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Radioprotezione La protezione sanitaria contro le radiazioni ionizzanti, è una disciplina a forte contenuto biologico, sanitario, fisico, tecnico e naturalistico che ha l’obiettivo di preservare lo stato di salute e di benessere dei lavoratori, degli individui componenti la popolazione, della popolazione nel suo insieme, riducendo i rischi sanitari da radiazioni ionizzanti nella realizzazione di attività umane che siano giustificate dai benefici che ne derivano alla società e ai suoi membri. In funzione del suo obiettivo essa provvede anche alla tutela dell’ambiente.
RADIAZIONI IONIZZANTI • Radiazioni capaci di provocare, direttamente o indirettamente, fenomeni di ionizzazione nel mezzo attraversato, cioè di attivare processi per i quali molecole o atomi possono perdere o acquistare elettroni. Si formano cosi “ioni”. • L’interazione della radiazioni con la materia consiste sostanzialmente in un trasferimento di energia.
GRANDEZZE DOSIMETRICHE • Dose di esposizione: capacità di produrre ionizzazione nell’aria e si riferisce a raggi X o (Roentgen) • Dose assorbita: capacità della radiazione di deporre energia nei tessuti (Gray) • Il grado di rischio derivante dall'esposizione alle radiazioni ionizzanti non è però solo proporzionale alla dose assorbita, ma è anche strettamente legato al tipo di radiazione incidente e alla radiosensibilità dei vari organi e tessuti irradiati
Per tener conto della diversa pericolosità delle radiazioni incidenti, si introduce il cosiddetto fattore di qualità o ponderazione della radiazione, Q. Si tratta di un parametro che tiene conto della pericolosità delle varie radiazioni rispetto alla radiazione di riferimento (fotoni), cui viene assegnato per definizione un Q uguale a 1. • Dose equivalente: prodotto fra la dose assorbita e fattore di ponderazione della radiazione sommato su tutti i tipi di radiazioni presenti nel fascio incidente (Sievert).
Nel caso dei fotoni e degli elettroni, Q = l, la dose assorbita di un gray corrisponde all'equivalente di dose di un Sv. • Sulla base degli esiti degli studi epidemiologici e di radiobiologia si è osservato che, a parità di dose assorbita, le particelle alfa con energia di alcuni MeV, producono un danno biologico 20 volte maggiore dei fotoni. Pertanto, a queste particelle, è stato assegnato un Q=20. • Anche i neutroni sono più pericolosi dei fotoni e si assume per essi un Q compreso tra 3 e 11 a seconda della loro energia. • Quando la dose è dovuta a radiazioni di diverse energie, si introduce un valore medio del fattore di qualità che viene detto fattore di qualità efficace (Q).
Per tener conto della diversa radiosensibilità dei diversi organi e tessuti del corpo umano per gli effetti stocastici, si introduce l'equivalente di dose efficace, E, somma degli equivalenti di dose medi nei diversi organi e tessuti, HT, ciascuno moltiplicato per un fattore di ponderazione, wT, che tiene appunto conto della diversa radiosensibilità degli organi irraggiati. • Dose efficace: prodotto tra equivalente di dose e fattore di ponderazione del tessuto sommato su tutti i tipi di tessuti irradiati (Sievert).
Nel caso dell'introduzione di radionuclidi nel corpo umano (contaminazione interna) si deve tener conto che l'irraggiamento si protrarrà fin quando il radionuclide introdotto è presente nel corpo. La dose ricevuta da un certo organo otessuto in tale periodo prende il nome di equivalente di dose impegnata. Nel caso dei lavoratori il calcolo della dose impegnata viene effettuato cautelativamente su un periodo di 50 anni a partire dall'introduzione.
FONTI NATURALI Sorgente raggi cosmici radiazione terrestre (U-238, Th-234; K-40) Irradiazione interna Radionuclidi cosmogenici (H-3; Be-7; C-14: Na-22) Radionuclidi primordiali (Ra-220, Ra-222 e loro discendenti; U-238; Th 232; Ra-226; K-40; Ru87; Pb-210; Po-210) Fattori che aumentano l’esposizione altitudine latitudine magnetica zone geologiche particolari altitudine latitudine geomagnetica zone geologiche particolari FONTI DI ESPOSIZIONE A RADIAZIONI IONIZZANTI NELLA POPOLAZIONE GENERALE
FONTI NATURALI MODIFICATE DALLA TECNOLOGIA Irradiazione esterna raggi cosmici radiazione terrestre radionuclidi vari Fattori che aumentano l’esposizione viaggi aerei abitazioni in granito e tufo litoide, ceneri di carbon fossile, sfruttamento dell’energia geotermica
FONTI NATURALI MODIFICATE DALLA TECNOLOGIA Irradiazione esterna U-238 e Ra-226 Pb-210 Fattori che aumentano l’esposizione fosforite (fertilizzanti, mangimi, materiali da costruzione) sabbie zirconifere (materiali refrattari, vetro) protesi dentarie, vernici per piastrelle, quadranti luminescenti di orologi lenti per occhiali
Irradiazione interna Radiazione terrestre Ra-210, Ra-222 e loro discendenti U- 238; Th-232; Ra-226 H-3 Fattori che aumentano l’esposizione isolamento termico delle abitazioni, materiali da costruzione (granito, pomice, silicato di calcio, fosfato di calcio, fosfato di gesso, mattoni di fango rosso, scorie degli altoforni, ceneri di carbon fossile) combustione del gas naturale, combustione del carbon fossile combustione del carbon fossile quadrante luminoso degli orologi
FONTI ARTIFICIALI Irradiazione esterna radiodiagnostica radioterapia apparecchi TV altre apparecchiature elettroniche produzione di energia nucleare fall-out di bombe atomiche Irradiazione interna radioisotopi per uso diagnostico radioisotopi per uso terapeutico apparecchi eliminatori di elettricità statica produzione di energia nucleare fall-out di bombe atomiche
VALORI DI DOSI MEDIE ASSORBITE DAL PAZIENTE DA ESPOSIZIONI MEDICHE • Torace 0,23 mGy • Cranio 2,7 • Addome 6,2 • Pielografia 6,6 • Rachide toracico 6,3 • Rachide cervicale 2,2 • Rachide lombosacrale 8,1 • Arti 2,6 • Odontoiatria da 0,5 a 5,8
TAC • Espone il paziente ad una dose media assorbita di circa 10 volte maggiore una radiografia standard
1. VOLI AEREI E SPAZIALI 2. INDUSTRIA MINERARIA 3. APPLICAZIONI SANITARIE Miniere di uranio e di radio miniere non uranifere radioscopia roentgendiagnostica roentgenterapia curieterapia, telecurieterapia radioisotopodiagnostica radioisotopoterapia uso di radioisotopi nei laboratori di analisi e di ricerca ATTIVITA’ CHE ESPONGONO PROFESSIONALMENTE ALLE RADIAZIONI IONIZZANTI
4. APPLICAZIONI INDUSTRIALI Metallografia o radiografia industriale, cristallografia, gammagrafia industriale; sterilizzazione di prodotti medicali, sterilizzazione di derrate alimentari; fabbricazione di tubi radiogeni, valvole a raggi catodici, microscopi elettronici, apparecchi televisivi; uso di fosfori, vernici fluorescenti, produzione di radioisotopi e radiofarmaci
5. CICLO DEL COMBUSTIBILE NUCLEARE 6. RICERCA SCIENTIFICA Lavorazione del minerale uranifero produzione del combustibile esercizio dei reattori manutenzione dei reattori ritrattamento del combustibile esausto
Le radiazioni ionizzanti I principali effetti possono essere classificati in 4 gruppi di differente significato: • Danni somatici non stocastici (o graduati) • Danni somatici stocastici (o probabilistici) • Danni ereditari di prima e seconda generazione • Danni ereditari delle generazioni successive
Danni somatici non stocastici (o graduati, o deterministici) Sono effetti che seguono a breve scadenza dopo un’elevata irradiazione: hanno carattere graduato nel senso che la comparsa dell’effetto avviene solamente al di sopra di una data soglia e l’effetto presenta gravità crescente al crescere della dose, oltre la soglia. Si tratta di effetti “non casuali” che compaiono negli individui che abbiano ricevuto una dose superiore al valore soglia di dose: per un adeguato valore di dose tutti gli individui presentano il danno (oggi: trattamenti radioterapici, infortuni e incidenti).(segue)
I vari tessuti del nostro organismo mostrano una suscettibilità diversa al danno deterministico, in relazione soprattutto all’intensità del rinnovamento cellulare I tessuti più radiosensibili sono: • i piccoli linfociti del sangue periferico • gli spermatogoni e gli oogoni (sterilità termporanee o permanenti) • la cute (varie forme di eritema cutaneo) • il midollo osseo (leucopenia ed anemia) • la mucosa del tratto gastrointestinale (mucositi) • cristallino (cataratta)
Sindrome acuta da irradiazione al corpo intero (o gran parte di esso) • tre forme cliniche progressivamente ingravescenti che avvengono in funzione del superamento della loro dose-soglia: • forma ematologica • forma gastrointestinale • forma neurologica
DOSE (Gy) EFFETTI 0.05-0.1 aberrazioni cromosomiche in linfociti periferici 0.25 linfopenia precoce e transitoria 0.5 linfopenia precoce, neutropenia ritardata 1 Livello di ospedalizzazione sdr. ematologica (febbre, infezioni ed emorragie) e sintomi soggettivi per irradiazione del S.N.A. Sopravvivenza del 100% 3 sdr. ematologica e cutanea (eritemi, depilazione e mucosite) Mortalità del 50% a 60 giorni
DOSE (Gy) EFFETTI 6-7 Forma gastrointestinale (vomito, diarrea, squilibrio elettrolitico, febbre ed emorragie digestive) Mortalità 100% entro 15-60 giorni 10 Sdr. neurologica (obnubilamento del sensorio, disorientamento e convulsioni) Mortalità 100% entro 2 giorni NB Sintomi prodromici sono comunque nausea e vomito che compaiono tra i 20 minuti e le 3 ore dopo l’esposizione. La linfopenia è un indicatore significativo della gravità dell’irradiazione (nelle prime 24-36 ore vi è anche un picco ipergranulocitario ma non è altrettanto importante)
Irradiazioni esterne localizzate acute Cute varie forme cliniche di eritema cutaneo: • eritema semplice • epilazione • eritema bolloso • dermatite ulcerosa • necrosi, sclerosi le 4 forme si manifestano per dosi acute che grosso modo stanno tra loro nei rapporti 1:2:4:8) Midollo emopoietico leucopenia anemia
Gonadi maschili e femminili: sterilità temporanee o permanenti a seconda della dose (uomo: 1-3 Gy sterilità temporanea, 5-8 Gy definitiva, con morte degli spermatogoni; donne 2-3 Gy sterilità temporanea, appena > 3 Gy definitiva per le donne nella parte finale del periodo riproduttivo, 5-8 Gy definitiva nelle donne giovani) Altri singoli organi o apparati: compromissioni funzionali (eventualmente temporanee) e lesioni organiche (tiroide, polmone, app. gastrointestinale, reni) Occhio: congiuntiviti a breve termine e in qualche caso opacità fino alla cataratta del cristallino: tipico effetto deterministico tardivo (la latenza è in genere di alcuni anni per dosi non elevate); varietà corticale subcapsulare posteriore (come rad. I.R., radiofrequenze, US, fattori chimici e farmacologici per es. cortisonici)
L’irradiazione acuta dell’embrione e del feto può condurre ad effetti non stocastici di grande rilievo: • morte del prodotto del concepimento • insorgenza di malformazioni • arresti di sviluppo di organi ed apparati Le conoscenze degli effetti graduati dell’irradiazione dell’embrione e del feto inducono ad adottare alcune regole pratiche di radioprotezione nei confronti delle pazienti e delle lavoratrici in età fertile. La terapia radiologica implica dosi elevate: devono quindi essere evitate, per quanto possibile, irradiazioni terapeutiche con campi addominali in donne in età fertile. La diagnostica radiologica sull’addome comporta dosi piccole che non suscitano il timore di danni embrionali o fetali. Ragioni di prudenza spingono a limitare comunque alle situazioni d’urgenza gli esami radiologici della regione addominali in donne che possono essere gravide.
IRRADIAZIONI ESTERNE LOCALIZZATE ACUTE • EMBRIONE E FETO: per dosi variabili tra 0.1-2 Gy; sensibilità variabile a seconda dello stadio di sviluppo: • < 9° giorno = prima dell’impianto vale la legge del “tutto o nulla”: o muore l’embrione o la gravidanza procede senza anomalie dello sviluppo
9° giorno - 2° mese di gravidanza = periodo dell’organogenesi = malformazioni gravi a seconda del momento dell'irradiazione • 3° mese - fine gravidanza = ritardo mentale, microcefalia per deficit di cellule cerebrali e leucemie (dubbio, incremento di 0,05% di casi aggiuntivi per dosi di almeno 2 Gy) • Si consiglia l’interruzione di gravidanza per dosi > 25 Gy
Danni somatici stocastici (o probabilistici) Effetti per i quali la probabilità di accadimento (piuttosto che la gravità) viene considerata una funzione della dose, senza soglia di dose. Si tratta di effetti “casuali”, che compaiono cioè a caso in alcuni tra gli individui che abbiano ricevuto una dose di radiazioni. importanza della dose accumulata al tempo t Effetti: induzione di tumori I tumori da radiazioni non si distinguonodai tumori endemici corrispondenti. L’effetto stocastico consiste in un aumento più o meno grande (in funzione della dose) della frequenza “spontanea” di tumori.
DANNI STOCASTICI • PROBLEMATICHE: per una parte della comunità scientifica l’assunto di assenza di soglia di dose per gli effetti stocastici, cioè di linearità senza soglia, è ritenuta un’ipotesi cautelativa e semplificatrice, piuttosto che un’evidenza comprovata dai fatti. In verità la curva dose-effetto calcolata in base ai dati sperimentali od epidemiologici riguardano irradiazioni da qualche Gy fino a qualche decimo di Gy: la parte di esse relative alle dosi più basse è tracciata mediante estrapolazione. • Gli effetti stocastici sono rari per le dosi dell’ordine di quelle che si ritrovano sui luoghi di lavoro ed interessano la radioprotezione. Rarità e non specificità rende difficile la stima del numero di casi indotti da radiazioni accanto ai casi spontanei.
Scala di priorità nella radioinduzione di tumori UNSCEAR 1998 Modello additivo midollo osseo stomaco polmone mammella colon ovaio vescica esofago mieloma altri ICRP 60 DEL 1990 Stomaco colon, polmone midollo osseo esofago, vescica mammella fegato tiroide altri Modello moltiplicativo polmone stomaco midollo osseo colon mammella vescica esofago ovaio mieloma altri
Effetti stocastici ereditari (genetici) Mentre gli effetti stocastici somatici si esauriscono con la popolazione irradiata, gli effetti stocastici genetici compaiono in molte generazioni successive a quella irradiata: l’irradiazione ripetuta di successive generazioni può portare ad una incidenza crescente del danno ereditario nelle generazioni seguenti.
Fondamenti della radioprotezione • Scopo della radioprotezione è la prevenzione totale degli effetti dannosi non stocastici e la limitazione a livelli considerati accettabili della probabilità di accadimento degli effetti stocastici • Prevenzione effetti non stocastici tramite limiti di equivalente di dose individuale a valori sufficientemente bassi da non raggiungere la soglia • Limitazione effetti stocastici mantenendo livelli bassi quanto è ragionevolmente ottenibile mediante il sistema di limitazione delle dosi
Lavoratori esposti corpo intero cristallino pelle ed estremità Persone del pubblico corpo intero cristallino pelle ed estremità 20 mSv in un anno solare 150 mSv 500 mSv 1 mSv per anno solare 15 mSv 50 mSv Limiti di dose per i lavoratoriD. Lgs.241/2000 - allegato IV
Secondo la International Commission on Radiological Protection il sistema di limitazione delle dosi da adottare è fondato su tre principi generali, da applicare nell’ordine: 1.PRINCIPIO DI GIUSTIFICAZIONE:giustificazione delle attività comportanti esposizione alle radiazioni. E’ necessario per l’accettabilità di un’operazione o un’attività umana che comporta un’esposizione a R.I. un’attenta analisi dei costi e dei benefici, considerando anche soluzioni alternative 2. PRINCIPIO DI OTTIMIZZAZIONE:ogni esposizione umana alle radiazioni deve essere ottenuta tanto bassa quanto è ragionevolmente ottenibile, facendo luogo a considerazioni economiche e sociali 3. PRINCIPIO DI LIMITAZIONE:la somma delle dosi ricevute e impegnate non deve superare i limiti prescritti, stabiliti per le varie circostanze
SORVEGLIANZA MEDICA PER I LAVORATORI ESPOSTI • D.Lgs. 230/95 e D.Lgs. 241/00 attenzione posta allo stato generale di salute dei lavoratori con particolare riferimento agli aspetti stocastici, come già indicavano in precedenza le raccomandazioni del 1977 dell’ICRP e la Direttiva Comunitaria del 1980
D.Lgs. 230/95 e D.Lgs 241/00Art. 77: Esperti qualificati • Il datore di lavoro deve assicurare la sorveglianza fisica per mezzo di esperti qualificati 2. Il datore di lavoro deve comunicare all’Ispettorato provinciale del lavoro competente per territorio i nominativi degli esperti qualificati prescelti • Le funzioni di esperto qualificato non possono essere assolte dalla persona fisica del datore di lavoro né dai dirigenti che esercitano e dirigono l’attività disciplinata segue
D.Lgs. 230/95 e D.Lgs 241/00Art. 78: Abilitazione degli Esperti qualificati Con decreto del Ministro del lavoro e della previdenza sociale, di concerto con il Ministro della sanità, è istituito presso l’Ispettorato medico centrale del lavoro, un elenco nominativo degli esperti qualificati ripartito secondo diversi gradi di abilitazione (primo, secondo e terzo) a seconda dell’energia prodotta dalle diverse macchine radiogene da sorvegliare
D.Lgs. 230/95 e D.Lgs 241/00Art. 82: modalità di classificazione dei lavoratori ai fini della radioprotezione e della sorveglianza fisica (allegato III) • Classificazione dei lavoratori ai fini della radioprotezione Sono classificati lavoratori esposti i soggetti che, in ragione della attività lavorativa svolta per conto del datore di lavoro, sono suscettibili di una esposizione a radiazioni ionizzanti superiore ad uno qualsiasi dei limiti fissati per le persone del pubblico Sono considerati lavoratori non esposti i soggetti sottoposti, in ragione della attività lavorativa svolta per conto del datore di lavoro, ad una esposizione non superiore ad uno qualsiasi dei limiti fissati per le persone del pubblico.
D.Lgs. 230/95 e D.Lgs 241/00Art. 82: modalità di classificazione dei lavoratori ai fini della radioprotezione e della sorveglianza fisica (allegato III) • Classificazione dei lavoratori esposti, degli apprendisti e degli studenti Sono classificati in Categoria A i lavoratori esposti che, sulla base degli accertamenti compiuti dall’esperto qualificato sono suscettibili di una esposizione superiore, in un anno solare ad uno dei seguenti valori: a) 6 mSv per esposizione globale o di equivalente di dose efficace b) i tre decimi di uno qualsiasi dei limiti di dose fissati per il cristallino, la pelle e le estremità I lavoratori esposti non classificati in Categoria A sono classificati in Categoria B
D.Lgs. 230/95 e D.Lgs 241/00Art. 83: Sorveglianza medica 1. Il datore di lavoro deve provvedere ad assicurare mediante uno o più medici la sorveglianza medica dei lavoratori esposti…e tale sorveglianza è basata sui principi che disciplinano la medicina del lavoro 2. Sorveglianza medica lavoratori di categoria A medico autorizzato Sorveglianza medica lavoratori di categoria B medico autorizzato o competente 3. Le funzioni di medico autorizzato e di medico competente non possono essere assolte dalla persona fisica del datore di lavoro né dai dirigenti che eserciscono e dirigono l’attività disciplinata
D.Lgs. 230/95 e D.Lgs 241/00Art. 83: Sorveglianza medica Il datore di lavoro deve provvedere ad assicurare mediante uno o più medici la sorveglianza medica dei lavoratori esposti…e tale sorveglianza è basata sui principi che disciplinano la medicina del lavoro 2. Sorveglianza medica lavoratori di categoria A medico autorizzato Sorveglianza medica lavoratori di categoria B medico autorizzato o competente 3. Le funzioni di medico autorizzato e di medico competente non possono essere assolte dalla persona fisica del datore di lavoro né dai dirigenti che eserciscono e dirigono l’attività disciplinata
D.Lgs. 230/95 e D.Lgs 241/00 • Art. 84: Visita medica preventiva • 1. Il datore di lavoro deve provvedere a che i lavoratori prima di essere destinati ad attività che li espongano alle radiazioni ionizzanti siano sottoposti a visita medica a cura del medico addetto alla sorveglianza medica • 2. Il datore di lavoro deve rendere edotto il medico, all’atto della visita, della destinazione lavorativa del soggetto, nonché dei rischi, ancorché di natura da quella radiologica, connessi con tale destinazione
D.Lgs. 230/95 e D.Lgs 241/00 3. La visita medica deve comprendere: • anamnesi completa (esposizioni precedenti) • esame clinico generale + adeguate indagini specialistiche e di laboratorio per valutare lo stato generale di salute del lavoratore. 4. In base alle risultanze della visita medica preventiva i lavoratori vengono classificati in: • idonei • idonei a determinate condizioni • non idonei
D.Lgs. 230/95 e D.Lgs 241/00Art. 85: visite mediche periodiche • Visita medica per i lavoratori di Categoria A: ogni 6 mesi Visita medica per i lavoratori di Categoria B: 1 volta/anno integrate, ove necessario, da adeguate indagini specialistiche e di laboratorio 2. In base alle risultanze della visita medica i lavoratori vengono classificati in: • idonei • idonei a determinate condizioni • non idonei • lavoratori sottoposti a sorveglianza medica dopo la cessazione del rapporto di lavoro che li ha esposti alle radiazioni ionizzanti
“Giustificato” il protocollo diagnostico di base il medico autorizzato deve necessariamente confrontarsi con i due grandi capitoli della radiopatologia: i danni deterministici e i danni stocastici.Danni deterministici PREVENZIONE TOTALE: dosi a livello inferiore della dose sogliaDanni stocastici ammettendo una relazione di causalità senza soglia si può ipotizzare soltanto una LIMITAZIONE degli stessi
L’attività del medico deve essere rivolta perciò prevalentemente, ma non esclusivamente, alla prevenzione dei tumori attraverso: - la conoscenza delle condizioni lavorative - l’individuazione degli organi o tessuti critici, che possono essere maggiormente soggetti alla oncoinduzione in relazione alle modalità di esposizione (esterna, interna), alle sorgenti di radiazione (, , ), al tropismo dei contaminanti interni, agli ambienti di esposizione, alle caratteristiche individuali, ecc. - l’individuazione dei fattori predisponenti e concausali (tenendo conto che le radiazioni ionizzanti fungono da agenti oncogeni sia inducenti che promuoventi) - l’individuazione di marcatori e segni precoci
Principio ALARA realizza la prevenzione primaria • Sorveglianza medica prevenzione oncologica secondaria Nella predisposizione dei protocolli diagnostici può essere individuata una scala di priorità di valore pratico sulla base dei coefficienti di rischio di radioinduzione dei tumori stabiliti dagli Organismi scientifici internazionali (vedi ad es. UNSCEAR 1988)
