüksek radyasyonlar, insan vücudunu
„içten‟ ışınlıyorlar.
Ayrıca kozmik ışınlarla ve
çevremizdeki herçeşit maddenin içindeki radyoaktif maddelerden salınan
ışınlara da sürekli olarak „dıştan‟
hedef olmaktayız. Vücudumuzdan yayınlanan radyasyonlar da,
çevremizde bize yakın kişileri az da
olsa ışınlamaktalar. Öte yandan, bir röntgen filmi çektirdiğimizde,
vücudumuza 100 milyar kadar ışın
girmesine rağmen vücutta „belirgin bir hasar‟ ya da hastalık
başgöstermiyor. Her ne kadar
hücreler, radyasyonlara karşı gerekli savunmayı yaparak kendilerini
korumakta iseler de giriciliği yüksek
iyonlayıcı ışınların, hücre ve organlarda hasar oluşturabilmesi,
düşük dozlarda çok seyrek olarak da
kanser gibi ölümle sonuçlanabilecek hastalıklara yol açması
olasılığı var.
Sonuç
Doğal ve insan yapısı radyoaktif
maddelerden, Röntgen aletlerinden yayınlanan ışınlarla, kozmik ışınlarla, etkilenmekteyiz.
Bunların vücudumuza aktardıkları enerji miktarı radyasyon dozunu oluşturmakta, bu
doz da atom ve moleküllerde değişiklikler yapmaktadır.
Yukarıda vurguladığımız gibi, tıp ve teknolojideki her bir radyasyon
uygulamasının insana daima yarar sağlayacak bir gerekçesi olmalı ve uygulama
sırasında alınacak radyasyon dozu da, akıl ve mantığımızla uyumlu olacak
şekilde ‘olduğunca düşük ya da az’ olmalıdır. Doğal radyasyon dozu da, bize ayrıca
bununla ilgili karşılaştırma ve değerlendirme yapmamızı sağlayan önemli bir
ölçüt olmaktadır.
Not: Bu yazı, 30 Ekim 2020 günü Herkese Bilim Teknoloji dergisi
portalında yayımlanmıştır.
Yüksel Atakan, Dr.Fizik Y.Müh., ybatakan3@gmail.com Almanya
………………………………….
Kaynaklar
/1 / Bundesamt für Strahlenschutz, https://www.bfs.de/DE/themen/ion/ion_node.html
/2/ https://www.bfs.de/DE/themen/ion/wirkung/strahlenempfindlichkeit/strahlenempfindlichkeit.html
/3/https://www.bfs.de/DE/themen/ion/anwendung-medizin/diagnostik/nuklearmedizin/nuklearmedizin_node.html
/4/ Radyasyon ve Sağlığımız? kitap, Y.Atakan, Nobel
Yayınları, 2014 , https://www.nobelkitap.com/kitap_113005_radyasyon-vesagligimiz.html
/5/
https://www.radioactivity.eu.com/site/pages/Effective_Dose.htm
