48° CORSO DELLA SCUOLA SUPERIORE DI RADIOPROTEZIONE “CARLO PIOVANI”

La gestione delle emergenze radiologiche e nucleari: aspetti di radiobiologia

Linee Guida Per La Gestione Delle Emergenze Nucleari e

Radiologiche

ENEA, Centro Ricerche Casaccia Roma 5-7 Novembre

Centro Studi e Ricerche di Sanità e Veterinaria (CSRSV)

EMERGENZE NUCLEARI E RADIOLOGICHE

TERRORISMO NUCLEARE E RADIOLOGICO

Radiological Dispersal

Device (RDD)

Radiological Exposure Device (RED)

CORRETTA GESTIONE EMERGENZE NUCLEARI E RADIOLOGICHE

OTTIMIZZARE RISORSE MEDICHE DISPONIBILI

TRIAGE

Stabilire priorità di trattamento e mettere

in atto procedure per la salvaguardia della

salute

Stabilire priorità di trasporto e destinazione adeguata del paziente

CRITICITA’ GESTIONE EMERGENZE RADIOLOGICHE E NUCLEARI

• Ridotta frequenza di accadimento (Eventi Rari)• Scarsa dimestichezza del personale di soccorso e sanitario nella gestione di questi eventi• Necessità di assicurare il possesso di un adeguato background di conoscenze sulle problematiche specifiche del soccorso da parte del personale coinvolto (Informazione e formazione)• Disponibilità di strumentazione specifica per misurazioni radiometriche • Necessità di una accurata pianificazione della risposta sanitaria in emergenza a tutti i livelli

PRIORITA’ PIANIFICAZIONE RISPOSTA SANITARIA

1) Informazione e Formazione del personale sanitario

4) Costituzione di team di esperti nel settore radiologico (Fisici sanitari, medici specializzati, biologi, ecc.)

5) Costituzione di laboratori con elevata esperienza nel settore della biodosimetria (citogenetica, citologica,ecc.)

6) Rete strutture sanitarie in grado di affrontare tali emergenze

2) Gestione paziente

3) Sorveglianza

LINEE GUIDA NAZIONALI PER LA GESTIONE DI EMERGENZE NUCLEARI E RADIOLOGICHE

D.lgs 17 marzo 1995 n.230 ha istituito presso l’Agenzia Nazionale per la Protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA) il Centro di Elaborazione e di Valutazione Dati (CEVaD) con i seguenti compiti:•Valutare la situazione incidentale in atto•Valutare l’andamento nel tempo e nello spazio dei livelli di radioattivitànell’ambiente•Stimare il presumibile impatto radiologico dell’evento incidentale

LINEE GUIDA INTERNAZIONALI PER LA GESTIONE DI EMERGENZE NUCLEARI E

RADIOLOGICHE

IAEA(International Atomic Energy Agency)

WHO(World Health Organization)

AFRRI(Armed Force Radiobiology

Research Institute)

LINEE GUIDA PER LA GESTIONE DI EMERGENZE NUCLEARI E RADIOLOGICHE

•Sistemi di gestione capaci di far fronte a tutti I tipi di incidenti a differenti scale, dal contesto locale a quello nazionale o internazionale.

LINEE GUIDA INTERNAZIONALI (WHO, 2007)

• Fornire precise indicazioni sui sistemi di gestione di emergenze radiologiche e nucleari nei diversi paesi che siano condivise e di facile comprensione

EVENT OF A RADIOLOGICAL MASS-CASUALTY INCIDENT

LOCALRESOURCES

INTERNATIONALRESOURSES

NATIONALRESOURSES

EMERGENZAFASI TEMPORALI E RELATIVE PROCEDURE

OPERATIVE

I FASE “EARLY PHASE”

II FASE “INTERMEDIATE RECOVERY PHASE”

III FASE “RECOVERY PHASE”

(Manuale per le Valutazioni Dosimetriche e Misure Ambientali)

I FASE “EARLY PHASE”: Parte dall’inizio dell’evento e si conclude quando il rilascio di sostanze radioattive è terminato. Può estendersi da alcune ore ad alcuni giorni

OBIETTIVO: Minimizzare l’estensione della contaminazione e l’irradiazione di persone ed ambiente

AZIONI DA INTRAPRENDERE: a) Soccorso alle persone contaminate b) Controllo degli accessi alle zone contaminate c) Evacuazione e riparo al chiusod) Iodoprofilassi

II FASE “INTERMEDIATE RECOVERY PHASE”: Inizia una volta conclusa la fase di rilascio incontrollato di radiazione e contaminazione e terminati i primi soccorsi sul posto

OBIETTIVO: Proteggere le persone contro irradiazioni secondarie da materiale radioattivo depositato nell’ambiente

AZIONI DA INTRAPRENDERE:a) Restrizioni sulla produzione, distribuzione e consumo di alimenti contaminatib) Allontanamento di gruppi di popolazione dalle aree che presentano livelli di contaminazione significativi per le esposizioni prolungate

III FASE “RECOVERY PHASE”: Può estendersi per lunghi periodi di tempo ed èfinalizzata al recupero delle condizioni di normalità

AZIONI DA INTRAPRENDERE: a)Definizione e attuazione interventi di bonifica del territorio b) Prosecuzione programmi sorveglianza radiologica dell’ambiente e catena alimentarec) Gestione dei rifiuti radioattivi prodotti.

MODALITA’ DI ESPOSIZIONE ALLE RADIAZIONI IONIZZANTI

ESPOSIZIONE ESTERNA

• LOCALIZZATA

• A CORPO INTERO

CONTAMINAZIONE

SUPERFICIALE O ESTERNA

INTERNA

DI FERITE E USTIONI

Irradiazione esterna del corpo con raggi o particelle limitata a determinate porzioni dell’organismo

Se il campo di irradiazione investe l’organismo in toto.

AZIONI DA INTRAPRENDERE NELLA GESTIONE DELLE VITTIME DI UN INCIDENTE RADIOLOGICO/NUCLEARE

PRIMO SOCCORSO SUL LUOGO

Protezione soccorritori e predisposizione strumentazione idonea a radiomonitoraggio

PRIORITÀ Stabilizzare funzioni vitali e trattare le ferite più gravi

Contaminazione Esterna

Allontanare vittime da zona di rischio e Rimozione vestiti

Prelevare campioni di sangue

Effettuare tamponi nasale, faringeo e alle ferite

Decontaminare le vittime

OBIETTIVO: evitare attraverso tempestiva decontaminazione che contaminazione superficiale si trasformi in interna

Valutare se i livelli di contaminazione risultano accettabili

Sospetta irradiazione esterna o contaminazione interna

Prelievi ematici (emocromo ogni 6-12 h per le prime 24-48h) raccolta

campioni di urine e feci

Valutare eventuale gravità di irradiazione

mediante osservazione segni e sintomi periodo

Prodromico

TRASFERIMENTO IN STRUTTURA MEDICA SPECIALIZZATA

Monitorare cinetica della deplezione

linfocitariaBiodosimetria citogenetica

Acute Radiation Syndrome (A Spectrum of Disease)

Acute Radiation Syndrome (A Spectrum of Disease)

FASI DELLA SINDROME DA RADIAZIONE ACUTA

MULTIPARAMETER AND EARLY-RESPONSE APPROACH

Observing and recording Prodromal

sign/syntoms and erythema

Obtaining complete blood

counts with white-blood-cell

differential

Sampling blood for the chromosome- aberration

cytogenetic bioassay using the “gold standard” dicentric assay

for dose assessment

Bioassay sampling, to determine radioactive

contamination Using other

available dosimetry approaches

Clinical Dosimetry

Biological Dosimetry

Physical Dosimetry

DOSIMETRIA MULTIPARAMETRICA DI URGENZA

Ai fini del Triage di “mass casualties” in emergenze radiologiche e nucleari, fonti internazionali autorevoli hanno proposto schemi biodosimetrici multiparametrici di adeguata significatività e allo stesso tempo di più agevole acquisizione (Waselenko et al., 2004; REMM 2007)

• Registrazione tempo di inizio del vomito dopo l’irradiazione

• Misura della cinetica della deplezione linfocitaria mediante ilconteggio delle cellule (numero assoluto)

• Test citogenetici mediante il conteggio dei dicentrici linfocitari su 50 metafasi e/o 200 cellule binucleate

TEMPO DI INSORGENZA DEL VOMITO

Tempo di insorgenza del

vomitoStima della dose Status clinico

NO < 1 Gy Preclinico

> 2-3 ore 1-2 Gy Medio

> 1-2 ore 2-4 Gy Moderato

> 1 ora 4-5 Gy Severo

< 30 min > 6 Gy Molto severo

CINETICA DELLA DEPLEZIONE LINFOCITARIA

TEST CITOGENETICO DEI CROMOSOMI DICENTRICI

L’analisi dei cromosomi dicentrici da linfociti di sangue periferico, èconsiderata il “gold standard” nel caso di esposizione recente a radiazioni ionizzanti per l’elevata specificità e sensibilità.La strategia Triage per i dicentrici prevede l’analisi di 50 metafasi oppure 30 dicentrici per campione, invece delle 1000 metafasi previste dall’analisi convenzionale,ottenendo una stima preliminare con un limite di incertezza di ±0.5GySCOPO: suddividere rapidamente i pazienti in 4 classi

<1Gy 1-2Gy 2-5Gy >5Gy

Nessuna o bassa exp Sopravvivenza a lungo termine

Trattamenti urgenti bassa mortalità con

trattamento adeguato

Alta mortalità

Biodosimetric Assay Acronym Illustration

Dicentric assay Dic assay

Fluorescence in situ hybridisation FISH assay

Micronucleus assay MN assay

METODI BIODOSIMETRICI IN USO

DOSIMETRIA MULTIPARAMETRICA DI URGENZA

REMM “ RADIATION EVENT MEDICAL MANAGEMENT”

Sistema Biodosimetrico disponibile in rete istituito dal Department of Health and Human Services (HHS)

BAT (BIODOSIMETRY ASSESSMENT TOOL)

Realizzato dall’AFRRI (Armed Force Radiobiology Research Institute)

Programma software che integra e interpreta segni e sintomi diagnostici dose-correlati, registra conte linfocitarie seriali e altri segni di esposizione parziale al fine di una condotta terapeutica ottimale

EMERGENZA RADIOLOGICA/NUCLEARE

APPROCCIO BIODOSIMETRICO

LIMITITEMPO

CARICO DI LAVORO

STRATEGIE PROPOSTE PER UNA RAPIDA STIMA DELLA DOSE NELLE EMERGENZE

NUCLEARI E RADIOLOGICHE

• Realizzazione di Network di laboratori di Biodosimetria

• Ridotto Numero di metafasi o cellule binucleate da analizzare (Analisi citogenetica con metodo triage)

• Automatizzazione della lettura al microscopio dei preparati citogenetici

NETWORK DI BIODOSIMETRIAIAEA (RANET Response Assistance Network)

WHO (BioDoseNet)

RENEB (Realising the European Network in Biological Dosimetry)

Canadian Cytogenetic Emergency Network (CEN)

NATO

Latin American Biological Dosimetry Network (LBDNET)

PERCHE’ REALIZZARE NETWORK DI BIODOSIMETRIA?

La realizzazione di Network Biodosimetrici, sia a livello nazionale che internazionale, ha l’obiettivo di migliorare la capacità di risposta in situazioni di emergenza che si possono verificare in seguito ad incidenti radiologici/nucleari

Armonizzazione dei protocolli

Standardizzazione e validazione di metodiche emergenti

Risultati confrontabili tra laboratori

Per mantenere e incrementare le Standard Operating Procedures (SOP) ed identificare i punti critici a livello dei Network o di singoli laboratori

Organizzazione di esercitazioni periodiche tra laboratori partner Istruzione e formazione (garanzia di qualità)

METODO STANDARD vs TRIAGE

STANDARD TRIAGE MODE Biodosimetric Assay

1000 metafasi 50 metafasi o 30 dicentrici

Dic assay

2000 Cellule bincleate 200 cellule binucleate

MN assay

AUTOMATIZZAZIONE DELLA LETTURA AL MICROSCOPIO DEI PREPARATI

CITOGENETICIStrategia più promettente per aumentare la rapidità delle analisi citogenetiche (Dicentrici e Micronuclei).

Risultati in tempi più brevi

Riduce la variabilità legata all’operatore

Analisi altamente riproducibile e stime delle dosi sovrapponibili al metodo manuale

L’analisi automatica in TRIAGE: dicentrici e micronuclei (IAEA ,2011)

ESPERIENZA DEL NOSTRO LABORATORIO

NATO Exercise 2011

Obiettivi

Confrontare tecniche ben consolidate come DCA e

CBMN con metodiche emergenti quali γ-H�AX e

gene expression

Testare le Competenze biodosimetriche dei

laboratori partecipanti

Institutiondicentric

assayCB micronucl.

AssayH2AX DNA repair foci

gene expression

Ghent University, Department of Basic Medical Sciences, Research group: ‘Radiation and DNA repair’, Ghent, Belgium X

Institut de Recherche Biomédical des Armées/ CRSSA, Grenoble, France X X

Life Technologies, Company, Frankfurt, Germany X

Bundeswehr Institute of Radiobiology, Munich, Germany X X X X

Bundesamt für Strahlenschutz, Munich, Germany X X X

Qiagen, Company, Hilden X

Health Protection Agency, Centre for Radiation, Chemical and Environmental Hazards, Chilton, Didcot, Oxon, UK X X X X

Basic Medical Sciences, Center for Applied Nanobioscience and Medicine, College of Medicine Phoenix, University of Arizona, USA X

DxTerity Diagnostics, Company, Rancho Dominguez, California, USA X

Sezione di Istologia e Biologia e Molecolare, Centro Studie Ricerche di Sanita´e Veterinaria, Roma, Italy

X X X X

Defence Research and Development, Ottawa ON, Canada X X

6 6 4 8

2° FASE ESERCITAZIONE:

Stima 10 BLIND SAMPLES (0-6.4Gy)

1° FASE ESERCITAZIONE:

Costruzione curve di calibrazione (Dose Range 0-4 Gy)

Manuale DCA

Automatica DCA

Manuale CBMN

Automatica CNMN

Semiautomatica γ-H�AXGene-expression

E’ stato valutato:• Tempo di arrivo risposta (0.3 giorni γ-H�AX e Gene expression; 2.4 DCA; 4 CBMN)•Accuratezza stima (varianza stima della dose DCA<CBMN<gene expression< γ-H�AX)

ESPERIENZA DEL NOSTRO LABORATORIO

Confronto Intralaboratorio DCA• 3 curve di calibrazione manuale• 1 curva di calibrazione Automatica• Validazione mediante stima di 5 campioni in cieco

Acquisizione di buone

competenze tecniche ed esperienza

Confronto InterAssay DCA/CBMN (manuale e automatico in triage mode)• Validazione mediante stima di 5 campioni in cieco

Confronto Interlaboratorio CBMN(CSRSV e l’Unità di Cancerogenesi Ambientale, Genova)• Stima della dose 5 campioni in cieco• Scoring di 200 cellule per il triage mode

buon livello accuratezza della

dose per entrambi i laboratori;

stime in triage mode abbastanza accurate

a tutte le dosi

Scoring manuale: 30 metafasi o 100 cellule binucleate sufficienti per il

triage in caso di un evento di massa.Scoring automatico: ↓ tempo di risposta↑ capacità di analisi

GRAZIE PER L’ATTENZIONE!