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Unità di Misura Dose Assorbita : energia per unità di massa Gy (gray) = 1 J / Kg1 rad= 0.01 Gy Esposizione : quantità totale di ionizzazioni per massa.

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1 Unità di Misura Dose Assorbita : energia per unità di massa Gy (gray) = 1 J / Kg1 rad= 0.01 Gy Esposizione : quantità totale di ionizzazioni per massa di aria C/kg = Coulomb/kg1 R = 2.58x10 -4 C/Kg Dose equivalente: dose assorbita x EBR Sv = Gy x EBR1 rem = 0.01 Sv

2 Radiobiologia Alte Dosi Effetti precoci risultano in sintomi clinici entro poche settimane. Una o due ore dopo lesposizione corpo intero di 0.5 Gy compaiono sintomi (reazione prodromica: nause, vomito, diarrea) Effetti tardivi compaiono mesi o anni dopo (carcinogenesi, cataratta, ecc.) Basse dosi Dosi inferiori a 0.1 Gy e devono essere considerati solo gli effetti tardivi di tipo genetico o somatico

3 Medicina Nucleare Radiobiologia Le radiazioni ionizzanti sono capaci di produrre danni Piccole dosi sono pericolose ? Il modello no-soglia è un modello conservativo

4 Medicina Nucleare Radiobiologia Rischio 1/ RischioQuantità Vivere a New York2 giorni Fabbrica di PVC10 anni Viaggiare in auto300 miglia Viaggiare in aereo1000 miglia Fumare1.4 sigarette

5 Medicina Nucleare Radiobiologia - Danno fisico - Danno chimico - Danno biologico

6 Medicina Nucleare Radiobiologia Produzione di coppie di ioni in maniera random Azione Diretta Azione Indiretta radiolisi dellacqua e formazione di radicali liberi DNA molecola target

7 Medicina Nucleare Radiobiologia Trasformazioni e Mutazioni Danni relativamente modesti del DNA si associano a variazioni della chimica cellulare Trasformazioni sono state dimostrate in vitro in cellule di mammifero per dosi di 10 mGy La frequenza di trasformazione è nellordine di per Gy

8 Medicina Nucleare Radiobiologia Trasformazioni e Mutazioni In altri casi si ha delezione di numerose coppie di basi La frequenza di questo evento è nellordine di /10 -6 per Gy

9 Medicina Nucleare Radiobiologia Morte Cellulare Danni molto severi del DNA sono associati a morte cellulare Morte di cellule in fase di riproduzione Apoptosi Morte non apoptotica di cellule in interfase

10 Medicina Nucleare Radiobiologia Morte di cellule in fase di riproduzione Modello del bersaglio unico (radiazioni ad alto LET) Esponenziale S = e -D/D0 D = dose D 0 = reciproco della pendenza

11 Medicina Nucleare Radiobiologia Morte di cellule in fase di riproduzione Modello del bersaglio multiplo (radiazioni a basso LET) Esponenziale con spalla S = 1 - (1- e -D/D0 ) n D = dose D 0 = reciproco della pendenza n = numero di estrapolazione (intercetta estrapolata della parte lineare)

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13 Medicina Nucleare Radiobiologia Morte di cellule in fase di riproduzione Una curva di sopravvivenza cellulare può essere caratterizzata con questi modelli specificando D 0 e, con le radiazioni a basso LET, n In genere, D 0 è più piccolo, cioè la curva è più ripida, con radiazioni ad alto LET

14 Medicina Nucleare Radiobiologia Morte di cellule in fase di riproduzione Un modello alternativo è quello della doppia azione S = e -( D+ DD) Basse dosi di radiazioni a basso LET il termine D 2 è trascurabile Il modello è ampiamente applicabile a numerosi effetti delle radiazioni

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16 Medicina Nucleare Radiobiologia Morte di cellule in fase di riproduzione Per molte cellule di mammifero in vitro D 0 è circa 1-2 Gyen è circa 2-3 Le maggiori eccezioni sono i linfociti e le cellule del midollo osseo per le quali D 0 è circa 0.7 Gy

17 Medicina Nucleare Radiobiologia Apoptosi Morte cellulare programmata Gene soppressore p53 D 0 di circa 4 Gy in cellule tumorali irradiate

18 Dopo singola dose di 2.5 Gy (cellule di tumore ovarico murino)

19 Valutazione a 4 ore (cellule di tumore ovarico murino)

20 Medicina Nucleare Radiobiologia Morte non apoptotica di cellule in interfase Dosi molto alte Esplosioni nucleari Importanza limitata o nulla in Radiobiologia

21 Medicina Nucleare Radiobiologia Fattori Modificanti Fisici Chimici Biologici

22 Medicina Nucleare Radiobiologia Fattori Modificanti Fisici LET Rate di Dose (la stessa dose frazionata ha effetti minori) Temperatura (il calore sensibilizza le cellule per basso LET)

23 Medicina Nucleare Radiobiologia Fattori Modificanti Chimici Ossigeno (sensibilizza interagendo con i radicali liberi) Radioprotettori (gruppi sulfidrilici) Radiosensibilizzanti

24 Medicina Nucleare Radiobiologia Fattori Modificanti Biologici Riparazione Fase del ciclo: M e G 2 molto sensibili S tardivo molto resistenti S precoce e G 1 intermedie

25 Medicina Nucleare Radiobiologia Effetti delle Radiazioni nei mammiferi STOCASTICIprobabilità in funzione della dose (per piccole alterazioni cellulari) DETERMINISTICIseverità in funzione della dose (per morte cellulare)

26 Medicina Nucleare Radiobiologia Effetti Stocastici Assenza di dose soglia, e se esiste è circa mSv Cancerogenesi ed effetti genetici

27 Medicina Nucleare Radiobiologia Effetti Stocastici Morti/anno/Sv (modello additivo) Rischio relativo in eccesso (modello moltiplicativo), si calcola come incidenza nella popolazione esposta diviso incidenza nella popolazione di controllo

28 Effetti Stocastici Cancro sopravvissuti di Hiroshima e Nagasaki

29 Medicina Nucleare Radiobiologia Effetti Stocastici: Cancro Rischio di Ca mammella maggiore in donne irradiate (fluoroscopia del torace) prima dei 20 anni e legato a stato ormonale Ca polmone in lavoratori miniere di uranio Rischio relativo di Ca dello stomaco di 3.7cin pazienti irradiati per ulcera peptica ( ) Rischio relativo di Ca tiroideo di 1.27 per pazienti trattati con I-131 con dosi di 0.5 Gy

30 Medicina Nucleare Radiobiologia Isole Marshall AtolloEtàDose(Gy)Cancro Rongelap1> % > % Alingnae< > Utirik< % > % Controlli<100.9% >100.8%

31 Medicina Nucleare Radiobiologia Effetti Stocastici: Cancro Relazione con lesposizione prenatale Studio condotto in caso di Rx della pelvi non ha trovato associazione significativa Nei sopravvissuti giapponesi si è trovato incremento di casi di cancro una volta giunti alla mezza età

32 Medicina Nucleare Radiobiologia Effetti Stocastici: Cancro Rischio Il comitato sugli Effetti Biologici delle Radiazioni Ionizzanti (BEIR) Ha valutato che il rischio di cancro radiogenico dopo esposizione acuta ad alte dosi di radiazioni a basso LET è 8%/Sv Questo rischio deve essere ridotto di un fattore 2-4 per basse dosi o basso rate di dose


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