La Radioprotezione in Odontoiatria: Percorso formativo di aggiornamento

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1 CORSO FAD La Radioprotezione in Odontoiatria: Percorso formativo di aggiornamento MODULO A Fisica delle Radiazioni Responsabile scientifico: Dott. Gian Paolo Damilano Relatore : Dott. Gian Michele Magnano Dott. Corrado Gazzerro

2 RADIOPROTEZIONE IN ODONTOIATRIA La Fisica delle Radiazioni e Dosimetria 1.Radiazioni dirette e indirette 2.Effetti biologici delle radiazioni sui tessuti

3 Le radiazioni ionizzanti Trasferimento di energia Corpuscolari Onde EM (fotoni) particelle atomiche che si spostano ad alta velocità: particelle cariche leggere (elettroni), particelle cariche pesanti (protoni, particelle α), particelle neutre (neutroni) si propagano con la velocità della luce, sono classificate in base alla loro energia (raggi X o γ)

4 Potere di ionizzazione Radiazioni elettromagnetiche 1.Raggi gamma (decadimento radioattivo nucleo atomico) 2.Raggi X (emissione macchine radiogene) Basso LET (Linear Energy Transfer) Radiazioni corpuscolari 1.beta (elettroni da decadimento radioattivo) 1.alfa (nuclei di elio) 2.protoni (decadimento e radiazione cosmica) 3.neutroni (reattori nucleari e radiazione cosmica) Basso LET (Linear Energy Transfer) Alto LET (Linear Energy Transfer)

5 Dosi nelle attività sanitarie Dosi efficaci assorbite in alcune procedure radiodiagnostiche RX e TC: Esame RX Torace (PA+LAT) Pelvi (AP) Colonna lombare (PA+LAT+LS) Clisma opaco Dose efficace* 0,06 0,7 1,3 7 Esame TC Dose efficace** (msv) Cranio routine 2,7 Torace routine 7,7 Addome routine 21,4 Pelvi routine 10,7 *da$ NRPB (B. Wall, D. Hart - Brit. J. Radiol, 70, , 1997) **da Galansky e coll. (Fortschr. Rontgenstr., 172: , 2000)

6 Elementi di Radiobiologia -effetti biologici delle radiazioni ionizzanti-

7 Interazione delle radiazioni ionizzanti con i tessuti biologici Meccanismi d azione del danno cellulare: 1. INDIRETTO: Il danno cellulare più probabile è quello riconducibile all effetto dei radicali liberi prodotti dalla radiolisi dell acqua, che costituisce circa l 85% della cellula (danno chimico). 2. DIRETTO: Molto più raro è il danno da interazione diretta delle radiazioni con il DNA (danno fisico).

8 Gli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti Gli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti derivano essenzialmente dai processi legati alla radiochimica dell acqua (il 85% del corpo umano è composto da acqua) e dalle conseguenti reazioni chimiche che interessano il nucleo cellulare con particolare riferimento al DNA cromosomico inducendo delle alterazioni dette mutazioni genetiche. radicale libero molto ossidante

9 Le mutazioni Le ionizzazioni possono produrre mutazioni genetiche (alterazioni) nel DNA della singola cellula che possono portare: 1. Alla perdita dell informazione necessaria alla riproduzione della cellula stessa. 2. A mutazioni, che possono anche essere spontanee e non indotte da agenti esterni, che sono quasi sempre riparate dai meccanismi biologici interni al corpo umano, ma che possono anche generare ripercussioni importanti sull individuo che ne è portatore (mutazione somatica) o nella sua discendenza (mutazione genetica). Dipende dal sistema immunitario individuale.

10 Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti SOMATICI (individuo irradiato) { Stocastici (probabilistici) Non stocastici (deterministici) { { Tumori solidi Leucemie Radiodermite Cataratta Infertilità Ecc GENETICI (progenie) Stocastici

11 Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti 1. Effetti stocastici (probabilistici): effetti la cui probabilità di accadere viene considerata in via precauzionale una funzione della dose senza soglia. 2. Effetti la cui gravità varia in funzione della dose ricevuta e per i quali esiste una dose soglia.

12 Caratteristiche del danno deterministico (Alte Dosi >1-2 Sv) Compare solo al superamento di una dose soglia caratteristica di ogni effetto. Il superamento della dose soglia comporta l insorgere dell effetto in tutti gli individui irradiati. Il periodo di latenza è breve (giorni o settimane). La gravità delle manifestazioni cliniche aumentano all aumentare della dose.

13 Valori soglia accettati per effetti deterministici Esposizione acuta (Gy) Esposizioni frazionate Esposizioni fortemente protratte (Gy/Y) Sterilità permanente (testicoli) Sterilità permanente (ovaie) 3,5 NA 2,0 2,5-6,00 6,00 >0,2 Cristallino opacità 0,5-2,0 5,0 >0,1 Cataratta 5,0 >8,0 >0,15 Aplasia Mortale 1,5 NA >1

14 Dosi per comparsa di radiolesioni cutanee Eritema Epilazione Epidermide secca Epidermide assudativa Ulcerazioni cutinaee Esposizione acuta: 6-8 Gy Esposizione cronica: 30 Gy Temporanea: 2-4 Gy (esposizione acuta) Permanente: 7 Gy (esposizione acuta) Gy (esposizione frazionata in alcune settimane) 5 Gy Gy 18 Gy Necrosi 25 Gy

15 Eritema iniziale ed eritema tardivo Aspetti clinici di radiodermite cronica professionali

16 Caratteristiche del danno stocastico (Basse dosi > 100 msv) Non presentano una dose soglia per la loro comparsa. Sono distribuiti casualmente nella popolazione esposta. fotone x gamma particelle beta n La frequenza di comparsa aumenta all aumentare della dose. Si manifestano anche dopo molti anni dall irradiazione (decenni) Sono manifestazioni del tutto o nulla quale che sia la dose. Sono indistinguibili dai tumori indotti da altri fattori cancerogeni.

17 Effetti biologici delle radiazioni

18 Ormesi Il nostro corpo produce enzimi che riparano il DNA. Le radiazioni a basse dosi ne stimolerebbero la produzione. La Apoptosi (suicidio delle cellule danneggiate) sarebbe stimolato dalle basse dosi. Il sistema immunitario previene le mutazioni e sarebbe stimolato da basse dosi di radiazioni.

19 Alcuni studi a basse dosi indicano che non c è effetto (e.g., studio di Letourneau del Radon nelle case di Winnipeg) Altri studi suggeriicono addirittura un effetto benefico a basse dosi (e.g., studio di Cohen sul Radon in US) -Questo effetto benefico è denominato ormesi da radiazione Altri studi assumono la prospettiva opposta, ovvero di una risposta sovralineare alle basse dosi.

20 Il modello lineare senza soglia La maggior parte delle informazioni sugli effetti stocastici si riferisce a dosi > 100 msv Per basse dosi il modello più accreditato è l estrapolazione lineare dei risultati alla dose zero (LNT)

21 Curva dose/effetto totale

22 Probabilità annua di decesso per alcune tipologie di rischio 1 su 200 fumo di > 20 sigarette al giorno 1 su incidenti stradali 1 su incidenti domestici 1 su infortuni sul lavoro / esposizione sanitaria

23 Dosimetria Dosimetria: disciplina fisica che si occupa della misura dell energia ceduta dalle radiazioni e assorbita dal corso irradiato

24 Le grandezze dosimetriche

29 Esposizione naturale -Dose efficace annua da fondo naturale (msv)- Sorgente Raggi cosmici - Direttamente ionizzanti - Neutroni Irradiazio ne 300 0,055 Irradiazione interna - - Totale 0,300 0,055 Radionuclidi cosmogenici H³, C¹⁴, Na²⁴ ,015 Radionuclidi primordiali K⁴⁰, Rb⁸⁷ Serie dell U²³⁸ Serie del Th ²³² 0,150 0,100 0,160 0,186 1,200 0,180 0,386 1,300 0,340 Totale (arrotondato) 800 1,600 2,400

30 Esposizione artificiale 1. Impieghi sanitari (radiodiagnostica, radioterapia, medicina nucleare) 2. Impieghi energetici (reattori nucleari, ciclo del combustibile) 3. Impieghi industriali (radiografie industriali, indicatori di livello) 4. Produzione di beni di consumo (tubi catodici, quadranti luminescenti, rivelatori di fumo, ecc ) 5. Attività estrattive meccanizzate 6. Viaggi aerei a quote alte 7. Impieghi bellici dell atomo (fallout atmosferico)

31 Esposizioni mediche GIUSTIFICAZIONE Le esposizioni mediche devono essere giustificate dai vantaggi apportati alla salute del paziente rispetto al danno che l esposizione potrebbe causare RISCHIO/BENEFICIO

32 Esposizioni mediche GIUSTIFICAZIONE Le nuove pratiche che comportano esposizione medica devono essere giustificate prima di essere adottate Le esposizioni mediche a scopo di ricerca devono essere preliminarmente valutate dal comitato etico Le esposizioni di assistenti o accompagnatori devono mostrare un beneficio netto, tenendo conto dei benefici arrecati al paziente e al danno che a loro potrebbe causare l esposizione I programmi di screening devono essere giustificati dalle società scientifiche e dagli organi competenti

33 Esposizioni mediche GIUSTIFICAZIONE Per ottemperare al principio di giustificazione i principali soggetti coinvolti sono PRESCRIVENTE SPECIALISTA

34 Valutazione prima di prescrivere un accertamento diagnostico con radiazioni (prescrivente) Prima di prescrivere un accertamento diagnostico con radiazioni è importante valutare: Che non sia possibile ottenere informazioni da indagini effettuate dal paziente Che non sia possibile ottenere le stesse informazioni da un esame che comporta meno rischi per la sua salute Che la eventuale ripetizione dell esame, ad esempio nei casi di monitoraggio della evoluzione della malattia, sia compatibile con i tempi di progressione o di risoluzione

35 Precauzioni per il presciente e valutazioni per lo specialista È importante che la richiesta del prescrivente sia formulare in maniera esauriente, in modo tale che il radiologo possa scegliere la tecnica o la procedura migliore per il caso specifico. È importante che lo specialista valuti la richiesta anche in termini d impegno dosimetria Se lo specialista ritiene di poter soddisfare il quesito clinico con metodiche meno impegnative dal punto di vista dosimetria, può eseguire l indagine con tecniche differenti da quelle richieste

36 Pratiche in cui deve essere prestata specifica attenzione al principio di giustificazione sono le Pratiche in cui sono impiegate attrezzature medicoradiologiche a scopo non medico 1.valutazione dello stato di salute per motivi di lavoro 2.valutazione dello stato di salute per fini d immaginazione 3.valutazione dello stato di salute a scopo assicurativo 4.valutazione radiologica dello sviluppo fisico di bambini in vista di una carriera del mondo dello sport, ecc 5.valutazione radiologica dell età

37 Esposizioni mediche OTTOMIZZAZIONE Tutte le dosi dovute ad esposizioni mediche devono essere mantenute al livello più basso ragionevolmente ottenibile compatibilmente al raggiungimento dell obiettivo clinico richiesto DOSE/QUALITÀ

38 Responsabilità nel processo di ottimizzazione Ogni esposizione medica deve essere effettuata sotto la responsabilità del medico specialista Il medico specialista, il fisico specialista e il TSRM partecipano al processo di ottimizzazione

39 Esposizioni mediche OTTOMIZZAZIONE Strumenti per eseguire adeguati programmi di garanzia della qualità delle apparecchiature utilizzate sono: CONTROLLI DI QUALITÀ VALUTAZIONE DEI LDR (LIVELLI DIAGNOSTICI DI RIFERIMENTO)

40 GIUSTIFICAZIONE OTTIMIZZAZIONE PROGRAMMA DI GARANZIA DI QUALITÀ per tutte le attività diagnostiche e terapeutiche con radiazioni ionizzanti

41 Programma di garanzia e qualità Corretta scelta dei protocolli Corretta tecnologia e tecnica radiologica Qualificazione del personale Formazione permanente

42 Grazie per l attenzione