Radiazioni ionizzanti, interazioni con la materia, sistemi di protezione e sistemi di misura

Interazione delle radiazioni con la materia

Le radiazioni producono ionizzazione. L'unità di misura dell'esposizione ad una radiazione ionizzante è il Coulomb per unità di massa C/Kg definita dose di esposizione (La dose di esposizione si misura in Röntgen R e riguarda la capacità delle radiazioni di produrre ionizzazione).

Dose assorbita e unità di misura

Se valutiamo l’energia ceduta dalla radiazione all’unità di massa del nostro organismo, allora parliamo di dose assorbita, la cui unità di misura è Joule/kg (unità di misura del SI è il Gray Gy). 1 Gy equivale a 100 rad, (il rad è la vecchia unità di misura ormai sostituita dal Gray). Per esempio, per il trattamento del tumore venivano utilizzati tra i 5.000 e gli 8.000 rad, i quali corrispondono agli odierni 50 e 80 Gy o anche a 5.000 e 8.000 cGy (centiGray).

Equivalente di dose e fattori di qualità

Infine, abbiamo l’equivalente di dose che è il danno biologico dovuto al tipo di interazione. Il valore dell'equivalente di dose, la cui unità di misura nel SI è il Sievert, si ottiene moltiplicando la dose assorbita per una costante dipendente dal tipo di radiazione ionizzante, chiamata fattore di qualità. Questo fattore vale 1 per fotoni ed elettroni, ciò vuol dire che se io ho a che fare con raggi X (fotoni) e con elettroni, la misura in Gray (dose assorbita) eguaglia la misura in Sievert (equivalente di dose), infatti:

Equiv. di dose = dose assorb. x Fatt. qual.

cioè Sievert = Gray x 1 (fatt. di qual di fotoni ed elettroni)

Una volta l’unità di misura dell’equivalente di dose era il rem (radiation equivalent man ovvero radiazione equivalente per l'uomo).

Se invece abbiamo a che fare con i protoni (utilizzati in Italia nel campo medico solo per formare le sostanze radioattive, radio farmaci, per la medicina nucleare) allora la dose equivalente è 5 volte la dose assorbita poiché il fattore di qualità dei protoni equivale a 5.

Fattori di qualità

• 1 per fotoni ed elettroni
• 5 per protoni
• 10 per alfa
• 5 ÷ 7 per neutroni
• 20 per nuclei rinculanti

Medicina nucleare: il tecnezio Tc

Questo radioisotopo costituisce attualmente la base di più ampio impiego per la preparazione di radiofarmaci utilizzati a scopo diagnostico nella medicina nucleare convenzionale (es. scintigrafia ossea). Il tecnezio-99 costituisce il prodotto di un altro radioisotopo, il molibdeno-99 (prodotto, cioè, dal decadimento del Molibdeno). Questo radioisotopo ha un'emivita (tempo di dimezzamento) più lunga, cioè 66 ore (3 giorni) rispetto alle 6 ore del tecnezio-99m. Data la più lunga durata del molibdeno, è consentita una distribuzione su larga scala a tutte le medicine nucleari anche in sedi molto distanti dalle centrali.

Il molibdeno-99 è fissato stabilmente su di un supporto inerte (per esempio particelle di alluminio), in modo che non possa passare in soluzione. Il tecnezio-99m, al contrario, continuamente prodotto dal decadimento del molibdeno (Mo99), è altamente idrosolubile e può essere quindi facilmente eluito in un sistema cromatografico costituito da una colonna attraverso la quale possa passare della semplice soluzione fisiologica. In questo modo il radioisotopo ad emivita più lunga (molibdeno-99m) rifornirà continuamente, mediante questo sistema, il radioisotopo con emivita più breve (il tecnezio-99m).

Oggi il radiochimico o radiofarmacista sostituisce il tecnico nella marcatura dei radio farmaci preparando le sostanze radioattive utilizzate in medicina nucleare.