Infermieristica - Radioprotezione

Appunti radioprotezione

Definizione di radioprotezione

Radioprotezione è la protezione nei confronti delle radiazioni di tutti i tipi: ionizzanti ed elettromagnetiche.

Il rischio

Il rischio è la probabilità di un danno temuto. Le radiazioni ionizzanti sono onde elettromagnetiche ondulatorie se sono prive di massa o hanno energia che si descrive come E=h x v. Le radiazioni ionizzanti invece si dicono corpuscolari per cui l'energia è ½ mv quadro. Le onde (di tutti i tipi) sono apparentemente diverse ma in realtà sono fenomeni.

Caratteristiche delle onde elettromagnetiche

Il campo elettrico e il campo magnetico sono ortogonali fra loro e ortogonali rispetto alla direzione di propagazione dell'onda. Le caratteristiche delle radiazioni elettromagnetiche sono la quantità energetica che viene trasportata a distanza e che si trasporta in linea retta a velocità costante.

Le radiazioni ionizzanti

Si propagano in linea retta a velocità costante e hanno capacità di attraversare i mezzi. In questo caso si definisce rischio la proprietà di avere il potenziale di causare danno ed è la ICRP a considerare il rischio. Sono energie che vanno oltre a 10 elettronvolt ed hanno un esponente positivo da sinistra a destra. Lo spettro elettromagnetico può essere rappresentato sia su base energetica che su lunghezza d'onda ed è decrescente da sinistra a destra da 10^-6 (esponente negativo).

Le radiazioni ionizzanti hanno una forte interazione con la materia che attraversano per diverse ragioni:

• Per carica elettrica
• Per carica cinetica
• Per la loro massa

Si ha eccitazione quando l'energia è insufficiente a strappare gli elettroni mentre si ha ionizzazione (radiazioni ionizzanti) quando l'energia è sufficiente a strappare gli elettroni orbitali degli atomi e dipende anche dalle caratteristiche del mezzo attraversato (se ha una densità elevata, si ha più probabilità di interazione, mentre se è meno denso, c'è meno possibilità). Uno ione è una produzione di ioni ed è una specie atomica elettricamente carica e dipende dalla perdita o dall'acquisto degli elettroni, che sono estremamente reattivi e instabili e quindi più probabilità di causare un danno nel mezzo (organo) che attraversa.

Gli ioni si formano quando un fascio di radiazioni colpisce l'atomo neutro e se ha energia sufficiente per rimuovere l'elettrone nello strato più esterno, si ha uno ione carico positivo più l'elettrone che fuoriesce dall'atomo. Si indicano come radiazioni ionizzanti quelle radiazioni capaci di produrre ioni attraverso la materia, per cui sono:

• Direttamente ionizzanti che hanno carica elettrica e massa (sono corpuscolari, come elettroni e protoni) se ionizzano in modo diretto gli atomi della materia che attraversano e sono radiazioni corpuscolari con carica cinetica sufficiente in grado di produrre una collisione diretta con gli atomi del materiale attraversato.
• Indirettamente ionizzanti che non hanno carica e quindi sono neutre e non ionizzano direttamente, per cui ionizzano secondariamente tramite l'emissione di particelle cariche. Sono indirettamente ionizzanti i raggi X, gamma e neutroni. Dunque colpiscono l'atomo, lo fanno eccitare e si avrà un'interazione intermedia per cui solo in un secondo passaggio perderà l'elettrone (effetto fotoelettrico).

Teoria di Bohr

Secondo la teoria di Bohr, l'atomo è la più piccola parte di un elemento che mantiene le caratteristiche dell'elemento stesso. Si compone di un nucleo e più particelle. L'atomo è eccitato se un elettrone passa da un'orbita più interna ad esterna e quindi si avrà un salto d'energia. L'orbita più interna è la più stabile perché è maggiormente vicina al nucleo.

Il nucleo è 10^-13 cm. Protoni e neutroni = numero di massa. Numero protoni = numero atomico. Secondo il modello standard ci sono 12 particelle elementari: 6 quark e 6 leptoni (elettroni) e bastano 2 quark e un leptone per descrivere tutto il mondo e si parla di strutture grandi 10^-18 m. Le forze interagiscono per:

• Interazione forte
• Interazione elettromagnetica (di cui fanno parte le radiazioni ionizzanti)
• Interazione debole
• Interazione di Higgs

Raggi X

Il principio di funzionamento con un anodo e catodo (negativo) tra cui deve esserci un'elevata differenza di potenziale, per surriscaldamento di un filamento di metallo del catodo (con la corrente elettrica) si liberano degli elettroni che vanno all'anodo positivo e colpisce un bersaglio target che emette dei fotoni, ovvero i fasci di raggi X e l'energia dei raggi X dipende dal materiale del target bersaglio. La differenza di potenziale può essere regolata e maggiore è la potenza dei raggi X, maggiore è la sua capacità di penetrazione. L'energia dei raggi X è dunque un parametro qualitativo.

Lo spettro dei raggi X è una gaussiana (parte continua che viene chiamata radiazione di frenamento o bremsstrahlung) che ha dei picchetti (chiamati radiazioni X caratteristica, perché dipende dal materiale usato per i target) nella parte terminale e descrive in ordinata la quantità dei raggi X e in ascissa l'energia dei raggi X.

Le radiazioni di caratteristica si hanno quando l'elettrone che proviene dal catodo ha molta energia per cui colpisce un elettrone di un orbitale più interno del target che viene espulso e si forma una lacuna che viene occupata dall'elettrone dell'orbita più esterna (da un'orbita più esterna ad una più interna) e questa energia viene espulsa come radiazione X e dipende appunto dal materiale del target.

I raggi X permettono di fare le radiografie e si ottengono grazie alla proprietà dei raggi X di attraversare i materiali in relazione allo spessore del mezzo incontrato (più è spesso, più si fa fatica). In una radiografia infatti le varie sfumature di colore bianco e nero dipendono dalla densità del volume attraversato e l'attenuazione della radiazione sarà maggiore nelle ossa piuttosto che nel volume occupato da aria. Le zone più scure sono quelle di densità minore e quindi meno attenuate.

Dalla tecnica analogica alla tecnica digitale non cambia sostanzialmente nulla se non la tecnologia utilizzata e hanno la capacità di impressionare la pellicola analogica o comunque al computer e il processo di formazione dell'immagine è uguale. Oggi le radiografie non sono più su pellicola analogica ma su plate (digitale), fino a supporti di radiologia digitale diretta.

Il processo di attenuazione

Il processo dell'attenuazione è dato appunto dalla legge di attenuazione di Beer per cui: I è il fascio uscente, mentre I₀ è il fascio entrante quindi I meno I₀ è ciò che ha attenuato la radiazione incidente e quindi lo spessore x del paziente, e dipende dalla densità del materiale, dal numero atomico del materiale e dall'energia dei raggi X (I₀ è maggiore quindi di I). Le parti scheletriche rispetto alle parti polmonari hanno densità e numero atomico maggiore quindi attenuano maggiormente le radiazioni. Per piccoli spessori I è attenuata di meno, quindi è più grande rispetto ai grandi spessori per cui I sarà minore ed è un'attenuazione esponenziale.

Ogni materiale ha il suo coefficiente di attenuazione e lo spessore di dimezzamento dello stesso materiale e cambia in base al tipo di radiazioni. Per la radioprotezione viene usato il piombo e ha un coefficiente di attenuazione pari a 53 perché ha un coefficiente di attenuazione maggiore rispetto all'acqua (0,22), muscolo (0,22), osso (0,69) o iodio (6,5) e sono comunque rapportati alla densità. L'attenuazione ha un andamento esponenziale, quello che varia è il coefficiente di attenuazione del materiale ed è lo spessore che dimezza I₀ iniziale. Per cui si può misurare il fascio diffuso tramite il rivelatore per capire quanta radiazione è stata attenuata.

Il rivelatore va a misurare degli spessori del materiale in esame ed è anche quel sistema che cattura l'immagine, ovvero un pannello rivelatore che produce l'immagine radiologica per cui è il sistema che produce l'immagine finale. Le radiazioni vengono utilizzate nel settore medico sia per terapia che per diagnosi che per intraoperatorio. Viene utilizzato anche negli impianti di produzione di energia nucleare, ricerca scientifica e tecnologica, alimenti e agricoltura (umidità e densità del terreno o disinfestazione da insetti e parassiti). Per la radioterapia la modalità di funzionamento è la medesima.

La radioattività

È la proprietà di alcuni elementi di emettere radiazioni ionizzanti e a differenza dei raggi X, è spontanea, e quindi non inventata dall'uomo. La radioattività è la conseguenza dell'instabilità di alcuni nuclei. La maggior parte degli elementi radioattivi decade ed è dunque dipendente dal tempo e perde la sua radioattività per cui ogni materiale ha un proprio tempo dopo il quale smette di essere tale.

Il tempo di dimezzamento è il tempo necessario affinché l'attività della sostanza radioattiva si dimezzi. È il risultato di isotopi radioattivi sotto forma di raggi cosmici che vengono attenuati e trasformati perché appunto vanno a colpire l'atmosfera e i vari gas che attutiscono i raggi cosmici, che sono degli isotopi radioattivi ma comunque l'attenuazione non è mai pari a zero quindi un fondo di radiazioni esiste ed è continuo e ogni essere vivente è costantemente sottoposto a radiazioni.