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Radiazioni Ionizzanti Generalità. Radiazione Con il termine “radiazione” si intende descrivere una forma di trasferimento dell’energia nello spazio. Radiazioni.

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1 Radiazioni Ionizzanti Generalità

2 Radiazione Con il termine “radiazione” si intende descrivere una forma di trasferimento dell’energia nello spazio. Radiazioni Ionizzanti Radiazioni capaci di causare ionizzazione negli atomi del mezzo che attraversano

3 Ionizzazione La ionizzazione degli atomi della materia irradiata è legata alla liberazione degli elettroni orbitali dai legami energetici con i rispettivi nuclei; le radiazioni ionizzanti devono quindi possedere energia sufficiente ad impartire agli elettroni del materiale irradiato energia cinetica sufficiente a metterli in movimento come elettroni veloci (ionizzazione primaria). La ionizzazione degli atomi della materia irradiata è legata alla liberazione degli elettroni orbitali dai legami energetici con i rispettivi nuclei; le radiazioni ionizzanti devono quindi possedere energia sufficiente ad impartire agli elettroni del materiale irradiato energia cinetica sufficiente a metterli in movimento come elettroni veloci (ionizzazione primaria). Gli elettroni liberati hanno sufficiente energia cinetica per produrre, a loro volta, altre ionizzazioni (ionizzazione secondaria) perdendo progressivamente l’eccesso di energia cinetica fino a ritornare ad uno stato di quiescenza. Gli elettroni liberati hanno sufficiente energia cinetica per produrre, a loro volta, altre ionizzazioni (ionizzazione secondaria) perdendo progressivamente l’eccesso di energia cinetica fino a ritornare ad uno stato di quiescenza.

4 Radiazioni Ionizzanti In base alla natura Elettromagnetiche: raggi x, raggi γ Corpuscolate: raggi α, protoni, neutroni. In base al meccanismo di ionizzazione Direttamente ionizzanti Indirettamente ionizzanti

5 Radiazioni Corpuscolate: Particelle atomiche o subatomiche (alfa, elettroni e protoni) che trasportano energia in forma di energia cinetica di una massa in movimento. Radiazioni Elettromagnetiche L’energia è trasportata per mezzo di onde e.m. che percorrono lo spazio alla velocità della luce.

6 Isotopi Vengono definiti isotopi gli atomi con lo stesso numero di protoni ma diverso numero di neutroni. Vengono definiti isotopi gli atomi con lo stesso numero di protoni ma diverso numero di neutroni. Gli isotopi possono essere stabili o instabili (radioattivi), in ogni caso, essendo forme dello stesso elemento, posseggono identiche caratteristiche chimiche. Gli isotopi possono essere stabili o instabili (radioattivi), in ogni caso, essendo forme dello stesso elemento, posseggono identiche caratteristiche chimiche. La stabilità dipende dal rapporto tra protoni e neutroni del nucleo dell’atomo. La stabilità dipende dal rapporto tra protoni e neutroni del nucleo dell’atomo. Gli isotopi instabili riacquistano stabilità mediante l’emissione di una particella carica dal nucleo (radioattività o decadimento radioattivo) Gli isotopi instabili riacquistano stabilità mediante l’emissione di una particella carica dal nucleo (radioattività o decadimento radioattivo)

7 Il nucleo atomico Modello del nucleo a nucleoni Dato un certo elemento, numero atomico Z Nucleo formato da Z protoni + N neutroni A = Z + N numero di massa Z caratterizza l’elemento A caratterizza l’isotopo Massa del neutrone circa 0.1% maggiore della massa del protone

8 Unità di misura 1 eV = energia acquistata da un elettrone nell’attraversare la differenza di potenziale di 1 Volt 1 eV = 1.6 x J 1 keV = 10 3 eV 1 MeV = 10 6 eV

9 Radiazione elettro-magnetica Onda elettromagnetica piana: T periodo (s) n frequenza (Hz) n n = 1/T lunghezza d’onda (m) c velocità di propagazione (m/s) nel vuoto: c = 3 x 10 8 m/s l n = c

10 Spettro delle radiazioni elettromagnetiche

11 Assorbimento di energia  = h EcEc WiWi e = W i + E c Assorbimento di un fotone ionizzazione WiWi  = h WjWj Assorbimento di un fotone eccitazione  = W i – W j

12 Gli effetti biologici dipendono da...

13 Radiazioni naturali e artificiali

14 Interazione delle R.I. con la materia Le particelle alfa, attraversando la materia con massa elevata e doppia carica elettrica positiva esercitano lungo il loro percorso una rilevante forza di attrazione sugli elettroni orbitali degli atomi. Le particelle alfa, attraversando la materia con massa elevata e doppia carica elettrica positiva esercitano lungo il loro percorso una rilevante forza di attrazione sugli elettroni orbitali degli atomi. Questa attrazione può strappare via uno o più di questi elettroni (ionizzazione) con perdita di parte dell’energia della particella. Questa attrazione può strappare via uno o più di questi elettroni (ionizzazione) con perdita di parte dell’energia della particella. A causa della loro massa le particelle alfa si muovono in modo relativamente lento e cedono tutta la loro energia in tragitti brevi, densi e rettilinei (radiazioni ad alto let). A causa della loro massa le particelle alfa si muovono in modo relativamente lento e cedono tutta la loro energia in tragitti brevi, densi e rettilinei (radiazioni ad alto let). Percorso massimo di una particella alfa: Percorso massimo di una particella alfa: –Pochi cm in aria –Pochi  m nel tessuto vivente (non superano lo strato corneo dell’epidermide)

15 Interazione delle particelle alfa con la materia La radiazione alfa non rappresenta un rischio per contaminazione esterna (tutta la radiazione è assorbita dallo strato corneo) La radiazione alfa non rappresenta un rischio per contaminazione esterna (tutta la radiazione è assorbita dallo strato corneo) L’inalazione e l’ingestione di un alfa- emettitore rappresenta un serio pericolo (es. gas radon) L’inalazione e l’ingestione di un alfa- emettitore rappresenta un serio pericolo (es. gas radon)

16 Interazione delle radiazioni elettromagnetiche con la materia Le radiazioni di natura elettromagnetica (raggi x, raggi gamma) hanno basso Let e bassa intensità di ionizzazione per cui penetrano profondamente nella materia vivente. Le radiazioni di natura elettromagnetica (raggi x, raggi gamma) hanno basso Let e bassa intensità di ionizzazione per cui penetrano profondamente nella materia vivente. La loro pericolosità è sia per irradiazione esterna, sia per contaminazione interna. La loro pericolosità è sia per irradiazione esterna, sia per contaminazione interna.

17 Interazione delle R.I. con la materia Le particelle beta, a causa della loro piccola massa e della carica elettrica negativa, vengono continuamente deviate nel loro percorso dagli elettroni degli atomi che attraversano. Le particelle beta, a causa della loro piccola massa e della carica elettrica negativa, vengono continuamente deviate nel loro percorso dagli elettroni degli atomi che attraversano. Il percorso delle particelle beta è tortuoso all’interno della materia. Il percorso delle particelle beta è tortuoso all’interno della materia.

18 Interazione delle particelle beta con la materia Le particelle beta hanno un comportamento intermedio tra le alfa e le elettromagnetiche, penetrando per una lunghezza intermedia all’interno della materia. Le particelle beta hanno un comportamento intermedio tra le alfa e le elettromagnetiche, penetrando per una lunghezza intermedia all’interno della materia. Risultano pericolose per contaminazione esterna sulla cute (radiodermite) ed interna o incorporazione in organi specifici (es. radioiodio per la tiroide) Risultano pericolose per contaminazione esterna sulla cute (radiodermite) ed interna o incorporazione in organi specifici (es. radioiodio per la tiroide)

19 Principali grandezze ed unità dosimetriche

20 Dose assorbita (D) Energia media assorbita nell’unità di massa D =  E/  m D = dose assorbita  E = energia ceduta dalla radiazione  m = massa L’unità di misura della dose assorbita è il Gray (Gy) 1 Gray = 1 Joule/Kg = 100 rad Ai fini radoprotezionistici la dose assorbita (D) indica la dose media in un tessuto o in un organo

21 Dose equivalente (H) Dose assorbita media in un tessuto od in un organo T ponderata in base al tipo ed alla qualità della radiazione Ht = D x Wr D = dose assorbita Wr = fattore di ponderazione della radiazione* è funzione dell’efficacia biologica relativa (EBR) a produrre effetti di tipo stocastico è funzione dell’efficacia biologica relativa (EBR) a produrre effetti di tipo stocastico L’unità di misura della dose assorbita è il Sievert (Sv) 1 Sievert = 1 Joule/Kg = 100 rem

22 Fattori di peso per le radiazioni

23 Dose efficace (E) Somma delle dosi equivalenti ponderate nei tessuti e negli organi E = Ht x  Wt Ht = dose equivalente media all’organo o tessuto (t) Wt = fattore di ponderazione per l’organo o tessuto (t) È funzione del contributo relativo dell’organo al detrimento complessivo dell’organismo L’unità di misura della dose efficace è il Sievert (Sv)

24 Fattori di peso per organi e tessuti La sommatoria di Wt è unitaria

25 Dose Impegnata Dose ricevuta da un organo o da un tessuto in un determinato periodo di tempo, in seguito all’introduzione di radionuclidi Può essere riferita ad un organo o tessuto (dose equivalente impegnata) o al corpo intero (dose efficace impegnata) E’ determinata dal tipo di radiazione emessa e dal tempo di dimezzamento (T1/2 effettivo) di uno specifico isotopo.

26 Radiazioni Ionizzanti Aspetti sanitari

27 Effetti biologici delle radiazioni LE RADIAZIONI IONIZZANTI RAPPRESENTANO IL FATTORE DI RISCHIO MAGGIORMENTE STUDIATO IN AMBITO DI RAPPORTO ESPOSIZIONE-EFFETTO. LE RADIAZIONI IONIZZANTI RAPPRESENTANO IL FATTORE DI RISCHIO MAGGIORMENTE STUDIATO IN AMBITO DI RAPPORTO ESPOSIZIONE-EFFETTO. LA MAGGIOR PARTE DELLE EVIDENZE SONO BASATE SU ESPOSIZIONI NEI: LA MAGGIOR PARTE DELLE EVIDENZE SONO BASATE SU ESPOSIZIONI NEI: –SOPRAVVISSUTI DI HIROSHIMA E NAGASAKY –PAZIENTI SOTTOPOSTI A TRATTAMENTI DIAGNOSTICI E TERAPEUTICI –ESPOSIZIONI LAVORATIVE (MINATORI) –INCIDENTI NUCLEARI

28 Effetti biologici delle radiazioni Danni a carico delle membrane cellulari Danni a carico delle membrane cellulari Danni a carico degli organuli citoplasmatici (mitocondri, lisosomi) Danni a carico degli organuli citoplasmatici (mitocondri, lisosomi) Danni a carico delle macromolecole cellulari Danni a carico delle macromolecole cellulari Danni a carico del DNA Danni a carico del DNA –diretti –indiretti (mediati da radicali liberi)

29 Effetti biologici delle radiazioni

30 Danno al patrimonio genetico

31 Meccanismi di riparazione Rotture di singola elica (SSB) Rotture di singola elica (SSB) –escissione enzimatica del segmento danneggiato –resintesi di DNA dal segmento integro (stampo) Rotture di doppia elica (DSB) Rotture di doppia elica (DSB) –ricongiunzione dei segmenti interrotti

32 Meccanismi di riparazione Riparazione senza errore (SSB) Riparazione senza errore (SSB) Riparazione imperfetta (DSB) Riparazione imperfetta (DSB) – mutazioni puntiformi – delezioni, riarrangiamenti Non riparazione (DSB) Non riparazione (DSB) Morte cellulare Mutazione Sopravvivenza senza mutazione

33 Mutazioni La cellula mutata può andare incontro a: La cellula mutata può andare incontro a: –morte programmata le mutazioni sono incompatibili con la sopravvivenza cellulare a lungo termine le mutazioni sono incompatibili con la sopravvivenza cellulare a lungo termine –morte riproduttiva la cellula sopravvive fino alla fine del proprio ciclo vitale ma non è più in grado di dividersi la cellula sopravvive fino alla fine del proprio ciclo vitale ma non è più in grado di dividersi –sopravvivenza la cellula mutata può dividersi e trasmettere le mutazioni acquisite alle cellule figlie la cellula mutata può dividersi e trasmettere le mutazioni acquisite alle cellule figlie  neoplasie  neoplasie

34 Riparazione completa Proliferazione cellulare I.R. Mancata Riparazione Riparazione imperfetta Proliferazione neoplastica Morte o inattivazione cellulare

35 Sensibilità alle radiazioni ionizzanti Le cellule più radiosensibili sono quelle: Le cellule più radiosensibili sono quelle: –in piena attività mitotica midollo osseo midollo osseo epiteli epiteli tumori (radioterapia) tumori (radioterapia) –le linee cellulari meno differenziate tessuti embrionari tessuti embrionari (Legge di Bergonie e Tribondeau)

36 Effetti biologici delle R.I. Le cellule sono maggiormente sensibili agli effetti della radiazioni ionizzanti durante la fase M (mitosi) ed il termine della fase G2 Le cellule quiescenti (fase G0) sono scarsamente sensibili alle R.I.

37 Sensibilità alle radiazioni ionizzanti Eccezione alla legge di B e T sono: Linfociti (fase G0) Oociti Cellule staminali midollari I linfociti sono tra le cellule maggiormente sensibili agli effetti delle R.I. tanto che possono essere utilizzate come Indicatore Biologico di Esposizione “in vivo” dal momento che la loro concentrazione ematica scende rapidamente (24 – 48h) in seguito ad una esposizione acuta di 0,25 – 1 Gy secondo una caratteristica curva di deplezione dose- dipendente.

38 Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti Effetti somatici deterministici Effetti somatici deterministici Effetti somatici stocastici Effetti somatici stocastici Effetti genetici stocastici Effetti genetici stocastici Effetti sul prodotto del concepimento Effetti sul prodotto del concepimento

39 Effetti deterministici delle radiazioni ionizzanti

40 Gli effetti deterministici sono dovuti all’irradazione di tutto il corpo oppure localizzata in alcuni tessuti, la quale produce inattivazione cellulare in grado tale da non poter essere compensata dalla proliferazzione delle cellule che sopravvivono. La perdita di cellule che ne risulta può causare una perdita di funzioni grave e clinicamente rillevabile in un tessuto od organo.

41 Effetti deterministici delle radiazioni ionizzanti Vi è una dose soglia al di sotto della quale la perdita di cellule è troppo piccola per produrre una perdita funzionale clinicamente rilevabile del tessuto o dell’organo (effetto clinicamente silente) Oltre al danno diretto sul tessuto irradiato, al quadro patologico concorre il danno indiretto a carico dei vasi sanguigni e la stimolazione della matrice connettivale

42 Effetti deterministici Compaiono solo al superamento di una dose-soglia caratteristica di ogni effetto e per ogni tessuto; Compaiono solo al superamento di una dose-soglia caratteristica di ogni effetto e per ogni tessuto; Il superamento della dose-soglia comporta l’insorgenza dell’effetto in tutti gli irradiati, sia pure in funzione della variabilità individuale Il superamento della dose-soglia comporta l’insorgenza dell’effetto in tutti gli irradiati, sia pure in funzione della variabilità individuale Il periodo di latenza è solitamente breve (giorni, settimane), talvolta l’insorgenza è tardiva (anni) Il periodo di latenza è solitamente breve (giorni, settimane), talvolta l’insorgenza è tardiva (anni) La probabilità e la gravità delle manifestazioni cliniche aumenta proporzionalmente alla dose La probabilità e la gravità delle manifestazioni cliniche aumenta proporzionalmente alla dose

43 Dose soglia e. d. Effetti deterministici delle radiazioni ionizzanti Percentuale, severità dose

44 Effetti deterministici Il frazionamento della dose provoca lo spostamento a destra della soglia di comparsa per gli effetti deterministici (riparazione cellulare), quindi in caso di frazionamento (esposizione a basse dosi per molti anni, come in quelle professionali) devono essere somministrate dosi maggiori per produrre il medesimo effetto. Il frazionamento della dose provoca lo spostamento a destra della soglia di comparsa per gli effetti deterministici (riparazione cellulare), quindi in caso di frazionamento (esposizione a basse dosi per molti anni, come in quelle professionali) devono essere somministrate dosi maggiori per produrre il medesimo effetto.

45 Effetti deterministici delle radiazioni ionizzanti Certi tessuti, come tipicamente il midollo osseo, hanno delle cellule progenitrici ( staminali) a divisione rapida ed in essi il danno si manifesta come un effetto immediato. Altri tessuti, come il fegato, hanno invece tipicamente dei bassi ratei di rinnovamento cellulare e il danno viene espresso sotto forma di effetti tardivi, quando le cellule si dividono.

46 Effetti deterministici delle radiazioni ionizzanti PRECOCI Localizzati Danno a singoli organi e/o tessuti: Alterazioni funzionali e/o morfologiche in giorni e settimane Generalizzati Sindrome Acuta da Radiazioni

47 Effetti deterministici delle radiazioni ionizzanti RITARDATI - Cataratta da Radiazioni - Effetti Teratogeni

48 Radiosensibilità dei diversi tessuti MOLTO RADIOSENSIBILE MEDIAMENTE RADIOSENSIBILE SCARSAMENTE RADIOSENSIBILE Tessuto linfatico Midollo osseo Epiteli Gonadi Tessuti embrionali Pelle Endoteli Polmoni Reni Fegato Cristallino SNC Muscoli Osso e cartilagine Tessuto connettivo

49 Dosi soglia per alcuni effetti deterministici nei tessuti piu’ radiosensibili TESSUTO ED EFFETTI DOSE TOTALE PER ESPOSIZIONE ACUTA (Gy) RATEO DI DOSE ANNUALE RICEVUTA PER ESPOSIZION MOLTO FRAZIONATA O PROTRATTA PER MOLTI ANNI MIDOLLO OSSEO DEPRESSIONE DELL’EMOPOIESI 0,5>0,4 TESTICOLI STERILITA’ TEMPORANEA STERELITA’ PERMANENTE 0,33,5-6,00,42,0

50 TESSUTO ED EFFETTI DOSE TOTALE PER ESPOSIZIONE ACUTA (Gy) RATEO DI DOSE ANNUALE RICEVUTA PER ESPOSIZION MOLTO FRAZIONATA O PROTRATTA PER MOLTI ANNI OVAIOSTERELITA’2,5-6,0>0,2 CRISTALLINO OPACITA’ VISIBILI ALTERAZIONE VISIVA (CATARATTA)2,05,0>0,1>0,4 Dosi soglia per alcuni effetti deterministici nei tessuti piu’ radiosensibili

51 PATOLOGIA DETERMINISTICA CUTANEA RADIODERMITE Sindrome clinica conseguente ad una esposizione acuta della cute all’effetto lesivo delle radiazioni ionizzanti. Il danno si verifica per una dose superiore ai 3 Gy ed è solitamente conseguente ad una esposizione accidentale (es. ritrovamento e manipolazione di sorgente orfana). Il danno è inizialmente a carico dello strato germinativo dell’epitelio, ma va successivamente a coinvolgere l’epidermide, il derma ed i tessuti sottocutanei. La sequenza clinica è caratteristica e dipende dalla dose di esposizione.

52 Dopo l’esposizione compare una reazione eritematosa precoce e fugace con possibile intenso prurito (eritema precoce) Scomparso l’eritema il quadro clinico si mantiene asintomatico per diversi giorni (fino a 3 settimane) (fase di latenza) Dopo tale periodo esordisce il quadro clinico conclamato che in base alla intensità della esposizione può evolvere da una fase eritematosa (eritema secondario) verso la formazione di una epidermite secca, essudativa (flittene), ulcero-necrotica. (fase di stato) PATOLOGIA DETERMINISTICA CUTANEA RADIODERMITE

53 SINTOMODOSE-RANGE(Gy) TEMPO DI COMPARSA (gg) ERITEMA EPILAZIONE> EPITELITE SECCA EPITELITE ESSUDATIVA FLITTENE ULCERAZIONE> NECROSI>25>21 PATOLOGIA DETERMINISTICA CUTANEA RADIODERMITE

54 Radiodermite conseguente ad esposizione localizzata a 7 Gy di R gamma.

55 Radiodermite regione dorsale.

56 Le radiodermiti mostrano un importante componente vascolare che rende ragione della difficile guarigione delle stesse e delle frequenti sovrainfezioni. L’interessamento dei tronchi nervosi rende ragione della importantissima componente algica resistente alle terapie. Ad una distanza di 3 mesi – 2 anni dalla risoluzione del quadro, a livello della sede interessata si può manifestare una fibrosi del derma profondo e del sottocute fino ad una completa scomparsa del tessuto adiposo Frequente la degenerazione neoplastica delle aree fibrotiche PATOLOGIA DETERMINISTICA CUTANEA RADIODERMITE

57 Radiodermite esiti sclerosanti

58 Consegue ad esposizioni protratte a dosi di radiazioni alle mani tipiche dell’epoca “eroica” della radiologia. Clinicamente è caratterizzata da invecchiamento precoce della pelle con assottigliamento generalizzato del sottocute, ipercheratosi irregolare, perdita degli annessi, teleangectasie, onicopatia. Frequente è la degenerazione neoplastica epiteliomatosa del quadro cutaneo. PATOLOGIA DETERMINISTICA CUTANEA RADIODERMATOSI (CUTE DEL RADIOLOGO)

59 Carcinoma squamocellulare su radiodermite cronica

60 Opacità lenticolari possono comparire in seguito ad esposizione acuta a dosi >2 Sv o per esposizione frazionate > 5 Sv (rateo anno >0,1 Sv) Una cataratta (opacità con compromissione del visus) compare per dosi >5 Sv (esposizione acuta) o >8 Sv (esposizione frazionata: rateo annuo >0.15 Sv) Morfologicamente è localizzata in sede sottocapsulare posteriore e deve essere clinicamente differenziata da analoghe opacità dovute ad altri agenti professionali (IR, Visibile, C.E.M., calore) o extraprofessionali (farmaci: cortisone). PATOLOGIA DETERMINISTICA OCULARE CATARATTA DA RADIAZIONI IONIZZANTI La cataratta insorge solitamente a distanza dalla avvenuta esposizione (mesi in caso di esposizione acuta, anni per dosi frazionate).

61 PATOLOGIA DETERMINISTICA OCULARE CATARATTA DA RADIAZIONI IONIZZANTI Non è possibile diagnosticare una “cataratta da radiazioni” se non in base alla dose ricevuta dal cristallino, essendo le opacità da raggi morfologicamente indistinguibili da altre forme precedentemente elencate Opacità centrali o periferiche di natura congenita o acquisita sono presenti nel 25% circa della popolazione Non esiste un maggior rischio di progressione per cataratte pregresse in seguito ad esposizione a R.I.

62 PATOLOGIA DETERMINISTICA EMATOLOGICA LE RADIAZIONI IONIZZANTI ESERCITANO UN EFFETTO DEPRESSIVO E CITOTOSSICO A CARICO DI TUTTI GLI ELEMENTI DELLA SERIE EMATICA; LE CELLULE MAGGIORMENTE SENSIBILI SONO QUELLE STAMINALI DEL MIDOLLO OSSEO CHE POSSONO ESSERE COMPLETAMENTE ABLATE AD UNA DISTANZA DI 48 ORE DA UNA ESPOSIZIONE ACUTA DI 8 Gy; LA MANCANZA DEI PRECURSORI DETERMINA PROGRESSIVA RIDUZIONE DEGLI ELEMENTI CIRCOLANTI IN ACCORDO CON LA LORO CINETICA DI RICAMBIO (CURVE DI DEPLEZIONE); PER QUANTO CONCERNE LE CELLULE EMATICHE CIRCOLANTI, IL TIPO CELLULARE MAGGIORMENTE RADIOSENSIBILE E’ RAPPRESENTATO DAI LINFOCITI CHE VENGONO RIDOTTI PER DOSI >0,25 Gy

63 PATOLOGIA DETERMINISTICA ESPOSIZIONE TB Sindrome Acuta da Radiazioni (SAR- ARS) E’ l’effeto deterministico più grave dell’esposizione a R.I. Segni e sintomi isolati non sono specifici, ma presentandosi collettivamente divengono assai suggestivi Una combinazione di segni e sintomi compare in fasi successive ore e giorni dopo l’esposizione - Fase prodromica - Fase di latenza - Fase clinica - Fase di risoluzione (o morte)

64 Sindrome Acuta da Radiazioni (SAR- ARS) LA COMPLESSITA’ E LA GRAVITA’ DEI SINTOMI E’ DETERMINATA DA: - La dose di radiazioni ricevuta - Il Dose-Rate - La più o meno omogenea dustribuzione della dose nel corpo (irradiazione parziale / irradiazione al corpo intero)

65 Principali sindromi che contribuiscono al decesso dopo esposizione al corpo intero WHOLE BODY DOSE GY SYNDROME TIME OF DEATH AFTER THE EXPOSURE-DAYS 3-10 BONE MARROW GASTROINTESTINAL TRACT >30 NEUROVASCULAR SYSTEM 1-5

66 Effetti deterministici delle radiazioni ionizzanti LA PREVENZIONE DEGLI EFFETTI DETERMINISTICI PUO’ ESSERE EFFICACEMENTE ATTUATA RIDUCENDO L’ESPOSIZIONE AL DI SOTTO DELLA DOSE SOGLIA. ALLE DOSI DI ESPOSIZIONE CONSENTITE NON E’ POSSIBILE LA COMPARSA DI ALCUN EFFETTO DI TIPO DETERMINISTICO NELLA POPOLAZIONE LAVORATIVA.

67 Effetti stocastici delle radiazioni ionizzanti

68 Effetti stocastici (Leucemie, tumori solidi) Gli effetti stocastici sono dovuti a una modificazione di cellule normali provocata da un evento di ionizzazione ( mutazione non letale) La probabilità che una tale modificazione si verifichi in una popolazione di cellule di un tessuto è proporzionale alla dose.

69 Effetti stocastici Non richiedeono il superamento di una dose-soglia per la comparsa (ipotesi cautelativa); Non richiedeono il superamento di una dose-soglia per la comparsa (ipotesi cautelativa); Sono a carattere probabilistico; Sono a carattere probabilistico; Sono distribuiti casualmente nella popolazione esposta; Sono distribuiti casualmente nella popolazione esposta; La frequenza di comparsa aumenta al crescere della dose; La frequenza di comparsa aumenta al crescere della dose; Si manifestano dopo anni (talora decenni) dalla esposizione; Si manifestano dopo anni (talora decenni) dalla esposizione; Non mostrano gradualità di comparsa (effetti tutto o nulla); Non mostrano gradualità di comparsa (effetti tutto o nulla); Sono indistinguibili dagli effetti nei non esposti Sono indistinguibili dagli effetti nei non esposti

70 Basse dosi dose Probabilità dell’effetto Effetti stocastici delle radiazioni ionizzanti

71 dose Probabilità dell’effetto Comportamento delle RI alle basse dosi A B C D A: sovraliminare B: LNT C: sottolineare D: lineare con soglia

72 Effetti stocastici LA COMPARSA DI EFFETTI STOCASTICI (TUMORI) A BASSE DOSI DI ESPOSIZIONE E’ UNA IPOTESI SPERIMENTALE CAUTELATIVA DI RADIOPROTEZIONE NON SUFFREGATA DA EVIDENZE CLINICHE O SPERIMENTALI. LA COMPARSA DI EFFETTI STOCASTICI (TUMORI) A BASSE DOSI DI ESPOSIZIONE E’ UNA IPOTESI SPERIMENTALE CAUTELATIVA DI RADIOPROTEZIONE NON SUFFREGATA DA EVIDENZE CLINICHE O SPERIMENTALI. ALCUNI AUTORI ATTRIBUISCONO EFFETTI PROTETTIVI ALLE BASSE ESPOSIZIONI A RADIAZIONI IONIZZANTI (“ORMESI DA RADIAZIONI”; RISPOSTA ADATTATIVA) ALCUNI AUTORI ATTRIBUISCONO EFFETTI PROTETTIVI ALLE BASSE ESPOSIZIONI A RADIAZIONI IONIZZANTI (“ORMESI DA RADIAZIONI”; RISPOSTA ADATTATIVA)

73 Effetti neoplastici alle basse dosi Iniziali evidenze epidemiologiche per induzione di neoplasie sono presenti per dosi: Iniziali evidenze epidemiologiche per induzione di neoplasie sono presenti per dosi: 5 – 50 mSv per esposizioni acute5 – 50 mSv per esposizioni acute 50 – 100 mSv per esposizioni protratte50 – 100 mSv per esposizioni protratte Al di sotto di tali valori non è possibile verificare l’associazione (confondenti) Limiti di esposizione professionale: 20 mSv/anno

74 Effetti stocastici + Exposed in a nuclear accident +U-miners + Early radiologist + Ra-dial painters A- bomb survivors SkinBoneBreastLung Thyroid gland leukemia Population groups

75 Anni dall’esposizione Effetti stocastici delle radiazioni ionizzanti Incidenza 25 Leucemie, Osteosarcoma Altri tumori 30 Andamento temporale del rischio di neoplasia dopo esposizione

76 Effetti genetici delle radiazioni ionizzanti

77 Effetti genetici NON E’ STATO POSSIBILE FINO AD ORA RILEVARE UN ECCESSO DI MALATTIE EREDITARIE NELLA PROGENIE DI SOGGETTI UMANI ESPOSTI A RADIAZIONI IONIZZANTI RISPETTO AI SOGGETTI NON ESPOSTI. NON E’ STATO POSSIBILE FINO AD ORA RILEVARE UN ECCESSO DI MALATTIE EREDITARIE NELLA PROGENIE DI SOGGETTI UMANI ESPOSTI A RADIAZIONI IONIZZANTI RISPETTO AI SOGGETTI NON ESPOSTI. NELLA DISCENDENZA DEGLI ESPOSTI ALLE BOMBE DI HIROSHIMA E NAGASAKY (30000 SOGGETTI) NON E’ MAI STATO RILEVATO ALCUN INCREMENTO DI MALATTIE GENETICHE NELLA DISCENDENZA DEGLI ESPOSTI ALLE BOMBE DI HIROSHIMA E NAGASAKY (30000 SOGGETTI) NON E’ MAI STATO RILEVATO ALCUN INCREMENTO DI MALATTIE GENETICHE TALI EVIDENZE SONO STATE SOLO SU SPECIE ANIMALI E VEGETALI E, PRECAUZIONALMENTE, SI APPLICANO ALLA PROGENIE UMANA TALI EVIDENZE SONO STATE SOLO SU SPECIE ANIMALI E VEGETALI E, PRECAUZIONALMENTE, SI APPLICANO ALLA PROGENIE UMANA

78 Effetti deterministici “speciali” EFFETTI TERATOGENI DELLE RADIAZIONI

79 Effetti sul prodotto del concepimento I tessuti embrionari e fetali sono sensibili all’azione delle radiazioni e l’effetto provocato dalla esposizione dipende dallo stadio di sviluppo I tessuti embrionari e fetali sono sensibili all’azione delle radiazioni e l’effetto provocato dalla esposizione dipende dallo stadio di sviluppo

80 Effetti sul prodotto del concepimento TIPICI EFFETTI DELLE RADIAZIONI SULL’EMBRIONE Morte embrionale, fetale o neonatale Ritardo della crescita intrauterina Malformazioni congenite

81 Effetti delle radiazioni nelle varie fasi della gestazione ETA’ GESTAZIONALE STADIO EFFETTO DELLE RADIAZIONI 0-9 GIORNI PREIMPIANTOTUTTOONULLA 10 GIORNI 6 SETTIMANE ORGANOGENESI MALFORMAZION I CONGENITE RITARDO DI CRESCITA 6-40SETTIMANEFETALE RITARDO DI CRESCITA, MICROCEFALIA, RITARDO MENTALE

82 Effetti sul prodotto del concepimento FASE PREIMPIANTO (1-9° giorno): FASE PREIMPIANTO (1-9° giorno): Il danno può condurre alla morte dell’embrione o ad una sopravvivenza senza danni dello stesso (legge del “tutto o nulla”) In pratica l’unico effetto che potrà manifestarsi sarà una precocissima interruzione di gravidanza.

83 Effetti sul prodotto del concepimento MORFOGENESI (9°giorno-3°mese): MORFOGENESI (9°giorno-3°mese): in tale periodo i tessuti sono in attiva replicazione ed altamente radiosensibili (max 8 – 12 sett); i danni causati dalle radiazioni in questo periodo possono determinare la comparsa di malformazioni. FASE FETALE (3°mese-termine gestazione): FASE FETALE (3°mese-termine gestazione): La sensibilità degli organi all’azione delle radiazioni decresce mentre rimane alta la possibilità di effetto sul SNC con possibile ritardo mentale nel nascituro.

84 Effetti delle radiazioni nelle varie fasi della gestazione Nella fase preimpianto il danno da radiazioni risulta o nella morte o nella sopravvivenza dell’uovo fecondato senza effetti apprezzabili In pratica l’unico effetto che potrà manifestarsi sarà una precocissima interruzione di gravidanza.

85 Effetti delle radiazioni nelle varie fasi della gestazione Il periodo più critico è quello dell’ organogenesi. Gli embrioni sono sensibili agli effetti letali, teratogenici e ritardanti l’accrescimento a causa della criticità delle attività cellulari e dell’elevato numero di cellule radiosensibili. Gli effetti predominanti per dosi > 0,5 Gy sono: Ritardo di crescita intrauterino, importanti malformazioni congenite, microcefalia e ritardo mentale. Malformazioni radioindotte in strutture diverse dal Sistema Nervoso Centrale non sono comuni nell’uomo. Il danno neurologico radioindotto si osserva a partire dall’inizio dell’organogenesi (8 settimane) e si stende a tutto il periodo fetale.

86 Effetti delle radiazioni nelle varie fasi della gestazione Dati sui sopravvissuti alle esplosioni atomiche indicano che la microcefalia può risultare da dosi in aria di 0,1-0,2 Gy. L’incidenza di grave ritardo mentale come funzione della dose è lineare senza soglia apparente a 8-15 settimane con un coefficiente di rischio di 0,4 Gy. L’incidenza è circa 4 volte inferiore a settimane. Per le altre malformazione è riportata l’evidenza di una soglia. L’ irradiazione nel periodo fetale può determinare ritardo di accrescimento.

87 Indicazioni per l’interruzione di gravidanza Dose soglia per effetti teratogeni circa 0,1 Gy Tasso di abortività naturale <30 %. A 0,1 Gy l’incremento è dello 0.1-1% Per dosi al feto > 0,5 Gy a 7-13 settimane: rischio significativo di ritardo di accrescimento e danno neurologico ,5 Gy a 7-13 settimane: decisione dei genitori con assistenza da parte del medico

88 Effetti sul prodotto del concepimento DATA LA SENSIBILITA’ DEL NASCITURO ALL’EFFETTO DELLE RADIAZIONI IONIZZANTI, E’ ESTREMAMENTE IMPORTANTE CHE ESSO NON VENGA ESPOSTO AL RISCHIO DI ESPOSIZIONE PER TUTTO IL PERIODO GESTAZIONALE. A TAL FINE LA LAVORATRICE DEVE DARE IMMEDIATO AVVISO DELLO STATO DI GRAVIDANZA AL PROPRIO DATORE DI LAVORO (O AL PREPOSTO) NON APPENA NE VENGA A CONOSCENZA PER ESSERE ALLONTANATA DALLA LAVORAZIONE COMPORTANTE ESPOSIZIONE E REIMPIEGATA IN MANSIONE COMPATIBILE

89 Radioprotezione Normativa

90 Campo di applicazione (art. 1) 1. Le disposizioni del presente decreto si applicano: a) alla costruzione, all'esercizio ed alla disattivazione degli impianti nucleari; "b) a tutte le pratiche che implicano un rischio dovuto a radiazioni ionizzanti provenienti da una sorgente artificiale o da una sorgente naturale nei casi in cui i radionuclidi naturali siano o siano stati trattati per le loro proprietà radioattive fissili o fertili e cioè : 1) alla produzione, trattamento, manipolazione, detenzione, deposito, trasporto, importazione, esportazione, impiego, commercio, cessazione della detenzione, raccolta e smaltimento di materie radioattive; 2) al funzionamento di macchine radiogene; 3) alle lavorazioni minerarie secondo la specifica disciplina di cui al capo IV;". "b-bis) alle attività lavorative diverse dalle pratiche di cui ai punti 1, 2 e 3 che implicano la presenza di sorgenti naturali di radiazioni, secondo la specifica disciplina di cui al capo III bis;

91 Principi concernenti le pratiche (art. 2) “I nuovi tipi o le nuove categorie di pratiche che comportano una esposizione a radiazioni devono essere giustificate … dai loro vantaggi … rispetto al detrimento sanitario che ne può derivare” (Giustificazione) “I nuovi tipi o le nuove categorie di pratiche che comportano una esposizione a radiazioni devono essere giustificate … dai loro vantaggi … rispetto al detrimento sanitario che ne può derivare” (Giustificazione) “Qualsiasi pratica deve essere svolta in modo da mantenere l’esposizione al livello più basso ragionevolmente ottenibile…” (Ottimizzazione) “Qualsiasi pratica deve essere svolta in modo da mantenere l’esposizione al livello più basso ragionevolmente ottenibile…” (Ottimizzazione) “La somma delle dosi derivanti da tutte le pratiche non deve superare i limiti di dose stabiliti per i lavoratori esposti, gli apprendisti, gli studenti e gli individui della popolazione” (Limitazione) “La somma delle dosi derivanti da tutte le pratiche non deve superare i limiti di dose stabiliti per i lavoratori esposti, gli apprendisti, gli studenti e gli individui della popolazione” (Limitazione)

92 Limitazione delle dosi Limiti massimi fissati per i lavoratori. Devono essere tali da: rendere impossibile lo sviluppo di effetti deterministici (inferiori alla dose soglia) rendere impossibile lo sviluppo di effetti deterministici (inferiori alla dose soglia) rendere improbabile lo sviluppo di effetti stocastici (livello più basso ragionevolmente possibile) rendere improbabile lo sviluppo di effetti stocastici (livello più basso ragionevolmente possibile) I limiti di dose sono diversi per le differenti categorie di soggetti (popolazione generale, lavoratori)

93 Capo VIII “Protezione sanitaria dei lavoratori” Si applica a: Si applica a: –Lavoratori subordinati –Lavoratori ad essi equiparati Apprendisti Apprendisti Studenti Studenti Allievi di istituti di istruzione ed universitari Allievi di istituti di istruzione ed universitari

94 Lavoratori Esposti (All. III) L’EQ nella relazione preliminare di radioprotezione prevede alla classificazione dei lavoratori e delle aree L’EQ nella relazione preliminare di radioprotezione prevede alla classificazione dei lavoratori e delle aree Son identificati come “Lavoratori Esposti” coloro che a causa della specifica attività svolta sono suscettibili di superare in un anno solare uno o più dei seguenti valori di esposizione: Son identificati come “Lavoratori Esposti” coloro che a causa della specifica attività svolta sono suscettibili di superare in un anno solare uno o più dei seguenti valori di esposizione: –1 mSv di Dose Efficace –15 mSv di Dose Equivalente per il Cristallino –50 mSv di Dose Equivalente per: cute cute estremità estremità

95 Classificazione dei lavoratori esposti I lavoratori esposti sono classificati in: I lavoratori esposti sono classificati in: –categoria A –categoria B a seconda che siano suscettibili di superare (cat. A) uno dei seguenti valori di esposizione: 6 mSv di Dose Efficace 45 mSv di Dose Equivalente per il Cristallino 150 mSv di Dose Equivalente per cute cute estremità estremità

96 Limiti di dose per i Lavoratori esposti (categoria A e B) 20 mSv di Dose Efficace 20 mSv di Dose Efficace 150 mSv di Dose Equivalente per il Cristallino 150 mSv di Dose Equivalente per il Cristallino 500 mSv di Dose Equivalente per 500 mSv di Dose Equivalente per cute cute estremità estremità La verifica del non superamento dei limiti di dose viene effettuata dall’Esperto Qualificato mediante lettura dei dosimetri individuali. Le rilevazioni individuali sono obbligatorie per i radioesposti di categoria A.

97 Gli strumenti di rivelazione delle radiazioni Dosimetri ambientali Dosimetri personali Rivelatori a gas Camera a ionizzazione, contatore geiger emulsioni fotografiche Dosimetri a termoluminescenza

98 funzionano con questo principio: Contatori Geiger Camere ad ionizzazione Penne dosimetriche individuali Principio di funzionamento dei rivelatori a gas

99 Rivelatori a gas: penne dosimetriche individuali

100 Vari tipi di film-badge Devono essere SEMPRE portati al seguito Una volta letti, costituiscono un documento Stabile ed archiviabile della dose ricevuta

101 Alcuni tipi di dosimetri TLD

102 Classificazione delle aree di lavoro Zona Classificata: qualsiasi zona sottoposta a regolamentazione ai fini della radioprotezione –Zona Sorvegliata: qualsiasi zona nella quale sia possibile il superamento di uno qualsiasi dei valori limite per la classificazione di lavoratore esposto di categoria B –Zona Controllata: qualsiasi zona nella quale sia possibile il superamento di uno qualsiasi dei valori limite per la classificazione di lavoratore esposto di categoria A L’accesso alla zona Controllata è segnalato e regolamentato da apposite procedure scritte.

103 Disposizioni per le lavoratrici madri (art. 69) le donne gestanti non possono svolgere attività che le espongano in zone classificate o comunque attività che potrebbero esporre il nascituro ad una dose che ecceda 1 mSv durante il periodo di gravidanza le donne gestanti non possono svolgere attività che le espongano in zone classificate o comunque attività che potrebbero esporre il nascituro ad una dose che ecceda 1 mSv durante il periodo di gravidanza E’ fatto obbligo alle lavoratrici di notificare al DDL il proprio stato di gestazione, non appena accertato. E’ fatto obbligo alle lavoratrici di notificare al DDL il proprio stato di gestazione, non appena accertato. E’ vietato adibire le donne che allattano ad attività comportanti un rischio di contaminazione (radioisotopi) E’ vietato adibire le donne che allattano ad attività comportanti un rischio di contaminazione (radioisotopi)

104 Sorveglianza Medica La Sorveglianza Medica viene condotta mediante visite mediche: La Sorveglianza Medica viene condotta mediante visite mediche: –preventive –periodiche annuali (categoria B) annuali (categoria B) semestrali (categoria A) semestrali (categoria A) –Sorveglianza medica eccezionale –a fine rapporto di lavoro I lavoratori hanno l’obbligo di sottoporsi a visita di sorveglianza medica

105 Sorveglianza Medica –Stato di salute generale Funzionalità psico-fisica Funzionalità psico-fisica –Funzionalità di organi ed apparati critici per l’esposizione Cute Cute Organi emopoietici Organi emopoietici Cristallino Cristallino Altri (tiroide, etc) Altri (tiroide, etc) –Eventuali condizioni di ipersuscettibilità individuale Genetico – ereditarie (sindromi familiari) Genetico – ereditarie (sindromi familiari) Patologiche individuali (malattie pregresse o in atto) Patologiche individuali (malattie pregresse o in atto) Ambientali (fumo di sigaretta, inquinanti, etc) Ambientali (fumo di sigaretta, inquinanti, etc)


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