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Radiobiologia e Radioprotezione
Scritto da:
Emmanuele Olivi
,
20 November 2011
·
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La radioprotezione è sempre un argomento scottante nelle varie specialità radiologiche. A volte non si bada molto a questa tematica in fase pratica, non tanto per quanto riguarda l'applicazione delle più semplici norme radioprotezionistiche di pazienti e operatori, quanto per la dose che è stata erogata al paziente. E' stata erogata al paziente una dose adeguata, insufficiente o eccessiva? E come si fa a visualizzare quanta dose è stata data al paziente? Quest'ultimo dettaglio è possibile visualizzarlo in TC, dove è fornito un indice di dose al termine dell'esame che ci dà un'indicazione molto importante del rapporto dose-qualità e quantità di immagini ma sapere questo è però più difficoltoso ad esempio in radiologia convenzionale.
La radiobiologia è quella disciplina che studia le interazioni tra i vari tipi di energie e la materia biologica (data dalla combinazione di tanti atomi). Il modello di ionizzazione del bersaglio-atomo visto finora viene applicato adesso nell’”universo”(da modello a realtà) e quindi,oltre che dai vari tipi di energie che possono creare danni biologici reversibili od irreversibili,esso è influenzato anche dai legami che ha con gli altri
atomi,cioè da ciò che lo circonda.
Il danno radiobiologico è considerato un’anormalità permanente,nelle strutture biologiche,tale da entrare nel patologico. Si distingue in danno diretto,dato dalla ionizzazione dei raggi X, e danno indiretto (o sequenziale o “a cascata”),provocato dall’azione dei radicali liberi nel tempo;sono gli eventi che seguono la ionizzazione che aumentano il danno,ovvero le ricombinazioni,le quali vedono implicati i prodotti della ionizzazione,i radicali liberi,che contribuiscono all’aumento del danno a livello molecolare.
Le varie combinazioni di legame fra gli atomi determinano le funzionalità specifiche dei vari complessi biologici e se si modifica la prima inevitabilmente si modifica anche la seconda;questo discorso ci interessa soprattutto nel DNA in cui c’è il rischio reale che delle modificazioni a livello genico possano alterare una determinata funzione,che non opera più a livello ottimale. Il danno è considerato funzione della fase della cellula:infatti il rischio è particolarmente alto per le cellule ad elevata attività mitotica e metabolica (come le germinali o le emo- e linfo-poietiche),nelle quali il fatto che i cromosomi siano per più tempo ammassati aumenta la probabilità che le radiazioni interagiscono con essi,aumentando il rischio di modificazioni strutturali e quindi di sostituzione di cellule rinnovate con cromosoma modificato in luogo di cellule morte con cromosoma normale,con conseguenti effetti fenotipici. Quindi il danno biologico risulta minore in quei distretti anatomici in cui il DNA risulta essere in una fase statica,poiché il tessuto e stabile e quindi il danno non si diffonde,rimanendo fenotipicamente nullo. Da questa affermazione deriva la definizione di radiosensibilità,intesa come la capacità di una struttura biologica a ricusare il danno determinato dalle radiazioni,cioè di essere danneggiata quando è radioesposta. Di conseguenza,se ↑ la
radiosensibilità (dirett.prop.alla capacità di duplicazione della cellula), ↓ la radioresistenza. Ovvio dunque che se ↓ la dose, ↓ la radiosensibilità.
Per il DNA però bisogna sempre considerare gli eventi dannosi nel tempo:è noto infatti che un’esposizione a breve termine delle strutture anatomiche alle radiazioni ionizzanti provoca danni che non comportano gravi conseguenze o il rischio dell’insorgere di patologie in quanto vengono attivati fenomeni di riparazione del danno;se però i tempi di esposizione sono notevolmente lunghi perviene il rischio reale di provocare danni gravi e permanenti alle strutture biologiche,poiché è alterata l’informazione genetica e sono creati danni ad esempio proprio nel campo dei meccanismi di riparazione o vengono modificati geni che causano l’attivazione o l’inibizione di cellule rispettivamente in caso di quiescenza o attivazione delle cellule stesse (fattore di recupero del danno inv.prop.al n°dei fotoni e al tempo).
D’altra parte alcune zone anatomiche possono essere riparate più facilmente poiché le cellule che le compongono hanno un’attività mitotica continua;altre,come quelle cerebrali,se danneggiate permanentemente non si possono più riparare perché la loro attività mitotica è cessata.
La radioprotezione è definita come l’insieme di procedure e norme a livello legale atte a garantire la protezione da effetti biologici dannosi causati dalla esposizione alle radiazioni ionizzanti (raggi X e raggi γ).
Il principio basilare di questi effetti è la ionizzazione degli atomi irradiati da fotoni di raggi X o γ per effetto fotoelettrico o per effetto Compton,formando radicali liberi che interagiscono facilmente con le molecole adiacenti,compromettendo quindi la capacità di duplicazione del DNA e dunque il trasferimento dell’informazione dai nucleotidi alle proteine. In particolare le cellule più sensibili a tali interazioni sono quelle con attività metabolica e mitotica più intensa. Non essendoci inoltre nell’uomo una “dose soglia” di radiazioni,tale per cui esse risultino lesive o non,è buon presupposto considerare dannose le radiazioni ionizzanti anche a minime dosi e limitare l’area di esposizione all’irradiazione.
Radioprotezione del paziente
Innanzitutto l’uso dei raggi X va riservato solo nei casi in cui sia davvero necessario e non siano utilizzabili metodiche diagnostiche alternative,sfruttando radiazioni non ionizzanti (RM,ultrasuoni,ecc.). Devono quindi essere applicati tutti i sistemi con lo scopo di ridurre la dose al paziente:evitare la ripetizione degli esami;diaframmare il fascio di raggi con appositi collimatori,con lo scopo di limitare il fascio di raggi alla sola area corporea di interesse diagnostico,e dotare il paziente (soprattutto in ambito pediatrico) di camici di piombo nelle zone più radiosensibili(vedi gonadi e tiroide),qualora essi non vadano a disturbare la visione della zona di interesse diagnostico. Sono poi assolutamente da evitare gli esami radiografici a donne nel primo trimestre di gravidanza per evitare anomalie nell’organogenesi dell’embrione (che avviene in questo periodo),in particolare è buona norma domandare alle donne in età fertile se sono in stato interessante o presunto tale prima di effettuare qualsiasi esame radiografico. Una nota particolare è
riservata agli esami RM,nei quali bisogna chiedere al paziente se è dotato di protesi mobili o fisse di origine ferrosa o simili,ed evitare,nel caso di protesi fisse,l’esame.
Radioprotezione del personale addetto
La protezione dei lavoratori professionalmente esposti alle radiazioni ionizzanti è regolata da norme di legge che hanno come principio fondamentale il valore di dose massima che può essere ricevuta per motivi lavorativi nel corso dell’anno. Il controllo della radioprotezione fisica per legge è affidato ad un organo,detto Fisica Sanitaria,che prevede l’intervento di un Fisico Esperto Qualificato e di un Medico Autorizzato. L’Esperto Qualificato deve provvedere a:definire le barriere di protezione anti-raggi,dietro le quali il personale sanitario opera durante l’esposizione del paziente;calcolare l’esposizione nei vari ambienti radiologici,sorvegliare la dosimetria ambientale e del personale e valutare i carichi di lavoro massimi supportati da ogni apparecchiatura. Il Medico Autorizzato è uno specialista in Radiologia o in Medicina del Lavoro e provvede alla sorveglianza medica del personale professionalmente esposto alle radiazioni,accertando l’idoneità fisica dei lavoratori esposti all’inizio del rapporto di lavoro e periodicamente. Entrambe queste figure per svolgere questo lavoro devono superare un esame su base nazionale che dà diritto all’iscrizione in un albo specifico.
Radioprotezione della popolazione
La radioprotezione della popolazione riguarda l’insieme dei soggetti non esposti alle radiazioni ionizzanti per motivi sanitari o di lavoro. E’norma fondamentale quindi eliminare in maniera totale la loro radio-esposizione e l’inquinamento ambientale da parte di sorgenti radiogene. Per fare questo i locali in cui si trovano apparecchiature o sorgenti radiogene (come i reparti di Medicina Nucleare,posti di norma almeno un piano sottoterra) devono essere dotati di apposite protezioni fisse o mobili (schermature di metalli pesanti,come piombo) abbondantemente rinforzate. E’ buonanorma dotare inoltre i locali di mezzi visivi (cartelli) dei luoghi sottoposti a contaminazione radioattiva. L’utilizzo di queste norme è potenziato in particolare nei luoghi adibiti a detenzione di materiali radioattivi e scarico di rifiuti radioattivi.
Radiobiologia
La radiobiologia è quella disciplina che studia le interazioni tra i vari tipi di energie e la materia biologica (data dalla combinazione di tanti atomi). Il modello di ionizzazione del bersaglio-atomo visto finora viene applicato adesso nell’”universo”(da modello a realtà) e quindi,oltre che dai vari tipi di energie che possono creare danni biologici reversibili od irreversibili,esso è influenzato anche dai legami che ha con gli altri
atomi,cioè da ciò che lo circonda.
Il danno radiobiologico è considerato un’anormalità permanente,nelle strutture biologiche,tale da entrare nel patologico. Si distingue in danno diretto,dato dalla ionizzazione dei raggi X, e danno indiretto (o sequenziale o “a cascata”),provocato dall’azione dei radicali liberi nel tempo;sono gli eventi che seguono la ionizzazione che aumentano il danno,ovvero le ricombinazioni,le quali vedono implicati i prodotti della ionizzazione,i radicali liberi,che contribuiscono all’aumento del danno a livello molecolare.
Le varie combinazioni di legame fra gli atomi determinano le funzionalità specifiche dei vari complessi biologici e se si modifica la prima inevitabilmente si modifica anche la seconda;questo discorso ci interessa soprattutto nel DNA in cui c’è il rischio reale che delle modificazioni a livello genico possano alterare una determinata funzione,che non opera più a livello ottimale. Il danno è considerato funzione della fase della cellula:infatti il rischio è particolarmente alto per le cellule ad elevata attività mitotica e metabolica (come le germinali o le emo- e linfo-poietiche),nelle quali il fatto che i cromosomi siano per più tempo ammassati aumenta la probabilità che le radiazioni interagiscono con essi,aumentando il rischio di modificazioni strutturali e quindi di sostituzione di cellule rinnovate con cromosoma modificato in luogo di cellule morte con cromosoma normale,con conseguenti effetti fenotipici. Quindi il danno biologico risulta minore in quei distretti anatomici in cui il DNA risulta essere in una fase statica,poiché il tessuto e stabile e quindi il danno non si diffonde,rimanendo fenotipicamente nullo. Da questa affermazione deriva la definizione di radiosensibilità,intesa come la capacità di una struttura biologica a ricusare il danno determinato dalle radiazioni,cioè di essere danneggiata quando è radioesposta. Di conseguenza,se ↑ la
radiosensibilità (dirett.prop.alla capacità di duplicazione della cellula), ↓ la radioresistenza. Ovvio dunque che se ↓ la dose, ↓ la radiosensibilità.
Per il DNA però bisogna sempre considerare gli eventi dannosi nel tempo:è noto infatti che un’esposizione a breve termine delle strutture anatomiche alle radiazioni ionizzanti provoca danni che non comportano gravi conseguenze o il rischio dell’insorgere di patologie in quanto vengono attivati fenomeni di riparazione del danno;se però i tempi di esposizione sono notevolmente lunghi perviene il rischio reale di provocare danni gravi e permanenti alle strutture biologiche,poiché è alterata l’informazione genetica e sono creati danni ad esempio proprio nel campo dei meccanismi di riparazione o vengono modificati geni che causano l’attivazione o l’inibizione di cellule rispettivamente in caso di quiescenza o attivazione delle cellule stesse (fattore di recupero del danno inv.prop.al n°dei fotoni e al tempo).
D’altra parte alcune zone anatomiche possono essere riparate più facilmente poiché le cellule che le compongono hanno un’attività mitotica continua;altre,come quelle cerebrali,se danneggiate permanentemente non si possono più riparare perché la loro attività mitotica è cessata.
Radioprotezione
La radioprotezione è definita come l’insieme di procedure e norme a livello legale atte a garantire la protezione da effetti biologici dannosi causati dalla esposizione alle radiazioni ionizzanti (raggi X e raggi γ).
Il principio basilare di questi effetti è la ionizzazione degli atomi irradiati da fotoni di raggi X o γ per effetto fotoelettrico o per effetto Compton,formando radicali liberi che interagiscono facilmente con le molecole adiacenti,compromettendo quindi la capacità di duplicazione del DNA e dunque il trasferimento dell’informazione dai nucleotidi alle proteine. In particolare le cellule più sensibili a tali interazioni sono quelle con attività metabolica e mitotica più intensa. Non essendoci inoltre nell’uomo una “dose soglia” di radiazioni,tale per cui esse risultino lesive o non,è buon presupposto considerare dannose le radiazioni ionizzanti anche a minime dosi e limitare l’area di esposizione all’irradiazione.
Radioprotezione del paziente
Innanzitutto l’uso dei raggi X va riservato solo nei casi in cui sia davvero necessario e non siano utilizzabili metodiche diagnostiche alternative,sfruttando radiazioni non ionizzanti (RM,ultrasuoni,ecc.). Devono quindi essere applicati tutti i sistemi con lo scopo di ridurre la dose al paziente:evitare la ripetizione degli esami;diaframmare il fascio di raggi con appositi collimatori,con lo scopo di limitare il fascio di raggi alla sola area corporea di interesse diagnostico,e dotare il paziente (soprattutto in ambito pediatrico) di camici di piombo nelle zone più radiosensibili(vedi gonadi e tiroide),qualora essi non vadano a disturbare la visione della zona di interesse diagnostico. Sono poi assolutamente da evitare gli esami radiografici a donne nel primo trimestre di gravidanza per evitare anomalie nell’organogenesi dell’embrione (che avviene in questo periodo),in particolare è buona norma domandare alle donne in età fertile se sono in stato interessante o presunto tale prima di effettuare qualsiasi esame radiografico. Una nota particolare è
riservata agli esami RM,nei quali bisogna chiedere al paziente se è dotato di protesi mobili o fisse di origine ferrosa o simili,ed evitare,nel caso di protesi fisse,l’esame.
Radioprotezione del personale addetto
La protezione dei lavoratori professionalmente esposti alle radiazioni ionizzanti è regolata da norme di legge che hanno come principio fondamentale il valore di dose massima che può essere ricevuta per motivi lavorativi nel corso dell’anno. Il controllo della radioprotezione fisica per legge è affidato ad un organo,detto Fisica Sanitaria,che prevede l’intervento di un Fisico Esperto Qualificato e di un Medico Autorizzato. L’Esperto Qualificato deve provvedere a:definire le barriere di protezione anti-raggi,dietro le quali il personale sanitario opera durante l’esposizione del paziente;calcolare l’esposizione nei vari ambienti radiologici,sorvegliare la dosimetria ambientale e del personale e valutare i carichi di lavoro massimi supportati da ogni apparecchiatura. Il Medico Autorizzato è uno specialista in Radiologia o in Medicina del Lavoro e provvede alla sorveglianza medica del personale professionalmente esposto alle radiazioni,accertando l’idoneità fisica dei lavoratori esposti all’inizio del rapporto di lavoro e periodicamente. Entrambe queste figure per svolgere questo lavoro devono superare un esame su base nazionale che dà diritto all’iscrizione in un albo specifico.
Radioprotezione della popolazione
La radioprotezione della popolazione riguarda l’insieme dei soggetti non esposti alle radiazioni ionizzanti per motivi sanitari o di lavoro. E’norma fondamentale quindi eliminare in maniera totale la loro radio-esposizione e l’inquinamento ambientale da parte di sorgenti radiogene. Per fare questo i locali in cui si trovano apparecchiature o sorgenti radiogene (come i reparti di Medicina Nucleare,posti di norma almeno un piano sottoterra) devono essere dotati di apposite protezioni fisse o mobili (schermature di metalli pesanti,come piombo) abbondantemente rinforzate. E’ buonanorma dotare inoltre i locali di mezzi visivi (cartelli) dei luoghi sottoposti a contaminazione radioattiva. L’utilizzo di queste norme è potenziato in particolare nei luoghi adibiti a detenzione di materiali radioattivi e scarico di rifiuti radioattivi.
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