DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE

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3 Contenuti Introduzione: La luce che non si vede 5 1. Interazione delle radiazioni con la materia Radiazioni ionizzanti dirette e indirette 7 2. Dosimetria Esposizione La dose assorbita La dose equivalente Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti Effetti a livello cellulare Effetti delle radiazioni sul DNA Danni deterministici Danni stocastici Danni genetici stocastici Irradiazione in utero 18 SIMAD X-RAY TECHNOLOGY - EDUCATION USER WORK GROUP - DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE 3

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5 Introduzione: La luce che non si vede Il compito dell industria è quello di produrre, sviluppare prodotti, tecnologia e informazione. Simad srl progetta e costruisce prodotti radiologici ad alto contenuto tecnologico, e accompagna il proprio progetto industriale con attività d'informazione e formazione orientata all uso in sicurezza della propria tecnologia. Tutta la ricerca Simad è orientata alla progettazione e costruzione di sistemi Low Dose al fine di minimizzare l esposizione radiologica di operatori e pazienti. Il presente documento ha scopo informativo, seppur non esaustivo dal punto di vista scientifico, per chirurghi infermieri e personale di sala operatoria, delle conseguenze che l esposizione a radiazioni X può causare sulle persone. L uso di potenze elevate, tempi lunghi di esposizione e la sottovalutazione delle misure di radioprotezione possono causare danni anche gravi agli esposti. Per ridurre al minimo l esposizione e quindi i rischi da essa derivanti, è necessario usare tutte le precauzioni possibili: ciò non è solo dettato dal buon senso, ma è anche previsto dalla legge nel decreto legislativo del 26 Maggio 2000 n 187, che sancisce il Principio di Ottimizzazione, basilare nella progettazione e nell utilizzo dei sistemi radiologici. DECRETO LEGISLATIVO 26 maggio 2000, n.187 Attuazione della direttiva 97/43 Euratom in materia di protezione sanitaria delle persone contro i pericoli delle radiazioni ionizzanti connesse ad esposizioni mediche. Art.4 Principio di ottimizzazione 1. Tutte le dosi dovute a esposizioni mediche per scopi, radiologici di cui all articolo 1, comma 2, (...), devono essere mantenute al livello più basso ragionevolmente ottenibile e compatibile con il raggiungimento dell informazione diagnostica richiesta(...). SIMAD X-RAY TECHNOLOGY - EDUCATION USER WORK GROUP - DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE 5

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7 1 1. Interazione delle radiazioni con la materia 1.1 Radiazioni ionizzanti dirette e indirette Quando una radiazione è in grado di causare la ionizzazione, cioè la variazione dello stato elettronico degli atomi e delle molecole del mezzo con cui interagisce si dice che è una radiazione ionizzante. All interno della famiglia delle radiazioni ionizzanti, si possono tuttavia distinguere due ampie categorie di comportamento: radiazioni di particelle cariche e radiazioni elettromagnetiche. Se consideriamo le particelle cariche, notiamo che esse interagiscono con gli atomi e le molecole del mezzo tramite forze di natura elettrica, intense e rapidamente variabili nel tempo. A seguito di una di queste interazioni, la particella carica può cedere parte o tutta la sua energia a uno degli elettroni dell atomo urtato producendo una ionizzazione, o almeno una transizione ad un livello eccitato. Quanto detto a proposito di un atomo può essere ripetuto con riferimento ad una molecola. IONIZZAZIONE ALFA α ++ IONIZZAZIONE BETAe - β - IONIZZAZIONE BETA+ e - β+ e - Repulsione Attrazione Attrazione Le particelle cariche dunque ionizzano in modo diretto gli atomi e le molecole del mezzo attraversato e sono perciò dette radiazioni direttamente ionizzanti. Delle radiazioni direttamente ionizzanti fanno parte gli elettroni e le particelle pesanti, ovvero tutte le particelle cariche più pesanti degli elettroni. SIMAD X-RAY TECHNOLOGY - EDUCATION USER WORK GROUP - DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE 7

8 1. Interazione delle radiazioni con la materia DIFFUSIONE CLASSICA Fotone incidente l i l i = l d Fotone diffuso l d Il fotone incidente interagisce con un atomo bersaglio, portandolo ad uno stato eccitato. L atomo bersaglio restituisce immediatamente l energia sotto forma di fotone, avente direzione diversa ma uguale lunghezza d onda del incidente. Non c è ionizzazione. EFFETTO COMPTON Fotone incidente Elettrone di Compton Fotone diffuso Il fotone incidente interagisce con un elettrone esterno dell atomo bersaglio e lo espelle (elettrone Compton). Si crea inoltre un fotone avente energia inferiore a quello incidente. FOTO DISINTEGRAZIONE Fotone incidente Frammento di nucleo Il fotone incidente interagisce direttamente con il nucleo dell atomo bersaglio. Il nucleo si eccita ed emette istantaneamente un nucleone o un altro frammento nucleare. EFFETTO FOTOELETTRICO Fotone incidente Fotone uscente Foto elettrone Il fotone incidente interagisce con un elettrone interno dell atomo bersaglio, lo espelle e viene completamente assorbito. Si crea una lacuna che viene riempita col decadimento di un elettrone esterno dell atomo bersaglio e conseguente emissione di un fotone con lunghezza d onda caratteristica. PRODUZIONE DI COPPIE Fotone incidente Positrone Elettrone Il fotone incidente interagisce con il campo di forza del nucleo dell atomo bersaglio, scompare e produce una coppia di particelle elettriche, un elettrone e un positrone. Le radiazioni elettromagnetiche interagiscono con la materia in modo ben diverso dalle particelle cariche. La grande maggioranza delle radiazioni elettromagnetiche da cui siamo circondati non appartiene alla famiglia delle radiazioni ionizzanti: per tale sottogruppo, infatti, il singolo fotone di luce (o onda radio), non ha l energia necessaria per provocare ionizzazione. Situazione diversa per i raggi X e i raggi γ, che possiedono energia sufficiente per ionizzare la materia. Essi non risentono dell interazione con i campi elettrici degli atomi o delle molecole del mezzo attraversato: possono essere dunque diffusi dagli elettroni o assorbiti dagli atomi e dalle molecole del mezzo mettendo in moto elettroni o positroni, detti SECONDARI. Questi, a loro volta, se sufficientemente energetici possono provocare ionizzazione ed eccitazione. Queste radiazioni, dunque, ionizzano in modo indiretto e per tale motivo vengono definite radiazioni indirettamente ionizzanti. Delle radiazioni indirettamente ionizzanti fanno parte anche i neutroni. Le radiazioni indirettamente ionizzanti non hanno carica, interagiscono dunque molto poco con la materia e sono molto più penetranti delle radiazioni direttamente ionizzanti. Questo costituisce la fondamentale differenza del comportamento dei fotoni rispetto alle particelle cariche: infatti, mentre il fascio di radiazioni delle particelle cariche viene completamente schermato con uno spessore di assorbitore sufficiente, la radiazione X e γ può venire ridotta in intensità aumentando lo spessore di assorbitore, ma non può mai essere del tutto eliminata. Raggi α Raggi β Alluminio Piombo Cemento Raggi γ, X Neutroni SIMAD X-RAY TECHNOLOGY - EDUCATION USER WORK GROUP - DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE 8

9 2. Dosimetria Esposizione L esposizione è la più antica delle grandezze pensate per descrivere l intensità dei fasci di raggi X. La prima unità di misura dell esposizione fu il Roentegen (R) definito come segue: 1R è quella quantità di radiazione X di energia fotonica non superiore ai 3 MeV che produce ioni per una quantità di carica complessiva (positiva o negativa) di 1 sc per centimetro cubo di aria a 0 C e 760 mmhg, ovvero 2,08 x 10 9 coppie di ioni. Come si nota facilmente, questa misurazione tiene conto dell effetto dell interazione della radiazione X con la materia. sc = statcoulomb Unità di Misura Elettrica del Sistema cgs Conversione in Unità di Misura del Sistema Internazionale (SI): 1 sc = 0,1 Am/c ~ 3, Coulomb con c = velocità della luce nel vuoto 2.2 La dose assorbita Un metodo diverso per la misurazione delle radiazioni è quello della dose assorbita, definita come l energia depositata per unità di massa elementare di materia. La dose assorbita si misura in Gray (Gy). 1Gy deposita 1J su 1 Kg di materia. SIMAD X-RAY TECHNOLOGY - EDUCATION USER WORK GROUP - DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE 9

10 2. Dosimetria 2.3 La dose equivalente A seguito dell interesse per una misura degli effetti biologici dovuti alla dose di radiazione assorbita, è stato introdotto il concetto di dose equivalente, che tiene conto della dannosità più o meno grande, a parità di dose, dei vari tipi di radiazione, assegnando ad ogni tipo di radiazione un determinato peso (fattore qualità della radiazione); ad esempio i raggi X hanno peso 1, mentre i raggi α (alfa) hanno peso 20. Per la dose equivalente, si usa come unità di misura il Sievert (Sv). 1 Sv = 1 Gy x fattore qualità Dose Equivalente in alcune procedure radiologiche Radioattività naturale ~ 2,4 milli Sievert Radiografia ordinaria ~ 1 milli Sievert T.A.C. ~ 3 milli Sievert P.E.T. ~ 10 milli Sievert SIMAD X-RAY TECHNOLOGY - EDUCATION USER WORK GROUP - DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE 10

11 3 3. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti 3.1 Effetti a livello cellulare La cellula è la struttura fondamentale della vita, essa è infatti la più piccola entità biologica che possieda tutte le funzioni vitali: il metabolismo, la crescita, la sensibilità e la riproduzione. Le cellule non sono uniformi nelle loro proprietà morfologiche e fisiologiche, ma compiono molte funzioni specializzate differenti per assicurare il funzionamento di tutto il corpo. Le azioni che le radiazioni possono avere sulla cellula possono essere di due tipi: dirette ed indirette. L azione diretta si ha quando la radiazione che attraversa la cellula eccita gli atomi e le molecole della struttura cellulare dando luogo a frammenti dotati di cariche elettriche chimicamente instabili (radicali e ioni). L azione indiretta si ha quando i radicali e gli ioni interagiscono con la cellula stessa dando luogo ad alterazioni. Le conseguenze più sfavorevoli avvengono in genere nel nucleo, dove è contenuto il DNA, sebbene anche il danno al citoplasma può condurre a notevoli alterazioni della cellula. Le cellule, all infuori di alcune eccezioni, sono molto piccole, hanno un diametro dell ordine dei micron; esse differiscono l una dall altra sia per forma che per composizione e quindi, anche per funzione. Si presuppone perciò che il loro comportamento rispetto alle radiazioni sia diverso da un tipo all altro: si parla quindi, di radiosensibilità specifica. La radiosensibilità è direttamente proporzionale alla capacità di riprodursi ed inversamente proporzionale al grado di differenziazione. La sensibilità di una cellula coincide con la sensibilità del suo DNA. Nella riproduzione una cellula deve copiare e trasmettere la sua informazione genetica (DNA) alla sua progenie: a questo scopo il DNA si duplica. SIMAD X-RAY TECHNOLOGY - EDUCATION USER WORK GROUP - DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE 11

12 3. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti Le cellule che si riproducono più rapidamente sono anche le più sensibili, inoltre quelle in via di formazione possono essere danneggiate più facilmente di quelle già formate. La sensibilità della cellula aumenta quindi con la complessità del DNA: sarà dunque massima nei mammiferi rispetto ad altri esseri viventi. 3.2 Effetti delle radiazioni sul DNA Le radiazioni possono provocare una variazione del DNA cellulare, dando luogo a mutazioni. CLASSIFICAZIONE IN BASE ALLE CONSEGUENZE A seconda delle conseguenze che hanno sulle generazioni future, si possono differenziare le mutazioni indotte in due tipi: somatico e germinale. Quelle somatiche provocano danni all individuo che le porta, invece quelle germinali possono ripercuotersi sulla discendenza futura. Le conseguenze dovute a una mutazione sono per la maggior parte dannose, solo un esigua parte di esse sono vantaggiose. L organismo portatore di un gene sfavorevole può morire prima di arrivare a riprodursi; in questo caso, il gene mutato sarà immediatamente eliminato. CLASSIFICAZIONE IN BASE ALLE MODALITA' A seconda della modalità con cui avvengono, le mutazioni possono essere di due tipi: Geniche o puntiformi Cromosomiche Le mutazioni geniche sono abbastanza comuni e vengono causate da modificazioni di un singolo gene. Sono importantissime dal punto di vista evolutivo. Tale tipo di mutazioni, determina la sostituzione di un aminoacido in una catena proteica, alterando l informazione primitiva del DNA. La proteina risultante da questo cambiamento è, generalmente, difettosa. Le mutazioni cromosomiche invece avvengono quando, interi pezzi di cromosomi vengono casualmente eliminati o si fondono con altri già presenti. I geni si vengono così trovare in una posizione diversa da quella originale. Dato che la regolazione dell attività di un gene dipende, in parte dalla sua localizzazione nel menoma, le mutazioni cromosomiche hanno, generalmente, effetti estremamente drammatici; fortunatamente sono piuttosto rare. (vedi Tab. 1) SIMAD X-RAY TECHNOLOGY - EDUCATION USER WORK GROUP - DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE 12

13 3. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti Tab. 1 Tipi di mutazioni cromosomiche Deletion A B C D E FG A B E FG C D (lost) Translocation A B C D E FG A B C D E FG A B E FG A B C D C D E FG Inversion A B C D E FG A B E D C FG 3.3 Danni Deterministici Per danni deterministici si intendono quelli per i quali è individuabile una dose-soglia e la cui gravità (al di sopra della soglia ) aumenta con la dose. I danni deterministici hanno in comune le seguenti caratteristiche: Compaiono soltanto al superamento di una certa dose-soglia caratteristica di ogni effetto Il superamento della dose-soglia comporta l insorgenza dell effetto in tutti gli irradiati, sia pure nell ambito della variabilità individuale; il valore della dose soglia è anche funzione della distribuzione temporale della dose stessa (in caso di esposizioni protratte la soglia aumenta) Il periodo di latenza è solitamente breve (qualche giorno o qualche settimana); in alcuni casi però l insorgenza è tardiva (qualche mese, alcuni anni) La gravità delle manifestazioni cliniche aumenta con l aumentare della dose Se l irradiazione acuta avviene al corpo intero o a larga parte di esso (irradiazione globale), viene a determinarsi, per dosi sufficientemente elevate, la cosiddetta sindrome acuta da irradiazione. (vedi Tab. 2 alla pagina seguente) Questa sindrome è caratterizzata da tre forme cliniche: Sindrome emopoietica o del midollo osseo Sindrome gastrointestinale Sindrome neurologica SIMAD X-RAY TECHNOLOGY - EDUCATION USER WORK GROUP - DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE 13

14 3. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti Tab. 2 Sindrome acuta da irradiazione: forme cliniche ai vari livelli di dose assorbita (Gy) FORMA EMATOLOGICA Sopravvivenza virtualmente certa Soglia della sindrome ematologica (ospedalizzazione) Sopravvivenza probabile Sopravvivenza possibile Sopravvivenza virtualmente possibile FORMA GASTROINTESTINALE 6 7 Soglia della sindrome gastrointestinale FORMA NEUROLOGICA 15 Soglia della sindrome neurologica Di grande importanza sono anche gli effetti deterministici immediati quando ad essere irraggiati sono i singoli organi: a) CUTE. Se una dose elevata, la cute si arrossa (eritema). Attraverso la pratica e l esperienza della terapia si possono distinguere diversi tipi di dermatite acuta da radiazioni ossia: Eritema semplice Eritema bolloso Eritema ulceroso Dermatite cronica o radiodermite cronica, anche chiamata cute del radiologo per contrarre la quale sono necessarie piccole dosi croniche (qualche decimo di Gy la settimana) b) CAPELLI, BARBA, PELI. Con dosi relativamente basse si ha caduta temporanea di queste formazioni cutanee. I peli cutanei cadono dopo giorni dall irradiazione. La caduta della barba è causata da una dose molto elevata di radiazioni. c) TESSUTI EMOPOIETICI. I tessuti emopoietici sono costituiti da tessuti linfatici (che producono linfociti) e dal midollo osseo rosso (che produce leucociti, eritrociti e piastrine). Linfociti,granulociti e monoliti costituiscono i leucociti o globuli bianchi; gli eritrociti vengono anche detti globuli rossi. Globuli rossi, globuli bianchi e piastrine sono gli elementi figuranti del sangue, sospesi nel plasma ; essi si rinno- SIMAD X-RAY TECHNOLOGY - EDUCATION USER WORK GROUP - DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE 14

15 3. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti vano di continuo, perché di continuo una loro frazione viene distrutta e rimpiazzata da nuovi arrivi dai tessuti emopoietici. Il tempo di rinnovo è diverso per gli elementi figuranti. Sia i tessuti linfatici che il midollo osseo rosso sono presenti in varie parti del corpo. Se il corpo intero viene irradiato con radiazioni penetranti compare come conseguenza sia la riduzione dei globuli bianchi (leucopenia), sia dei globuli rossi (anemia) circolanti nel sangue. I tessuti linfatici sono tra i più sensibili alle radiazioni: anche dopo modeste dosi al corpo intero, il numero dei linfociti si riduce temporaneamente. Il midollo osseo rosso è anch esso molto sensibile alle radiazioni ma in modo minore rispetto ai tessuti linfatici: il numero dei granulociti diminuisce dopo irradiazioni al corpo intero, ma in un tempo successivo a quello della riduzione dei linfociti; anche il numero delle piastrine ed eritrociti diminuisce ma in un tempo ancora maggiore e per dosi più elevate. d) SISTEMA GASTRO-INTESTINALE. Le mucose buccali e faringee sono molto sensibili alle alte dosi di radiazioni presentano fenomeni di arrossamenti,gonfiore, ulcerazione che possono essere considerati come manifestazioni cutanee. Le mucose gastro-intestinali più sensibili sono quelle dell intestino tenue. Per dosi elevate e concentrate nel tempo sull addome, gli epiteli intestinali perdono le loro proprietà regolatrici dell assorbimento e dell equilibrio idrico-salino dell organismo, e l individuo esposto è colpito da shock. Inoltre, come conseguenza della possibile caduta degli epiteli intestinali viene meno la barriera contro i batteri, questi penetrano nel sangue circolante e provocano setticemia. e) TESTICOLI E OVAIE. I tessuti germinali sono altamente sensibili. Già con poche radiazioni ricevute in una sola volta si può osservare una riduzione del numero di spermatozoi nelle settimane seguenti all'irradiazione. Una dose più elevata può produrre sterilità temporanea nell uomo e nella donna per uno o due anni, fino ad arrivare alla sterilità definitiva. f) OCCHIO. La congiuntiva s'infiamma e dosi elevate possono provocare opacità della lente cristallina (cataratta) che scompare solo dopo alcuni anni dall irradiazione. g) SISTEMA RESPIRATORIO. I tessuti bronchiali e polmonari rispondono ad un'irradiazione con fenomeni di tipo infiammatorio-essudativo ed il polmone, a distanza di tempo, può presentare fenomeni di fibrosi (secrezione di un muco particolarmente spesso). h) TIROIDE. La secrezione ormonale della ghiandola tiroidea ha una certa riduzione per esposizione a dosi molto importanti di radiazione, fino ad arrivare a cessare. SIMAD X-RAY TECHNOLOGY - EDUCATION USER WORK GROUP - DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE 15

16 3. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti i) TESSUTO OSSEO. Il tessuto osseo è poco sensibile alle radiazioni, solo forti esposizioni possono compromettere il suo trofismo e dopo qualche mese può seguire la necrosi. j) ENCEFALO. I tessuti encefalici sono molto sensibili, infatti con dosi molto elevate, somministrate una sola volta, si può avere in poche ore o al più in qualche giorno la morte dell individuo esposto. k) RENI. Per dosi che superano la decina di Gray possono comparire lesioni di tipo degenerativo o sclerotico. La nefrosclerosi è causa di accorciamento della vita dell individuo irradiato. 3.4 Danni stocastici. Il risultato è molto diverso nel caso in cui la cellula irradiata non venga uccisa, ma modificata. La riproduzione di una cellula ancora vitale, ma modificata, può dare luogo, dopo un intervallo di tempo variabile, definito periodo di latenza, alla manifestazione di una neoplasia maligna. La probabilità d'induzione di un cancro in seguito ad irradiazione generalmente aumenta all aumentare della dose, probabilmente senza soglia, in maniera grosso modo proporzionale alla dose. La gravità del cancro non dipende dalla dose. Se il danno avviene in una cellula la cui funzione è quella di trasmettere l informazione genetica alle generazioni successive, qualsiasi eventuale effetto viene espresso nella progenie dell individuo esposto. Questo tipo d'effetto stocastico è definito ereditario. I danni stocastici hanno in comune le seguenti caratteristiche: Non richiedono il superamento di una dose soglia per la loro comparsa (ipotesi cautelativa) Sono a carattere probabilistico Sono distribuiti casualmente nella popolazione esposta Sono dimostrati dalla sperimentazione radiobiologia e dall evidenza epidemiologica (associazione causale statistica) La frequenza di comparsa è maggiore se le dosi sono elevate Si manifestano dopo anni, talora decenni, dall irradiazione Non mostrano gradualità di manifestazione con la dose ricevuta, quale che sia la dose Sono indistinguibili dai tumori indotti da altri agenti cancerogeni SIMAD X-RAY TECHNOLOGY - EDUCATION USER WORK GROUP - DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE 16

17 3. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti Per quanto riguarda i danni stocastici, sono state proposte diverse curve teoriche dose-risposta per la cancerogenesi radioindotta. L elaborazione della relazione dose-effetto è avvenuta nel corso degli anni sulla base di due fonti d'informazione: Dati ottenuti dalla sperimentazione sugli animali, che pur essendo di notevole interesse, solo con grande difficoltà si possono estrapolare all uomo Dati ottenuti dall osservazione di gruppi di popolazione umana irradiati, costituiti da: 1. dati ricavati in gruppi di persone esposte a dosi elevate ed acute, com superstiti delle esplosioni atomiche di Hiroshima e Nagasaki, esposti nell incidente di Chernobyl o pazienti sottoposti a radioterapia. 2. dati rilevati in persone esposte a dosi piccole e croniche come medici radiologi o minatori. L assenza d'evidenza epidemiologica alle basse dosi può essere correlata alla possibile inesistenza degli effetti radioindotti, oppure al mascheramento degli stessi che, pur presenti, non risultano evidenti sul piano epidemiologico, perché compresi nelle fluttuazioni statistiche dell incidenza naturale o spontanea dei tumori. Pertanto la stima del rischio di un individuo di ammalarsi di tumore o di leucemia radioindotti viene abitualmente effettuata estrapolando alle basse dosi i dati delle alte dosi. Questo è abbastanza giustificato scientificamente. In seguito all irradiazione è necessario considerare un periodo minimo di risposta clinicamente silente (latenza), seguito da un periodo a rischio, in cui è attesa la comparsa (a livello diagnostico) dei tumori dovuti alla radiazione. fig.1 anni Per la leucemia e per il cancro osseo i dati epidemiologici indicano un andamento temporale con inizio dopo circa 2 anni dall esposizione e con un picco dopo 5-8 anni, seguito da un lento decremento, fino al ritorno verso i valori dell incidenza naturale entro 30 anni o meno dall irradiazione (fig.1). fig.2 anni 5 10 Per i restanti tipi di tumori è stato stabilito un tempo minimo di risposta di 5 anni, seguito da un graduale e lento incremento della probabilità di comparsa fino a 10 anni e da un incremento costante, sempre in termini probabilistici, nel periodo successivo (fig.2). Il periodo a rischio deve essere cautelativamente considerato esteso a tutta la comune durata della vita. SIMAD X-RAY TECHNOLOGY - EDUCATION USER WORK GROUP - DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE 17

18 3. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti 3.5 Danni genetici stocastici Non è stato possibile sinora rilevare con metodi epidemiologici un eccesso di malattie ereditarie nella progenie di soggetti esposti alle radiazioni ionizzanti rispetto alla progenie dei soggetti non esposti. Lo studio epidemiologico più importante è stato quello sui discendenti dei sopravvissuti di Hiroshima e Nagasaki, nel corso del quale è stato effettuato un confronto tra bambini di cui almeno uno dei due genitori era stato irradiato e bambini i cui genitori non erano stati irradiati. Nessuna differenza statisticamente significativa è apparsa tra i due gruppi per quanto concerne lo sviluppo psicofisico e le malformazioni di origine genetica. Tuttavia studi sperimentali su piante ed animali indicano che danni ereditari possono di fatto insorgere. Il rischio genetico nell uomo viene pertanto calcolato per estrapolazione partendo dalle sperimentazioni sugli animali da laboratorio. 3.6 Irradiazione in utero. L embrione ed il feto sono sensibili alle radiazioni ionizzanti e, come avviene anche nell esposizione agli altri agenti fisici e ad agenti chimici, questa sensibilità è variabile in funzione dello stadio di sviluppo. a) PRIMA DELL IMPIANTO DELL EMBRIONE. (nella specie umana fino al 9 giorno dalla fecondazione). Gli effetti di un'irradiazione sono del tipo tutto-o-nulla. Questi effetti possono determinare infatti la morte dell embrione o, in alternativa, non avere conseguenze sullo sviluppo e sulla sopravvivenza postatale che possono quindi risultare del tutto normali (nello stadio di pre-impianto la morte di una o di alcune cellule, non ancora differenziate, può non essere grave) b) NEL PERIODO DI MORFOGENESI. Il periodo di morfogenesi è quello compreso tra il 9 giorno e la fine del 2 mese di gravidanza, si formano gli abbozzi dei vari organi e tessuti. Nella fase di differenziazione e d'organizzazione di ciascun tessuto è presente un'elevata radiosensibilità, e in questa fase l irradiazione può indurrre più facilmente la comparsa di malformazioni. c) DURANTE LA FASE FETALE. (dall inizio del 3 mese fino al termine della gravidanza) La frequenza e la gravità delle malformazioni diminuiscono, mentre risulta rilevante il rischio di uno sviluppo difettoso del sistema nervoso centrale che resta radiosensibile per buona parte di questo periodo. SIMAD X-RAY TECHNOLOGY - EDUCATION USER WORK GROUP - DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE 18

19 3. Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti L insieme delle osservazioni sull uomo, e precisamente i dati di Hiroshima e Nagasaki, dimostrano che la sensibilità alle radiazioni ionizzanti del cervello del feto è massima tra l ottava e la quindicesima settimana dal concepimento. Durante questo periodo, i neuroblasti (elementi cellulari precursori dei neuroni) si moltiplicano in maniera esponenziale e migrano nella sede definitiva che è la corteccia cerebrale. Un'irradiazione può interferire con questi complessi meccanismi e quindi determinare un ritardo mentale. Non dovrebbe tuttavia essere apprezzabile alcun effetto sul quoziente d'intelligenza fino a dosi di 0,1 Sv. Nel periodo compreso tra la terza settimana dal concepimento e la fine della gestazione appare probabile che l esposizione alle radiazioni possa determinare effetti stocastici che si esprimono come aumento della probabilità di neoplasie (soprattutto leucemie) in epoca post-natale. I dati disponibili, provenienti soprattutto da studi su madri sottoposte ad esami radiodiagnostica in gravidanza, non sono però univoci e sussistono notevoli incertezze interpretative. Mental retardation of utero exposed children weeks of age weeks of age Mental retardation Radiation dose (Gy) SIMAD X-RAY TECHNOLOGY - EDUCATION USER WORK GROUP - DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE 19

20 SIMAD EDUCATION USER WORK GROUP DANNI BIOLOGICI DA RADIAZIONE SIMAD s.r.l. Via 25 Aprile, 22 - P.O. Box Mirandola-Modena-Italy Tel.: Fax: info@simad.net INTERNATIONAL SALES DIVISION Via Zallone, Pieve di Cento-Bologna-Italy Tel Fax sales-simad@simad.net NUMERO VERDE ASSISTENZA TECNICA MBI_EDUMOON00_00 Progetto e realizzazione grafica: Danilo Mistroni