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

• Le radiazioni ionizzanti sono quelle radiazioni dotate di sufficiente energia da poter ionizzare gli atomi (o le molecole) con i quali vengono a contatto.

Radiazioni Ionizzanti

LE RADIAZIONI IONIZZANTI: sono in grado di ionizzare la materia che attraversano

DIRETTAMENTE IONIZZANTIle particelle cariche in grado di

produrre ionizzazione per collisione nella materia

INDIRETTAMENTE IONIZZANTIle particelle prive di carica elettrica che

interagendo con la materia possono mettere in moto particelle

direttamente ionizzanti

Si dicono:

protoni alfa a beta b

fotoni (X, g) neutroni

RAD. DIRETTAMENTE IONIZZANTI: CORPUSCOLARI

PARTICELLA a:• 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

PARTICELLA b:• 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: • 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

neutroni:• 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

• retrospective gating

• PET/TC

• Procedure interventistiche

• Simulazione & Radioterapia

+ Informazione

+ dose

+ TCP

Tecnica diagnostica introdotta nel 1973 da Hounsfield: un nuovo modo di individuare e curare il cancro

CTComputer Tomography

Medicina nucleare: utilità

Radioterapia

Ciclotrone

Acceleratori lineari

Locali mobili

fisse

radiazione secondaria neutronica e fotonica

Rischi ambientali

AAPM Report n. 53 (1995)

AAPM Report n. 53 (1995)

La radiazione cosmicaDOSE

(Sv/h) RADON NEGLI EDIFICI

20.000 m 13

12.000 m 5

DOSE40

Sv/viaggio4.000 m 0,22.000 m 0,1

DOSE40

Sv/viaggioa livello

del mare 0,03

QUOTA (m)

10

100

1000

10000

100000

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 terrestreRADON NEGLI EDIFICI

kBq/giornoGAS NATURALE 3

ACQUA 4

ARIA DALL'ESTERNO 10

MATERIALI DA COSTRUZIONE

E SUOLO SOTTO EDIFICIO 60

Contributo dei materiali da costruzioneBq/Kg di radio e torio

1,1

29

34

45

126

170

341

496

1367

574

2140

4625

0 1000 2000 3000 4000 5000

legno (Finlanda)

gesso naturale (G.B.)

sabbia e ghiaietto (R.F.T.)

cemento portland (R.F.T.)

laterizi (R.F.T.)

granito (G.B.)

cenere (R.F.T.)

scisto di allume (Svezia) 1974-1979

scisto di allume (Svezia) 1925-1975

fosfato di gesso (R.F.T.)

scorie di silicato di calcio (U.S.A.)

residui di miniera di uranio (U.S.A.)

EQUIVALENTE DI DOSE EFFICACE ANNUALERICEVUTO IN MEDIA IN ITALIA

Ottimizzare …

Non è possibile “ridurre a zero” l’esposizione: tutti gli uomini sono esposti a sorgenti di radiazione sia naturali che artificiali.

S O R G E N T I D I R A D I A Z I O N I

naturale2mSv/a

energia nucleare

0,001mSv/a

fall-out0,02mSv/a

medica0,4mSv/a

Il contributo all’equivalente di dose efficace annua riconducibile a varie sorgenti

Altre fonti di radiazioni ionizzanti

Interazione radiazione materia

Interazioni con la materiaRadiazione Processo Effetto

alfa collisione anelastichecon gli elettroni legati

eccitazioneionizzazione

beta 1. collisione anelastichecon gli elettroni atomici

eccitazioneionizzazione

2. frenamento nelcampo nucleare

emissioni perBremsstrahlung

raggi X 1. effetto fotoelettrico fotone totalmenteassorbito, e

e gamma 2. effetto Compton fotone parzialmenteassorbito, e

3. produzione di coppie e+, e-

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.

La dose assorbita dipende sia dal campo di radiazioni sia dal tipo di materia, che si trova in quel punto.

dED dm=

Allora D è misurata in Gray [1 Gy = 1J/kg]

Se E è misurata in Joule

Se m è misurata in Kilogrammi

Fattori di ponderazione delle radiazioni (wR)non tutti i tipi di radiazione producono lo stesso effetto…

I valori del fattore di ponderazione delle radiazioni wR sono i seguenti:

• Fotoni, tutte le energie 1• Elettroni e muoni, tutte le energie 1• Neutroni con energia < 10 keV 5 con energia 10 keV - 100 keV 10

con energia > 100 keV - 2 MeV 20con energia > 2 MeV - 20 MeV 10con energia > 20 MeV 5

• Protoni, esclusi i protoni di rinculo, con energia > 2 MeV 5• Particelle alfa, frammenti di fissione, nuclei pesanti 20.

R

RRT DwH

Effective Dose Equivalent (HE)

• Different tissues respond differently to same radiation dose

• Tissue weighting factors used to provide a common scale:

• HE is the effective dose equivalent

• WT is the tissue weighting factor

T

TTE HwH

HT -> Sievert [Sv]

Effetti ....

Tipi di effetti

Dose elevataElevato rateo di dose

Effetti deterministici

Acuti Tardivi

Bassa doseBasso rateo di dose

Effetti stocastici- cancro- ereditari

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.

..DEsDD

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.

(2 Gy per frazione, 5 giorni alla settimana)

endpoint1/3 2/3 3/3 1/3 2/3 3/3

cervello 60 50 45 75 65 60 necrosimidollo 5 cm

50 10 cm

5020 cm

47 5 cm

70 10 cm

70 20 cm

---mielite/necrosi

polmone 45 30 17.5 65 40 24.5 polmoniteretto ---- ---- 60 ---- ---- 80 proctite/stenosi

necrosi/fistulateste femorali

---- ---- 52 ---- ---- 65 necrosi

vescica ---- 80 65 85 80 contrattura/ perdita volume

TD5/5 (Gy) TD50/5 (Gy)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1Critical Element model curves

Dose [Gy]

NTC

P

1/3

1

2/3

Takeaway: Il rischio per esposizioni protratte è più basso. DDREF=2 è sufficientemente conservativo.

Modalità di rilascio della dose

CLASSIFICAZIONE DEI LAVORATORI

PROFESSIONALE

MEDICA

AL PUBBLICODose ai singoli individui della popolazionedovuta al fondo naturale 2 mSv/anno

TIPI DI ESPOSIZIONE

45150

150

6

Rischi e possibili azioni ...

• fotoni (g)• beta b

rischi: Sorgenti interne

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)

peso

peso

pesopeso

peso

HT(t)

HT(t)

HT(t)

HT(t)

HT(t)

E(t)

MODALITAMODALITA’’ DI IRRADIAZIONE DI IRRADIAZIONE ESTERNAESTERNA

sorgenti esterne all’organismo

INTERNAINTERNAsorgenti non sigillate inglobate nell’organismo per

INALAZIONEINGESTIONEASSORBIMENTO

“CONTAMINAZIONE INTERNA daradionuclidi”

Qual èla differenza fondamentale tra irradiazione esterna e contaminazione interna?

la DURATA

ESTERNA: legata alla permanenza del campo di radiazione

INTERNA: legata a1) tempo di dimezzamentodelradionuclide2) tempo biologico di eliminazioneda parte del corpo

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 : schermature

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 1 2 3 4 5 6SPESSORE CORPO ATTRAVERSATO X

N= N0 e-x

: coefficientedi attenuazione lineare

N.FOTONI

Sorgenti esterne : schermature

Irradiazione

Identificazione delle eventuali opzioni di protezione (analisi delle migliori tecnologie)

Comparazione rischi quotidiani

AttivitàRischio 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

Compilazione scheda posto di lavoro Valutazione rischio visita medica Giudizio di idoneità accesso alle zone controllate / sorvegliate

Procedura :

Norme operative

I principi della radioprotezione

Principio di giustificazioneI 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 ottimizzazioneLe esposizioni alle radiazioni ionizzanti debbono essere mantenute al livello più basso ragionevolmente ottenibile, tenuto conto dei fattori economici e sociali (Principio ALARA).

Principio di limitazione della doseLa 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 Medico Autorizzato/Competente

Sorveglianza Fisica 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

I lavoratori devono:

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

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

Obblighi dei lavoratori

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 predisposte dall’Esperto Qualificato per conto del Datore di Lavoro, ai sensi dell’art. 61 del D.Lgs 230/95.

sono costituite da una serie di documenti contenenti istruzioni operative dedicate alle diverse pratiche correlate con il rischio da radiazioni ionizzanti

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

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

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

Radioprotezione operativa

Norme operative

Indicare mediante appositi contrassegni le sorgenti di radiazioni ionizzanti

Indicare la classificazione delle zone

Radioprotezione operativaRadioprotezione operativa

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

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

Radioprotezione operativa

Norme operative Radioprotezione operativa

Schermature

Attivazione aria, materiali con cui interagisce la radiazione diffusa

Aspetti di Radioprotezione

• Valutazione del rischio– Lavoratori – Popolazione – Residenti – gruppo critico di riferimento

• Sostanze radioattive – limiti di emissione aria – studio della dispersione nell’ambiente – rifiuti