Corso di formazione in radioprotezione
(ex D.Lgs. 230/95 e ss.mm.ii.)
Lidia Strigari
Laboratorio di Fisica Medica e Sistemi Esperti
AULA CONVERSI
21 marzo 2012
ore 14:00 – 16:00
indice
•
•
•
•
Radiazioni Ionizzanti
Sorgenti naturali/Sorgenti artificiali
Irradiazione esterna ed interna
Effetti sull’uomo
•
•
•
•
I principi della radioprotezione
La normativa
Lavorare in sicurezza
Radioprotezione operativa
Radiazioni Ionizzanti
• Le radiazioni ionizzanti sono quelle radiazioni
dotate di sufficiente energia da poter ionizzare
gli atomi (o le molecole) con i quali vengono a
contatto.
LE RADIAZIONI IONIZZANTI: sono in grado di ionizzare la
materia che attraversano
Si dicono:
DIRETTAMENTE IONIZZANTI
INDIRETTAMENTE IONIZZANTI
le particelle cariche in grado di
produrre ionizzazione per
collisione nella materia
le particelle prive di carica elettrica che
interagendo con la materia possono
mettere in moto particelle
direttamente ionizzanti
 protoni
 fotoni (X, g)
 alfa a
 neutroni
 beta b
RAD. DIRETTAMENTE IONIZZANTI: CORPUSCOLARI
PARTICELLA a:
PARTICELLA b:
• è composta da due neutroni e due
protoni
• ha carica positiva
• il suo percorso e la sua
penetrazione sono molto ridotti
• è fermata, generalmente, da un
foglio di carta
• è pericolosa solo se introdotta
nell’organismo, poiché ha grande
forza di ionizzazione
• è costituita da un elettrone emesso
da un nucleo che si disintegra
• ha carica negativa
• il suo percorso e la sua
penetrazione sono maggiori di
quelle alfa
• è fermata generalmente da uno
spessore di 2,5 cm di legno
• è pericolosa anche per irradiazione
esterna
RAD. INDIRETTAMENTE IONIZZANTI
radiazioni X ,g:
neutroni:
• sono di natura
elettromagnetica
• si muovono alla velocità della
luce
• hanno un’alta capacità di
penetrazione tale da
danneggiare parti profonde
del corpo e corredo genetico
• sono fermate da spessori di
piombo o cemento
• sono di natura corpuscolare
• sono emessi nella disintegrazione
di alcuni elementi prodotti
artificialmente e nella fissione
nucleare
• causano l’emissione di raggi g,
protoni ionizzanti, …
• rendono radioattivi alcuni elementi
stabili
Spettro elettromagnetico
Radioisotopi
Sorgenti naturali/Sorgenti
artificiali
Le sorgenti terrestri costituiscono più dei cinque sesti
dell’equivalente di dose efficace ricevuto ogni anno da ogni singolo
individuo per lo più attraverso l’irradiazione interna.
TUBO A RAGGI X
Diagnostica/Terapia
• TC multistrato
+ Informazione
• retrospective gating
• PET/TC
• Procedure interventistiche
• Simulazione & Radioterapia
+ dose
+ TCP
CT
Computer Tomography
Tecnica diagnostica
introdotta nel 1973 da
Hounsfield: un nuovo
modo di individuare e
curare il cancro
Medicina nucleare:
Radioterapia
Ciclotrone
Acceleratori lineari
radiazione secondaria neutronica e fotonica
Rischi ambientali
AAPM Report n. 53 (1995)
AAPM Report n. 53 (1995)
La radiazione cosmica
DOSE
(m Sv/h)
QUOTA (m)
100000
20.000 m
13
12.000 m
5
10000
4.000 m
0,2
2.000 m
0,1
1000
100
a livello
del mare
0,03
10
0
1
È un gas:
• radioattivo,
• incolore,
• inodore,
• insapore,
• presente
naturalmente
nel suolo
L’Uranio agisce come una sorgente permanente di gas Radon, che, pertanto,
come il suo progenitore, è presente sulla Terra sin dalle sue origini.
A livello mondiale si stima che il 50%
dell’esposizione è dovuta al
Radiazione terrestre
Bq/Kg di radio e torio
Contributo dei materiali da costruzione
residui di miniera di uranio (U.S.A.)
4625
2140
scorie di silicato di calcio (U.S.A.)
fosfato di gesso (R.F.T.)
574
1367
scisto di allume (Svezia) 1925-1975
scisto di allume (Svezia) 1974-1979
496
341
cenere (R.F.T.)
granito (G.B.)
170
laterizi (R.F.T.)
126
cemento portland (R.F.T.)
45
sabbia e ghiaietto (R.F.T.)
34
gesso naturale (G.B.)
29
legno (Finlanda)
1,1
0
1000
2000
3000
4000
5000
EQUIVALENTE DI DOSE EFFICACE ANNUALE
RICEVUTO IN MEDIA IN ITALIA
Il contributo all’equivalente di dose efficace annua
riconducibile a varie sorgenti
SORGENTI
Non è possibile
“ridurre a zero”
l’esposizione:
tutti gli uomini sono
esposti a sorgenti di
radiazione sia
naturali che artificiali.
DI
RADIAZIONI
naturale
2mSv/a
fall-out
0,02mSv/a
medica
0,4mSv/a
energia
nucleare
0,001mSv/a
Ottimizzare …
Altre fonti di radiazioni ionizzanti
Interazione radiazione materia
Interazioni con la materia
Radiazione
alfa
beta
raggi X
e gamma
Processo
Effetto
collisione anelastiche
con gli elettroni legati
1. collisione anelastiche
con gli elettroni atomici
2. frenamento nel
campo nucleare
1. effetto fotoelettrico
eccitazione
ionizzazione
eccitazione
ionizzazione
emissioni per
Bremsstrahlung
fotone totalmente
assorbito, e
fotone parzialmente
assorbito, e
e+, e-
2. effetto Compton
3. produzione di coppie
INTERAZIONE DELLA RADIAZIONE
ELETTROMAGNETICA
• Nel caso di fasci collimati di fotoni monoenergetici incidenti su
un assorbitore di spessore dx e densità r, si ha:
con µ coefficiente di attenuazione lineare
EVENTI DI IONIZZAZIONE
•
RADIAZIONE A DENSITA' DI IONIZZAZIONE NON
MOLTO ELEVATA
•
RADIAZIONE AD ALTA DENSITA‘ DI IONIZZAZIONE
Dosimetria
Quando la materia biologica viene esposta ad un campo di
radiazioni ionizzanti diviene sede di una serie di processi,
originati dal trasferimento di energia dalle radiazioni alla
materia, che si possono concludere con la manifestazione di
un certo effetto.
Il problema fondamentale comune a diverse branche
applicative quali la radiobiologia, la radioterapia, la medicina
nucleare, la radioprotezione, la radiochimica è quello di
mettere in relazione l’effetto prodotto con le caratteristiche
fisiche del campo di radiazioni.
Dose assorbita
È l’energia impartita alla materia da particelle
ionizzanti per unità di massa del mezzo
irradiato nel punto interessato.
dE
D =
dm
Allora D è misurata in Gray
Se E è misurata in Joule
Se m è misurata in Kilogrammi
[1 Gy = 1J/kg]
La dose assorbita dipende sia dal campo di radiazioni sia dal
tipo di materia, che si trova in quel punto.
Fattori di ponderazione delle radiazioni (wR)
non tutti i tipi di radiazione producono lo stesso effetto…
H T   wR DR
R
I valori del fattore di ponderazione delle radiazioni wR sono i seguenti:
• Fotoni, tutte le energie
• Elettroni e muoni, tutte le energie
• Neutroni
con energia
< 10 keV
con energia
10 keV - 100 keV
con energia
> 100 keV - 2 MeV
con energia
> 2 MeV - 20 MeV
con energia
> 20 MeV
• Protoni, esclusi i protoni di rinculo, con energia > 2 MeV
• Particelle alfa, frammenti di fissione, nuclei pesanti
1
1
5
10
20
10
5
5
20.
Effective Dose Equivalent (HE)
• Different tissues respond differently to
same radiation dose
• Tissue weighting factors used to
provide a common scale:
H E   wT H T
T
• HE is the effective dose equivalent
• WT is the tissue weighting factor
HT -> Sievert
[Sv]
Effetti ....
Tipi di effetti
Bassa dose
Basso rateo di dose
Dose elevata
Elevato rateo di dose
Effetti stocastici
- cancro
- ereditari
Effetti deterministici
Acuti
Tardivi
EFFETTI STOCASTICI
• Effetti tutto/niente la cui probabilità di accadimento
dipende dalla dose assorbita.
Per i soli scopi della
radioprotezione e per le stime di
rischio, si ipotizza una relazione
lineare fra la dose assorbita e la
probabilità dell’effetto.
• Il tempo di latenza fra l’esposizione e la
manifestazione dell’effetto varia fra qualche
anno e qualche decina di anni.
La probabilità di una crescita maligna è correlata con la dose,
mentre la gravità clinica di un tumore non è in rapporto con la
dose ma solo con il tipo ed il sito dello stesso
EFFETTI DETERMINISTICI
• Effetti che si manifestano
negli individui esposti
soltanto se la dose è stata
superiore a un valore di
soglia tipico per l’effetto
considerato, e la cui
gravità dipende dalla
dose.
D  Ds
E .D.
Le dosi di tolleranza dei tessuti sani
EMAMI B. et al., “Tolerance of normal tissue to therapeutic irradiation”, Int. J. Radiation
Oncology Biol. Phys., Vol. 21, 109-122, 1991.
cervello
midollo
polmone
retto
teste
femorali
vescica
TD5/5 (Gy)
1/3 2/3 3/3
TD50/5 (Gy)
1/3 2/3
3/3
60
5 cm
50
45
----
50
10 cm
50
30
----
45
20 cm
47
17.5
60
75
5 cm
70
65
----
65
10 cm
70
40
----
60
20 cm
--24.5
80
----
----
52
----
----
65
----
80
65
85
80
(2 Gy per frazione, 5 giorni alla settimana)
endpoint
necrosi
mielite/necrosi
polmonite
proctite/stenosi
necrosi/fistula
necrosi
contrattura/
perdita volume
Critical Element model curves
1
1
0.9
0.8
2/3
0.7
1/3
NTCP
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
10
20
30
40
50
60
Dose [Gy]
70
80
90
100
Takeaway: Il rischio per esposizioni protratte è più basso.
DDREF=2 è sufficientemente conservativo.
CLASSIFICAZIONE
DEI LAVORATORI
PROFESSIONALE
MEDICA
AL PUBBLICO
Dose ai singoli individui della popolazione
dovuta al fondo naturale  2 mSv/anno
150
45
150
6
Rischi e possibili azioni ...
Sorgenti interne
•
beta b
•
fotoni (g)
DOSIMETRIA INTERNA (1)
singolo organo: dose equivalente impegnata HT(t)
intensità di dose
tempo
istante in cui è avvenuta
l’introduzione
durata dell’esposizione
se non specificata:
50 anni per gli adulti
70 anni per i bambini
DOSIMETRIA INTERNA (2)
corpo intero: dose efficace impegnata E(t)
HT(t)
HT(t)
peso
peso
E(t)
HT(t)
peso
peso
peso
HT(t)
HT(t)
MODALITA’ DI IRRADIAZIONE
ESTERNA
sorgenti esterne all’organismo
INTERNA
sorgenti non sigillate inglobate nell’organismo per
INALAZIONE
INGESTIONE
ASSORBIMENTO
“CONTAMINAZIONE INTERNA da radionuclidi”
Qual è la differenza fondamentale
tra
irradiazione esterna e contaminazione
interna?
la DURATA
ESTERNA: legata alla permanenza del campo di radiazione
INTERNA: legata a
1) tempo di dimezzamento del radionuclide
2) tempo biologico di eliminazione
da parte del corpo
Sorgenti esterne
Radiazione beta
• Modesta capacità di penetrazione
• Elettroni 1MeV sono fermati
– da 4m di aria
– Da 4mm di acqua
Schermature:
schermo in materiale
leggero per ridurre il
bremmstrhalung
Sorgenti esterne
1
N= N0 e-mx
0.9
N.FOTONI
m: coefficiente
di attenuazione
lineare
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
1
2
3
4
5
6
SPESSORE CORPO ATTRAVERSATO X
Identificazione delle eventuali opzioni di protezione
(analisi delle migliori tecnologie)
Irradiazione
Comparazione rischi quotidiani
Attività
Rischio di morte per
persona per anno(x10-5)
Fumo (20 sigarette/giorno)
500
Alcool ( es.: 1 bottiglia/giorno)
75
Guida auto
17
Guida moto
200
Vivere nella stessa stanza di un fumatore
1
Percorrere a piedi una strada con traffico
5
Terremoto (in California)
0,2
1 mSv di radiazioni/anno
1
Radioprotezione
Obiettivo: preservare lo stato di salute dei lavoratori e della
popolazione, riducendo i rischi sanitari indotti dall’uso delle
radiazioni ionizzanti nelle attività umane giustificate dai
benefici che ne derivano alla società e ai suoi membri
Radioprotezione
Norme operative
Procedura :
 Compilazione scheda posto di lavoro
 Valutazione rischio
 visita medica
 Giudizio di idoneità
 accesso alle zone controllate / sorvegliate
Principio di ottimizzazione
Le esposizioni alle radiazioni ionizzanti debbono essere mantenute al livello più
basso ragionevolmente ottenibile, tenuto conto dei fattori economici e sociali
(Principio ALARA).
Principio di giustificazione
I tipi di attività che comportano esposizione alle radiazioni ionizzanti debbono essere
preventivamente giustificati e periodicamente riconsiderati alla luce dei benefici che da
essi derivano.
Principio di limitazione della dose
La somma delle dosi ricevute e impiegate non deve superare i limiti prescritti, in accordo
con le disposizioni legislative e i relativi provvedimenti applicativi
Recepiti dalla normativa di legge italiana entrata in vigore, attraverso i
D.Lgs. 230/95, 241/2000, 187/200, D.Lgs. 257/2001
che ne stabilisce il rispetto, nella disciplina delle attività con rischio da radiazioni ionizzanti.
La normativa
D.Lgs. 230/95, 241/2000, 187/200,
D.Lgs. 257/2001 ....
Adempimenti nei confronti dei
lavoratori
Il datore di lavoro deve nominare:
Esperto Qualificato
Sorveglianza Fisica
Medico Autorizzato/Competente
Sorveglianza Medica
Obblighi del Datore di Lavoro (1)
• adottare le idonee misure di sicurezza e protezione
• assicurare le opportune misure di radioprotezione
nel caso di utilizzo di lavoratori autonomi od esterni
• predisporre norme interne di protezione e sicurezza
e curare che copia di dette norme sia consultabile
• fornire ai lavoratori, ove necessari, i mezzi di
sorveglianza dosimetrica e di protezione
Obblighi del Datore di Lavoro (2)
• rendere edotti i lavoratori dei rischi specifici cui
sono esposti, delle norme di protezione sanitaria,
delle conseguenze derivanti dalla mancata
osservanza delle prescrizioni mediche, delle
modalità di esecuzione del lavoro e delle norme
interne
• provvedere affinché i singoli lavoratori osservino le
norme interne, usino i mezzi di protezione ed
osservino le corrette modalità di esecuzione del
lavoro
• fornire al lavoratore esposto i risultati delle
valutazioni di dose effettuate dall’esperto
qualificato
a)
osservare le disposizioni impartite dal datore
di lavoro o dai suoi incaricati, ai fini della
protezione individuale e collettiva e della
sicurezza, a seconda delle mansioni alle quali
sono addetti
b)
usare secondo le specifiche istruzioni i
dispositivi di sicurezza, i mezzi di protezione e
di sorveglianza dosimetrica predisposti o
forniti dal datore di lavoro
c)
segnalare immediatamente al datore di lavoro,
al dirigente o al preposto le deficienze dei
dispositivi e dei mezzi di sicurezza, di
protezione e di sorveglianza dosimetrica,
nonché le eventuali condizioni di pericolo di
cui vengono a conoscenza
Obblighi dei lavoratori
I lavoratori devono:
d)
non rimuovere né modificare, senza averne
ottenuto l'autorizzazione, i dispositivi, e gli
altri mezzi di sicurezza, di segnalazione, di
protezione e di misurazione
e)
non compiere, di propria iniziativa, operazioni
o manovre che non sono di loro competenza o
che possono compromettere la protezione e la
sicurezza
f)
sottoporsi alla sorveglianza medica ai sensi del
presente decreto
Disposizioni particolari per le
lavoratrici
• le donne gestanti non possono svolgere
attività che le espongono in zone classificate
o, comunque, ad attività che potrebbero
esporre il nascituro ad una dose che ecceda
un millisievert durante il periodo della
gravidanza
• è fatto obbligo alle lavoratrici di notificare al
datore di lavoro il proprio stato di gestazione,
non appena accertato
• è altresì vietato adibire le donne che allattano
ad attività comportanti un rischio di
contaminazione
Norme interne di radioprotezione
sono costituite da una serie di documenti contenenti istruzioni operative
dedicate alle diverse pratiche correlate con il rischio da radiazioni ionizzanti
sono predisposte dall’Esperto Qualificato per conto del Datore di Lavoro, ai sensi dell’art.
61 del D.Lgs 230/95.
Sono rivolte a tutti coloro che, a qualsiasi titolo:
lavoratori dipendenti, autonomi, per conto terzi, apprendisti o studenti,
svolgono pratiche che li sottopongono ai rischi derivanti dalle radiazioni ionizzanti,
nell’ambito delle zone controllate o sorvegliate
Radioprotezione operativa
La valutazione delle dosi può essere effettuata sulla scorta delle valutazioni
radiometriche ambientali (categoria B) o avvalendosi di dosimetri personali
Le dosi ricevute devono essere registrate
Qualora prescritto il dosimetro
assegnato ad ogni lavoratore è
strettamente personale ed è
responsabilità di ogni singolo
operatore la sua conservazione e
l’uso corretto
Radioprotezione operativa
Radioprotezione operativa
Norme operative
Indicare mediante appositi contrassegni
le sorgenti di radiazioni ionizzanti
Indicare la classificazione delle zone
Radioprotezione operativa
Radioprotezione operativa
Norme operative
Ogni mattina prima dell’uso verificare il corretto funzionamento di tutti
di dispositivi di segnalazione e di sicurezza.
Non eseguire i trattamenti in caso di malfunzionamento
L’accesso alla zona controllata è consentito solo al personale autorizzato
Escluso il paziente nessuna persona deve essere presente nella sala raggi
durante l’erogazione del fascio radiante
• Valutazione del rischio
–
–
–
–
Lavoratori
Popolazione
Residenti
gruppo critico di riferimento
• Sostanze radioattive
– limiti di emissione aria
– studio della dispersione nell’ambiente
– rifiuti