Radiazioni ionizzanti

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1 Radiazioni ionizzanti

2 Radiazioni ionizzanti interagiscono con la materia determinando fenomeni di ionizzazione sia direttamente (elettroni, protoni, particelle alfa) che indirettamente (neutroni) cedendo energia ai protoni o indurre reazioni nucleari con emissione di particelle cariche

3 RADIAZIONI IONIZZANTI Le radiazioni possono essere direttamente ionizzanti (la ionizzazione è causata dalla radiazione stessa) indirettamente ionizzanti (la radiazione, interagendo con la materia, crea dei prodotti secondari che danno origine alla ionizzazione)

4 RADIAZIONI IONIZZANTI COSA SONO? Le Radiazioni Ionizzanti comprendono: RADIAZIONI CORPUSCOLARI, cioè particelle subatomiche dotate di massa ed in alcuni casi di carica (elettroni, particelle alfa, particelle beta, neutroni.), che si spostano con velocità molto elevate RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE, cioè onde elettromagnetiche, prive di carica e massa, che si propagano nello spazio alla velocità della luce

5 INTERAZIONE RADIAZIONE-MATERIA L energia depositata nei tessuti organici provoca un danno biologico; infatti le ionizzazioni spezzano legami molecolari ed alterano quindi i tessuti dal punto di vista chimico. Scopo della radioprotezione è di valutare ed impedire (o limitare) il danno biologico sia ai lavoratori professionalmente esposti che al pubblico.

6 INTERAZIONE CON LA MATERIA: RADIAZIONI DIRETTAMENTE IONIZZANTI Fonte immagine:

7 DOSE MEDIA ANNUA MONDIALE DA SORGENTI NATURALI E ARTIFICIALI (ANNO 2000) Fondo naturale (escluso il Radon) 44.5 % Radon inalato 41.0 % Diagnostica medica 14.3 % Altro (test nucleari, incidente Chernobyl, energia nucleare) 0.3 % Origine dati : SOURCES AND EFFECTS OF IONIZING RADIATION. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation UNSCEAR 2000 Report to the General Assembly

8 GRANDEZZE DOSIMETRICHE Tutti gli effetti delle Radiazioni Ionizzanti, fisici, chimici, biologici, hanno origine dalla cessione di energia alla materia, tale da dar luogo al processo di ionizzazione. Il processo di ionizzazione porta ad alterazioni, almeno transitorie, degli atomi e delle molecole, e può produrre un danno alle cellule.

9 GRANDEZZE DOSIMETRICHE L organizzazione internazionale di riferimento è l ICRP La Commissione Internazionale per la Protezione Radiologica adotta delle grandezze dosimetriche, basate sulla misura dell energia impartita a organi e tessuti del corpo. Queste grandezze possono essere correlate a stime quantitative di rischio per la salute.

10 GRANDEZZE DOSIMETRICHE DOSE ASSORBITA (D): energia media ceduta dalla radiazione alla materia in un certo volume, divisa per la massa contenuta in quel volume. UNITA di MISURA: Gray (Joule/kg) Un Gy corrisponde all assorbimento di un Joule in un kg di materia.

11 GRANDEZZE DOSIMETRICHE Le radiazioni hanno diverse capacità di produrre ioni per unità di percorso, e quindi diversa potenzialità di produrre danni ai tessuti biologici; la dose assorbita non tiene conto della diversità degli effetti indotti, a parità di energia assorbita; ai diversi tipi di radiazione, tenendo conto anche dell energia, sono stati assegnati dei fattori di ponderazione diversi (w R ), valutati rispetto alla radiazione di riferimento (fotoni, fattore = 1); è stata quindi introdotta una nuova grandezza, detta DOSE EQUIVALENTE

12 GRANDEZZE DOSIMETRICHE DOSE EQUIVALENTE (H): prodotto della dose assorbita in un tessuto (D) per il fattore di ponderazione della radiazione (w R ) H = w R * D UNITA di MISURA: Sievert (Joule/kg) Esistono in realtà altri parametri che influenzano l effetto delle radiazioni, ma non si è in grado di quantificarli (ossigenazione dei tessuti, PH, frazionamento della dose..).

13 FATTORI DI PONDERAZIONE PER LA RADIAZIONE Tipo di radiazione ed intervallo di energia Fotoni, tutte le energie 1 Elettroni e muoni, tutte le energie 1 Neutroni, energia < 10 kev 5 w R 10 kev 100 kev 10 > 100 kev 2 MeV 20 2 MeV 20 MeV 10 > 20 MeV 5 Protoni, tranne quelli di rinculo, energia > 2 MeV 5 Particelle alfa, frammenti di fissione, nuclei pesanti 20 da ICRP

14 FATTORI DI PONDERAZIONE PER LA RADIAZIONE Tipo ed intervallo di energia Fotoni 1 Elettroni e muoni 1 Protoni e pioni carichi 2 Particelle alfa, frammenti di fissione, ioni pesanti 20 Neutroni w R Funzione continua dell energia del neutrone da ICRP

15 GRANDEZZE DOSIMETRICHE I diversi tessuti e organi del corpo umano rispondono in modo diverso alla radiazione, cioè hanno diversa radiosensibilità; si differenziano anche per la gravità dei danni che possono insorgere e per il grado di trattabilità di questi danni; la stessa dose equivalente, assorbita da organi diversi, produce una diversa probabilità che insorgano effetti stocastici (tumori); per tenere conto di queste differenze, si introduce la DOSE EFFICACE

16 GRANDEZZE DOSIMETRICHE Significato della dose efficace: dato il valore di dose equivalente assorbito da un organo o tessuto, moltiplicandolo per il relativo fattore di peso otteniamo la dose equivalente che, assorbita per irradiazione omogenea al corpo intero, darebbe lo stesso rischio di danni probabilistici.

17 GRANDEZZE DOSIMETRICHE Significato della dose efficace: Dose equivalente all organo x w T = Dose equivalente al corpo intero che darebbe lo stesso rischio di danni probabilistici

18 FATTORI DI PONDERAZIONE PER I TESSUTI Tessuto od organo ICRP 60 ICRP 103 Gonadi Midollo osseo (rosso) Colon Polmone Stomaco Vescica Mammella Fegato Esofago Tiroide Cute Superfici ossee

19 RIASSUMENDO. Interazione della radiazione con la materia biologica trasferimento di energia Dose assorbita (Gy) QUALE RADIAZIONE? moltiplico per il coefficiente w R Dose equivalente (Sv) QUALE ORGANO O TESSUTO? moltiplico per il coefficiente w T Dose efficace (Sv)

20 Rx Particelle cariche: quando le particelle alfa e beta penetrano nel tessuto perdono energia per interazione elettrica con gli elettroni degli atomi vicino ai quali passano Interazioni elettriche: le particelle determinano ionizzazione degli atomi Mutamenti fisico-chimici: elettrone e atomo ionizzato sono instabili e passano attraverso una catena di reazioni formando radicali liberi Mutamenti chimici: i radicali liberi possono interagire con altre molecole rilevanti (DNA, RNA) causando mutazioni Effetti biologici: alterazione della cellula con morte o formazione di cellule tumorali

21 Esposizione la misuriamo in EQUIVALENTE DI DOSE (prodotto della dose assorbita per il fattore di qualità delle radiazioni) in Sievert (Sv) 1 Sv = 100 rem Lgs. 241/2000 attua la ditettiva Euratom per la prevenzione del rischio di radiazioni ionizzanti provenienti da sorgente artificiale, da radionuclidi naturali e da macchine radiogene

22 Sorveglianza sanitaria Sono definiti lavoratori esposti quelli che sono suscettibili di superare in un anno solare 1 msv di dose efficace 15 msv di dose equivalente per il cristallino 50 msv di dose equivalente per la pelle 50 msv di dose equivalente per mani, avambracci, piedi e caviglie

23 Sorveglianza sanitaria esposti di categoria A: visitati semestralmente da un medico autorizzato possono essere esposti a dosi superiori a 6 msv non più di 100 msv in in 5 anni consecutivi, non più di 50 msv in 1 anno solare esposti di categoria B: visitati annualmente dal medico competente possono ricevere una dose compresa fra 1 e 6 msv

24 Esposizione del personale nel periodo la dose annuale dei medici in odontostomatologia si aggira intorno ai 0.6 msv si tratta di esposizione inferiore all 1 msv e quindi pari alla popolazione generale a scopo preventivo sono stati classificati come esposti di categoria B

25 Effetti delle Rx - acuti SINDROME DA PANIRRADIAZIONE ACUTA rad (5-6 Gray) sopravvivenza impossibile rad (2-4 Gray) sopravvivenza possibile rad sopravvivenza probabile 1 Gray sopravvivenza virtualmente certa * rad=radiation absorbed dose * rem=radiation equivalent men (1Sv=100 rem)

26 Sindrome da panirradiazione acuta Sindrome ematopietico: leucopenia tanto più rapida quanto più intensa è stata l irradiazione granulocitopenia dopo fugace aumento nelle prime 24 ore piastrinopenia massima entro la prima settimana anemia a più lenta insorgenza Sindrome gastrointestinale: edema e disepitelizzazione della mucosa con enterite necrotica vomito, diarrea emorragica, disidratazione morte intestinale Sindrome neurologica: edema cerebrale con stato confusionale

27 Lesioni cutanee da irradiazione acuta eritema - per esposizione a 3-8 Gray epidermite secca - 5 Gray dermite essudativa Gray Necrosi - 25 Gray tempo di latenza 3 settimane (dermite essudativa) 6-8 mesi (necrosi)

28 Esposizione cronica a Rx effetti deterministici effetti stocastici

29 Effetti deterministici sterilità temporanea testicoli (0.15 Sv) sterilità permanente testicoli (3.5 Sv) sterilità ovaie (2,5-6 Sv) opacità al cristallino (0.5-2 Sv) deficit visivo (5 Sv) Depressione emopoiesi (0.5 Sv) Aplasia mortale (1.5 Sv)

30 Effetti stocastici Leucemie tumori polmone mammella osso digerente tiroide altri

31 Prevenzione Controllo delle macchine radiogene Dosimetria Controllo degli incidenti Sorveglianza sanitaria Identificazione suscettibili Identificazioni sintomi preclinici