Radiazioni Ionizzanti
Aspetti sanitari
Effetti biologici delle radiazioni
• 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:
– SOPRAVVISSUTI DI HIROSHIMA E NAGASAKY
– PAZIENTI SOTTOPOSTI A TRATTAMENTI DIAGNOSTICI E
TERAPEUTICI
– ESPOSIZIONI LAVORATIVE (MINATORI)
– INCIDENTI NUCLEARI
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Effetti biologici delle radiazioni
• Danni a carico delle membrane cellulari
• Danni a carico degli organuli citoplasmatici (mitocondri,
lisosomi)
• Danni a carico delle macromolecole cellulari
• Danni a carico del DNA
– diretti
– indiretti (mediati da radicali liberi)
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Meccanismi di riparazione
• Riparazione senza errore (SSB)
• Riparazione imperfetta (DSB)
– mutazioni puntiformi
– delezioni, riarrangiamenti
• Non riparazione (DSB)
Sopravvivenz
a senza
mutazione
Mutazione
Morte
cellulare
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Mutazioni
• La cellula mutata può andare incontro a:
– morte programmata
• 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
– sopravvivenza
• la cellula mutata può dividersi e trasmettere le
mutazioni acquisite alle cellule figlie
 neoplasie
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Sensibilità alle radiazioni ionizzanti
• Le cellule più radiosensibili sono quelle:
– in piena attività mitotica
• midollo osseo
• epiteli
• tumori (radioterapia)
– le linee cellulari meno differenziate
• tessuti embrionari
(Legge di Bergonie e Tribondeau)
Eccezione sono:
•
Linfociti (fase G0)
•
Oociti
•
Cellule staminali midollari
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Effetti deterministici delle
radiazioni ionizzanti
Effetti deterministici delle radiazioni
ionizzanti
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.
• Gli
• La perdita di cellule che ne risulta può causare una
perdita di funzioni grave e clinicamente rillevabile in
un tessuto od organo.
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Effetti deterministici delle radiazioni
ionizzanti
Vi è una 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)
severità
Dose
soglia
dose
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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.
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Effetti deterministici delle radiazioni
ionizzanti
PRECOCI
Localizzati
Generalizzati
Danno a singoli
organi e/o tessuti:
Alterazioni funzionali e/o
morfologiche
in giorni e settimane
Sindrome Acuta
da Radiazioni
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Effetti deterministici delle radiazioni
ionizzanti
RITARDATI
- Dermatite da Radiazioni
- Cataratta da Radiazioni
- Effetti Teratogeni
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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
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Patologia deterministica cutanea
Radiodermatosi (cute del
radiologo)
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.
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Patologia deterministica oculare
Cataratta da radiazioni ionizzanti
Non è possibile diagnosticare una “cataratta da radiazioni” se
non in base alla dose ricevuta dal cristallini, 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 peggioramento di
cataratte pregresse in
seguito ad esposizione a R.I.
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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
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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)
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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.
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Effetti stocastici delle radiazioni
ionizzanti
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.
Probabilità
dell’effetto
Basse
dosi
dose
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Effetti stocastici
Vi sono due classi ben riconosciute di effetti
stocastici:
• La prima riguarda le cellule somatiche e
può condurre allo sviluppo
di un tumore nella persona esposta;
• La seconda si verifica nelle cellule dei
tessuti germinali e può dare luogo a
disordini ereditari nei discendenti delle
persone irradiate.
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Processo multistep di induzione neoplastica
• Se le cellule sono esposte a dosi elevate di radiazioni ad elevata
intensità esse vengono uccise dalle radiazioni ed eliminate dalle
cellule sopravvissute (fagocitosi)
• Se l’esposizione è a basse dosi a bassa intensità normalmente ha
luogo una riparazione del danno e la cellula ritorna al normale ciclo
cellulare.
• Tuttavia se la riparazione introduce degli errori (mutazioni) la
cellula, pur rimanendo vitale, muta e non è più in grado di
svolgere le sue abituali funzioni.
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Processo multistep di induzione neoplastica
• le cellule mutate possono formare linee precancerose senza
mostrare alcun segno clinico o di laboratorio.
• Quando interviene un secondo fattore (fisico, chimico,
virale,ecc.) si può avere la promozione dallo stadio
precanceroso al cancro iniziale (in situ) sempre in assenza
di segni clinici.
• Con la successiva azione di qualsiasi altro agente inducente
il cancro in situ potrà progredire a cancro clinicamente
manifesto, con possibili ripetizioni
metastatiche per via linfoematogena.
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Effetti deterministici “speciali”
EFFETTI TERATOGENI DELLE
RADIAZIONI
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Effetti sul prodotto del concepimento
TIPICI EFFETTI DELLE RADIAZIONI SULL’EMBRIONE
Morte embrionale, fetale o neonatale
Ritardo della crescita intrauterina
Malformazioni congenite
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Radioprotezione
Normativa
D.Lgs. 17 marzo 1995, n. 230
Attuazione delle direttive Euratom in materia di
protezione dalle radiazioni ionizzanti
integrato con il
D.Lgs. 26 maggio 2000, n.241
integrato e corretto con il
D.Lgs. 9 maggio 2001, n.257
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Campo di applicazione (art. 1)
Le disposizioni del decreto si applicano:
• Comma b “...a tutte le pratiche che implicano un rischio
dovuto a radiazioni ionizzanti provenienti da una
sorgente artificiale o da una sorgente naturale…”
– “… al funzionamento di macchine radiogene”
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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)
• “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)
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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 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)
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Capo VIII “Protezione sanitaria dei lavoratori”
• Si applica a:
– Lavoratori subordinati
– Lavoratori ad essi equiparati
• Apprendisti
• Studenti
• Allievi di istituti di istruzione ed
universitari
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Lavoratori Esposti (All. III)
• 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
• estremità
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Classificazione dei lavoratori esposti
• 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
• estremità
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Limiti di dose per i Lavoratori esposti (categoria A e B)
•20 mSv di Dose Efficace
•150 mSv di Dose Equivalente per il Cristallino
•500 mSv di Dose Equivalente per
• cute
• estremità
La verifica del non superamento delle dosi limite
viene effettuata dall’Esperto Qualificato mediante
lettura dei dosimetri individuali.
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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
• 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)
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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.
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Sorveglianza Medica
• Il DDL deve provvedere ad assicurare mediante uno o più
Medici Autorizzati la sorveglianza medica dei lavoratori
esposti, degli apprendisti e degli studenti.
• La Sorveglianza Medica viene condotta mediante visite
mediche:
– preventive
– periodiche
• annuali (categoria B)
• semestrali (categoria A)
– Sorveglianza medica eccezionale
– a fine rapporto di lavoro
I lavoratori hanno l’obbligo di sottoporsi a visita di
sorveglianza medica
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Sorveglianza Medica
• La sorveglianza medica costituisce una misura di tutela
specifica del lavoratore nei confronti del rischio da Radiazioni
Ionizzanti
• Si attua mediante visite mediche programmate e controlli
strumentali, di laboratorio e specialistici atti a valutare:
– Stato di salute generale
– Funzionalità di organi ed apparati critici per l’esposizione
– Eventuali condizioni di ipersuscettibilità individuale
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Sorveglianza Medica
– Stato di salute generale
• Funzionalità psico-fisica
– Funzionalità di organi ed apparati critici per l’esposizione
• Cute
• Organi emopoietici
• Cristallino
• Altri (tiroide, etc)
– Eventuali condizioni di ipersuscettibilità individuale
• Genetico – ereditarie (sindromi familiari)
• Patologiche individuali (malattie pregresse o in atto)
• Ambientali (fumo di sigaretta, inquinanti, etc)
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Sorveglianza Medica
– LO SCOPO DELLA SORVEGLIANZA MEDICA E’
LA VERIFICA DELLA IDONEITA’ INDIVIDUALE E
LA DIAGNOSI PRECOCE FINALIZZATE ALLA
TUTELA DELLA SALUTE E LA SICUREZZA DEI
LAVORATORI ESPOSTI A RADIAZIONI
IONIZZANTI.
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Gli strumenti di rivelazione delle radiazion
Dosimetri ambientali
Dosimetri personali
Rivelatori a gas
Camera a ionizzazione, contatore geiger
emulsioni fotografiche
Dosimetri a termoluminescenza
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Principio di funzionamento dei rivelatori
a gas
gas
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Principio di funzionamento dei rivelatori a gas
La radiazione ionizza le molecole del gas di riempimento
Gli ioni + e gli elettroni – sono accelerati dal campo
elettrico
Interno al rivelatore e raccolti dalle armature
La carica raccolta Q induce una differenza di potenziale
ai capi del condensatore di capacita’ C
V = Q/C
Dalla misura di V si risale a Q e quindi alla Esposizione
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Principio di funzionamento dei rivelatori a gas
funzionano con questo principio:
Contatori Geiger
Camere ad ionizzazione
Penne dosimetriche individuali
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Rivelatori a gas: camere ad ionizzazione
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Rivelatori a gas: penne dosimetriche individuali
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Emulsioni fotografiche
Una emulsione fotografica irradiata viene impressionata come
nel caso della luce visibile e “annerisce”
L’annerimento e’ proporzionale alla dose
Si ottiene la misura della dose “integrale” assorbita dalla
pellicola
durante l’intero periodo di esposizione
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Vari tipi di film-badge
Devono essere
SEMPRE
portati al seguito
Una volta letti, costituiscono un documento
Stabile ed archiviabile della dose ricevuta
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Dosimetri a termoluminescenza (TLD)
Principio fisico di funzionamento
Termoluminescenza = emissione di luce, a seguito di
riscaldamento da parte di alcuni materiali isolanti (CaF2, LiF,
ecc.)
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Struttura a bande di un isolante
Energia
Banda conduzione
Banda proibita
Banda valenza
L’energia impartita dalla radiazione libera l’elettrone dal
legame Atomico e lo porta nella banda di conduzione.
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Struttura a bande di un isolante
Energia
Banda conduzione
Banda proibita
Banda valenza
La maggior parte degli elettroni ritornano a legarsi
alle lacune dopo aver migrato nel cristallo
(luminescenza)
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Struttura a bande di un isolante
Energia
Banda conduzione
Banda proibita
trappola
Banda valenza
Qualcuno resta intrappolato in livelli metastabili della banda proibita
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Struttura a bande di un isolante
Energia
Banda conduzione
trappola
Banda proibita
Banda valenza
Finche’ il cristallo non viene riscaldato (lettura). L’energia
termica
somministrata libera l’elettrone dalla trappola. Esso ritorna
alla banda
di valenza e nel processo viene emessa luce
(Termoluminescenza)
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La fase di lettura del dosimetro consiste quindi nel
suo riscaldamento
Un fotomoltiplicatore legge
la luce emessa
Proporzionale al numero di elettroni
intrappolati
Proporzionale alla dose assorbita
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Alcuni tipi di dosimetri TLD
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