Riassunto argomenti di Radioattività

Assorbimento delle particelle neutre

La deposizione di dose nella parte iniziale è relativamente bassa. Mentre nel caso di particelle con carica elettrica si parla di un range di penetrazione in un mezzo, nel caso di particelle neutre, sia esse prive o no di massa (fotoni, n), si parlerà di attenuazione o assorbimento. Questo fenomeno ha un andamento dal punto di vista matematico uguale a quello del decadimento radioattivo, secondo la legge esponenziale. Quindi si dice che un fascio di N fotoni, attraversando uno spessore Δx di materiale, viene attenuato in quanto i singoli fotoni vengono assorbiti o deviati secondo i tre processi descritti (fotoelettrico, compton o produzione di coppie). Il numero di fotoni che interagiscono nello spessore di materiale Δx (e che quindi vengono sottratti al fascio originario) è: ΔN = -μN0 dove: -1μ è il coefficiente di attenuazione lineare misurato in cm.

caratteristico per ciascun materiale.N è il numero di particelle della radiazione (intensità della radiazione)-μx·Così come per la legge del decadimento radioattivo si ha: N(x)=N (0) e

Medicina nucleare

La Medicina Nucleare è quella branca della medicina clinica che utilizza elementi o composti radioattivi(radiofarmaci/radioisotopi), in vivo o in vitro, a scopo diagnostico, terapeutico o di ricerca. La differenza tra Medicina Nucleare e Radiologia, Ecografia, Risonanza Magnetica Nucleare è che la prima non si limita a fornire informazioni di tipo morfologico, ma rappresenta le funzioni biochimiche e fisiologiche dell'organo in esame. Infatti, è richiesta la partecipazione attiva dell'organismo (si può fare la radiografia di un cadavere, ma non una scintigrafia!). [L'ecografia sfrutta la velocità del suono, si tratta di onde meccaniche che quindi non causano danni. Anche la risonanza magnetica non è pericolosa,

Infatti non c'è radioprotezione poiché non usa radiazioni elettromagnetiche; serve ad orientare i nuclei.

Un'altra differenza è che in radiologia la sorgente di radiazioni è esterna, mentre nella medicina nucleare è interna (es. il radiofarmaco viene somministrato al paziente).

Radiofarmaci (sorgenti di radiazioni)

La diagnostica medico-nucleare in vivo si fonda sulla possibilità di studiare fenomeni fisiopatologici utilizzando dei composti radioattivi che, una volta somministrati nell'organismo umano sotto forma di semplici radionuclidi o di molecole radio marcate, si comportano come traccianti di un particolare fenomeno biologico, permettendo, attraverso l'impiego di appositi rivelatori, di produrre immagini diagnostiche. La radiazione emergente dall'organo e contenente le informazioni relative al suo stato clinico, viene così restituita sotto forma di immagine. L'immagine finale (scintigrafia) è quindi

totalmente generata dallaradiazione emessa dal radionuclide che si è localizzato nell'organo bersaglio sfruttando un ben precisomeccanismo biologico.Il radiofarmaco che userò avrà vita media sufficientemente breve da non creare danni al paziente, masufficientemente lunga (es ore) da permettere al medico di analizzare il caso, quindi di fare una diagnosi. Un131esempio di radiofarmaco utilizzato per la tiroide è l' I.Le varie fasi per l'imaging medico-nucleare sono:
- Formazione del radionuclide (formo delle molecole che possono essere accettatedall'organismo, introducendo degli elementi radioattivi)
- Introduzione dello stesso nel sistema biologico
- Diffusione dello stesso nell'organo
- Decadimenti con produzione di radiazioni (dal decadimento cerco di trarre delle informazioni;→es. dove è finito il fotone? si collega con l'argomento interazione radiazione-materia)
- Attenuazione delle

radiazioni nella materia biologica

• Rivelazione della radiazione
• Acquisizione dei dati da parte del calcolatore
• Formazione ed elaborazione dell'immagine nei software ci sono dei fantocci (elementi geometrici) che simulano l'anatomia umana.

PET (Positron Emission Therapy)

È un insieme di rivelatori, chiamati scintillatori. Durante l'esame si accendono rivelatori che si trovano in parti opposte.

Principio fisico:

• Decadimento β + di un radioisotopo
• Annichilazione e + e- in 2 raggi γ da 511 keV in direzione opposta
• Rivelazione in coincidenza dei due fotoni γ
• Ricostruzione 3D dell'immagine

In generale, si ottiene una diagnosi migliore usando informazioni complementari ottenute con tecniche diagnostiche diverse (es. PET e TAC). Un paziente sottoposto ad esami di PET e TAC subisce molte più radiazioni rispetto ad un RX.

BNCT: Boron Neutron Capture Therapy 10

Si tratta di un trattamento tumorale

altamente selettivo. Un nucleo di B viene irraggiato (bombardato) con 7 neutroni termici per produrre elementi secondari altamente ionizzanti, cioè particelle α e ioni Li: → 11 7B + n B* Li + α + γ (gamma) [In altre parole, attivo il boro 10 con i neutroni che diventa boro 11, questo si divide il litio 7 e α.]

I prodotti della reazione di cattura neutronica (α e Li) rilasciano energia entro un raggio di pochi μm dal punto in cui sono stati creati; sono come due piccoli proiettili pesanti che entrano nella materia e fanno una ionizzazione mostruosa. Ottengo il rilascio di energia solo nella zona che mi interessa.

Accumulando nelle cellule dell'organo malato un'opportuna quantità di B, e bombardandolo con neutroni, è possibile dare una dose letale di radiazione solo a quelle cellule che contengono effettivamente l'elemento assorbitore (ovvero il boro 10 che appunto assorbe i neutroni), portando alla distruzione

Selettiva di talitessuti. Il rapporto tra concentrazioni nel tessuto tumorale e nel tessuto sano è di circa 4, ovvero il tessuto tumorale viene distrutto 4 volte tanto rispetto al tessuto sano nello stesso organo del radiofarmaco.