UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA RADIAZIONI e …boffelli/Infermieristica_Vigevano_2013_14/Onde... · ESCLUSIVO USO DIDATTICO INTERNO Università – Radioprotezione nella medicina,

Elio GIROLETTI - Università degli Studi di Pavia, dip. Fisica I-2013

ESCLUSIVO USO DIDATTICO INTERNO Università – Radioprotezione nella medicina, appunti 1

elio giroletti

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIAdipartimento di FISICA

via Bassi 6, 27100 Paviatel. +39-038298.7905 - [email protected]

2013

RADIAZIONI e radioprotezione

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PAVIA - elio giroletti

IntroduzionePotenziali danni Grandezze, limiti di dose e dosimetri individuali Sorveglianza medica e fisica Sorgenti naturali di radiazioniSorgenti 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: αbeta: β+ - β-

particelle cariche (protoni, ioni, ecc.) indirettamente ionizzanti

elettromagnetiche: raggi X e gammaneutroni

LE RADIAZIONI IONIZZANTI SPETTRO ELETTROMAGNETICO

radiazioni ionizzanti

radiazioni NON ionizzanti

Xgamma



λ è costante e caratteristica di ogni radionucliden(t) = n. atomi radioattivi ancora presenti (rimanenti)n(t0) = n. atomi radioat. iniziali (iniettati nel paziente)

)(0

0)()( ttetntn −−⋅= λ

n(t)

tempo, t

1895

tnn Δ⋅⋅=Δ− λ tnn Δ⋅⋅=Δ− λΔ nn

= − λ ⋅ Δ tΔ nn

= − λ ⋅ Δ 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 – 3,7·1010 bequerel (Bq) = 1 curie (Ci)

• tempo dimezzamento, T1/2 (s): tempo necessario affinché l’attività si dimezzi

• vita media, τ (s): tempo medio di sopravvivenza del nuclide

decadimento radioattivo e attività

Att(t) = λ⋅ n(t) = λ⋅ n(t0)⋅ e−λ(t− t0 )

n(t) =A(t)λ

=A(t)⋅ T1/ 2

ln(2)

RADIOATTIVITÀ NEL CORPO UMANO

Radionuclidi naturali Attività [Bq]K-40 (T½ =1,27E9 a) 4.500C-14 (T½ =5400 a) 3.800Rb-87 (T½ =48,8E9 a) 650Pb-210, Bi-210, Po-210 60figli del Rn-220 30H-3 (T½ =13 a) 25Be-7 (53,2 g) 25Altri 7TOTALE ~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



effetti biologici delle radiazioni ionizzanti

Microscopia elettronica a trasmissione di autoradiografia di alveolo, con radiazioni alfa di 241Am (Sanders et al, 1989)

radiazioni che ionizzano

la materia

DNA molecola vitale

radiazioni non ionizzanti

le radiazioni emesse da:• risonanza magnetica• telefoni cellulari • antenne (radiotelevisive e cellulari) • linee dell’alta tensione• ecografi (ultrasuoni)

non hanno energia sufficiente per ionizzare

EFFE

TTI

delle

RA

DIA

ZIO

NI

ION

IZZA

NTI

i possibili effetti

danni deterministici: frequenza e gravità variano con la dose; è individuabile una soglia (alte dosi); comprendono: radiodermite, cataratta (!), sterilità, sindrome acuta da raggi, ecc.

danni stocastici: la probabilità e non la gravità di accadimento è proporzionale alla dose; sembra non esistere soglia; distribuiti casualmente; esistononaturalmente tra la popolazione (>20%); appaiono dopo anni; comprendono: leucemie, tumori solidi, malattie ereditarie nella progenie



dannideterministici

da radiazioni ionizzanti

Strambi E, Irradiazioni accidentali ed emergenze nuclearied. SECUP srl, Rep.S.Marino, 1995

Chronic radiodermatitis in 17 year old female patientafter x2 radiofrequency ablation procedures

Hyper & hypo pigmentation,with telangiectasiaAtrophic 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 afterfirst 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

radiazioni ionizzanti

• non si vedono• non si sentono• non profumano…

⇒ Occorrre proteggersi

ma… sono tossiche!

ionizzanola materia

Font

e: IC

RP 1

991,

199

0 Re

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f IC

RP

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. Giustificazione2. Ottimizzazione 3. Limitazione dosi individuali

• per lavoratori e popolazione • non per pazienti, volont. ecc.

La protezione dalle radiazioni ionizzanti richiede: • sorveglianza fisica: esperto qualificato• sorveglianza medica: med. competente/autorizzato• protezione dei pazienti: esperto in fisica medica

limiti di dose individualeLimiti di dose, mSv/anno solare (+)

ESPOSTI A (B) (*) NON ESPOSTIDose efficace 20 (6) 1Cristallino 150 (20!!!) (45) 15 (?)Mani, avambracci 500 (150) 50Piedi, caviglie 500 (150) 50Pelle, media 1 cmq 500 (150) 50

Nascituro 1Sorv. fisica individ. Si dipende Non

richiestaVisita medica/anno 2 1Fonte: 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;

Sonocomplessivi

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 senoevitare contaminazione interna

Tutele particolari

Dosimetri individuali

Adosimetro anello/bracciale

F

Dosimetro al pettoSOTTO CAMICE Pb

Dosimetro al braccio/PETTO; SOPRA CAMICE Pb

B

USO: obbligatorio

DOVE: lo stabilisce l’esperto qualificato

non

pro

tegg

e, m

a m

isur

a…



0,40,6

20,3

1,20,00020,0050,002

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

CosmiciRadiazione terrestre

Radon e toronIngestione naturali

MedicheEnergia nucleare

FalloutChernobyl

Dose efficace, mSv/anno

DOSI MEDIE alla POPOLAZIONE ITALIANA

E ≈4,5 mSv/annofonte: APAT, Annuario 2006

Valorisottostimati!!!

radiazioni ionizzanti e sanitàMateriali 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

marcature radioattive imaging molecolare

1) Target ⇒bersaglio ⇒biomarcher (virus, anticorpo, ecc.) 2) Ricerca del legante che si lega al bersaglio 3) Sul legante si posiziona l’agente emissivo: PET, SPECT, RMN

MEDICINA NUCLEAREsi iniettano molecole specifiche, con legato un atomo radioattivo, che si concentrano nelle molecole (negli organi) di interesse da cui irraggiano

Font

e: c

d-ro

m R

egio

ne P

iem

onte

200

0



positron emission tomography, PET

AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997

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)

( ) xeIxI μ

0=( ) xeIxI μ

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

Font

e: c

d-ro

m R

egio

ne P

iem

onte

200

0

TACtomografia

assialecomputerizzata

AAVV, Enciclopedia del corpo umano, cd-rom, 1997

Figura tratta da Bren

ner e

t al., N Engl J M

ed 200

7;35

7:22

77‐84.

TACtomografia assiale computerizzata

TAC spirale nuove frontiere: CT-PET

PET/CT Camera



DIAGNOSTICA PER IMMAGINIAt/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 definisce dimenzioni Anatomico Struttura

(*) numero di atomi/cellula necessari per visualizzare la patologia

Le radiazioniintorno

al pazientefascio 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 dairradiazione ESTERNA

raggi X o gamma

Schermi: usare schermature appropriate per ridurre esposizione

Distanza: allontanarsidalle sorgenti il più possibile

Tempo: ridurre al minimo, minuzioso programma delle procedure



TEMPO

META’ TEMPO = META’ DOSE

dose = dose (τ ) ⋅•

dτt0

t0 + t

∫ = dose•

t − t0( )dose = dose (τ ) ⋅•

dτt0

t0 + t

∫ = dose•

t − t0( )

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

INTENSITA' DI DOSE IN ARIA INTORNO AL PAZIENTE

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

0 50 100 150 200 250 300

distanza dal paziente [cm]

Intensità di dose in aria

[mSv/h]

20 )()(

ddDdD ≈ 2

0 )()(ddDdD ≈

il paziente “diffonde” le radiazioni il paziente “diffonde” le radiazioni

distanza doppia = dose ¼!

Foto

dal

cat

alog

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Eur

opro

tex)

Fattore protezione a 80 kVp: • 0,5 mmPb equiv attenua >>20 volte• 0,25 mm Pb equiv. attenuaz. >>10 volte

DPI schermati…

zone e schermature mobili



MODALITA’ DI ESPOSIZIONE E RADIOATTIVITA’

Irradiazione esternaContaminazione

esterna: pelle, ecc. Interna: per

ingestione inalazione ferite perfusione cutanea

al termine del lavoro…

controlla la contaminazionesuperficiale e personale

dopo qualunque manipolazionelava le mani

sia pur protette dai guanti

lascia in ordinee decontaminato

rifiuti radioattivi

Separati in fuzione di: Radioattivi/non radioattivi Solidi/liquidi Tempo dimezzamento

32P, 33P, 125I, 99mTc < 75 gg < 3H, 14C, 35SEtichettati sempre Schermati se necessario Riposti nel deposito frequentemente... non nel lavandino

riducili al minimo

d.Lgs 230/95 e smi

aree a rischio

Zona liberaed in ordine crescente di rischio:

Zona sorvegliata: 2,5-7,5 μSv/hZona controllata: >7,5 μSv/hZona 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: zona protetta

barriere e zone a rischio

Barriera protettiva

tavolopaziente

>2-3 m

Zona sorvegliata

posizionarsi dietro le barriere o le pareti di protezione

Zona controllata

LA SEGNALETICA

Radiazioni ionizzanti

irradiazione

contaminazione

i sog

gett

i

direzione sanitaria

rappresentantedei lavoratori

medicocompetente

oautorizzato

Responsabile del Serv. di

prevenzione e protezionee Esperto qualificato

altri professionisti

Fabbricanti, progettistiInstallatori e manutentori

vigilanzalavoratore

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

ed anche lavoratori atipici e assimilati



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 possibile7. 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 DO

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dosi

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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 – 5Urogramma, 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 compiti

Il 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 fisicofornisce gli idonei DPI

dispositivi di protezione individuale schermati per pazienti

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RADIAZIONI e radioprotezione

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