Studio dei materiali attenuatori impiegati nei camici anti-x: proprietà di attenuazione, equivalenza in piombo, peso al m²

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1 Studio dei materiali attenuatori impiegati nei camici anti-x: proprietà di attenuazione, equivalenza in piombo, peso al m² Premessa La Ditta Europrotex ha fornito alla dell AUSL Modena dieci Dispositivi di Protezione Individuale (DPI) ed un campione di materiale anti-x al fine di valutarne le relative proprietà di attenuazione, equivalenza in piombo e peso al m². Per quattro degli undici campioni forniti è stata richiesta la caratterizzazione chimica dei componenti. Al fine di rendere lo studio quanto più possibile rappresentativo della realtà presente in diagnostica per immagini, i camici sono stati esposti al fascio diretto generato da un apparecchio radiogeno impiegando valori di tensioni comunemente utilizzati in tale ambiente, ovvero compresi tra 45 e 100 kvp. Per la tipologia dei modelli dei DPI e per come questi vengono indossati dagli operatori, le prove di attenuazione sono state effettuate sulle parti dei DPI maggiormente esposte a RX ovvero sull area posteriore e frontale dei DPI, quest ultima ottenuta per sovrapposizione delle due ali. Otto dei prodotti esaminati sono nella configurazione cosiddetta spezzata costituita cioè da un Corpetto e da una Gonna, due sono camici interi ed uno è un campione di materiale anti-x. In tabella si riportano i dati relativi ai campioni in esame così come risultano dalle dichiarazioni rese dalla Ditta Europrotex e dall esame dell etichette presenti. In particolare si riportano: i materiali attenuatori impiegati nei DPI, il tipo di DPI, il n di serie del DPI e l attenuazione in mm Pb equivalente dichiarati per la parte frontale e posteriore: 1

2 Materiale Tipo N serie mm Pb Equivalente Frontale Posteriore XENOLIGHT-NL Corpetto XENOLIGHT-NL Gonna TRUE-LITE Camice intero Unica indicazione 0.25 LITALIGHT.3 Corpetto / 0.5 per sovrapposizione 0.25 LITALIGHT.3 Gonna Unica indicazione 0.25 / 0.5 per sovrapposizione EVAL Corpetto EVAL Gonna SILANT Corpetto Unica indicazione 0.25 SILANT Gonna Unica indicazione 0.25 SUPRALIGHT Corpetto per sovrapposizione 0.25 SUPRALIGHT Gonna sovrapposizione 0.25 SUPRASINE Corpetto sovrapposizione 0.25 SUPRASINE Gonna sovrapposizione 0.25 NOVALITE Corpetto NOVALITE Gonna STARLITE Camice intero Unica indicazione 0.25 XENOLITE-B Corpetto XENOLITE-B Gonna KIRAN Campione non presente non presente Scopo di questa relazione è l analisi delle proprietà fisiche e chimiche (quest ultime solo per i quattro materiali dichiarati privi di Pb) dei DPI anti-x forniti dalla ditta Europrotex, e una loro prima correlazione. Per questo si è proceduto alla misura della trasmissione per fasci X di varia energia e successiva valutazione di equivalenza in mm di Pb. Si è misurato il peso per unità di 2

3 superficie (espresso come Kg/m²). I quattro campioni di cui si è condotta un analisi chimica sono stati sottoposti allo studio diffrattometrico e morfologico al fine di individuarne la composizione con particolare riferimento agli elementi pesanti presenti. Set-up sperimentale prove fisiche Le prove di attenuazione sono state effettuate con l apparecchio radiogeno GE Revolution XRD Light (modello tubo RX ) con filtrazione totale stimata di 3.93 mm Al. Il Set-up sperimentale è stato il seguente: l oggetto di prova (DPI) è stato posto alla distanza di 145 cm dalla macchia focale del tubo RX; il Rivelatore di radiazione di Riferimento è stato posto a 5 cm dall oggetto di prova (vedi distanza b nello schema di Fig.4). Il modello di rivelatore utilizzato è stato la Camera a ionizzazione modello Radcal 2026 di volume sensibile pari a180 cc (vedi Fig.1, Fig.2 e Fig.3); il Rivelatore Monitor di radiazione (Camera DAP modello Doseguard 100) è stato posto all uscita del tubo RX (distanza di 37 cm dalla macchia focale); è stata mantenuta una distanza w maggiore di 70 cm (vedi Fig.4) tra il rivelatore di radiazione di riferimento e un qualsiasi oggetto o parete all interno del locale; si è utilizzata un apertura dei diaframmi che limitano il fascio RX come previsto dalle norme tecniche di riferimento; per la misura dell equivalenza in piombo sono stati utilizzati schermi di dimensioni 24x30 cm di vario spessore di mm di Pb (0.05, 0.10, 0.15 e 0.50) posizionati all interno di telai di sviluppo a canaletto dotati di chiusura superiore per il bloccaggio degli schermi (vedi Fig.3); per la misura del peso al m² del DPI si è ritagliato un quadrato di dimensioni 10x10 cm e pesato con la bilancia modello Precisa 40SM-200 (vedi Fig. 5) in dotazione al Dipartimento di Chimica dell'università di Modena e Reggio Emilia. 3

4 Fig.1: Set-up sperimentale per DPI Gonna (Anteriore dx + sx) Fig.2: Set-up sperimentale per DPI Gonna parte posteriore 4

5 Fig.3: Set-up sperimentale per misura dell'equivalente in Piombo Il Set-up sperimentale è quindi conforme a quello rappresentato in Fig.4, indicato dalle normative IEC / EN Fig.4: Set-up sperimentale secondo norma IEC / EN T F Partita IVA

6 Fig.5: Set-up sperimentale per la misura del peso al m² Set-up sperimentale prove chimiche, Microscopia a Scansione Elettronica (SEM) Questa tecnica consente di ottenere informazioni sulla morfologia e sulla composizione della superficie del campione analizzato. A tale scopo viene utilizzato un fascio di elettroni che, penetrando negli strati superficiali del solido (20-50 Å), produce molti segnali dovuti ad elettroni retrodiffusi (BSE, backscattered electrons), secondari (SE), Auger e altri fotoni a varie energie. Gli elettroni retrodiffusi vengono prodotti in seguito a urti elastici degli elettroni del fascio incidente con gli atomi del campione, hanno un alta energia e perciò una grande profondità di campionamento (fino a 10µm). Gli elettroni secondari sono invece prodotti dalle interazioni tra il fascio incidente e gli elettroni esterni degli atomi; hanno per questo motivo bassa energia e forniscono informazioni sugli strati più superficiali del campione (fino a 10nm). Per le informazioni topografiche e morfologiche si utilizzano elettroni BSE e SE, mentre per ottenere dati sulla composizione del sistema si analizzano i raggi X emessi dal campione (EDS, Energy Dispersive Spectroscopy). Per l analisi dei campioni è stato impiegato un microscopio elettronico a scansione Philips PSEM 500 XL-30 in grado di fornire immagini tridimensionali fino a 200 Å e con una capacità di fornire ingrandimenti fino a x. Il microscopio è inoltre equipaggiato con un rilevatore per spettroscopia in dispersione di energia (EDS) utilizzato per l analisi composizionale. 6

7 Calcolo del coefficiente di trasmissione () Per calcolare il coefficiente di trasmissione occorre prima determinare il fattore di calibrazione F tra il rivelatore di riferimento e la camera monitor senza DPI interposto. L utilizzo della camera monitor, opportunamente calibrata con il fattore F, permette di risalire alla dose nel punto di misura come se non fosse presente l oggetto di prova. La disponibilità quindi delle due misure (dose con e senza oggetto interposto) per la stessa emissione di raggi X permette di calcolare il valore di trasmissione indipendentemente da eventuali fluttuazioni nell output dell apparecchiatura radiologica. Il coefficiente di trasmissione è stato dunque calcolato con il rapporto: = (dose con oggetto interposto/ dose senza oggetto interposto) X 100 Calcolo dell'equivalente in piombo L'equivalenza in Piombo del DPI è stata determinata dalla misura della dose per il fascio attenuato dal camice in esame e paragonato con lo spessore di piombo cui corrisponde lo stesso valore di dose. Poiché gli spessori a disposizione hanno una precisione di 0,05 di Pb, per l'esatto spessore equivalente in Pb si è per l'esatto spessore equivalente in Pb (incognita x nella (1)) si è eseguita l'interpolazione utilizzando la funzione: f(x) = a e b x + c e d x + k (1) scegliendo i parametri (a,b,c,d,k) in modo da meglio approssimare (best fit) i punti sperimentali ottenuti per i vari spessori disponibili e per le diverse tensione di irraggiamento: 60, 80 e 100 kvp. Fig.6: punti ottenuti irraggiando differenti spessori di Pb con tensione di 100 kv 7

8 Risultati I risultati sono stati ottenuti per esposizione della parte posteriore sia per il DPI Corpetto che per il DPI Gonna di spessore equivalente dichiarato pari a 0.25 mm Pb (da Tab.1 a Tab.10). Sono stati inoltre misurati valori di trasmissione per esposizione sulla parte frontale dei DPI, ottenuta per sovrapposizione delle due ali : parte laterale destra con la parte laterale sinistra. Si riportano di seguito i risultati ottenuti per il materiale XENOLIGHT-NL: Trasmissione per Corpetto e Gonna XENOLIGHT-NL 0.25 mm Pb Corpetto 0.25 mmpb Gonna 0.25 mmpb Piombo 0.25 mm Tensione (kv) % 5.0% 0.8% % 8.3% 2.9% % 14.6% 8.0% % 20.7% 13.4% Tab.1 Fig.7: Grafico coi dati di Tab.1 8

9 Si riportano di seguito i risultati ottenuti per il materiale TRUE-LITE: Trasmissione per Camice TRUE-LITE 0.25 mm Pb Camice 0.25 mmpb Piombo 0.25 mm Tensione (kv) % 0.8% % 2.9% % 8.0% % 13.4% Tab.2 Fig.8: Grafico coi dati di Tab.2 9

10 Si riportano di seguito i risultati ottenuti per il materiale LITALIGHT.3: Trasmissione per Corpetto e Gonna LITALIGHT mm Pb Corpetto 0.25 mmpb Gonna 0.25 mmpb Piombo 0.25 mm Tensione (kv) % 4.3% 0.8% % 6.4% 2.9% % 11.6% 8.0% % 17.7% 13.4% Tab.3 Fig.9: Grafico coi dati di Tab.3 10

11 Si riportano di seguito i risultati ottenuti per il materiale EVAL: Trasmissione per Corpetto e Gonna EVAL mm Pb Corpetto 0.25 mmpb Gonna 0.25 mmpb Piombo 0.25 mm Tensione (kv) % 0.4% 0.8% % 2.2% 2.9% % 7.0% 8.0% % 12.3% 13.4% Tab.4 Fig.10: Grafico coi dati di Tab.4 11

12 Si riportano di seguito i risultati ottenuti per il materiale SILANT: Trasmissione per Corpetto e Gonna SILANT mm Pb Corpetto 0.25 mmpb Gonna 0.25 mmpb Piombo 0.25 mm Tensione (kv) % 9.8% 0.8% % 13.0% 2.9% % 19.4% 8.0% % 26.1% 13.4% Tab.5 Fig.11: Grafico coi dati di Tab.5 12

13 Si riportano di seguito i risultati ottenuti per il materiale SUPRALIGHT: Trasmissione per Corpetto e Gonna SUPRALIGHT mm Pb Corpetto 0.25 mmpb Gonna 0.25 mmpb Piombo 0.25 mm Tensione (kv) % 0.7% 0.8% % 3.0% 2.9% % 8.5% 8.0% % 14.5% 13.4% Tab.6 Fig.12: Grafico coi dati di Tab.6 13

14 Si riportano di seguito i risultati ottenuti per il materiale SUPRASINE: Trasmissione per Corpetto e Gonna SUPRASINE mm Pb Corpetto 0.25 mmpb Gonna 0.25 mmpb Piombo 0.25 mm Tensione (kv) % 0.9% 0.8% % 2.9% 2.9% % 7.2% 8.0% % 12.1% 13.4% Tab.7 Fig.13: Grafico coi dati di Tab.7 14

15 Si riportano di seguito i risultati ottenuti per il materiale NOVALITE: Trasmissione per Corpetto e Gonna NOVALITE mm Pb Corpetto 0.25 mmpb Gonna 0.25 mmpb Piombo 0.25 mm Tensione (kv) % 0.9% 0.8% % 3.8% 2.9% % 10.0% 8.0% % 16.7% 13.4% Tab.8 Fig.14: Grafico coi dati di Tab.8 15

16 Si riportano di seguito i risultati ottenuti per il materiale STARLITE: Trasmissione per Camice STARLITE mm Pb Camice 0.25 mmpb Piombo 0.25 mm Tensione (kv) % 0.8% % 2.9% % 8.0% % 13.4% Tab.9 Fig.15: Grafico coi dati di Tab.9 16

17 Si riportano di seguito i risultati ottenuti per il materiale XENOLITE-B: Trasmissione per Corpetto e Gonna XENOLITE-B mm Pb Corpetto 0.25 mmpb Gonna 0.25 mmpb Piombo 0.25 mm Tensione (kv) % 1.9% 0.8% % 4.2% 2.9% % 9.6% 8.0% % 15.3% 13.4% Tab.10 Fig.16: Grafico coi dati di Tab.10 17

18 Si riportano di seguito la tabella riassuntiva ed i relativi grafici dei dati ottenuti dalle Tab.1 a Tab.10 per i vari materiali esaminati per spessore di Corpetto/Camice da 0.25 mm Pb: Trasmissione per Corpetto/Camice mm Pb Materiale 45 kv 60 kv 80 kv 100 kv Corpetto XENOLIGHT-NL 4.4% 7.2% 12.7% 18.2% Camice TRUE-LITE 0.6% 2.9% 8.2% 13.9% Corpetto LITALIGHT.3 3.5% 5.3% 9.9% 15.5% Corpetto EVAL 0.5% 2.4% 7.1% 12.3% Corpetto SILANT 8.8% 11.7% 17.9% 24.5% Corpetto SUPRALIGHT 1.0% 3.7% 9.6% 15.8% Corpetto SUPRASINE 0.9% 2.8% 7.0% 11.8% Corpetto NOVALITE 1.1% 3.9% 9.9% 16.3% Camice STARLITE 3.4% 6.0% 11.8% 17.8% Corpetto XENOLITE-B 1.8% 4.1% 9.3% 14.8% Piombo 0.25 mm 0.8% 2.9% 8.0% 13.4% Tab.11 Fig.17: Grafico coi dati da Tab.11 18

19 Si riportano di seguito la tabella riassuntiva ed i relativi grafici dei dati ottenuti dalle Tab.1 a Tab.10 per i vari materiali esaminati per spessore di Gonna da 0.25 mm Pb: Trasmissione per Gonna mm Pb Materiale 45 kv 60 kv 80 kv 100 kv XENOLIGHT-NL 5.0% 8.3% 14.6% 20.7% LITALIGHT.3 4.3% 6.4% 11.6% 17.7% EVAL 0.4% 2.2% 7.0% 12.3% SILANT 9.8% 13.0% 19.4% 26.1% SUPRALIGHT 0.7% 3.0% 8.5% 14.5% SUPRASINE 0.9% 2.9% 7.2% 12.1% NOVALITE 0.9% 3.8% 10.0% 16.7% XENOLITE-B 1.9% 4.2% 9.6% 15.3% Piombo 0.25 mm 0.8% 2.9% 8.0% 13.4% Tab.12 Fig.18: Grafico coi dati da Tab.12 19

20 Si riportano di seguito le tabella riassuntive dei dati ottenuti per i vari materiali esaminati per sovrapposizione delle due ali : parte laterale destra con la parte laterale sinistra. Trasmissione per Corpetto/Camice (Anteriore dx + sx) - Trasmissione% Materiale 45 kv 60 kv 80 kv 100 kv Corpetto XENOLIGHT-NL 0.2% 0.3% 0.7% 1.2% Camice TRUE-LITE 0.1% 0.3% 1.6% 3.8% Corpetto LITALIGHT.3 0.3% 0.5% 1.8% 4.3% Corpetto EVAL 0.2% 0.4% 1.7% 3.8% Corpetto SILANT 1.2% 1.7% 3.8% 7.1% Corpetto SUPRALIGHT 0.1% 0.4% 1.9% 4.5% Corpetto SUPRASINE 0.1% 0.5% 1.7% 3.8% Corpetto NOVALITE 0.3% 0.3% 0.6% 1.4% Camice STARLITE 0.3% 0.7% 2.3% 4.7% Corpetto XENOLITE-B 0.3% 0.3% 0.5% 1.0% Tab.13 Trasmissione per Gonna (Anteriore dx + sx) - Trasmissione% Materiale 45 kv 60 kv 80 kv 100 kv XENOLIGHT-NL 0.2% 0.9% 3.1% 5.9% LITALIGHT.3 0.3% 0.5% 1.8% 4.4% EVAL 0.3% 2.1% 6.9% 12.1% SILANT 1.1% 1.6% 3.8% 7.4% SUPRALIGHT 0.0% 0.3% 2.0% 4.7% SUPRASINE 0.1% 0.5% 2.2% 4.7% NOVALITE 0.0% 0.1% 0.4% 1.2% XENOLITE-B 0.1% 0.4% 2.1% 4.7% Tab.14 20

21 Si riportano di seguito i risultati ottenuti per il materiale KIRAN: Trasmissione per Campione Kiran - non specificato lo spessore mm Pb Tensione (kv) Campione Piombo 0.5 mm % 2.5 % % 5.1 % Tab.15 Come previsto si è proceduto a valutare lo spessore Piombo equivalente per i campioni e un coefficiente di Efficienza individuato come il rapporto tra il valore Piombo Equivalente e il peso per unità di superficie. In tabella si riportano i risultati conseguiti. Materiale Materiale impiegato Pb eq. a 100 kv Peso per unità di superficie (Kg/m 2 ) Efficienza (Pb eq. / Peso per unità di sup.) Gonna XENOLIGHT-NL Sb,W Camice intero TRUE-LITE Gonna LITALIGHT.3 Sn,Sb e Ba (solo nello strato verde) Gonna EVAL Gonna SILANT Sb 0.13 (*) Gonna SUPRALIGHT Gonna SUPRASINE Tc,Gd,Ge,Sb Gonna NOVALITE Camice intero STARLITE Gonna XENOLITE-B (*) equivalenza dichiarata e verificata a 80 kv Tab.16: sintesi dei risultati ottenuti per le Gonne e Camici interi esaminate con spessore dichiarato pari a 0.25 mm Pb equivalente 21

22 Le prove di attenuazione sono state effettuate dall Ing. Manuel Cecchini e dal P.I. Paolo Bossoli nei giorni 5 ed 8 Settembre Modena 19/09/08 Esperto Qualificato III Grado Ing. Manuel Cecchini Direttore S.C. Fisica Sanitaria Esperto Qualificato III Grado Dr. Domenico Acchiappati 22