La dose al paziente in radiologia UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI SALERNO FACOLTA’ DI SCIENZE MM. FF. NN. CORSO DI LAUREA IL FISICA MASTER DI 1° LIVELLO VERIFICHE DI QUALITÀ IN RADIODIAGNOSTICA, MEDICINA NUCLEARE E RADIOTERAPIA La dose al paziente in radiologia (1^ Lezione) F. Malgieri

Radiazioni ionizzanti e grandezze radiometriche, dosimetriche e radioprotezionistiche.

Radiazioni ionizzanti Hanno capacità di strappare elettroni legati nella materia che attraversano. Direttamente ionizzanti (dotate di carica elettrica) interazione continua  ‘range’ finito Indirettamente ionizzanti (prive di carica elettrica) interazione probabilistica  attenuazione esponenziale

Grandezze radiometriche Fluenza di particelle in un punto P: F = d N / d a [m-2] Fluenza di energia in un punto P:  = d E / d a [J * m-2] dove d N e d E rappresentano rispettivamente il numero delle particelle e l’energia delle particelle che attraversa la sezione massima d a della sfera elementare centrata sul punto P.

Grandezze dosimetriche fisiche Esposizione: X = (e/Wa) * (men / r) *  Q*Kg-1 Kerma: K = (mtr / r) *  [J*Kg-1] Gy (Gray) Dose assorbita [J*Kg-1] Gy (Gray) rad. ind. ionizz.: D = (men / r) *  rad. dirett. ionizz.: D = E FE * (S / r)coll. dE

Grandezza dosimetrica radioprotezionistica Poichè l’effetto biologico delle radiazioni ionizzanti, dipende, oltre che dalla dose, dal LET della radiazione, in radioprotezione è utilizzata la grandezza dose equivalente H = D * wR [J*Kg-1] Sv (Sievert) con WR ‘fattore di peso della radiazione’.

Valori dei fattori di peso WR Fotoni, elettroni e muoni 1 Neutroni con energia < 10 keV 5 tra 10 keV - 100 keV 10 > 100 keV - 2 MeV 20 > 2 MeV - 20 MeV 10 > 20 MeV 5 Protoni 5 Particelle a e nuclei pesanti 20

Effetti biologici delle radiazioni ionizzanti.

Effetti deterministici Traggono origine dalla uccisione/disattivazione di un gran numero di cellule di uno stesso organo o tessuto. Consistono in alterazioni morfologiche e fun-zionali dell’organo o tessuto irradiato, che si manifestano in tempi relativamente brevi. Hanno soglia. Al crescere della dose, oltre il valore di soglia, aumenta rapidamente la gravità del danno.

Caratteristica degli effetti deterministici

Effetti stocastici Traggono origine da modificazioni non letali nelle cellule irradiate. Consistono nella possibile insorgenza di tumori solidi e leucemie nell’individuo irradiato dopo tempi 'di latenza' notevolmente lunghi e/o di malformazioni nelle future generazioni. Non hanno soglia. Al crescere dell'equivalente di dose aumenta la probabilità (frequenza) del danno ma non la sua gravità.

E  ST wT * HT <1 mSv/y <20 mSv/y Grandezze radioprotezionistiche: dose efficace (per la tutela dagli effetti stocastici) popolazione lavoratori E  ST wT * HT <1 mSv/y <20 mSv/y ____________________________________________________ wT gonadi .................................................................... : 0,20 midollo rosso, polmoni, colon, stomaco .............. : 0,12 mammelle, tiroide ................................................. : 0,05 vescica, fegato, esofago ......................................... : 0,05 superfici ossee, cute ............................................... : 0,01 rimanenti organi e tessuti ..................................... : 0,05 rimanenti organi e tessuti: n. 10 (ghiandole surrenali, cervello, vie respiratorie extra-toraciche, reni, intestino tenue, tessuto muscolare, pancreas, milza, timo, utero)

Effetti stocastici: da dove derivano i valori dei fattori di peso wT dei diversi organi e tessuti, per i casi di esposizione non uniforme?

Relative contribution of organs and tissues to the total detriment   Prob. fatal Relat. lenght Relat. non cancer (per of life lost fatal contrib. Relative 10000/Sv) ( l / l ) (2-k) contribution Bladder 30 0,65 1,50 0,040 Bone marrow 50 2,06 1,01 0,143 Bone surface 5 1,00 1,30 0,009 Breast 20 1,21 0,050 Colon 85 0,83 1,45 0,141 Liver 15 1,05 0,022 Lung 0,90 0,111 Oesophagus 0,77 0,034 Ovary (1) 10 1,12 0,020 Skin 2 2,00 0,006 Stomach 110 1,10 0,139 Thyroid 8 1,90 0,021 Remainder 0,91 1,29 0,081 Gonads (2) 100 (2) 1,33 === 0,183 (4) Total 500 (3) 1,000 (1) include tumori ovarici. (2) per gravi effetti genetici. (3) riferito ai danni somatici . (4) comprendente anche le ovaie.

Limiti di dose per i lavoratori e la popolazione, ad esclusione delle esposizioni mediche.

Origine dei limiti di dose per gli effetti stocastici: effetti stocastici sui lavoratori.

Origine dei limiti di dose per gli effetti stocastici: effetti stocastici sulla popolazione.

Grandezze radioprotezionistiche: dose equivalente a specifici organi e tessuti (per la tutela dagli effetti deterministici) popolazione lavoratori _________________________________________________________ cristallino <15 mSv/y <150 mSv/y pelle, su qualsiasi superficie di 1 cm2 <50 mSv/y <500 mSv/y mani, avambracci, piedi, caviglie <50 mSv/y <500 mSv/y

Modalità di esposizione alle radiazioni ionizzanti Irraggiamento esterno Incorporazione

Contributi alla dose totale alle persone

Contributi alla dose totale alle persone derivanti dalle attività umane

Esposizioni da attività produttive ed esposizioni mediche.

Esposizioni dei lavoratori e della popolazione (derivanti dalle attività produttive) Per i lavoratori e gli individui della popolazione le esposizioni a radiazioni ionizzanti costituiscono situazioni indesiderate in assoluto, da limitare e minimizzare, e, pertanto [art. 6 c. 3 Direttiva 96/29], “la somma delle dosi derivanti da tutte le pratiche in oggetto non deve superare i limiti di dose … per i lavoratori esposti, gli apprendisti, gli studenti e gli individui della popolazione”, e “nel quadro dell’ottimizzazione, qualsiasi esposi-zione deve essere mantenuta al livello più basso ragionevolmente ottenibile, tenuto conto dei fattori economici e sociali.”

Esposizioni mediche (1) Per le persone esposte a fini medici le esposizioni a radiazioni sono finalizzate a realizzare benefici diretti allo stesso individuo irradiato e, pertanto, non sono proponibili limiti di dose e, ai fini della ottimizzazione [art. 4 Dirett. 97/43] “Tutte le dosi dovute a esposizioni mediche per scopi diagnostici devono essere mantenute al livello più basso ragionevolmente ottenibile e compatibile con il raggiungimento della infor-mazione diagnostica richiesta, tenendo conto di fattori economici e sociali.”

Esposizioni mediche (2) “Per tutte le esposizioni mediche di persone a fini terapeutici, …, l’esposizione di volumi bersaglio deve essere programmata indivi-dualmente tenendo conto che le dosi a volumi e tessuti non bersaglio devono essere le più basse ragionevolmente ottenibili e compatibili con il fine radioterapico perse-guito con l’esposizione.”

Radioprotezione del paziente nelle esposizioni mediche.

Relative contribution of organs and tissues to the total detriment   Prob. fatal Relat. lenght Relat. non cancer (per of life lost fatal contrib. Relative 10000/Sv) ( l / l ) (2-k) contribution Bladder 30 0,65 1,50 0,040 Bone marrow 50 2,06 1,01 0,143 Bone surface 5 1,00 1,30 0,009 Breast 20 1,21 0,050 Colon 85 0,83 1,45 0,141 Liver 15 1,05 0,022 Lung 0,90 0,111 Oesophagus 0,77 0,034 Ovary (1) 10 1,12 0,020 Skin 2 2,00 0,006 Stomach 110 1,10 0,139 Thyroid 8 1,90 0,021 Remainder 0,91 1,29 0,081 Gonads (2) 100 (2) 1,33 === 0,183 (4) Total 500 (3) 1,000 (1) include tumori ovarici. (2) per gravi effetti genetici. (3) riferito ai danni somatici . (4) comprendente anche le ovaie.

Rischio % di morte per mSv [UNSCEAR Report 1993]

Valori medi della dose efficace per alcuni esami radiologici [Rad. Prot. n. 136, MHRA Ev. Cen. UK Dep. Health, 2003]   dose efficace [mSv] TC R-X conv. mandibola 0,8 <0,02 (OP) testa 2 0,03 torace 8 0,02 addome 10 0,7 pelvi

Rischio di morte prodotto da 10000 esami su pazienti di età tra 10 e 30 anni Rxconv. TC mandibola 0,016 (OP) 0,64 testa 0,024 1,6 torace 0,016 6,4 addome 0,56 8,0 pelvi

‘Peso’ degli esami TC NRPB Report 1989 2% degli esami 20% della dose efficace   NRPB Report 1999 4% degli esami 40% della dose efficace Attualmente ?? 60 - 70 % della dose efficace

Giustificazione degli esami art. 3 D. Lgs. 187/2000 I nuovi tipi di pratiche devono essere preventiva-mente giustificati e le pratiche esistenti devono essere rivedute ogni qualvolta vengono acquisite prove nuove e rilevanti sulla loro efficacia o le loro conse-guenze. Le singole esposizioni devono essere giustificate, tenuto conto di possibile tecniche alternative con minore esposizione o senza esposizione. Il prescrivente e lo specialista si avvalgono delle informazioni acquisite o si assicurano di non essere in grado di procurarsi le precedenti informazioni diagnostiche o documentazioni mediche pertinenti.

Correttezza delle procedure Art. 6 D. Lgs. 187/2000 3. L’esercente ed il responsabile dell’impianto radiolo-gico, nell’ambito delle rispettive competenze, garan-tiscono che nelle procedure inerenti la radioterapia lo specialista si avvalga di un esperto in fisica medica e che nelle attività di medicina nucleare in vivo sia disponibile un esperto in fisica medica. Nelle linee guida di cui al comma 1 sono eventualmen-te stabilite le altre pratiche radiologiche in cui debba essere previsto l’intervento di un esperto in fisica medica per consulenza sull’ottimizzazione, ivi com-presa la dosimetria dei pazienti e la garanzia di quali-tà, compreso il controllo di qualità, nonché per consu-lenza su problemi connessi con la radioprotezione relativa alle esposizioni mediche, se richiesto.

Controllo delle attrezzature Art. 8 D. Lgs. 187/2000 2. Il responsabile dell’impianto radiologico, avvalen-dosi dell’esperto in fisica medica, provvede: a) a ché siano intrapresi adeguati programmi di garanzia della qualità, compreso il controllo di qualità, nonché valutazione della dose o della attività somministrata ai pazienti; b) a ché siano effettuate prove di accettazione prima dell’entrata in uso delle attrezzature radiologiche e quindi prove di funzionamento sia a intervalli regolari che dopo ogni intervento rilevante di manutenzione. In base ai risultati delle prove il responsabile dell’impianto esprime il giudizio di idoneità all’uso clinico delle attrezzature.

Controllo di qualità Art. 7 del D.Lgs. 187/2000 6. Il controllo di qualità di cui all’articolo 8, comma 2, lettera a), può essere svolto dal tecnico sanitario di radiologia medica. 13. Colui che, al momento della pubblicazione del presente decreto, è in possesso di una delle abilitazioni prescritte dall’articolo 78 del decreto legislativo 17 marzo 1995, n. 230, e iscritto nell’elenco di cui allo stesso articolo può continuare ad esercitare l’attività di controllo di qualità delle apparecchiature radiolo-giche ed è soggetto a quanto prescritto ai commi 8 e 9.

Controllo di qualità Art. 8 del D.Lgs. 187/2000 3. Il responsabile dell’impianto radiologico, avvalen-dosi dell’incaricato dell’esecuzione dei controlli di qualità, predispone il protocollo di esecuzione delle prove necessarie ad esprimere il proprio giudizio di idoneità.

Registrazione dei controlli Art. 8 D. Lgs. 187/2000 8. I dati relativi ai programmi, ai controlli e alle prove di cui al comma 2 sono registrati e conservati per almeno cinque anni, a cura del responsabile dell’impianto radiologico, anche su supporto informatico; in tale caso, deve essere garantita la permanenza delle registrazioni, anche mediante la duplicazione del supporto.

Definizione dell’Esperto in fisica medica Esperto in fisica medica [art. 2 D. Lgs. 187/2000] “persona esperta nella fisica o tecnologia delle radiazioni applicata alle esposizioni che rientrano nel campo di applicazione del presente decreto legislativo, con una formazione ai sensi dell’articolo 7, comma 5, e che, se del caso, agisce o consiglia sulla dosimetria dei pazienti, sullo sviluppo e l’impiego di tecnologie e attrezzature complesse, sulla ottimizzazione, sulla garanzia di qualità, compreso il controllo della qualità, e su altri problemi riguardanti la radioprotezione relativa alle esposizioni che rientrano nel campo di applicazione della presente direttiva.”.

Qualificazione dell’Esperto in fisica medica Art. 7 del D. Lgs Qualificazione dell’Esperto in fisica medica Art. 7 del D. Lgs. 187/2000 “Formazione” 5. ….. L’esercizio di tali attività è consentito ai laure-ati in fisica in possesso del diploma di specializza-zione in fisica sanitaria o ad esso equipollente ai sensi del citato decreto 30 gennaio 1998. L’esercizio è consentito, altresì, ai laureati in fisica, chimica ed ingegneria, privi di specializzazione, che, alla data di entrata in vigore del presente decreto, abbiano svolto, in strutture del servizio sanitario nazionale o in strutture accreditate, cinque anni di servizio nella disciplina di fisica sanitaria o nelle discipline equipollenti così come definiti nel decreto 30 gennaio 1998.

Ruolo del Tecnico di Radiologia Medica Il Tecnico di Radiologia Medica è colui che utilizza le apparecchiature radiologiche ed è, pertanto, il primo attore della protezione del paziente. Può espletare direttamente i ‘controlli di qualità’, di concerto con il Radiologo responsabile. È un prezioso collaboratore dell’Esperto in fisica medica nella esecuzione delle prove di accettazione e di funzionamento delle attrezzature radiologiche.

Aggiornamento del personale addetto alle esposizioni mediche Art. 7 D Aggiornamento del personale addetto alle esposizioni mediche Art. 7 D. Lgs. 187/2000 “Formazione” 8. Il personale che opera in ambiti professionali direttamente connessi con l’esposizione medica deve seguire corsi di formazione con periodicità quin-quennale; nell’ambito della formazione continua di cui all’articolo 16-bis, del citato decreto legislativo n. 502 del 1992, è previsto un programma in materia di radioprotezione. 9. Alla formazione continua di cui al citato decreto n. 502 del 1992 possono essere ammessi anche professionisti che operano al di fuori delle aziende e delle istituzioni di cui allo stesso decreto, con oneri a carico dell’interessato.

Conclusioni Le esposizioni mediche devono essere giustificate e minimizzate, compatibilmente con gli obiettivi diagnostici o terapeutici perseguiti, tenuto conto dei danni che le radiazioni possono produrre. Il contenimento e la ottimizzazione delle dosi richiede l’effettuazione di sistematici controlli alle attrezzature e della qualità delle prestazioni. È fondamentale per l’attuazione della migliore radioprotezione del paziente l’impegno e l’operati-vità del Tecnico di Radiologia Medica.