Le radiazioni corpuscolate sono: PARTICELLE α o α = 4 He (nuclei di Elio) PARTICELLE β o β- = e- elettroni o β+ = e+ positroni NEUTRONI = n

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1 TF 1-Che cosa è l atomo e in che modo è identificato un nuclide? L atomo, la più piccola frazione di un elemento in grado di conservarne le caratteristiche chimiche e fisiche, è una struttura complessa costituita da diversi tipi di particelle: protoni (associati a una carica positiva), neutroni (elettricamente neutri) ed elettroni (associati ad una carica negativa, uguale ed opposta a quella dei protoni). Protoni e neutroni sono riuniti nel nucleo attorno al quale ruotano gli elettroni. Un nuclide è identificato attraverso simboli nel seguente modo: X = simbolo dell elemento, A = numero di massa (n protoni + neutroni), Z = numero atomico (n protoni) A 7 X ad esempio Li Z 3 TF 2-Che cosa sono gli isotopi e gli isomeri di nuclidi? NUCLIDI ISOTOPI sono nuclidi che hanno stesso Z, ma diverso numero di neutroni (Iodio 123 e Iodio 131 sono isotopi dello Iodio perché entrambe hanno numero atomico (numero di protoni) = 53, pur avendo diverso numero di neutroni, rispettivamente: 70 (123-53) e 78 (131-53). NUCLIDI ISOMERI: sono nuclidi dello stesso elemento in stati a configurazione energetica diversa (Tecnezio-99 e Tecnezio-99-metastabile sono isotopi del tecnezio con uguale numero di protoni e neutroni, rispettivamente 44 e 55) ma uno stato di configurazione energetica diversa per cui uno dei due isotopi si trova in uno stato metastabile, a più elevato contenuto di energia. TF 3-Che cosa s intende per radiazione ionizzante? È il trasporto di energia senza alcun supporto materiale e non associato al trasporto di porzioni macroscopiche di materia. Le radiazioni ionizzanti possono essere di natura elettromagnetica o corpuscolare. Le radiazioni elettromagnetiche sono onde elettromagnetiche caratterizzate da Lunghezza d onda (λ), Frequenza d onda (ν), Energia dei quanti di luce o fotoni (E). Le radiazioni corpuscolate sono: PARTICELLE α o α = 4 He (nuclei di Elio) PARTICELLE β o β- = e- elettroni o β+ = e+ positroni NEUTRONI = n Una radiazione è ionizzante se i quanti della radiazione hanno energia sufficiente (qualche decina di ev) a strappare un elettrone dall atomo con il quale interagiscono. Le radiazioni direttamente ionizzanti sono particelle dotate di carica (elettroni, protoni, particelle α e β), mentre le radiazioni elettromagnetiche (X, γ), neutroni sono indirettamente ionizzanti. TF-4 Quali sono i tipi di radiazioni ionizzanti usati in medicina? Le radiazioni ionizzanti usate in medicina sono fotoni prodotti da tubi radiogeni o acceleratori, fotoni derivanti dal decadimento di nuclei radioattivi (radiazione γ), particelle derivanti dal decadimento dell atomo (radiazione α e β). Meno frequentemente sono utilizzati protoni o altre particelle. TF-5 Cosa s intende per nucleo stabile, nucleo radioattivo e radioattività? Un nucleo è stabile quando non va incontro a trasformazioni spontanee. Un nucleo è radioattivo quando va incontro a trasformazioni spontanee con emissione di energia sotto forma di radiazioni. La 1

2 radioattività è il processo per il quale alcuni isotopi (i radionuclidi) vanno incontro a disintegrazione spontanea con formazione di nuovi nuclei e liberazione di energia (emissione di radiazioni). TF-6 Come avviene l interazione delle particelle cariche (elettroni, protoni, particelle α e β) con la materia? Le particelle cariche perdono energia principalmente attraverso interazioni elettriche con altre particelle cariche (elettroni, nuclei) e determinano un alto numero di interazioni per unità di percorso con perdita continua di energia. Le interazioni hanno luogo anche in forma di collisioni tra la particella incidente e le particelle bersaglio, oppure frenamento della particella incidente. Elettroni, protoni, particelle α e β sono direttamente ionizzanti perché sono particelle dotate di carica. TF-7 Con quali modalità le radiazioni elettromagnetiche X e γ interferiscono con la materia? Le radiazioni elettromagnetiche (X, γ), sono indirettamente ionizzanti. La ionizzazione avviene secondo tre principali modalità: Effetto Fotoelettrico: interazione del fotone incidente con elettroni atomici seguito da o Assorbimento completo del fotone incidente per cessione totale dell energia, o Ionizzazione o eccitazione dell atomo. o L energia del fotone incidente in questo caso deve essere almeno quella necessaria a produrre una variazione dello stato energetico di un elettrone (eccitazione) o a quella necessaria a produrre la ionizzazione. Effetto Compton: interazione del fotone incidente con elettroni atomici seguito da o Assorbimento parziale del fotone incidente o Ionizzazione o eccitazione dell atomo. o Cambio di direzione del fotone incidente. o L energia del fotone incidente in questo caso deve essere superiore a quella necessaria a produrre la ionizzazione. Creazione di coppie: interazione del fotone incidente con il nucleo dell atomo seguito da: o Formazione di due particelle cariche (una β+ e una β-). L energia del fotone incidente in questo caso deve essere almeno equivalente a quella della massa delle due particelle. TF-8 Quale è la capacità di penetrazione delle radiazioni nella materia? Le radiazioni X o γ prive di massa, hanno un potere penetrante anche di centinaia di metri in aria, molto superiore a quello delle radiazioni α e β, che è di pochi mm. Le radiazioni X o γ attraversano facilmente il corpo umano e sono fermate da alcuni centimetri di piombo o decimetri di cemento. TF-9 Che cosa sono la dose assorbita, la dose equivalente e la dose efficace? Dose assorbita è l energia media depositata dalla radiazione in un elemento di volume di massa unitaria. Dose equivalente è il prodotto della dose assorbita per un fattore di ponderazione che dipende dal tipo di radiazione (=1 fotoni ed elettroni, = 20 per le particelle alfa) Dose efficace è il prodotto della dose equivalente per un fattore di ponderazione che dipende dall organo o tessuto irradiato e permette di tenere conto della diversa radiosensibilità dei tessuti. (ad esempio 0,20 per le gonadi, 0,01 per ossa e pelle). TF-10 Come avviene l attenuazione di un fascio di radiazioni X o γ? L intensità del fascio si attenua nell interazione con la materia producendo ionizzazioni. Gli elettroni secondari prodotti sono i maggiori responsabili della ionizzazione della materia. 2

3 All attenuazione contribuiscono in modo diverso effetto fotoelettrico, Compton e formazione di coppie in relazione all energia della radiazione: Per energie basse prevale l effetto fotoelettrico. Per energie intermedie prevale l effetto Compton. Per energie alte prevale l effetto creazione di coppia. TF-11 Dato un fascio di radiazioni d intensità I 0, com è possibile determinare l intensità del fascio (I x ) che emerge dopo aver attraversato uno spessore x di materiale il cui coefficiente di attenuazione è µ? L attenuazione è un fenomeno che può essere descritto con un equazione di tipo esponenziale: I x = I 0 e -µx I 0 = intensità del fascio incidente. I x = intensità del fascio emergente. X = spessore del materiale. µ = coefficiente di attenuazione del materiale. da cui si ricava il valore dello spessore emivalente (SEV), lo spessore di materiale che dimezza l intensità del fascio incidente. TF-12 Che cosa è la dose assorbita? La Dose assorbita è l energia rilasciata dalla radiazione per unità di massa del bersaglio. La sua unità di misura è il Gray (Gy) Poiché l energia (misurata in Joule) è data dal prodotto della massa dell oggetto spostato x l accelerazione x per lo spostamento = Kg x m/s 2 x m, la dose assorbita è data da = J/Kg = m 2 /s 2 Gray = Energia del fascio di radiazioni/kg massa bersaglio TF-12 Che cosa è la dose equivalente a un organo (H T )? La dose equivalente è la variabile dosimetrica calcolata tenendo conto della diversa radiotossicità delle diverse radiazioni. Oltre a considerare l energia depositata, nella valutazione dosimetrica si tiene conto anche della diversa radiotossicità delle radiazioni ossia degli effetti biologici diversi dovuti alla diversa natura fisica dei diversi tipi di radiazioni. La misura dosimetrica che si ricava in questo modo è la dose equivalente ad un organo. Per un tessuto T, la dose H T si ottiene moltiplicando la dose assorbita D T,R per un fattore di ponderazione W R che dipende dal tipo di radiazione assorbite dal tessuto, T: H T = Σ R w R *D T,R Unità di misura è il Sievert (Sv) o il rem: 1Sv=100 rem. TF-13 Cosa è il fattore di ponderazione W R? È un fattore impiegato per calcolare la dose equivalente per organo conoscendo la dose assorbita. w R =1 per fotoni ed elettroni w R =20 per le particelle alfa TF-14 Che cosa è la dose efficace al corpo intero (E)? È la variabile dosimetrica calcolata tenendo conto della diversa radiosensibilità dei diversi tessuti. Si ottiene moltiplicando la dose equivalente (Sv) per organo o tessuto (H T ) per un fattore di 3

4 ponderazione w T che dipende dall organo o tessuto. E = Σ T w T H T TF-15 Cosa è il fattore di ponderazione W T? È un fattore impiegato per calcolare la dose efficace sul corpo intero conoscendo la dose equivalente per organo (H T ). È la frazione di rischio stocastico da irradiazione dell organo o tessuto T, rispetto al rischio stocastico totale da irradiazione uniforme del corpo intero. È un parametro definito dall ICRP sulla base di evidenze scientifiche. w T = gonadi w T = 0.01 ossa e pelle Unità di misura Sievert (Sv ) o il rem: 1Sv=100 rem Le tabelle dosimetriche ICRP 103 hanno recentemente modificato i valori di W T RP-1 Che cosa è il Decreto legislativo 187 del 2000? Il Decreto legislativo 187 del 2000 che recepisce la direttiva 97/43/Euratom, definisce i principi generali della radioprotezione nelle esposizioni mediche di: pazienti nell'ambito della rispettiva diagnosi o trattamento medico, persone che si sottopongono a screening sanitario, persone sane o pazienti che partecipano volontariamente a ricerche mediche in campo diagnostico o terapeutico, persone nell'ambito di procedure medico-legali, persone che volontariamente assistono pazienti. Il Decreto legislativo 187 del 2000 è inserito in un inquadramento normativo internazionale più ampio, la cui origine può essere ricondotta all istituzione, nel 1928, della Commissione Internazionale per le Protezioni Radiologiche (acronimo ICRP) ad opera del Secondo Congresso Internazionale di Radiologia. RP-2 Quali sono i principi generali della radioprotezione del paziente? I principi generali, riconducibili direttamente alle raccomandazioni di base dell ICRP sono: Il principio di giustificazione, che afferma che, in termini generali, ogni procedura diagnostica e terapeutica da applicare nell uomo deve soddisfare numerosi requisiti che ne giustifichino l impiego, da quelli di ordine etico a quelli di ordine economico e di sicurezza. Il principio di ottimizzazione, secondo cui ogni esposizione alle radiazioni deve essere tenuta tanto bassa quanto è ragionevolmente ottenibile facendo luogo a considerazioni economiche e sociali (in inglese viene utilizzata la sigla ALARA per esprimere questo concetto). Le esposizioni mediche (in quanto produttive di un beneficio) non sono sottoposte a limiti di dose. RP-3 Quale articolo del DLg 187, prende in esame la protezione in corso di gravidanza e allattamento? Il DLg 187, nell articolo 10, si occupa della protezione particolare durante la gravidanza e l allattamento. Al comma 1 si sottolinea la necessità di una accurata anamnesi sia da parte del clinico prescrivente sia da parte dello specialista allo scopo di sapere se la donna è in stato di gravidanza o se allatta al seno. Al comma 2 si richiama lo specialista alla necessità di porre particolare attenzione alla valutazione della dose che deriverà all utero a seguito della prestazione diagnostica o terapeutica. Se la dose è superiore a 1 msv, si deve porre particolare attenzione alla giustificazione, alla necessità o all urgenza e considerare la possibilità di procrastinare l indagine o il trattamento. Nel comma 3 si sottolinea il caso della somministrazione di radiofarmaci a donne che allattano al seno: le prescrizioni dello specialista, in questi casi, possono comportare anche la temporanea e definitiva sospensione dell allattamento. RP-4 Quali sono le figure professionali maggiormente coinvolte nel sistema di responsabilità previsto dal Dlg 187? Quali sono le principali responsabilità esclusive dell esercente? Nel sistema di responsabilità previsto dal Dlg 187, le figure professionali maggiormente coinvolte sono: 4

5 l esercente (o datore di lavoro), il responsabile dell impianto radiologico, il medico specialista e l esperto in fisica medica. Le principali responsabilità esclusive dell esercente sono: Identificare il Responsabile dell Impianto Radiologico. Adottare interventi correttivi in caso di superamento costante dei LDR. Aggiornare l inventario delle attrezzature radiologiche. Assicurarsi che vengano esposti avvisi atti a segnalare il potenziale pericolo per l embrione, il feto o il lattante. RP-5 Qual è lo scopo della radioprotezione? Lo scopo della radioprotezione è la prevenzione totale degli effetti deterministici (effetti a soglia) e la limitazione della probabilità di accadimento degli effetti stocastici a livelli considerati accettabili (principio ALARA). RP-6 Quale norma regola la protezione sanitaria dei lavoratori? Come vengono classificati i lavoratori soggetti a rischi da radiazioni ionizzanti? La protezione sanitaria dei lavoratori è regolamentata dal Capo VIII del D.Lgs 230/95 e successive modifiche ed integrazioni. Lavoratore esposto è chiunque sia suscettibile, durante l attività lavorativa, di una esposizione alle radiazioni ionizzanti superiore a uno qualsiasi dei limiti annuali fissati per le persone del pubblico (1 msv di dose efficace, 15 msv di dose equivalente per il cristallino, 50 msv di dose equivalente per la pelle (1cm 2 ), e le estremità (mani, avambracci, piedi, caviglie). Sono classificati in categoria A i lavoratori esposti che, a seguito delle valutazioni effettuate dall'esperto qualificato, sulla base delle indicazioni fornite dal datore di lavoro, sono suscettibili di un'esposizione superiore, in un anno solare, ad uno dei seguenti valori: o 6 msv per quanto riguarda la dose efficace; o i tre decimi di uno qualsiasi dei seguenti limiti di dose equivalente: o 150 msv per il cristallino; o 500 msv per la pelle (1cm 2 ); o 500 msv per mani, avambracci, piedi, caviglie. Sono classificati in categoria B i lavoratori esposti non classificati in categoria A. RP-7 Cosa prevede la norma per quanto concerne la sorveglianza fisica e la sorveglianza medica dei lavoratori? La legge prevede che i datori di lavoro, esercenti attività comportanti la classificazione degli ambienti di lavoro in una o più zone controllate o sorvegliate oppure la classificazione degli addetti interessati come lavoratori esposti, assicurino la sorveglianza fisica per mezzo di esperti qualificati iscritti in elenchi nominativi presso l Ispettorato medico centrale del lavoro. I datori di lavoro esercenti attività comportanti la classificazione degli addetti interessati come lavoratori esposti devono assicurare la sorveglianza medica per mezzo di medici autorizzati, iscritti in elenchi nominativi presso l Ispettorato medico centrale del lavoro, nel caso di lavoratori esposti di categoria A e per mezzo di medici autorizzati o medici competenti nel caso di lavoratori esposti di categoria B RP-8 In che modo è effettuata la sorveglianza medica? Il datore di lavoro deve provvedere a che i lavoratori esposti, prima di essere destinati ad attività che li espongono alle radiazioni ionizzanti, siano sottoposti a visita medica a cura del medico addetto alla sorveglianza medica. Il datore di lavoro deve provvedere a che i lavoratori esposti siano sottoposti, a cura del medico addetto alla sorveglianza medica, a visita medica periodica secondo le frequenze previste per ciascuna categoria: categoria A: almeno ogni sei mesi, categoria B: almeno una volta all anno. 5

6 RP-9 Rispetto alla radioprotezione che cosa s intende per zona sorvegliata e zona classificata? Zona sorvegliata è quella in cui sussiste la possibilità di superamento dei limiti di dose per la popolazione. Zona controllata è quella in cui sussiste per i lavoratori il rischio di superamento di uno qualsiasi dei valori di dose per cui è prevista la classificazione in categoria A. RP-10 Quali sono gli obblighi dei datori di lavoro, dei dirigenti e dei preposti in merito alla radioprotezione sui luoghi di lavoro? segnalazioni e regolamentazione degli accessi alle zone classificate classificazione dei lavoratori predisposizione delle norme di protezione e sicurezza e verifica della loro presenza e confutabilità dosimetria personale formazione e informazione verifica del rispetto delle norme identificazione delle sorgenti di radiazione informazione dei lavoratori sui risultati della sorveglianza dosimetrica RP-11 Quali sono gli obblighi dei lavoratori in merito alla radioprotezione sui luoghi di lavoro? osservare le disposizioni impartite dal Datore di Lavoro o dai suoi incaricati, ai fini della protezione individuale e collettiva e della sicurezza, secondo le mansioni alle quali sono addetti usare secondo le specifiche istruzioni i dispositivi di sicurezza, i mezzi di protezione e di sorveglianza dosimetrica predisposti o forniti dal Datore di Lavoro segnalare immediatamente al Datore di Lavoro, al dirigente o al preposto, le deficienze dei dispositivi e dei mezzi di sicurezza, di protezione e di sorveglianza dosimetrica, nonché le altre eventuali condizioni di pericolo di cui vengano a conoscenza non rimuovere né modificare, senza averne ottenuta l'autorizzazione, i dispositivi e gli altri mezzi di sicurezza, di segnalazione, di protezione e di misurazione non compiere, di propria iniziativa, operazioni o manovre che non sono di loro competenza o che possono compromettere la protezione e la sicurezza sottoporsi alla sorveglianza medica i lavoratori che svolgono per più datori di lavoro, attività che li espongano al rischio da radiazioni ionizzanti, devono rendere edotto ciascun datore di lavoro delle attività svolte presso gli altri, ai fini di quanto previsto all art. 66 del D. Lgs 230/95. Analoga dichiarazione deve essere resa per eventuali attività pregresse. I lavoratori esterni sono tenuti a esibire il libretto personale di radioprotezione all esercente di Zone Controllate prima di effettuare le prestazioni per le quali sono stati chiamati. Su motivata richiesta il lavoratore deve trasmettere, ai soggetti titolari di incarichi di sorveglianza fisica o medica della radioprotezione, le informazioni relative alle dosi ricevute. E fatto altresì obbligo alle lavoratrici di notificare al datore di lavoro il proprio stato di gestazione non appena accertato. RP-12 Che cosa s intende per esposizione esterna o interna alle radiazioni? Esposizione esterna: o La sorgente è esterna al corpo. Nel caso di esposizione esterna le radiazioni più importanti a livello radioprotezionistico sono le più penetranti (X, γ, neutroni) poiché le radiazioni possono raggiungere il soggetto esposto anche se la sorgente è distante. Esposizione interna: o La sorgente è introdotta nel corpo. Nel caso di esposizione interna le radiazioni più importanti a livello radioprotezionistico sono le meno penetranti (β, α) poiché localizzandosi nel corpo possono irradiare i tessuti con cui sono a contatto. 6

7 RP-13 Quali sono gli elementi fondamentali della definizione e quantificazione del rischio da irradiazione esterna? La definizione e la quantificazione del rischio da irradiazione esterna non può prescindere da tre elementi fondamentali: 1. TEMPO (durata dell esposizione): il tempo determina in maniera lineare, a parità di condizioni di esposizione, l intensità dell esposizione e conseguentemente del rischio radiologico; 2. DISTANZA: la dose di radiazioni segue la legge dell inverso del quadrato della distanza : Raddoppiando la distanza, la dose si riduce a ¼ rispetto al punto di emissione. 3. DISPONIBILITA DI SCHERMATURE: la dose da radiazione in un punto viene ridotta interponendo del materiale tra la sorgente e il punto d interesse. L attenuazione ha un andamento esponenziale e dipende dallo spessore e dalla natura del materiale interposto tra la sorgente e il soggetto/oggetto esposto. RP-14 Come viene attuata la sicurezza degli operatori coinvolti nelle attività radiologiche? Attraverso modalità di sicurezza passiva: - Ottimizzazione del progetto della sala radiologica e delle schermature fisse e mobili a protezione degli operatori. - Corretta classificazione delle aree - Disponibilità e l efficienza dei dispositivi di sicurezza individuali (camici, guanti, occhiali anti-x). - Disponibilità di norme di radioprotezione specifiche Attraverso modalità di sicurezza attiva: - Formazione e informazione specifica del personale addetto all utilizzo delle apparecchiature radiologiche - Formazione e la consapevolezza, negli operatori, dell importanza del rispetto delle norme di radioprotezione e nell utilizzo dei dispositivi tecnici di protezione. RP-15 Quale norma impone la formazione in materia di radioprotezione per i futuri operatori in ambito sanitario? L Articolo 7 del 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", pubblicato nella Gazzetta Ufficiale n. 157 del 7 luglio Supplemento Ordinario n. 105, dispone che negli ordinamenti didattici dei corsi di laurea di medicina e chirurgia e di odontoiatria, dei diplomi di specializzazione in radiodiagnostica, radioterapia, medicina nucleare, fisica sanitaria, e delle altre specializzazioni mediche che possono comportare attività radiodiagnostiche complementari all'esercizio clinico, nonché dei corsi di diploma universitario delle facoltà di medicina e chirurgia di cui all'articolo 6 del decreto legislativo 30 dicembre 1992, n. 502, e successive modifiche, è inserita l'attività didattica in materia di radioprotezione nell'esposizione medica secondo i contenuti di cui all'allegato IV. Riguardo a tale decreto, il Decreto interministeriale 128/2001 relativo agli ordinamenti didattici delle classi di laurea delle professioni sanitarie dispone che negli ordinamenti didattici delle classi di tali classi di laurea deve essere prevista l attività didattica in materia di radioprotezione secondo i contenuti di cui all allegato IV del decreto legislativo 26 maggio 2000, n RP-16 Quale norma impone la formazione in materia di radioprotezione per gli operatori in ambito sanitario? L Articolo 61 del Decreto Legislativo del Governo 17 marzo 1995 n 230, modificato dal D. Lgs. 26 maggio 2000 n. 187, dal D. Lgs. 26 maggio 2000 n. 241 e dal D. Lgs. 9 maggio 2001 n. 257 relativo 7

8 all Attuazione delle direttive 89/618/EURATOM, 90/641/EURATOM, 92/3/EURATOM e 96/29/EURATOM in materia di radiazioni ionizzanti dispone che I datori di lavoro, i dirigenti e i preposti devono in particolare: rendere edotti i lavoratori, nell ambito di un programma di formazione finalizzato alla radioprotezione, in relazione alle mansioni cui essi sono addetti, dei rischi specifici cui sono esposti, delle norme di protezione sanitaria, delle conseguenze derivanti dalla mancata osservanza delle prescrizioni mediche, delle modalità di esecuzione del lavoro e delle norme interne. RP-17 Per quali ragioni si può essere esposti alle radiazioni? L esposizione alle radiazioni ionizzanti può derivare da attività lavorative, nell ambito di procedure mediche o come soggetto appartenente alla popolazione, indicando con questa definizione generica tutti coloro che non sono esposti alle radiazioni per ragioni lavorative o mediche. In particolare l esposizione può essere: Lavorativa, quando l esposizione avviene nel corso ed essenzialmente a causa di una attività lavorativa. Medica: quando riguarda una persona come parte di un indagine diagnostica o di un trattamento terapeutico, oppure volontari inseriti in un programma di ricerca biomedica, oppure persone non esposte per lavoro, ma che coscientemente e volontariamente assistono persone sotto terapia e diagnosi. Della popolazione: a seguito di esposizioni che non sono lavorative o mediche. RP-18 Perché sono necessari i corsi di radioprotezione? Per conoscere i rischi sulla salute derivanti dall esposizioni alle radiazioni ionizzanti Per tutelare i pazienti nelle esposizioni mediche diagnostiche e terapeutiche Per tutelare i lavoratori e la popolazione. In ragione alla propria qualifica e responsabilità. Per raggiungere questi obiettivi è necessario un training teorico-pratico ai fini della pratica diagnostica e terapeutica con le radiazioni ionizzanti e rilevanti competenze in protezione radiologica, specie su nuove attrezzature e tecnologie. È da rilevare che proprio in relazione alle evoluzioni tecnologiche finalizzate alla riduzione delle esposizioni e delle dosi, sono necessari aggiornamenti e training continui dopo l abilitazione come previsto dalle leggi in vigore. RP-19 Quali sono i tempi della sorveglianza medica? Visita preventiva o Prima di destinare i lavoratori ad attività che li espongano a RI Visite periodiche o Categoria A: almeno ogni sei mesi o Categoria B: almeno ogni anno Visite straordinarie o Ogniqualvolta sia variata la destinazione lavorativa o aumentino i rischi connessi a tale destinazione o Prima della cessazione del rapporto di lavoro Visite eccezionali o Per i lavoratori che abbiano superato uno dei limiti di dose fissati per i lavoratori esposti RP-20 Qual è la classificazione delle aree di una struttura clinica in relazione all uso delle radiazioni ionizzanti? Zona classificata: ambiente di lavoro sottoposto a regolamentazione per motivi di protezione contro le radiazioni ionizzanti. Si divide in: 8

9 Zona controllata: ogni area di lavoro ove sussista per i lavoratori, ivi operanti, il rischio di superamento di uno qualsiasi dei seguenti valori: o 6 msv/anno per esposizione globale o dose efficace; o 45 msv/anno per il cristallino o 150 msv/anno per la pelle e le estremità. Zona sorvegliata: tutte le zone ove può essere superato, in un anno solare, uno dei limiti di dose fissati per il pubblico. In particolare, ogni area di lavoro che non debba essere classificata Zona Controllata, ove sussista per i lavoratori, ivi operanti, il rischio di superamento di uno qualsiasi dei seguenti valori: o 1 msv/anno per esposizione globale o dose efficace; o 15 msv/anno per il cristallino o 50 msv/anno per la pelle e le estremità. Zone interdette: aree dove i ratei di dose potrebbero raggiungere valori particolarmente elevati e per le quali sia necessario istituire appropriate procedure di accesso. Queste zone, in genere, sono presidiate da opportuni sistemi di sicurezza (microinterruttori sulle porte di accesso, controlli di ronda, etc.) per assicurare che il personale non si trovi al loro interno durante il funzionamento degli impianti. RP-21 Quali sono gli strumenti operativi utilizzati per la sorveglianza fisica dell esposizione esterna? Gli strumenti operativi utilizzati per la sorveglianza fisica dell esposizione esterna possono essere raggruppati in due categorie in relazione allo scopo: Strumenti per MONITORAGGIO CONTINUO o Dosimetria fotografica (piccole pellicole o film) o Dosimetria a termoluminescenza (TLD) Strumenti per MISURE ESTEMPORANEE o Rivelatori a gas (camere a ionizzazione, contatori proporzionale e contatori Geiger). o Rivelatori allo stato solido (cristalli scintillatori o semiconduttori). RP-22 Com è possibile stimare il rischio di effetti stocastici da radiazioni? I rischi per la salute derivanti dall'esposizione alle radiazioni possono essere stimati con un ragionevole grado di certezza scientifica solo per livelli di radiazioni che sono ordini di grandezza molto maggiore rispetto ai limiti stabiliti dalle autorità regolatorie per la protezione del pubblico. Le osservazioni dirette sull uomo e aventi rilevanza statistica sono limitate alle esposizioni a dosi elevate e permettono una stima del rischio di effetti deterministici. Le stime di rischio relative agli effetti stocastici indotti dall'azione delle radiazioni ionizzanti possono essere ricavate unicamente dai dati relativi agli effetti osservati su alcuni gruppi di individui irradiati ad alte dosi. Gli studi epidemiologici eseguiti su popolazioni o gruppi d individui irradiati a livelli bassi di dose, dell'ordine di quelli di interesse radioprotezionistico, non hanno finora portato ad alcuna conclusione statisticamente significativa. Ciò non solo non consente di stimare gli effettivi livelli di rischio alle basse dosi, ma neanche di stabilire se esiste un valore soglia di sotto al quale l effetto delle radiazioni possa definirsi nullo. Alcuni dati sembrerebbero addirittura mostrare un azione delle radiazioni a basse dosi (effetto ormesi) che determinerebbe una riduzione del rischio, dovuta alla stimolazione di meccanismi riparativi. Cautelativamente però s ipotizza che le radiazioni siano comunque dannose e che non esista una dose soglia, e quindi che qualsiasi dose di radiazione possa aumentare l incidenza delle neoplasie maligne sopra i livelli di spontaneità. La comunità scientifica ha ipotizzato cautelativamente estrapolazione tipo lineare senza soglia. 9

10 RP-23 Con quali probabilità e per quali dosi è possibile osservare effetti nocivi delle radiazioni in soggetti umani? I rischi per la salute derivanti dall'esposizione alle radiazioni possono essere stimati con un ragionevole grado di certezza scientifica solo per livelli di radiazioni che sono ordini di grandezza molto maggiore rispetto ai limiti stabiliti dalle autorità regolatorie per la protezione del pubblico. Un elevato rischio di sviluppare tumori è dimostrabile in modo coerente solo in gruppi di soggetti esposti ad alte dosi di radiazioni (>1 Sv). Tumori e altri effetti sulla salute non sono stati osservati costantemente a basse dosi (<0,1 Sv) poiché rischio è così basso da non essere rilevabile in base ai dati e metodi epidemiologici attuali. Difficoltà metodologiche intrinseche negli studi epidemiologici suggeriscono che quantificare con precisione i rischi di cancro a dosi inferiori a 0,1 Sv è improbabile. In assenza di osservazioni dirette, la stima dei rischi per la salute derivante dall esposizione a basse dosi deve essere considerato con cautela. Le valutazioni dei rischi per la salute da radiazioni dovrebbero essere limitate a dosi superiori a 0,1 Sv. Sotto questo livello di dose effettiva è verosimile che le stime di rischio associato all esposizione alle radiazioni siano più speculative che attendibili. Il fatto che i rischi a basse dosi non possono essere direttamente stimati non implica che essi non esistano. RP-24 Quali sono i range di dose efficace per le indagini con radiazioni ionizzanti e come si paragonano alle dosi per altre cause d irradiazione? Le dosi efficaci al corpo intero delle indagini di radiologia convenzionale non superano in genere 1 msv, le dosi per indagini con tomografia computerizzata e medicina nucleare sono comprese tra 2 e 10 msv. RP-25 Esistono limiti di dose per l esecuzione d indagini diagnostiche con l impiego di radiazioni ionizzanti? Non ci sono restrizioni rispetto ai livelli di esposizione utilizzati in medicina, però: Le esposizioni devono essere giustificate in termini di miglioramento atteso nella gestione clinica del paziente con un beneficio atteso proporzionato al rischio. Le procedure devono essere ottimizzate, ossia prese tutte le misure ragionevoli per mantenere le esposizioni basse senza compromettere la qualità del risultato che si intende ottenere con la procedura. ALARA Il sistema di protezione del paziente si basa su due pilastri: Giustificazione Nessuna pratica dovrebbe essere adottata a meno che non produca benefici sufficienti (società o individuale). Il beneficio netto deve essere positivo. Se una procedura non fornisce benefici sufficienti a compensare l eventuale detrimento, è opportuno prendere in considerazione la sospensione della procedura. Ottimizzazione La dose di radiazioni nelle procedure giustificate deve essere la più bassa possibile senza diminuire la qualità diagnostica. Le procedure dovrebbero essere limitate solo a coloro che ne riceveranno dei benefici. Se la pratica è giustificata e la protezione ottimizzata, la dose al paziente sarà compatibile con la finalità medica prevista. La giustificazione dell esame è responsabilità sia del MMG sia del medico specialista che esegue l'esame. Le indicazioni cliniche per l'esame devono essere chiare. Deve essere prevedibile il risultato diagnostico. I risultati dovrebbero essere tali da influenzare la diagnosi e le cure mediche. 10

11 Il medico che esegue l'esame ha la responsabilità del controllo di tutti gli aspetti della procedura e della sua conduzione. Per la maggior parte degli esami diagnostici, i rischi di radiazioni associati sono in genere molto inferiori ai benefici dalle informazioni acquisite. Indipendentemente da ciò, occorre prestare attenzione nella selezione dell esame assicurandosi che sia stata selezionata l indagine più appropriata e che le tecniche d esame siano state ottimizzati. Attualmente il grado di sicurezza delle procedure mediche con radiazioni è elevato e un esame, prescritto sulla base di un giudizio clinico qualificato, generalmente porta al paziente un beneficio che supera il rischio inevitabile di esposizione alle radiazioni. RP-26 Ci sono rischi nelle indagini diagnostiche con radiazioni ionizzanti in corso di gravidanza? Ogni anno migliaia di donne, durante la loro gravidanza, sono esposte a radiazioni ionizzanti. La mancanza di conoscenza è responsabile di grande ansia e la cessazione probabilmente inutile di gravidanze. Per la maggior parte dei pazienti, l'esposizione alle radiazioni è clinicamente appropriata e il rischio biologico da radiazioni per il feto è minima. In alcune circostanze, l'esposizione è inappropriata e il nascituro potrebbe essere sottoposto inutilmente ad un aumentato rischio di danno alla salute senza giustificazione. I rischi legati all esposizione alle radiazioni sono presenti per tutta la durata della gravidanza e sono correlati alla fase della gravidanza e alla dose assorbita. Nel caso di donne in età fertile, prima dell'esposizione radiazioni a scopo medico, dovrebbe essere fatto un tentativo per determinare chi è, o potrebbe essere, in stato di gravidanza. I rischi da radiazioni sono più rilevanti durante l'organogenesi e nel periodo fetale precoce, un po meno nel 2 trimestre, e minore nel 3 trimestre. Dosi prenatali derivanti dalla maggior parte delle procedure diagnostiche correttamente eseguite attualmente non comportano un aumento misurabile del rischio di morte prenatale, malformazione, o danno mentale non misurabile. Dosi più elevate come quelle di procedure terapeutiche possono portare a notevoli danni al feto. RP-27 Con quali indagini diagnostiche con radiazioni ionizzanti e con quali dosi si possono avere danni al sistema nervoso centrale del nascituro irradiato in utero? Le malformazioni hanno una soglia di msv o superiore e sono in genere associate a danni del sistema nervoso centrale. Dosi fetali di 100 msv non sono raggiunte neanche con 3 TC pelviche o 20 esami diagnostici radiografici convenzionali, se condotti in modo corretto. La dose efficace per 1 TC pelvica varia da un minimo di 20 a un massimo di 80 msv. Dosi fetali di 100 msv possono essere raggiunte con procedure interventistiche guidate con la fluoroscopia del bacino e con radioterapia. Il sistema nervoso centrale è particolarmente sensibile alle radiazioni nel periodo compreso tra l VIII e la XXV settimana post-concepimento. Dosi fetali superiori a 100 msv possono provocare una riduzione del QI (quoziente d intelligenza). Dosi fetali dell ordine di 1 Sv possono provocare grave ritardo mentale e microcefalia, in particolare durante il periodo tra la VIII e la XV settimana e, in misura minore, tra la XVI e la XXV settimana. RP-28 Con quali indagini diagnostiche con radiazioni ionizzanti e con quali dosi si possono indurre neoplasie nel nascituro irradiato in utero? È stato dimostrato che l esposizione alle radiazioni aumenta il rischio di leucemia e molti tipi di cancro negli adulti e nei bambini. Si presume che durante la maggior parte della gravidanza l'embrione/feto abbia un rischio di neoplasia simile a quello dei bambini. 11

12 Il rischio relativo può essere circa di 1,4 (incremento del 40% rispetto all incidenza normale) per una dose fetale di 10 msv. Per un individuo esposto in utero a 10 msv, il rischio assoluto di cancro in età tra 0-15 anni è di circa 1 eccesso di morte per cancro su soggetti esposti. RP-29 Quali sono le considerazioni dosimetriche importanti nel caso di esposizione alle radiazioni ionizzanti in corso di gravidanza? Entità e tipo dei effetti delle radiazioni sono una funzione della dose e della fase della gravidanza. Nelle prime fasi di gravidanza può aversi un aborto iatrogeno o nessun effetto. Nelle fasi intermedie della gravidanza possono esserci effetti in relazione allo stato di avanzamento della organogenesi (organi in sviluppo possono subire un danno che porta a malformazioni, al contrario di organi il cui sviluppo è completo). o Una dose fetale di 100 msv comporta un piccolo rischio individuale di cancro indotto da radiazioni. C'è meno di una probabilità su cento che il feto esposto sviluppi un cancro in età infantile o una leucemia. o A dosi fetali superiori a 500 msv, ci possono essere danni fetali rilevanti. In fase di gravidanza avanzata alte dosi fetali ( msv) non determinano in genere malformazioni o difetti alla nascita poiché tutti gli organi sono stati formati. L interruzione della gravidanza ipotizzata sulla base dell esposizione alle radiazioni non è ritenuta giustificata a dosi fetali di meno di 100 msv. A dosi fetali tra i 100 ei 500 msv, le decisioni dovrebbero essere basate su circostanze individuali. RP-30 Quali sono le dosi per il feto delle principali indagini diagnostiche e procedure interventistiche in fluoroscopia con radiazioni ionizzanti? Le dosi per il feto sono: In genere <1 msv per esami radiologici che non coinvolgono l addome e la pelvi. Tra 5 e 25 msv per esami che coinvolgono pelvi e addome, tuttavia c è la possibilità che siano raggiunte dosi di msv per esami Tomografici (TC) dell addome e della pelvi. Tra 10 e 100 msv o più in caso di radioterapia e procedure interventistiche sotto guida fluoroscopica variabili a seconda delle specifiche della procedura. Prima dell esecuzione di procedure mediche su pazienti in stato di gravidanza, la dose fetale e il potenziale rischio di danno fetale dovrebbe essere stimato da una persona esperta in stime dosimetriche. La stima dovrebbe essere comunque eseguita dopo procedure d urgenza. Alle stime dosimetriche dovrebbe seguire un adeguato counseling da parte di specialisti. RB-1 Quali sono i parametri fisici che influenzano l effetto biologico delle radiazioni? L effetto delle radiazioni dipende da diversi fattori fisici: La quantità di radiazioni che raggiunge la struttura biologica (dose somministrata) Il tipo di radiazione e la sua capacità di danneggiare la struttura biologica (e quindi l efficacia biologica relativa della radiazione [EBR], la sua energia lineare trasferita [LET], ovvero in termini radioprotezionistici il suo fattore di qualità (QF o W R ) La ripartizione della dose nel tempo. 12

13 o La somministrazione acuta (unica o frazionata) di una dose elevata produce effetti immediati e ritardati. o La somministrazione cronica di dosi uniformi nel tempo, a basso rateo di dose, produce effetti tardivi. Il volume irradiato: o Con la panirradiazione si produce un effetto sinergico: dei danni e una amplificazione degli effetti relativi alle diverse funzionalità o Con l irradiazione parziale possono essere tollerate dosi che sarebbero letali in caso di panirradiazione. RB-2 Quali sono i parametri biologici che influenzano l effetto biologico delle radiazioni? L effetto delle radiazioni dipende da diversi fattori biologici: La sede anatomica dell irradiazione o Nel caso di organi vitali (es. polmone) il danno biologico al soggetto irradiato potrà essere maggiore che nel caso dell irradiazione di organi non vitali (es. arti, estremità) o Danno permane localizzato o compromette la funzionalità di strutture diverse da quella irradiata (es. danno a carico di ghiandole endocrine) Radiosensibilità variabile di tessuti ed organi. Sia il tempo di mitosi sia il suo grado di specializzazione influenzano la radiosensibilità: o Bassi tempi di mitosi aumentano la radiosensibilità; o I tessuti più differenziati sono meno radiosensibili o Maggiore il grado di ossigenazione, più elevata la radiosensibilità RB-3 Che cosa sono i danni somatici DETERMINISTICI O GRADUATI? Sono effetti che compaiono al superamento di una dose-soglia caratteristica di ogni effetto; il superamento di tale valore comporta l insorgenza dell effetto in tutti i soggetti irradiati; il valore della dose-soglia dipende anche dalla distribuzione temporale della dose. Il periodo di latenza di comparsa dopo irradiazione è generalmente breve. La gravità delle manifestazioni cliniche aumenta con l aumentare della dose. Esempi di danni graduati in corso di radio terapia che insorgono dopo la somministrazione di dosi di circa 2 Gy e si aggravano fino alla erogazione di Gy sono (elencati per progressione di gravità): Eritema precoce transitorio. Eritema importante. Epilazione temporanea. Epilazione permanente. Desquamazione secca. Necrosi. Altri effetti graduati sono la sterilità temporanea o permanente dell uomo o della donna dopo esposizione acuta, l opacità del cristallino, la depressione dell attività del midollo osseo. Gli effetti graduati possono essere la conseguenza anche di: radioterapia, terapia radiometabolica, incidenti nucleari e non di procedure di radiodiagnostica correttamente eseguite (l eccezione è rappresentata dall opacizzazione del cristallino a seguito di ripetute TAC del cranio e massiccio facciale). RB-4 Che cosa sono i danni somatici STOCASTICI O PROBABILISTICI? Sono effetti che non richiedono il superamento di un valore-soglia di dose per la loro comparsa (ipotesi cautelativa) e sono rappresentati principalmente da leucemie e tumori solidi. Hanno carattere probabilistico, sono distribuiti casualmente; sono dimostrati dalla sperimentazione radiobiologica e dall evidenza epidemiologica; la frequenza della loro 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; non sono distinguibili dai tumori indotti da altri cancerogeni. Gli effetti somatici si riferiscono ai danni che si osservano nell'individuo esposto e si esauriscono con lui. I danni stocastici somatici comprendono anche gli effetti derivanti dall irradiazione dell embrione o del feto, inteso come organismo a se, prodotto del concepimento successivamente alla fecondazione, 13

14 irradiato in grembo. Le manifestazioni che possono conseguire all irradiazione del feto e dell embrione sono cosa diversa dagli effetti stocastici ereditari poiché questi ultimi riguardano l irradiazione delle cellule germinali di individui irradiati. Possono essere la conseguenza anche di: procedure di radiodiagnostica, indagini di medicina nucleare, fondo naturale, esposizione professionale, radioterapia (non nei tessuti bersaglio in cui si producono effetti deterministici). RB-4 Che cosa sono i danni stocastici ereditari o genetici? Sono effetti che non richiedono il superamento di un valore-soglia di dose per la loro comparsa (ipotesi cautelativa) e sono conseguenza di un danno da radiazione in una cellula geminale, capace di trasmettere l informazione genetica alle generazioni successive. Gli effetti stocastici che ne derivano, espressi nella progenie dell individuo irradiato, sono detti danni stocastici ereditari. Si manifestano nelle generazioni future. [Le manifestazioni che possono conseguire all irradiazione delle cellule germinali sono cosa diversa dagli effetti stocastici da irradiazione del feto e dell embrione poiché questi ultimi riguardano l irradiazione del prodotto del concepimento e non sono conseguenze dei danni prodotti sulle cellule germinali e trasmessi ai discendenti] RB-5 Cosa afferma il principio di giustificazione in radioprotezione? Nessuna attività umana che comporti esposizione alle RI dovrebbe essere adottata salvo che essa produca sufficienti benefici agli individui esposti o alla società tali da bilanciare il detrimento che causa. Le esposizioni mediche devono essere giustificate dai vantaggi apportati alla salute del paziente rispetto al danno che l esposizione può comportare. RB-6 Cosa afferma il principio di ottimizzazione in radioprotezione? Tutte le esposizioni devono essere mantenute tanto basse quanto ragionevolmente ottenibile (As Low As Reasonably Achievable = ALARA), tenendo conto dei fattori economici e sociali, compatibilmente al raggiungimento dell informazione diagnostica richiesta. RB-7 Cosa afferma il principio di Limitazione delle dosi individuali? L esposizione degli individui a scopo lavorativo dovrebbe essere soggetta a limiti di dose o, nelle esposizioni potenziali, a controlli del rischio inoltre tale limitazione dovrebbe salvaguardare ulteriormente l individuo esposto contro un possibile detrimento sanitario derivante da una completa o inadatta applicazione dei primi due principi. Il principio garantisce l accettabilità del rischio mantenendo le dosi individuali entro limiti appropriatamente scelti per rendere il rischio paragonabile a quello di attività umane considerate sicure. RB-8 Che cosa sono i livelli diagnostici di riferimento (LDR) Per i pazienti, nell ambito delle esposizioni mediche, non vengono definiti i limiti di dose ma i livelli diagnostici di riferimento (LDR). Gli LDR sono livelli di dose di riferimento per esami tipici, per gruppi di pazienti di corporatura standard e per tipi di attrezzatura. Vengono impiegati nelle pratiche radiodiagnostiche mediche. Nel caso della medicina nucleare diagnostica si fa riferimento a livelli di radioattività somministrata. Tali livelli non dovrebbero essere superati per procedimenti standard in condizioni di applicazioni corrette e normali. RB-9 Quali sono le tecniche sperimentali della radiobiologia? Le tecniche sperimentali della radiobiologia sono principalmente di tre tipi: 1. Analisi delle variazioni fisiche e chimiche dei materiali irradiati: Atomi Molecole semplici: (acqua). Macromolecole: (proteine, enzimi, acidi nucleici). 14

15 Strutture cellulari: (membrane, nucleo, mitocondri). 2. Quantificazione della relazione tra dose assorbita e percentuale di cellule uccise. 3. Studio dei danni a livelli di organi e individui mediante esposizione sperimentale di animali e mediante lo studio retrospettivo degli effetti di esposizioni umane dovute a incidenti. RB-10 Quale è la sequenza degli eventi che seguono l irradiazione di materiale biologico? L irradiazione di ogni sistema biologico genera, a livello del DNA e delle altre strutture molecolari/cellulari, una successione di eventi che possono essere divisi in fasi consecutive. Fase fisica: interazione tra fotoni ed elettroni orbitali degli atomi ed effetti elementari. Fase chimica: rapide reazioni chimiche immediatamente successive all irradiazione (formazione di radicali liberi e perossidi). Fase biochimica: inattivazione di enzimi e di organuli cellulari. Fase biologica: tutti i processi, per la maggior parte geneticamente controllati, relativi alle manifestazioni biologiche del danno. Fase clinica: manifestazioni cliniche a carico degli organi e dell individuo. RB-11 In che cosa consiste la fase fisica successiva all irradiazione di materiale biologico? Consiste nell interazione fra la radiazione incidente e materia con cessione di energia. La fase iniziale di durata molto breve (circa /10-8 secondi) nella quale le radiazioni interagiscono con gli atomi che compongono i tessuti, provocando processi di eccitazione o ionizzazione. Eccitazione: spostamento di un elettrone ad un livello energetico superiore, con emissione fotonica secondaria e innesco di eventuali ionizzazioni a cascata. Ionizzazione: espulsione di un elettrone da un atomo e creazione di una coppia di ioni. Le modalità di interazione dipendono dalla natura della radiazione e dalla sua energia. Le radiazioni corpuscolate collidono direttamente con gli elettroni orbitali o, meno frequentemente, con i nuclei; in entrambi i casi si ha la trasformazione dell atomo in uno ione carico. Le radiazioni elettromagnetiche interagiscono con gli atomi con diversi meccanismi, in funzione dell'energia; i principali sono effetto fotoelettrico, effetto Compton, formazione di coppie. Con modalità diverse si ha l allontanamento di un elettrone orbitale e la trasformazione dell atomo in uno ione positivo. Le radiazioni secondarie (in genere elettroni) generate possono, a loro volta dar origine ad una catena di ulteriori interazioni con altri atomi se sufficientemente energetiche fino a quando non hanno completamente dissipata la loro energia. I fenomeni di ionizzazione nella materia irradiata non si distribuiscono in modo omogeneo; sono condizionati dalla natura e dall energia della RI, oltre che dalle caratteristiche del materiale biologico irradiato. RB-12 Che cosa è il Trasferimento Lineare di Energia (LET)? I vari tipi di radiazioni, pur producendo effetti analoghi sulla materia vivente, differiscono per efficacia poiché l effetto radiobiologico non dipende soltanto dalla dose assorbita, ma anche dalla distribuzione spaziale delle ionizzazione lungo il percorso delle radiazioni ionizzanti primarie e secondarie. LET indica l Energia trasferita per unità di percorso del fascio di radiazioni nel materiale irradiato. L Unità di misura usata è il KeV/micron RB-13 Da che cosa dipende il Trasferimento Lineare di Energia (LET)? Il LET dipende dal tipo di radiazione: Fotoni ed elettroni sono radiazioni a basso LET. Protoni, neutroni, ioni sono radiazioni ad alto LET 15

16 A livello macroscopico, le radiazioni a basso LET hanno un potere di penetrazione nei tessuti maggiore di quelle a alto LET. A livello microscopico, la probabilità di colpire il bersaglio biologico (cellula) è maggiore per le radiazioni ad alto LET. RB-14 Che che cosa è l Efficacia biologica relativa (EBR)? L efficacia biologica relativa esprime l'entità dell'effetto biologico di un tipo di radiazione, rispeto ad un altro tipo, a parità di dose fisica. È in relazione diretta con il LET. È il rapporto fra l effetto biologico di una data dose di radiazioni e quello della stessa dose di una radiazione di riferimento (raggi X di 200 kev). Si misura in vario modo: numero di cellule rese incapaci di riprodursi, in una coltura; intensità dell eritema cutaneo; frequenza di mutazioni indotte in un organismo; sopravvivenza degli animali dopo esposizione totale ecc. La EBR delle radiazioni a basso LET è posta uguale a 1. Per le radiazioni ad alto LET la EBR è maggiore: circa 3 per i neutroni, oltre 8 per le particelle alfa. RB-15 In che cosa consiste la fase chimica successiva all irradiazione di materiale biologico? Consiste in una fase di durata molto breve (10-3 secondi) durante la quale gli atomi o le molecole danneggiati (ionizzati o eccitati) reagiscono, attraverso reazioni chimiche, con altre componenti cellulari. I processi di ionizzazione e eccitazione portano alla rottura di legami chimici provocando la formazione di radicali liberi, responsabili del danno biologico a livello del DNA. Il danno è prodotto in modo diretto quando la ionizzazione è a carico di un atomo di una macromolecola organica. In questo caso la cessione di energia alla materia biologica provoca un danno diretto alle macromolecole organiche. Il danno è prodotto in modo indiretto quando la ionizzazione riguarda una molecola di acqua seguita dalla sua frammentazione (radiolisi dell acqua) e dalla formazione di radicali ossidanti e di perossido d idrogeno, che a loro volta reagiscono chimicamente con le macromolecole organiche. Nell azione diretta la radiazione provoca la rottura di un legame chimico della molecola di DNA; nell azione indiretta la radiazione produce un radicale libero che a sua volta danneggia il DNA. L azione indiretta, attraverso radicali liberi, è notevolmente prevalente nella determinazione degli effetti biologici. RB-16 In che cosa consistono i danni al DNA da irradiazione? I danni al DNA si possono classificare in diverse tipologie: Rotture di un singolo filamento (single strand break SSB) Rotture dei due filamenti (double strand break o DSB) Le rotture di un singolo filamento (single strand break SSB) sono più facilmente riparabili poiché la metà sana della doppia elica può funzionare da stampo per la ricostituzione del filamento danneggiato Le rotture dei due filamenti (double strand break o DSB) ed i cross-link tra le due catene o tra DNA e proteine sono invece molto più difficilmente riparabili e quindi portano spesso a morte la cellula. In particolare il tipo di danno letale più frequente è il double strand break. Evidenze sperimentali indicano che la quota di cell-killing è legata sostanzialmente al numero delle DSB radioindotte, che sono considerate le lesioni critiche. RB-17 In che cosa consistono i fenomeni di riparazione e fissazione del danno radioindotto? Nel primo millisecondo dall irradiazione s instaura una competizione tra reazioni di fissazione e di riparazione del danno. La fissazione avviene soprattutto per la presenza di ossigeno, il più importante fattore radiosensibilizzante. Se da un lato la presenza di ossigeno aumenta il danno da radiazioni vi sono al contrario composti con effetto opposto. 16

17 La riparazione e le reazioni di annullamento dei radicali liberi, scavenging, avviene per la presenza di composti con gruppi tiolici (-SH). Esempi di scavengers sono il glutatione, la cisteina, la cisteamina (radioprotettori). Gli scavenger contribuiscono a neutralizzare i radicali liberi prodotti dalle radiazioni e quindi a diminuire l effetto delle stesse. L efficacia dell ossigeno come radio-sensibilizzante è in genere molto maggiore di quella degli scavenger come radioprotettori. RB-18 Che cosa s intende per danno da radiazioni radioindotto riparabile e non riparabile? Alle dosi utilizzate in RT ha significato solo il danno al DNA. Si possono avere alterazioni delle basi, perdite di basi, rotture di uno (SSB) o di entrambi i filamenti (DSB). In base alle capacità enzimatiche di riparazione del danno al DNA, distinguiamo: Il danno non riparabile è letale e comporta la morte della cellula. Il danno riparabile è potenzialmente letale ma riparabile dai sistemi enzimatici o è subletale quando non comporta di per se la morte cellulare, che si può tuttavia verificare quando vari danni subletali si realizzano in sedi vicine (danno letale da somma di subletali). RB-19 In che cosa consiste la fase biologica successiva all irradiazione di materiale biologico? È una fase della durata variabile da secondi ad anni nella quale si osservano delle reazioni a livello delle cellule danneggiate nelle fasi precedenti (fisica, chimica, biochimica). Una delle conseguenze del danno radioindotto può essere la morte immediata della cellula per dosi molto elevate (> 100 Gy). La maggior parte delle lesioni indotte dalle radiazioni a livello del DNA tuttavia sono riparate da enzimi riparatori specifici. La mancata riparazione porta alla morte cellulare, tuttavia la riparazione può avvenire in modo imperfetto e in tal caso si possono avere mutazioni geniche e aberrazioni cromosomiche (delezioni, frammentazioni, ricombinazioni) con danni genetici e cancerogenesi. RB-20 quali sono le modalità della morte cellulare radioindotta? Le modalità sono 3: morte litica, morte apoptotica, morte per perdita della capacità riproduttiva. La morte litica è dovuta alla rapida interruzione del metabolismo cellulare e disintegrazione della cellula; consegue ad una irradiazione con alte dosi (decine di Gray). Questa tipologia di morte cellulare provoca infiammazione. Avviene in poche ore ed è provocata dalla liberazione di enzimi litici intracellulari, frammentazione del nucleo e del citoplasma. La morte genica è dovuta all alterazione di geni indispensabili alla vita cellulare per cui la cellula va incontro ad apoptosi. Avviene in interfase, è programmata (apoptosi), è una sorta di suicidio in cui un danno di per se non letale innesca dei meccanismi attivi per cui la cellula muore senza rilasciare il suo contenuto in modo da non causare infiammazione. La morte riproduttiva è dovuta alla perdita della capacità della cellula di riprodursi in modo illimitato (in pratica per almeno 5 volte). La cellula talvolta può apparire immodificata sia per la forma che per la funzione. E provocata dall azione delle radiazioni sul DNA. La morte riproduttiva è quella più frequente nell ambito delle dosi di esposizione normalmente impiegate in radioterapia. RB-21 Che cosa sono e come sono impiegate le curve di sopravvivenza cellulare per l esame degli effetti delle radiazioni sulle cellule? Un campo di studio della radiobiologia è la quantificazione della relazione tra dose assorbita e percentuale di cellule uccise. Tale studio è effettuato mediante la determinazione delle curve di sopravvivenza cellulare. In pratica le cellule irradiate sono seminate in terreni di coltura e dopo un tempo adeguato si verifica la numerosità delle colonie cellulari formate. Confrontando il numero di colonie che si formano per diversi livelli di dose si costruiscono le curve di sopravvivenza cellulare. 17

18 Dopo una dose unica di RI il numero delle cellule vive (frazione sopravvivente -FS) si riduce con il crescere della dose. L'espressione grafica di questo fenomeno è la curva di sopravvivenza cellulare. Quando si irradiano cellule eucariotiche con RI ad alto LET o cellule procariotiche ogni incremento di dose uccide una frazione costante di cellule; si ha una curva esponenziale semplice, con andamento negativo, rappresentata su scala semilogaritmica come una retta. MN-1 Che cosa è la medicina nucleare? È una disciplina medica finalizzata alla diagnosi e alla terapia mediante l impiego di elementi radioattivi. L impiego diagnostico della medicina nucleare consiste nella rilevazione della distribuzione di medicinali che contengono elementi radioattivi e nella rappresentazione di processi funzionali e molecolari mediante immagini parametriche. L impiego terapeutico della medicina nucleare consiste nell uso di medicinali radioattivi che producono effetti biologici controllati, finalizzati alla riduzione di masse tumorali o iperplasie, o con finalità palliative. MN-2 Che cosa differenzia la medicina nucleare dalla radiologia? Radiologia e medicina nucleare si differenziano per il tipo di radiazioni impiegate, per le finalità d uso e le apparecchiature impiegate. In radiologia convenzionale le radiazioni hanno origine da un apparecchio radiogeno, in medicina nucleare esse originano invece direttamente dal nucleo di elementi radioattivi. In radiologia s impiegano apparecchiature che generano raggi che attraversano il corpo e che sono anche in grado di rivelare tali radiazioni, mentre in medicina nucleare le radiazioni derivano da radiofarmaci che sono somministrati al paziente e la cui distribuzione viene poi rivelata con apparecchiature che rivelano radiazioni senza generarle. In radiologia si producono immagini trasmissive, trasmesse attraverso il corpo, in medicina nucleare immagini emissive, emesse dal corpo. MN-3 Che cosa caratterizza la medicina nucleare e in cosa si differenziano tra loro le indagini di medicina nucleare? La medicina nucleare è caratterizzata dal punto di vista metodologico dall uso di radiofarmaci, dal punto di vista tecnologico dall uso di apparecchiature di rivelazione dedicate e dal punto di vista dell informazione diagnostica dalla possibilità di ottenere informazioni ad alto contenuto funzionale e molecolare. Le indagini di medicina nucleare si differenziano tra di loro per i radionuclidi e radiofarmaci impiegati, scelti in base al processo/organo/apparato che si vuole esaminare, e per le apparecchiature utilizzate, a seconda che si intenda eseguire indagini dinamiche o statiche. MN-4 Quali sono le caratteristiche ottimali per l uso di un radionuclide a scopo diagnostico o terapeutico? La caratteristica indispensabile per l uso di un radionuclide a scopo diagnostico, con il fine di ottenere immagini mediante tecniche di medicina nucleare, è che il decadimento dia origine all emissione di fotoni. La caratteristica indispensabile per l uso di un radionuclide a scopo terapeutico, con il fine di ottenere un effetto biologico controllato mediante tecniche di medicina nucleare, è che il decadimento dia origine all emissione di radiazioni corpuscolate. MN-5 Quali sono i radionuclidi utilizzati in medicina nucleare e come sono prodotti? In medicina nucleare s impiegano diversi radionuclidi per la marcatura dei radiofarmaci. Ciascuno ha esclusive proprietà fisiche e chimiche, ed è prodotto con tipi di apparecchiature diverse. Il radionuclide più frequentemente impiegato a scopo diagnostico è il Tecnezio-99 metastabile (Tc- 99m). Il Tc-99m deriva dal decadimento del Molibdeno-99, il quale è prodotto mediante un reattore nucleare. Il generatore di Tc-99m è un sistema per la produzione del Tc-99m dal decadimento del Molibdeno

19 Attraverso il generatore quotidianamente viene eluito Tc-99m formatosi dal decadimento del Molibdeno-99, fino all esaurimento del Molibdeno-99, e quindi del generatore. Altri radionuclidi (Iodio-123, Iodio-131, Indio-111, Tallio-201) sono prodotti mediante ciclotroni industriali e quindi distribuiti da aziende produttrici e distributrici di radiofarmaci che provvedono alla loro consegna, in forma pronta all uso, agli ospedali dove sono impiegati. In numerosi centri ospedalieri (circa 30 in Italia) sono disponibili radionuclidi prodotti mediante ciclotroni di piccole dimensioni necessari per la produzione dei radionuclidi a breve emivita (Ossigeno- 15, Azoto-13, Carbonio-11, Fluoro-18). Il ciclotrone permette di accelerare particelle elettricamente cariche mediante l impiego di una corrente alternata ad alta frequenza e alta tensione, in associazione con un campo magnetico perpendicolare. MN-6 Che cosa è un radiofarmaco e quali sono le sue caratteristiche ideali? È un qualsiasi medicinale che, quando è pronto per l'uso, include uno o più radionuclidi (isotopi radioattivi) incorporati a scopo sanitario; i radiofarmaci sono impiegati per diagnosi o terapia. Il RF deve localizzarsi solo in organi oggetto dell indagine, deve essere stabile dal punto di vista chimico e biochimico e possedere un adeguata emissione energetica: Diagnosi = emissioni γ, Terapia = emissioni β negative o α. Nel caso dell uso diagnostico il RF deve essere facilmente rilevabile e quantificabile, il RF deve infine avere un costo sostenibile. Le radiofarmaci sostanze molto eterogenee, ad esempio: Gas (es.: xenon-133 per lo studio della ventilazione polmonare) Sali (es.: ioduro di sodio contenente Iodio-123 per la valutazione della funzionalità tiroidea) Molecole di piccole dimensioni (acido dietilen-triamino-pentacetico - DTPA - che è filtrato dal rene senza essere riassorbito e che permette di misurare la filtrazione glomerulare) Molecole di grandi dimensioni (macro aggregati di albumina MAA di dimensioni medie di 20 µm - che quando sono somministrati in una vena periferica si accumulano a livello dei capillari polmonari il cui diametro è di circa 7 µm, e permettono di valutare la perfusione polmonare) Anticorpi monoclonali, che si localizzano su antigeni espressi da tumori e analoghi di ormoni e neurotrasmettitori che si localizzano su specifici recettori. Cellule marcate (leucociti che si accumulano nei siti d infezione). Molecole fisiologiche modificate con la sostituzione di una parte della molecola con un elemento radioattivo (es.: desossiglucosio marcato con Fluoro-18 per lo studio del metabolismo tumorale). MN-7 Quali sono i meccanismi di localizzazione dei RF? Diffusione passiva (Filtrazione glomerulare), Trasporto attivo (Funzione tiroidea), Trapping metabolico (Metabolismo tumorale e cerebrale, incorporazione nella sintesi di neurotrasmettitori, Perfusione miocardica, Metabolismo osseo), Legame recettoriale (Espressione di recettori associati a tumori, Espressione di recettori del SNC), Blocco capillare (Embolia polmonare), Fagocitosi (Funzione epatica), Sequestro eritrocitario (Funzione splenica), Compartimentalizzazione intravascolare (Funzione cardiaca) Diffusione extra-vascolare (Sanguinamenti). MN-8 Da cosa dipende la scelta della la combinazione di radiofarmaci, apparecchiature e modalità di rivelazione nell esecuzione di procedure cliniche di medicina nucleare? Le indagini di medicina nucleare si differenziano tra di loro per i radionuclidi e radiofarmaci impiegati, scelti in base al processo/organo/apparato che si vuole esaminare, per le apparecchiature utilizzate, a seconda che s intenda eseguire indagini dinamiche o statiche. La combinazione di radiofarmaci, apparecchiature e modalità di rivelazione dipende dal radionuclide impiegato per la marcatura. Radiofarmaci marcati con radionuclidi emettitori di fotoni singoli vengono rivelati mediante GAMMACAMERA e le modalità di rivelazione e acquisizioni sono finalizzate ad ottenere immagini planari e/o tomografiche. Radiofarmaci marcati con radionuclidi emettitori di positroni sono rivelati mediante TOMOGRAFO AD EMISSIONE DI POSITRONI e le modalità di 19

20 rivelazione e acquisizioni sono finalizzate ad ottenere immagini tomografiche (PET). MN-9 Quali sono i principali elementi costitutivi della gamma camera? Collimatore, cristallo di scintillazione, fotomoltiplicatori. La funzione del collimatore è di selezionare i fotoni che devono raggiungere il cristallo di scintillazione eliminando le radiazioni diffuse, in modo che si possa formare un immagine e non una macchia diffusa di radiazioni. Il cristallo di scintillazione permette di trasformare le radiazioni elettromagnetiche che superano il filtro del collimatore in segnale luminoso (scintillazione). I fotomoltiplicatori hanno la funzione di amplificare il segnale rivelato dai cristalli. La componente elettronica permette di analizzare i segnali amplificati e di costruire la mappa di distribuzione e intensità delle radiazioni. MN-10 Come possono essere acquisite le immagini di medicina nucleare mediante gamma camera? Le immagini possono essere acquisite con modalità dinamica, statica e tomografica. Modalità dinamica Le immagini sono acquisite mantenendo la gamma camera fissa a coprire un medesimo campo di vista per un tempo variabile. In uno studio renale ad esempio si esamina la distribuzione di un radiofarmaco nel corso del tempo (circa 30 minuti) in modo da cogliere la distribuzione dinamica prima nello spazio vascolare, successivamente in quello parenchimale ed infine la eliminazione della radioattività attraverso gli ureteri, fino alla vescica. Le immagini sono quindi sequenziali e rappresentano la distribuzione dinamica del radiofarmaco e la dinamica della funzione renale. Modalità statica Le immagini sono acquisite anche facendo scorrere la gamma camera in modo da inquadrare campi di vista contigui, in maniera sequenziale, per esaminare, ad esempio, lo scheletro intero, che non può rientrare nel campo di una sola acquisizione. In uno studio dello scheletro, con lo studio statico, viene esaminata la distribuzione di un radiofarmaco assumendo che non vi sia una variazione significativa della distribuzione del tracciante dopo la prima fase di distribuzione. In questo modo viene colta la distribuzione statica del radiofarmaco nell osso, alcune ore dopo l iniezione del radiofarmaco per via endovenosa in diversi punti dello scheletro, per arrivare poi alla formazione di una immagine dell intero corpo. Modalità tomografica Questa modalità di acquisizione permette la ricostruzione di immagini tridimensionali facendo ruotare la gamma camera attorno all organo in esame, ad esempio il cuore. L acquisizione di queste immagini avviene dopo la somministrazione e la fissazione del radiofarmaco nell organo in esame a seguito di processi di distribuzione in relazione alla perfusione e successiva fissazione per intrappolamento metabolico. L acquisizione di dati da diversi angoli di vista permette di ricostruire immagini tridimensionali (tomografiche) dell organo in studio. Questa tecnica è chiamata tomografia ad emissione di singoli fotoni. La denominazione deriva dal fatto che s impiegano radiofarmaci marcati con radionuclidi che decadono emettendo un fotone singolo (ad esempio Tc-99m). Questo tipo di tecnica permette di ottenere immagini con elevato contrasto, e che consentono una buona localizzazione anatomica delle diverse componenti dell organo in esame, (permettono ad esempio di distinguere bene pareti e cavità cardiache), ma richiedono un tempo di acquisizione maggiore di quello richiesto per le indagini planari. Il risultato tuttavia è tale da giustificare ampiamente il tempo impiegato. MN-11 Quali sono i principali elementi costitutivi di un tomografo PET? I principali elementi costitutivi del tomografo PET differiscono in parte da quelli della gamma e sono: Il cristallo di scintillazione e i fotomoltiplicatori. 20