Appunti completi radioprotezione

IMMAGINE RADIOLOGICA (RADIOGRAFIA)

L’immagine radiologica (radiografia) si basa sulle diverse densità dei vari tipi di tessuto nel nostro

corpo…

I tessuti più densi (come le ossa), hanno un alto (coefficiente di assorbimento). Questo significa

µ

che i raggi X, quando penetrano in strutture come le ossa vengono notevolmente assorbiti, e pertanto

saranno meno i raggi in grado di uscire dal retro del nostro corpo, e di arrivare alla lastra radiografica

(posta dietro al corpo del paziente) che quindi risulterà poco annerita.

I tessuti meno densi (es. polmoni), hanno un basso . Ciò significa che i raggi X che attraversano

µ

strutture poco dense, come i polmoni, vengono poco assorbiti dalla struttura stessa, e pertanto una

maggiore quantità di raggi escono dal retro del corpo, in corrispondenza dei polmoni, e colpiranno la

la lastra radiografica (posta dietro al corpo del paziente )in maggiore quantità, annerendo la zona

sopracitata.

RAGGI γ

Vengono utilizzati in diagnostica, principalmente per tutti quegli esami in cui si utilizzano dei

radioisotopi (isotopi radioattivi che emettono, in questo caso, radiazioni ).

γ

Un esempio di esame in cui si impiegano questa tipologia di raggi, è la PET (Positron-Emission

Tomography); è una tomografia che si basa sull’emissione di positroni (detti anche +).

β

Vengono impiegati dei radiofarmaci, ovvero delle molecole a cui è stato legato un radioisotopo (nel

caso della PET deve emettere positroni), e che poi sono iniettate nel corpo del paziente.

La molecola si diffonde in tutto l’organismo, ma le caratteristiche chimiche con cui è stata creata,

determina un deposito preferenziale nell’organo di cui si vuole fare l’imaging; una volta arrivata a

destinazione, effettua il decadimento radioattivo, emettendo radiazioni ionizzanti. Queste ultime

escono dal corpo del paziente, e vengono rilevate da dispositivi conosciuti come rivelatori, disposti

nella stanza in cui si effettua l’esame, e che sono in grado di contare le particelle radioattive,

ricostruendo così l’imaging dell’organo in cui il radiofarmaco si è depositato.

Esistono diversi radioisotopi che possono essere impiegati per la PET.

Ad esempio, il fluoro 18 è quello più utilizzato in questi esami. Emette + e raggi ; ha un tempo di

β γ

dimezzamento** di 110 min. Emette radiazioni sufficientemente potenti da uscire dal corpo di

paziente, e il tempo di dimezzamento è adatto.

Se il tempo di dimezzamento del radiofarmaco è troppo breve, l’elemento radioattivo è praticamente

scomparso dopo poco, e non si riesce ad effettuare l’esame; se invece è troppo prolungato, può

provocare danni al paziente, che sarebbe sottoposto in maniera continua ad irraggiamento, e alle

persone che lo circondano.

**la quantità iniziale di fluoro 18, dopo 110 minuti si sarà dimezzata; allo stesso, modo, dopo altri 110

minuti la quantità dimezzata si sarà ulteriormente dimezzata, e così via.

Questo perché gli atomi radioattivi, non essendo stabili, continuano a decadere (emettere radiazioni),

e pertanto la loro quantità scompare nel tempo.

Al radiofarmaco è legato il fluoro 18, che decade in maniera + (emette positroni); quando il positrone

β

+

( ) incontra l’elettrone nelle cellule del corpo, avviene un processo fisico, chiamato annichilazione

+

−

(elettrone e positrone si annullano fisicamente), e l'energia posseduta da ed non scompare, ma

vengono rilasciati 2 raggi con uguale direzione e versi opposti.

γ

I raggi escono dal corpo del paziente, e vengono percepiti da dei rivelatori, che si trovano attorno al

γ

paziente. Questi dispositivi sono in grado di conteggiare i raggi che fuoriescono e di registrare la

γ

loro posizione; in questo modo ricostruiscono da dove i raggi erano partiti (ovvero organo di cui si

γ

vuole fare l’imaging), e dall’elaborazione dei dati raccolti, si ricostruisce l’immagine tridimensionale

dell’organo di interesse.

Radioattività naturale

La Terra è naturalmente radioattiva, per via di elementi radioattivi provenienti dallo spazio, come i

raggi cosmici, ma anche da sorgenti terrestri (radionuclidi naturali che costituiscono la crosta

terrestre).

I radionuclidi naturali, in base alla loro origine, possono essere suddivisi in:

- radionuclidi naturali primordiali: derivano dalla formazione dell stelle

- radionuclidi naturali cosmogenici: derivano da reazioni nucleari tra raggi cosmici e

l’atmosfera, o il suolo terrestre.

Tra gli elementi radioattivi che fanno parte della composizione del suolo ricordiamo il Radon (Rn).

Il radon è un gas nobile, 8 volte più denso dell’aria. A temperatura ambiente è incolore, inodore e

insapore.

Si trova nel sottosuolo in generale, ma alcune rocce lo contengono maggiormente (tufo, granito,

porfido); questo spiega il motivo per cui in alcune regioni italiane, la quantità di Radon è maggiore

rispetto ad altre (Lombardia e Lazio hanno le maggiori concentrazioni). 3

La concentrazione di radon (in generale dei materiali radioattivi) si misura in Bq/ ; la vecchia unità di

misura era il Curie.

1 Bq = 1 disintegrazione al secondo; ad ogni secondo, un atomo si disintegra emettendo radiazioni

ionizzanti.

Essendo un gas, la concentrazione media, varia in base al luogo in cui si effettua la misurazione:

3

- aria aperta: 5-10 Bq/ , è relativamente bassa, poiché si disperde

3

- ambienti chiusi: 50 Bq/ 3

- nel sottosuolo: fino a 10000 Bq/

Esistono 3 isotopi del Radon (=numero protoni, neutroni):

≠

222

- : ha tempo di dimezzamento ( ) di 3,82 giorni

1/2

220

- : si dimezza dopo 54,5 secondi

219

- : si dimezza in 3,92 secondi

222

Il è sostanzialmente l’unico isotopo pericoloso, poiché ha un tempo di dimezzamento lungo.

Essendo un gas nobile diffonde facilmente nell’aria senza interagire con altre sostanze; inalandolo o

ingerendolo entra nel nostro corpo, dove decade emettendo particelle .

α

Ad oggi, il Rn è tra le maggiori cause di esposizione alle radiazioni ionizzanti, e la seconda causa di

tumore polmonare, dopo il fumo di sigaretta.

Gli effetti nocivi del Radon, si notarono sin dal 1400: molti minatori europei morirono per una malattia

polmonare, al tempo sconosciuta; alla fine del 1800, grazie ad autopsie si capì che era un particolare

tipo di tumore ai polmoni.

Abbiamo detto che il Radon, solitamente, si trova nel sottosuolo, ma può entrare negli edifici

attraverso fessure, intercapedini, infiltrazioni di acqua, ecc. 3

Nelle abitazioni italiane è stato rilevato un valore medio di Radon pari a 77 Bq/ ; il limite per la

3

radioprotezione è di 500 Bq/ .

Anche il corpo umano è radioattivo, in quanto contiene elementi come Carbonio (la maggior parte è in

forma di C 12 che è la forma stabile, mescolata però a radioisotopi come : carbonio 14), Potassio 40

e tracce di Torio, Uranio. Possiamo considerarlo una sorgente radioattiva con attività di circa 8000 Bq

(provenienti principalmente da Carbonio 14 e potassio 40).

Abbiamo detto che un’altra sorgente di radioattività naturale sono i raggi cosmici.

I raggi cosmici sono diversi tipi di particelle ionizzanti,provenienti dallo spazio:

- protoni per l’87%

- ioni Elio per il 12%

- ioni più pesanti dell’elio, come ioni carbonio e ioni Ferro, per l’1%

Sono particelle molto penetranti, hanno alta energia.

Ogni volta che i raggi cosmici attraversano la testa di una persona, colpendo la retina o il nervo ottico,

essa è in grado di “vederli” anche ad occhi chiusi, sotto forma di un lampo di luce (light flashes).

Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti

I primi scienziati che lavorarono con questo tipo di radiazioni, non erano a conoscenza dei

danni che sono in grado di arrecare, tanto che alcuni morirono (es. Marie Curie).

Quello che consideriamo come primo esperimento di radiobiologia della storia, fu

involontario: lo studioso Becquerel si era dimenticato nella tasca del camice una sorgente di

radio (che emette radiazioni ionizzanti), e si accorse che sulla sua pelle era comparsa una

ulcerazione (bruciatura grave); il collega Pierre Curie, ripetè l’esperimento volontariamente

per verificare che la causa fosse la sorgente di radio.

Gli effetti biologici delle radiazioni ionizzanti possono essere suddivisi in 2 categorie:

1. EFFETTI DETERMINISTICI (esempio eritema cutaneo). Si verificano solo quando si

prende una dose di radiazioni superiore a una certa soglia di dose.

dose assorbita<dose soglia certezza di non avere alcun effetto

→

dose assorbita>dose soglia effetto assicurato

→

N.B. al crescere della dose, la gravità dell’effetto aumenta.

2. EFFETTI STOCASTICI (esempio tumore radioindotto). Determinati dalla probabilità.

Non esiste una dose soglia, quindi anche una piccolissima quantità di dose, potrebbe

provocare un effetto; così come una dose molto alta potrebbe non provocare un

effetto.

Al crescere della dose, aumenta la probabilità che l’effetto si verifichi.

Quando le radiazioni ionizzanti attraversano le cellule del nostro corpo, i danni biologici che

ne conseguono possono essere diversi, e possono presentarsi con tempistiche molto

differenti…

a. danni fisici: tempi di interazione radiazione/materia (tempo che la radiazione impiega

−15

ad effettuare ionizzazioni quando attraversa un materiale) sono dell’ordine di 10

secondi. −12 −6

b. danni chimici: - secondi, tempi in cui la radiazione ionizzante può creare

10 10

radicali liberi, che muovendosi possono raggiungere il DNA e danneggiarlo.

c. danni biologici: dopo alcune ore, compaiono aberrazioni cromosomiche.

d. danni medici: danno a tessuti, organi. Dopo giorni può verificarsi morte cellulare, o

conversione in cellula tumorale. Affinché nel corpo di un essere umano esposto a

radiazioni ionizzanti si sviluppi un tumore completo e diagnosticabile, possono

passare anche decine di anni dalla prima esposizione.

Danno al DNA e ai cromosomi

DNA

È una molecola a doppia elica. All’interno di ogni cellula del nostro corpo è contenuta una

grande quantità di DNA ( 2 metri). Per poter rientrare nelle piccole dimensioni delle cellule, i

∼

doppi filamenti di DNA, si avvolgono attorno a proteine (istoni) formando strutture note

come nucleosomi; questi ultimi, a loro volta vengono impacchettati strettamente tra di loro a

formare la fibra di cromatin