elio giroletti
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA dipartimento di FISICA
via Bassi 6, 27100 Pavia
tel. +39-038298.7905 - elio.giroletti@unipv.it
2013
RADIAZIONI e radioprotezione
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA - elio giroletti
Introduzione Potenziali danni
Grandezze, limiti di dose e dosimetri individuali Sorveglianza medica e fisica
Sorgenti naturali di radiazioni
Sorgenti presenti in ospedale e procedure Dispositivi protezione, aree classif. e segnaletica Soggetti responsabili e compiti
Protezione del paziente
radiazione: trasporto di energia nello spazio direttamente ionizzanti
alfa:
beta: + --
particelle cariche (protoni, ioni, ecc.) indirettamenteionizzanti
elettromagnetiche: raggi X e gamma
neutroni
LE RADIAZIONI IONIZZANTI
SPETTRO ELETTROMAGNETICO radiazioniionizzanti radiazioni NON ionizzanti gamma X
ESCLUSIVO USO DIDATTICO INTERNO Università – Radioprotezione in medicina (cenni) 2
struttura dell’atomo
267 nuclidi stabili
>2500 nuclidi radioattivi !!!
radioattività naturale ed artificiale
A
X
Z
λ è costante e caratteristica di ogni radionuclide n(t) = n. atomi radioattivi ancora presenti (rimanenti) n(t0) = n. atomi radioat. iniziali (iniettati nel paziente)
) ( 0
)
0( )
( t n t e
t tn
n(t)
tempo, t 1895
t n n
n
n t
DECADIMENTO RADIOATTIVO
attività, Att: indica la velocità di decadimento di un materiale radioattivo, cioè il numero di atomi che decadono al secondo
bequerel, Bq: unità di misura della attività, corrisponde ad una trasformazione nucleare al secondo – 3,7·1010bequerel (Bq) = 1 curie (Ci)
tempo dimezzamento, T1/2 (s): tempo necessario affinché l’attività si dimezzi
vita media,(s): tempo medio di sopravvivenza del nuclide
decadimento radioattivo e attività
Att(t)
n(t)
n(t0)e(tt0)
n(t)A(t)
A(t)T1/ 2
ln(2) RADIOATTIVITÀ NEL CORPO UMANO
Radionuclidi naturali Attività [Bq]
K-40 (T½ =1,27E9 a) 4.500 C-14 (T½ =5400 a) 3.800 Rb-87 (T½ =48,8E9 a) 650 Pb-210, Bi-210, Po-210 60
figli del Rn-220 30
H-3 (T½ =13 a) 25 Be-7 (53,2 g) 25
Altri 7
TOTALE ~9.120 Bq
Elettricità Svizzera Italiana A. Romer, marzo 2004
Tubo a raggi X
TRE PARAMETRI
• corrente, mA
• lineare con la dose
• alta tensione, kVp
• energia e “durezza” del fascio
• incrementa anche la dose
• tempo, s
• lineare con la dose
RX presenti solo durante erogazione
radiazioni non ionizzanti
le radiazioni emesse da:
•risonanza magnetica
• telefoni cellulari
• antenne (radiotelevisive e cellulari)
• linee dell’alta tensione
• ecografi (ultrasuoni)
nonhanno energia sufficiente per ionizzare
EF FE TT I delle RADIAZIO NI IONIZ ZA NTI
i possibili effetti
danni deterministici (reazioni tessutali):frequenza e gravità variano con la dose; è individuabile una soglia (alte dosi); comprendono: radiodermite, cataratta, sterilità, sindrome acuta da raggi, ecc.,
ma anche radioterapia
danni stocastici:la probabilità e non la gravità di accadimento è proporzionale alla dose;sembra non esistere soglia; distribuiti casualmente; esistono naturalmente tra la popolazione (>20%); appaiono dopo anni; comprendono: leucemie, tumori solidi, malattie ereditarie nella progenie
Reazioni tessutali da radiazioni ionizzanti
Strambi E, Irradiazioni accidentali ed emergenze nucleari ed. SECUP srl, Rep.S.Marino, 1995
Chronic radiodermatitis in 17 year old female patient after x2 radiofrequency ablation procedures
Hyper & hypo pigmentation, with telangiectasia
Atrophic indurated plaque
Example of chronic skin injury due to cumulative skin dose of ~20,000 mGy (20 Gy) from coronary
angiography and x2 angioplasties
21 months after first procedure, base of ulcer exposes spinous process
Fonte: Lo sbiancamento dei negri, di R. Renzetti V. Forbin, La Nature, boll.
Académie des Sciences, Parigi, articolo apertura n. 1814 del 1908
radioprotezione, storia...
si può cambiare colore alla pelle …?
POSSIBLI CURVE RISPOSTA DOSE vs EFFETTI STOCASTICI
Fonte: NRPB, Cerrie Report, 2004
ipotesi LNT
E<100 mSv/anno
Fonte: ICRP 1991, 1990 Recommendations of ICRP
fattori ponderazione, wT, - ICRP60 e ICRP103
Organo o tessuto Fatt. pond.
wT ICRP60
Fatt. pond.
wT NEW
Gonadi 0,20 0,08
Midollo osseo emopoiet. 0,12 0,12
Colon 0,12 0,12
Polmone, vie toraciche 0,12 0,12
Stomaco 0,12 0,12
Vescica 0,05 0,04
Mammella (uomo/donna) 0,05 0,12
Fegato 0,05 0,04
Esofago 0,05 0,04
Tiroide 0,05 0,04
Pelle 0,01 0,01
Superficie ossea 0,01 0,01
Cervello org.riman. 0,01
Rene org.riman. 0,01
Ghiandole salivari org.riman. 0,01 Organi e tessuti rimanenti 0,05 0,12 TOTALE COMPLESSIVO 1,00 1,00
d.Lgs 187/00, 230/95 e d.Lgs 81/08 (e smi)
la radioprotezione
1. Giustificazione 2. Ottimizzazione
3. Limitazione dosi individuali
• per lavoratori e popolazione
• non per pazienti, volont. ecc.
La protezione dalle radiazioni ionizzantirichiede:
• sorveglianza fisica: esperto qualificato
• sorveglianza medica: med. competente/autorizzato
• protezione dei pazienti:esperto in fisica medica
limiti di dose individuale
Limiti di dose, mSv/anno solare (+) ESPOSTI A (B) (*) NON ESPOSTI
Dose efficace 20 (6) 1
Cristallino 20 (45) ?
Mani, avambracci 500 (150) 50
Piedi, caviglie 500 (150) 50
Pelle, media 1 cmq 500 (150) 50
Nascituro 1
Sorv. fisica individ. Si dipende Non
richiesta
Visita medica/anno 2 1
Fonte: all. IV d.lgs 230/95; (+) si riferiscono a TUTTE sedi lavorative, ma non comprendono le quelle mediche o per assistere i pazienti; (*) sono classificati in categoria B i lavoratori che non sono suscettibili di superare i valori in parentesi;
complessiviSono
minori
apprendisti e studenti <18 anni
gestanti (occhio alle indagini mediche)
non attività in zone classificate o, comunque, al feto dose <1mSv
non frequentare zone fino a 7 mesi dopo parto
donne che allattano al seno
evitare contaminazione interna
Tutele particolari
Dosimetri individuali
A
dosimetro anello/bracciale
F
Dosimetro al petto SOTTO CAMICE Pb
Dosimetro al braccio/PETTO;
SOPRA CAMICE Pb
B
USO: obbligatorio
DOVE: lo stabilisce l’esperto qualificato
non protegge,ma misura…
0,4 0,6
2 0,3
1,2 0,0002
0,005 0,002
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
Cosmici Radiazione terrestre Radon e toron Ingestione naturali Mediche Energia nucleare Fallout Chernobyl
Dose efficace, mSv/anno
DOSI MEDIE alla
POPOLAZIONE ITALIANA
E ≈4,5 mSv/anno
fonte: APAT, Annuario 2006
Valori sottostimati!!!
radiazioni ionizzanti e sanità
Materiali radioattivi:
laboratori di radiobiologia
laboratori di radioimmunologia
reparto di medicina nucleare
altri reparti: in pazienti sottoposti a indagini di medicina nucleare
radon negli interrati
Raggi X e gamma:
sale di radiodiagnostica
sale di cardio-chirurgia
reparti di radioterapia
altri reparti: uso occasionale
MEDICINA NUCLEARE
si iniettano molecole specifiche, con legato un atomo radioattivo, che si concentrano nelle molecole (negli organi) di interesse da cui
irraggiano
Fonte: cd-rom Regione Piemonte 2000
positron emission tomography, PET
Parkinson avanzato
Paziente normale
Comunicazione di Röntgen, 28.12.1895
“...se si tiene la mano tra l’apparecchio di scarica e lo schermo si vedono le ossa della mano stessa...”
I raggi X
Fonte: Johns, Cunningham, Phys of Radiolg
immagine radiologica
µmetallo> µosso> µmusc> µaria (a parità di energia)
xe x I
I
0Fonte: Nick Veasey web page, 2014
IMMAGINE RADIOLOGICA
a parità di energia:
metallo> osso> musc> aria
xe x I
I (
0 )
Radiografia/scopia con mezzo contrasto
il mezzo di contrasto
• non è radioattivo
• il Ba è più opaco del tessuto umano
• anche con sottrazione immagine
Aneurisma cerebrale
LA CURA con l’ausilio della
RADIOLOGIA INTERVENTISTICA
Figura tratta da Brenner et al., N Engl J Med 2007;357:2277-84.
TAC tomografia assiale computerizzata
TAC spirale
Fonte: cd-rom Regione Piemonte 2000
FUSIONE DI IMMAGINI…, RM+PET
attuali frontiere:
CT-PET
PET/CT Camera
RM + PET le nuove frontiere
H. Zaidi and A. Del Guerra: Design of hybrid PET/MRI scanners, 2014
DIAGNOSTICA PER IMMAGINI
At/cell.
(*) Risoluz. Osservazioni
CT 109 0,5 mm
ottima per definire le
dimensioni Anatomico Struttura RMN 3·107 0,5-1
mm buona per la
morfologia Fisiologico Mecca-nismi
PET 102 3-5 mm
localizza la malattia o il
tumore Molecolare Bersaglio ECO 109 2 mm dimenzionidefinisce Anatomico Struttura (*) numero di atomi/cellula necessari per visualizzare la patologia
Le radiazioni intorno al paziente
fascio primario (80-210 mSv/h a 1 m) radiazione di fuga (<1 mSv/h a 1 m)
radiazione diffusa (0,6-1,8 mSv/h a 50 cm)
interazione delle radiazioni ionizzanti con la materia
piombo mattoni
ferro acqua
assorbimento raggi X di bassa E varia con:
• densità
• numero atomico, ~Z4
Protezione da irradiazione ESTERNA
raggi X o gamma
Schermi: usare schermature
appropriate per ridurre esposizione
Distanza:allontanarsi
dalle sorgenti il più possibile
Tempo:ridurre al minimo,
minuzioso programma delle procedure
TEMPO
META’ TEMPO = META’ DOSE
dose dose( )d
t0 t0t
dose
tt0
meglio usare fermo immagine
o modalità pulsata PO Melzo; Sorgente: Mecall, mod: SMAM, SN: 89472, 110 kVp; 1 mA; 2,8 mmAl filtraz; 2,8 mmAl HVL a 81 keV;
Dosimetro TOLF LB1321 dose Hp(10); Fantoccio simulatore: acqua, 9 lt a DFP 70cm; data 19 feb 1999
I N T E N S I T A ' D I D OSE I N A R I A
I N T ORNO A L P A Z I E N T E
0 . 0
1 . 0
2 . 0
3 . 0
4 . 0
5 . 0
0 50 100 150 200 250 300
d i s t a n z a d a l p a z i e n t e [ c m ] I
n t e n s i t à d i
d o s e i n a r i a
[ m S v / h ]
2 0) ) (
( d
d d D
D
il paziente “diffonde” le radiazioni
distanza doppia = dose ¼!
Foto dal catalogo di Europrotex)
Fattore protezione a 80 kVp:
• 0,5 mmPb equiv attenua >>20 volte
• 0,25 mm Pb equiv. attenuaz. >>10 volte
DPI schermati…
MODALITA’ DI ESPOSIZIONE E RADIOATTIVITA’
Irradiazione esterna
Contaminazione
esterna: pelle, ecc.
Interna: per
ingestione
inalazione
ferite
perfusione cutanea
Fabbretto M, Rottame metallico 200
t t
t
impegnata E d
E
0
0
) (
t è il tempo (anni) su cui avviene l'integrazione; di solito: 50 anni per gli adulti e 70 anni per i bambini; t0=istante dell’introduzione
CONTAMINAZIONE INTERNA
es., fumatore es., Livtinenko
es., suo famigliare
al termine del lavoro…
controlla la contaminazione superficiale e personale dopo qualunque manipolazione
lava le mani sia pur protette dai guanti
lascia in ordine e
decontaminato
rifiuti radioattivi
Separati in fuzione di:
Radioattivi/non radioattivi
Solidi/liquidi
Tempo dimezzamento
32P, 33P, 125I, 99mTc < 75 gg < 3H, 14C, 35S
Etichettati sempre
Schermati se necessario
Riposti nel deposito frequentemente
... non nel lavandino
riducili al minimo
d.Lgs 230/95 e smi
aree a rischio
Zona libera
ed in ordine crescente di rischio:
Zona sorvegliata: 2,5-7,5 μSv/h
Zona controllata: >7,5 μSv/h
Zona INTERDETTA
Zona Controllata:ambiente di lavoro segnalato e sottoposto ad accesso regolamentato
Zona Sorvegliata:ambiente di lavoro segnalato che non è Zona Controllata e ad accesso limitato
Esterno alla barriera: area a libero accesso Zona sorvegliata
Zona controllata
barriere e zone a rischio
posizionarsi dietro le barriere o le pareti di protezione
Barriera protettiva
Esterno alla barriera: zona protetta
barriere e zone a rischio
Barriera protettiva
tavolo paziente
>2-3 m Zona sorvegliata
posizionarsi dietro le barriere o le pareti di protezione
Zona controllata
LA SEGNALETICA
Radiazioni ionizzanti
irradiazione contaminazione
i so gg ett i
direzione sanitaria
rappresentante dei lavoratori
medico competente
o autorizzato Responsabile
del Serv. di prevenzione e
protezione e Esperto qualificato
altri professionisti
Fabbricanti, progettisti Installatori e manutentori
vigilanza
lavoratore
preposto resp. struttura
...ma anche lo studente
E’ equiparato ai lavoratori
Non può accedere ai laboratori senza autorizzazione del responsabile delle attività
Fa riferimento al responsabile per una corretta prevenzione e protezione E’ informato e formato sui rischi e sulle
procedure di protezione dal responsabile
il DECALOGO della radioprotezione
1. formazione ed informazione
2. sorveglianza fisica e medica (ove richiesto) 3. utilizzare le sorgenti /esporsi sole se serve 4. ridurre il numero esposti (solo gli autorizzati) 5. minimo tempo
6. distanza maggiore possibile 7. schermi fissi e mobili
8. dispositivi individuali di protezione (schermati) 9. corrette procedure di lavoro e delle
apparecchiature
10. controlli constanti delle dosi, sistemi di sicurezza e procedure: proteggi anche i pazienti
0,4 0,6
2 0,3
1,2 0,0002
0,005 0,002
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
Cosmici Radiazione terrestre Radon e toron Ingestione naturali Mediche Energia nucleare Fallout Chernobyl
Dose efficace, mSv/anno
DOSI MEDIE alla
POPOLAZIONE ITALIANA
E ≈4,5 mSv/a
fonte: APAT, Annuario 2006
Valori sottostimati!!!
DOSI in radiodiagnostica dosi tratte da Padovani et al., pubblicaz. interna ,(2008)
DOSI in medicina, Friuli, 2006
dosi tratte da Padovani et al., pubblicazione interna (2008)
radiazioni e rischio IN MEDICINA
dose eff.,
mSv esempi
0 zero Ultrasuoni, RMN, termografia
I <1 Rx torace, estremità, articolazioni, pelvi, cranio, colonna dorsale
II 1 – 5 Urogramma, mammografia, addome, colonna lombare, TAC cranio, scint. tiroidea/ossea,
renogramma, ventilazione/perfusione III 5 – 10 TAC torace, addome e pelvi, enema del colon,
studi di dinamica cardiaca di med. nucleare IV > 10 altri esami di medicina nucleare, radiologia
interventistica
Pazienti
Lavoratori (visite 626)
Volontari che assistono
Parenti (medicina nucleare)
Volontari (per ricerca)
Procedure medico legali
d.Lgs 187/00 (e smi) Soggetti particolari:
Donne in gravidanza o allattamento
Bambini
PROTEZIONE DEI PAZIENTI
soggetti responsabili e compitiIl TSRM e l’infermiere …
collabora alla stesura del programma di garanzia della qualità
può essere delegato dallo specialista
può effettuare:
alcuni controlli di qualità
Valutazioni di dose, sotto le direttive del fisico
fornisce gli idonei DPI
dispositivi di protezione individuale schermati per pazienti
Foto dal catalogo di Europrotex)
RADIAZIONI e radioprotezione
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elio giroletti
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