Diagnostica per immagini: radiazioni ionizzanti e radiologia interventistica

DIAGNOSTICA PER IMMAGINI

Prof. Laganà Lezione 1 - 10/10/2024 Sbobinatori: Chiara Mancarella (I ora), Anna Accorinti (II ora) Controllore: controllore

Radiazioni Ionizzanti

il prof inizia spiegando che questa prima lezione è importante in quanto la legge vieta l'esposizione a radiazioni non giustificata.

Si definiscono ionizzanti tutte le radiazioni, corpuscolari ed elettromagnetiche, dotate di energia sufficiente a provocare la ionizzazione degli atomi della materia attraversata.

• Corpuscolari: Particelle alfa e beta, protoni e neutroni
• Elettromagnetiche: Raggi X e Raggi Gamma

le radiazioni sono ionizzanti e non ionizzanti, le classifichiamo in corpuscolari se dotate di massa e elettromagnetiche. Le radiazioni di cui ci occupiamo in radiodiagnostica sono radiazioni ionizzanti, tutte quelle radiazioni che sono capaci di generare ionizzazione della materia. La ionizzazione è quel processo senza il quale non si potrebbe verificare l'interazione tra raggi X e la materia e quindi la generazione delle immagini in radiologia. Quindi come radiazioni elettromagnetiche individuiamo i raggi X e i raggi gamma. I raggi X sono quelli che ci interessano più da vicino nella RX, nella TC. I raggi gamma sono utilizzati perlopiù in medicina nucleare, in scintigrafia Le radiazioni corpuscolari sono utilizzate prevalentemente in radioterapia e medicina nucleare. Per quanto le fonti abbiamo fonti naturali e fonti artificiali di radiazioni.

Fonti di esposizione alle Radiazioni Ionizzanti

Sorgenti Naturali

• RI di origine cosmica: provenienti dall'attività solare e dallo spazio interstellare
• Radiazione naturale terrestre esterna: deriva dal decadimento di isotopi radioattivi presenti nel terreno
• Radiazione naturale terrestre interna: deriva dall'ingestione o inalazione di sostanze radioattive presenti nell'ambiente come ad esempio il Radon, gas radioattivo che si accumula nei locali chiusi filtrando dal terreno. Uranium

Sorgenti Artificiali

Comprendono apparecchiature o farmaci utilizzati in Radiodiagnostica, Radioterapia e Medicina Nucleare.

• Lavorativa: soggetti che sono professionalmente esposti alle RI
• Medica: pazienti che si espongono alle RI per fini diagnostici, terapeutici o di screening
• Popolazione generale: comprende tutte esposizioni che non sono lavorative o mediche

Quindi l'esposizione può essere: - lavorativa, pensare ai radiologi che sono professionalmente esposti a radiazioni ionizzanti. - medica, riguarda i pz che possono essere esposti per motivi diagnostici, terapeutici o di screening. - popolazione generale.

Effetti biologici e danni delle Radiazioni Ionizzanti

I danni conseguenti all'esposizione alle RI possono essere classificati in base a:

• Epoca di comparsa: precoci/tardivi
• Popolazione cellulare coinvolta: danno somatico, interessa le cellule somatiche, danno genetico, interessa le cellule germinali e potrebbe essere trasmesso alla prole
• Modalità di comparsa: effetti deterministici ed effetti stocastici

Nell'interazione con i sistemi biologici le radiazioni generano dei danni nei confronti dei quali ci dobbiamo tutelare e dobbiamo tutelare i pazienti. In radioprotezione esiste il principio fondamentale della giustificazione della pratica, è importante che le radiazioni a cui esponiamo i pz devono ragionevolmente comportare un beneficio in termini diagnostici o terapeutici. I danni possono essere classificati:

• in base all'epoca di comparsa: - precoci - tardivi
• in base alla popolazione cellulare coinvolta: - danni somatici se sono interessate le cellule somatiche - danni germinali se ad essere interessate sono le cellule germinali
• in base alla modalità di comparsa: - danni deterministici - danni stocastici

Danni Deterministici

• Compaiono al superamento di una dose soglia
• Il superamento di detto valore comporta l'insorgenza dell'effetto in tutti gli irradiati
• Il valore della dose-soglia è anche in funzione della distribuzione temporale della dose
• La gravità delle manifestazioni cliniche aumenta con l'aumentare della dose.
• Hanno breve periodo di latenza

I danni deterministici sono danni che non si verificano abitualmente nelle nostre sale di diagnostica per immagini, sono danni che si verificano in seguito ad esposizione a dosi massive di radiazioni, dosi di gran lunga superiori a quelle che utilizziamo nelle nostre sale TC, di radiologia interventistica, di radioterapia ... Sono danni che riconoscono un valore soglia di esposizione, ragione per la quale, mantenendoci al di sotto questo valore, sono danni ai quali non andiamo incontro. Le manifestazioni cliniche di questi danni aumentano all'aumentare della dose. Per quanto riguarda il periodo di latenza, hanno un breve periodo di latenza

Danni Stocastici

• Hanno carattere probabilistico, non richiedono dunque il superamento di un valore soglia di dose per la loro comparsa
• Possono essere attribuiti sia ad esposizioni croniche a basse dosi (lavoratori professionalmente esposti) sia ad esposizioni acute a dosi modeste (pazienti che eseguono ripetute indagini diagnostiche o terapeutiche che comportino l'esposizione alle RI)
• Hanno lunghi periodi di latenza, infatti possono manifestarsi dopo anni, talora decenni , dall'irradiazione

I danni stocastici invece non riconoscono un valore soglia e hanno un carattere probabilistico. Questo significa che, paradossalmente, anche una sola esposizione può determinare il danno. Sono dei danni nei confronti di quali dobbiamo proteggerci perché legati alle esposizioni croniche a basse dosi. Potrebbero quindi riguardare il personale che è professionalmente esposto alle radiazioni continue a basse dosi che nel corso degli anni possono comportare fondamentalmente l'insorgenza di tumori. I tempi di latenza sono lunghi. Sono danni che possono riguardare anche i pz, pensare ai pz oncologici che eseguono tc ogni tre mesi anche per diversi anni. Sono questi i danni nei confronti dei quali la legge si rivolge.

Effetti biologici e danni delle Radiazioni Ionizzanti: Classificazione

• Danni Somatici Deterministici: Radiodermiti, cataratta, infertilità, aplasia midollare Si manifestano esclusivamente nell'individuo irraggiato
• Danni Somatici Stocastici Tumori solidi, leucemie
• Danni Genetici Stocastici Mutazioni genetiche, aberrazioni cromosomiche Possono manifestarsi anche sulla progenie dell'individuo irraggiato

Esempi di danni somatici stocastici: - tumori solidi - leucemie Quindi tra i danni somatici possiamo avere sia danni deterministici che stocastici Nell'ambito invece dei danni genetici abbiamo solo danni stocastici Esempi di danni somatici deterministici: - radiodermiti - cataratta - infertilità - aplasia midollare - fino ad arrivare nei casi severi alle sindromi da esposizioni massive ai raggi X che ad oggi non si vedono più.

Danni Genetici (solo stocastici)

• mutazioni genetiche
• aberrazioni cromosomiche

Quando ad essere interessato è il DNA non è solo l'individuo esposto ad essere coinvolto ma anche la progenie.

Misure di Radioprotezione: La Dose

Come quantifichiamo l'esposizione? La grandezza fisica utilizzata per quantificare l'interazione tra radiazioni e materia è la dose assorbita. Si è tuttavia osservato che gli effetti biologici delle radiazioni non dipendono solo dalla dose assorbita, ma anche dal tipo di radiazione e dal tessuto colpito (i tessuti hanno diversa Radiosensibilità) dalla radiazione. Per tali ragioni sono state introdotte delle grandezze radioprotezionistiche quali la dose equivalente e la dose efficace. Attraverso i dosimetri possiamo quantificare l'esposizione alle radiazioni ionizzanti valutando la dose assorbita, la dose equivalente e la dose efficace.

Dose Assorbita

La dose assorbita, misura la quantità di energia che la radiazione cede alla materia. L'unità di misura nel S.I. (sistema internazionale) è il Gray (Gy) che equivale all'assorbimento di 1 Joule (J) di energia per kg di materia. La dose assorbita ci da un'informazione molto generica, non entra nel merito del tipo di radiazione e ci dice semplicemente la quantità di energia che la radiazione cede alla materia Ha come unità di misura il Gray che equivale all'assorbimento di 1 Joule di energia per kg di materia. Non la utilizziamo perché non entra nel merito del tipo di radiazione.

Dose Equivalente

La dose equivalente tiene conto anche del tipo di radiazione ed è data dal prodotto della dose assorbita (su un organismo o su un determinato organo o tessuto) per un fattore che dipende dal tipo di radiazione. L'unità di misura nel S.I. è il Sievert (Sv).

• Nel caso di raggi X, gamma o beta, 1 Gy di dose assorbita equivale ad 1 Sv di dose equivalente.
• Oltre al sievert si utilizza il suo sottomultiplo, il millisievert (mSv) : 1 Sv = 1000 mSv.

dipende dal tipo di radiazione La dose equivalente parte dalla dose assorbita. Si arriva alla dose equivalente attraverso una moltiplicazione per un coefficiente che tiene conto del tipo di radiazione. Questo perché non tutte le radiazioni hanno la stessa energia per cui è differente se ci si espone a 1 joule di raggi X o a 1 joule di particelle beta. L'unità di misura è il Sievert, ma molto più utilizzato è il suo sottomultiplo che è il millisievert. Quindi la dose equivalente tiene conto del tipo di radiazione ed è data dal prodotto della dose assorbita per un coefficiente che

Dose Efficace

La dose efficace tiene conto anche della diversa radiosensibilità dei tessuti che sono stati investiti dalla radiazione ed è definita come la sommatoria su tutti gli organi della dose equivalente per il suo fattore di ponderazione tissutale. Dose Efficace=Sommatoria dose equivalente X fattore di ponderazione tissutale La Dose Efficace viene utilizzata per descrivere gli effetti delle radiazioni ionizzanti sugli individui e sulla popolazione. Si misura in Sievert (Sv) la dose efficace tiene conto non solo del tipo di radiazione ma anche del tipo di tessuto. Ci sono infatti tessuti più radiosensibili di altri, banalmente i tessuti che si replicano di più sono tessuti maggiormente radiosensibili (in effetti i danni avevamo visto l'aplasia midollare, danni all'epitelio del tubo gastroenterico, alle gonadi) la dose efficace tiene conto della diversa sensibilità ai tessuti facendo una sommatoria della dose equivalente per un fattore di ponderazione che dipende dal tessuto in questione.

Cos'è la Radioprotezione?

La Radioprotezione è una disciplina che ha lo scopo di preservare lo stato di salute e benessere dei lavoratori professionalmente esposti alle radiazioni ionizzanti (RI) e, più in generale, della protezione dell'intera popolazione e dell'ambiente, riducendo i rischi sanitari derivanti dall'impiego di radiazioni ionizzanti in attività che siano giustificate dai benefici che ne derivano alla società e ai suoi componenti La radioprotezione è una disciplina che fa parte delle branche della radiologia, che ha lo scopo di preservare lo stato di salute e di benessere dei lavoratori professionalmente esposti alle radiazioni e più in generale di tutta la popolazione e dell'ambiente, riducendo i rischi sanitari derivanti dall'impiego di radiazioni in attività che siano giustificate dai benefici che ne derivano alla società e ai suoi componenti.

Obiettivo della Radioprotezione

Obiettivo della radioprotezione è la prevenzione totale dei danni deterministici e la limitazione, a livelli considerati ragionevolmente accettabili, della probabilità del verificarsi degli eventi stocastici. Questo significa che l'obiettivo della radioprotezione è quello di evitare lo sviluppo di danni deterministici e limitare a livelli ragionevolmente accettabili lo sviluppo di danni stocastici (danni nei confronti dei quali le nostre accortezze sono volte).

Principi Fondamentali della Radioprotezione (D. Lgs.n. 230/95)

La Commissione Internazionale di Radioprotezione (ICRP) nelle sue raccomandazioni ha stabilito quelli che devono essere i principi fondamentali della radioprotezione ai quali attenersi allo scopo di predisporre un sistema di protezione radiologica efficace:

1. Giustificazione della pratica
2. Ottimizzazione della protezione
3. Limitazione delle dosi individuali

Nel '95 il primo decreto legislativo in materia di radioprotezione ci diceva che i principi erano: - la giustificazione della pratica - l'ottimizzazione della protezione - la limitazione delle dosi individuali