La fisica delle radiazioni ionizzanti, rischi professionali e protezione

Rischio fisico da radiazioni ionizzanti

PROF. Di Giampaolo DATA 06/05/2024

La fisica delle radiazioni ionizzanti

Alcune professioni mediche espongono ai rischi fisici da radiazioni ionizzanti (RI): radiologia, ortopedia, emodinamica, chirurgia vascolare, chirurgia generale, anestesia. Le radiazioni ionizzanti rappresentano uno dei quattro agenti fisici (radiazioni, rumori, vibrazioni e temperature) e dispongono di un'energia tale da ionizzare la materia con cui entrano in contatto.

450-2200 MHz Corrente diretta Onde radio 100 MHZ-300GHz Frequenza Frequenza molto bassa Luce visibile estremamente (Very bassa low frequency VLF) Microonde 300 MHZ-300GHz Radiazione ultravioletta Raggi X Raggi gamma (Extremely low frequency ELF) Radiazione infrarossa Radiazione ionizzante

• Frequenza in hertz (Hz) KHz GHZ 0 102 104 MHz 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022

L'energia trasportata dalle radiazioni viene misurata in elettronvolt(eV). Le radiazioni differiscono per frequenza e lunghezza d'onda e si presentano come onde elettromagnetiche o radiazioni corpuscolate. L'atomo è la parte più piccola della materia, presenta un nucleo al centro di un numero variabile di orbite. Il numero atomico (Z) indica il numero di protoni contenuti in un atomo. In un atomo neutro il numero atomico indica anche il numero di elettroni. Il numero di massa (A) esprime il numero totale di protoni e neutroni. Il numero atomico ed il numero di massa dell'atomo sono utili nella definizione degli isotopi, ossia particelle con stesso numero atomico ma diverso numero di massa. Gli elementi presenti in natura sono, di solito, un misto di vari isotopi. Esempi di isotopi dell'idrogeno sono il prozio, il deuterio e il trizio. Gli isotopi possono o meno emettere radiazioni. I primi sono definiti radioisotopi e la loro caratteristica emissione dipende da un decadimento radioattivo. Il nucleo di un atomo, quindi, decade in una situazione successiva irreversibile.

Classificazione del decadimento radioattivo

Nell'ambito del decadimento si classificano:

• particelle beta+: si tratta di protoni che diventano neutroni;
• particelle beta -: si tratta di neutroni che diventano protoni;
• particelle alpha: il nucleo emette una particella alpha (2protoni + 2 neutroni);
• gamma: il nucleo non va incontro a cambiamenti ma si riassesta con emissione di radiazione gamma.

La radioattività si misura attraverso il numero di disintegrazioni nucleari al secondo, oggi l'unita internazionale di misura considerata è il Becquerel (Bq), in passato il Curie (Ci).

1 Radiazione non-ionizzanteIn medicina il carattere emissivo dei radioisotopi promuove gli stessi come tracciati in indagini diagnostiche.

Sorgenti radioisotopiche

Le sorgenti radioisotopiche possono essere:

• sigillate;
• sigillate ad alta attività;
• presenti in natura: nell'acqua, in alcuni alimenti, in alcuni vegetali, nel sottosuolo (dove è presente il radon che deriva dal decadimento dell'uranio 138).

Il radon, nel terreno, rappresenta un'importante fonte d'esposizione a materiale radioattivo per operai del settore edilizio o comuni individui che trascorrono gran parte della loro permanenza domestica in piani seminterrati. Il radon può anche risalire nelle abitazioni dagli scarichi fognari rendendo necessaria un'adeguata aerazione degli ambienti chiusi.

• Non sigillate utilizzate in medicina nucleare, radiofarmacia o nei laboratori di radiochimica.

Le radiazioni perdono di intensità attraverso la materia e questo avvenimento viene indicato come LET (trasferimento lineare di energia o potere frenante). La dose assorbita per unità di massa(J/Kg) varia in base al tessuto; infatti, considerando un'analoga dose di differenti radiazioni, gli effetti biologici che ne derivano saranno differenti. Con dose equivalente si identifica la dose media assorbita in organi o tessuti, pesata in funzione del fattore peso di radiazione (SV). La dose efficace rappresenta la dose equivalente media pesata per fattore di ponderazione del singolo tessuto (SV). In radiologia si utilizzano radiazioni nell'ordine dei mSV (milli Sievert).

Dosimetria ambientale e personale

Dosimetria ambientale (solo sorgente esterna)

• X e gamma e beta: camera a ionizzazione e contatore geiger-muller
• Alfa : camera a finestra sottile
• Neutroni: contatori a He

Dosimetria Personale

Dosimetri passivi X, gamma e beta emulsione fotografica termoluminescenza (riusabili, non mantengono lettura) Figura 10. Dosimetri persongi a termoluminescenza

Per valutare la dose di radiazioni assorbita da un lavoratore si procede con la dosimetria ambientale e personale. La prima misura:

• raggi X, gamma e beta attraverso la camera a ionizzazione e contatore geiger-muller;
• le particelle alpha attraverso una camera a finestra sottile;
• i neutroni attraverso contatori ad He.

(n.d.r. il prof ritiene queste informazioni altamente dettagliate e non necessarie ai fini dell'esame) La dosimetria personale consiste nella misurazione delle radiazioni assorbite dallo specifico lavoratore attraverso dosimetri passivi, emulsione fotografica e termoluminescenza. 2I dosimetri vengono agganciati sul camice dei medici o indossati sul polso, soprattutto nei lavoratori esposti continuamente a fasci radiogeni nella regione delle mani (radiologi interventisti, emodinamisti, medici nucleari) o ancora possono essere installati sugli occhiali da lavoro per misurare la quantità di radiazioni a cui è esposto l'occhio ed in particolare il cristallino.

Tutela del lavoratore esposto a radiazioni ionizzanti

Nelle lezioni precedenti è stato affrontato il decreto legislativo del 2008 per la tutela dei lavoratori dai rischi generici (radiazioni non ionizzanti, rischio biologico, rischio chimico). La tutela dei lavoratori dai rischi associati all'esposizione verso radiazioni ionizzanti viene oggi garantita dal decreto legislativo del 2020 ,in precedenza dalla normativa 230 del '95.

DLgs 101 del 2020

Il DLgs 101 del 2020 nei suoi vari articoli stabilisce la sorveglianza sanitaria, la periodicità delle visite di controllo, l'allontanamento dal lavoro di alcuni soggetti radioesposti e l'elenco dei medici autorizzati. L'articolo 146 di tale decreto tratta il limite di dose da utilizzare in una determinata procedura sanitaria che prevede l'utilizzo di radiazioni ionizzanti.

DLgs 101/2020

• 134 sorveglianza sanitaria
• 135: visita medica preventiva
• 136 visite mediche periodiche e straordinarie
• 137 Allontanamento dal lavoro: non idonei
• 138: elenco dei medici autorizzati
• 139: attribuzioni del medico autorizzato: Analisi dei rischi; istituisce cartella; consegna documenti al subentrante; consulenza al DDL
• 140: DOSP documento sanitario personale
• 141: sorveglianza sanitaria eccezionale
• 142: segnalazione di incidenti, esposizioni rilevanti e malattie professionali: ISP LAV e INAIL
• 143: provvedimenti a carico dell'EQ e MA: sospensione o cancellazione da elenchi del Ministero del Lavoro
• 144/145: ricorsi
• 146 limiti di dose

La sorveglianza sanitaria dei lavoratori esposti a radiazioni ionizzanti non può essere svolta dal medico competente (specialista in medicina del lavoro) ma dal medico autorizzato ossia un medico di medicina del lavoro specializzato nel settore dei rischi fisici da radiazioni ionizzanti attraverso il conseguimento di un master ed il superamento di un esame presso il Ministero del lavoro e delle politiche sociali a Roma. Si definisce lavoratore qualsiasi individuo che indipendentemente dalla tipologia contrattuale, svolge un'attività lavorativa nell'ambito dell'organizzazione di un datore di lavoro pubblico o privato, con o senza retribuzione. Secondo tale definizione, in ambito medico, chiunque sia esposto a radiazioni è sottoposto alle misure di tutale di tale decreto: medico strutturato, medico specializzando, dottorando, tesista, borsista, tirocinante.

Principi di Radioprotezione

Il meccanismo alla base della tutela dei lavoratori radio-esposti prende il nome di Radioprotezione e si basa su tre principi: giustificazione, ottimizzazione e limitazione:

• con giustificazione si intende l'adozione di una pratica medica con utilizzo di radiazioni ionizzanti solo quando il rischio è giustificato dal beneficio. Ad esempio, all'evidenza di iniziali sintomi respiratori è necessario sottoporre il paziente ad accurata anamnesi, esame obiettivo ed eventuali indagini di laboratorio prima della prescrizione di un iter diagnostico che espone a radiazioni.
• la limitazione, nelle esposizioni pianificate, impone che la somma delle dosi individuali non superi i limiti fissati per lavoratori o popolazione sulla base delle ricerche ed evidenze scientifiche.
• attraverso l'ottimizzazione si vuole mantenere al minimo ragionevole possibile le dosi individuali, la probabilità di esposizione ed il numero di individui esposti.

La cartella sanitaria dei lavoratori esposti a radiazioni ionizzanti prende il nome di DOSP e differisce dalle cartelle degli altri operatori sanitari che esplicano la propria attività in reparti non esposti a RI. 3

Valori limite di esposizione

I valori limite di esposizione verso le radiazioni ionizzanti consentono di evitare gli effetti deterministici, piuttosto acuti come ad esempio l'ustione, l'anemia o la linfocitosi da radiazioni e accettare gli effetti stocastici che manifestano un lungo periodo di latenza. Considerando il rischio "zero" inesistente, il rischio accettabile di esposizione a radiazioni ionizzanti per ragioni diagnostiche è stimato ad 1 decesso/1000 lavoratori/anno o 1 decesso/10. 000 individui/anno. Alla luce di questi dati si comprende come tali limiti siano accettabili ma non sicuri!

Dose efficace

Essa rappresenta la dose equivalente media, pesata in funzione di organi e tessuti irradiati. È l'unico valore che fornisce la valutazione del rischio per specifica esposizione del lavoratore. Essa dipende dalla dose fisica, dalla dose efficace a produrre un danno da ionizzazione, dalla probabilità di un evento dannoso e dalla gravità dell'evento!

In tabella si riporta la dose efficace di esposizione totale o dei singoli tessuti per gli operatori sanitari o per la popolazione generale.

Riguardo il cristallino la dose efficace di esposizione per i lavoratori, in passato 150 mSV/anno, è stata oggi abbassata a 20 mSV/anno sulla base dell'evidenza del rischio di cataratta.

Sorveglianza sanitaria

Chi viene sottoposto a sorveglianza sanitaria? Vi sono varie categorie di individui esposti a sorveglianza da radioprotezione. Tra queste distinguiamo:

➢ non esposti: individui non suscettibili di superare uno dei limiti fissati per la popolazione; ➢ esposti: soggetti suscettibili di superare in un anno solare uno o più dei valori limite; ➢ Lavoratori di categoria A: individui suscettibili di un'esposizione superiore, in un anno solare, ad uno dei seguenti valori:

• 6 mSV/anno di dose efficace
• 15 mSV/anno di dose equivalente per il cristallino
• 150 mSV di dose equivalente per la pelle nonché per mani, avambracci, piedi e caviglie.

➢ Lavoratori di categoria B: coloro che non rientrano nell'ambito della categoria A. Generalmente i lavoratori di categoria A presentano un'esposizione annua tra 6 e 20 mSV a differenza dei lavoratori di categoria B che presentano un'esposizione annua tra 1 e 6 mSV. Per la popolazione generale consideriamo un'esposizione inferiore ad 1 mSV/anno.

Ipotesi lineare senza soglia (LNT)

In radioprotezione si considera il comportamento delle radiazioni ionizzanti attraverso l'ipotesi lineare senza soglia secondo la quale esiste una proporzionalità lineare tra gli effetti osservati a dosi medio-alte e gli effetti ipotizzati a dosi basse. 4