PRINCIPI FISICI DELLE RADIAZIONI E RADIOPROTEZIONEPRINCIPI FISICI DELLE RADIAZIONI E RADIOPROTEZIONE

INTERAZIONE RADIAZIONE MATERIAINTERAZIONE RADIAZIONE MATERIA

LeLe radiazioniradiazioni

•• Con il termine Con il termine radiazioneradiazione si usa descrivere tutta una si usa descrivere tutta una serie di fenomeni di emissione e propagazione di energia serie di fenomeni di emissione e propagazione di energia nello spazio sotto forma di onde o di particelle elementari. nello spazio sotto forma di onde o di particelle elementari.

RADIAZIONI IONIZZANTIRADIAZIONI IONIZZANTI

Radiazioni capaci di produrre Radiazioni capaci di produrre ionizzazione degli atomi o delle molecole ionizzazione degli atomi o delle molecole del mezzo attraversatodel mezzo attraversato..

Radiazioni che non hanno energia Radiazioni che non hanno energia sufficiente per produrre la ionizzazione sufficiente per produrre la ionizzazione degli atomi o delle molecole del mezzo degli atomi o delle molecole del mezzo attraversato.attraversato.

RADIAZIONI NON IONIZZANTIRADIAZIONI NON IONIZZANTI

Sorgente di radiazioni ionizzantiSorgente di radiazioni ionizzanti

Un qualsiasi apparecchio Un qualsiasi apparecchio o sostanza o fenomeno o sostanza o fenomeno che emetta radiazioni che emetta radiazioni ionizzanti. ionizzanti.

Sorgenti di radiazioni ionizzantiSorgenti di radiazioni ionizzanti

Sorgenti di radiazioni ionizzantiSorgenti di radiazioni ionizzanti

Le radiazioni direttamente ionizzantiLe radiazioni direttamente ionizzanti

Particelle cariche con Particelle cariche con EcEcsufficiente a strappare un sufficiente a strappare un elettrone allelettrone all’’atomo con il atomo con il quale interagisconoquale interagiscono..

Le radiazioni indirettamente ionizzantiLe radiazioni indirettamente ionizzanti

•• le radiazioni elettromagnetiche X e gamma, le radiazioni elettromagnetiche X e gamma, nonchnonchéé i neutroni , poichi neutroni , poichéé singolarmente singolarmente queste non hanno energia sufficiente per queste non hanno energia sufficiente per produrre direttamente la ionizzazione del produrre direttamente la ionizzazione del mezzo attraversato, ma possono mettere in mezzo attraversato, ma possono mettere in moto particelle cariche secondarie.moto particelle cariche secondarie.

Caratteristiche delle sorgentiCaratteristiche delle sorgenti

Ci sono grandezze che Ci sono grandezze che definiscono le sorgenti definiscono le sorgenti di radiazioni ionizzantidi radiazioni ionizzanti. .

Per generatori di raggi X, si usa Per generatori di raggi X, si usa indicare la indicare la corrente,corrente, la la tensionetensione e il e il tempotempo di alimentazione.di alimentazione.

Caratteristiche delle sorgentiCaratteristiche delle sorgenti

Per gli elementi radioattivi, Per gli elementi radioattivi, la quantificazione della la quantificazione della sorgente sorgente èè espressa espressa attraverso il concetto di attraverso il concetto di attivitattivitàà..

Irradiazione del corpo umanoIrradiazione del corpo umano

•• Irradiazione esternaIrradiazione esternaLL’’organismo intero o una parte di esso (un organismo intero o una parte di esso (un apparato, un organo, un tessuto) apparato, un organo, un tessuto) èè irradiato irradiato da sorgenti che sono poste al di fuori di esso.da sorgenti che sono poste al di fuori di esso.

•• Irradiazione internaIrradiazione internaLL’’organismo intero o una parte di esso (un organismo intero o una parte di esso (un apparato, un organo, un tessuto) apparato, un organo, un tessuto) èè irradiato irradiato da sorgenti che sono poste al suo interno.da sorgenti che sono poste al suo interno.

Irradiazione esternaIrradiazione esterna

•• Può essere determinata da macchine Può essere determinata da macchine radiogene, da sorgenti radioattive, da radiogene, da sorgenti radioattive, da impianti nucleari, da rifiuti radioattivi, da nubi impianti nucleari, da rifiuti radioattivi, da nubi radioattive e in genere da ambiente radioattive e in genere da ambiente contaminato da nuclidi radioattivi.contaminato da nuclidi radioattivi.

•• In tutti questi casi lIn tutti questi casi l’’irradiazione dipende dalle irradiazione dipende dalle dimensioni della sorgente, dalla distanza da dimensioni della sorgente, dalla distanza da questa, oltre che naturalmente dal tipo di questa, oltre che naturalmente dal tipo di sorgente e dal tempo di esposizione.sorgente e dal tempo di esposizione.

CapacitCapacitàà di penetrazione delle r.i.di penetrazione delle r.i.

•• Le r.i. provenienti da una sorgente esterna al Le r.i. provenienti da una sorgente esterna al corpo umano raggiungono la cute e corpo umano raggiungono la cute e ““penetranopenetrano”” nei tessuti e negli organi nei tessuti e negli organi sottostanti, interagendo con la materia.sottostanti, interagendo con la materia.

•• A seguito di tale interazione vi A seguito di tale interazione vi èè deposito di deposito di energia e la radiazione si attenua, in funzione energia e la radiazione si attenua, in funzione del tipo di radiazione e dei tessuti del tipo di radiazione e dei tessuti attraversati.attraversati.

•• I diversi tipi di radiazione sono emessi con I diversi tipi di radiazione sono emessi con differente energia e potere di penetrazione, differente energia e potere di penetrazione, ed hanno quindi effetti diversi sulla materia ed hanno quindi effetti diversi sulla materia vivente.vivente.

p, α

e±

Interazione radiazioni - materia

Particelle cariche

Interazione radiazioni - materia

Particelle cariche: Range

N

spessore

Range

Le particelle alfaLe particelle alfa

•• Sono facilmente arrestabili. Sono facilmente arrestabili. Es. possono essere fermate:Es. possono essere fermate:–– da un normale foglio di carta da un normale foglio di carta –– da uno spessore dda uno spessore d’’aria inferiore a 10 cm.aria inferiore a 10 cm.

•• Possono difficilmente penetrare negli strati Possono difficilmente penetrare negli strati superficiali della pelle (occorrono infatti superficiali della pelle (occorrono infatti energie di circa 7 energie di circa 7 MeVMeV per poter raggiungere per poter raggiungere lo strato germinativo della cute).lo strato germinativo della cute).

•• Non sono pericolose per esposizione Non sono pericolose per esposizione esterna.esterna.

•• Sono molto pericolose per esposizione Sono molto pericolose per esposizione interna.interna.

Le particelle betaLe particelle beta

•• Hanno un modesto potere di penetrazione, Hanno un modesto potere di penetrazione, comunque molto picomunque molto piùù penetranti delle alfa. penetranti delle alfa.

•• Occorrono infatti 4 m di aria o 4 mm di Occorrono infatti 4 m di aria o 4 mm di acqua per poter arrestare particelle beta con acqua per poter arrestare particelle beta con energia massima di 1 energia massima di 1 MeVMeV. .

•• Inoltre particelle beta con energia superiore a Inoltre particelle beta con energia superiore a 70 70 KeVKeV sono in grado di raggiungere lo strato sono in grado di raggiungere lo strato germinativo della cute.germinativo della cute.

Interazione radiazioni - materia - Fotoni

Effetto fotoelettrico

T = h f T = h f -- WW

Interazione radiazioni - materia - Fotoni

Effetto Compton

h fh f’’ < h f< h f

Interazione radiazioni - materia - Fotoni

produzionedi coppie e+e-

••E = m cE = m c22

I raggi X e i raggi I raggi X e i raggi

•• Radiazioni e.m. Radiazioni e.m. -- viaggiano alla velocitviaggiano alla velocitàà della della luce luce -- differiscono soltanto per la loro differiscono soltanto per la loro lunghezza dlunghezza d’’onda e per la loro origine. onda e per la loro origine.

•• Sono estremamente penetranti e possono Sono estremamente penetranti e possono attraversare la maggior parte delle sostanze. attraversare la maggior parte delle sostanze.

•• particolarmente pericolose per quanto particolarmente pericolose per quanto riguarda lriguarda l’’esposizione esternaesposizione esterna

γ

Irradiazione internaIrradiazione interna

•• Può essere determinata dai radionuclidi Può essere determinata dai radionuclidi presenti nellpresenti nell’’ambiente di vita o di lavoro e ambiente di vita o di lavoro e introdotti nellintrodotti nell’’organismo attraverso le possibili organismo attraverso le possibili vie introduzione (ingestione, inalazione, vie introduzione (ingestione, inalazione, ferita).ferita).

In questo caso In questo caso ll’’irradiazione dipende irradiazione dipende da molti fattori, fra cui da molti fattori, fra cui fondamentali sono le fondamentali sono le caratteristiche fisiche e caratteristiche fisiche e chimiche della sorgente.chimiche della sorgente.

Principali vie di interazionePrincipali vie di interazioneradioattivitradioattivitàà ambientale ambientale -- uomouomo

AMBIENTE

fiumilaghimari

Acqua:

Terreno

Atmosfera

irradiazione diretta

x balneazione

x contattocon terreno

esterna: interna:

x inalazione

x ingestione

colture

animali

UOMO

esterna: interna:

x contaminazionedelle attrezzatureimpiegate nellevarie attività

x ingestioneconseguentel’impiego di mezzicontaminati

irradiazione indiretta

(POPOLAZIONE)

Gruppo diriferimento

Organocritico

radioattività

10

Contaminazione interneContaminazione interne

Nel caso dell'introduzione Nel caso dell'introduzione di radionuclidi nel corpo di radionuclidi nel corpo umano (contaminazione umano (contaminazione interna) si deve tener interna) si deve tener conto che l'irraggiamento conto che l'irraggiamento si protrarrsi protrarràà fin quando il fin quando il radionuclide introdotto radionuclide introdotto èèpresente nel corpo. presente nel corpo.

Contaminazione internaContaminazione interna

La dose ricevuta da un certo organo oLa dose ricevuta da un certo organo otessuto in tale periodo prende il nome di tessuto in tale periodo prende il nome di equivalente di dose impegnataequivalente di dose impegnata. .

Contaminazione internaContaminazione interna

Nel caso dei lavoratori il calcolo della Nel caso dei lavoratori il calcolo della dose impegnata viene effettuato dose impegnata viene effettuato cautelativamente su un periodo di 50 cautelativamente su un periodo di 50 anni a partire dall'introduzione.anni a partire dall'introduzione.

Obiettivi della RadioprotezioneObiettivi della Radioprotezione

Preservare lo stato di salute e di benessere Preservare lo stato di salute e di benessere dei lavoratori e degli individui della dei lavoratori e degli individui della popolazione riducendo i rischi sanitari da popolazione riducendo i rischi sanitari da radiazioni ionizzanti derivanti da attivitradiazioni ionizzanti derivanti da attivitààumane giustificate dai benefici che ne umane giustificate dai benefici che ne derivano alla societderivano alla societàà e ai suoi membrie ai suoi membri

Allo scopo di perseguire il suo obiettivo essa Allo scopo di perseguire il suo obiettivo essa provvede inoltre alla tutela dellprovvede inoltre alla tutela dell’’ambienteambiente

Schema fondamentale della radioprotezioneSchema fondamentale della radioprotezione

•• Giudizi di carattere socialeGiudizi di carattere sociale•• Giudizi di carattere scientificoGiudizi di carattere scientifico

Fissare un livello appropriato di Fissare un livello appropriato di protezione:protezione:

•• prevenire la comparsa di effetti prevenire la comparsa di effetti deterministicideterministici

•• ridurre lridurre l’’induzione di effetti stocasticiinduzione di effetti stocastici

Schema fondamentale della radioprotezioneSchema fondamentale della radioprotezione

•• Decisione = f ( benefici / costi, svantaggi)Decisione = f ( benefici / costi, svantaggi)

Il Sistema della protezione radiologicaIl Sistema della protezione radiologica““GiustificazioneGiustificazione””

•• ICRP 60 ICRP 60 -- Nessuna pratica con esposizioni alle radiazioni deve Nessuna pratica con esposizioni alle radiazioni deve essere adottata a meno che essa non produca un beneficio essere adottata a meno che essa non produca un beneficio sufficiente , agli individui esposti o alla societsufficiente , agli individui esposti o alla societàà , tale da , tale da bilanciare il detrimento radiologico che essa può provocare bilanciare il detrimento radiologico che essa può provocare (ICRP 60)(ICRP 60)

•• Art. 2 Art. 2 –– D.Lgs.D.Lgs. 230/95) Principi concernenti le pratiche 230/95) Principi concernenti le pratiche 1. Nuovi tipi o nuove categorie di pratiche che comportano 1. Nuovi tipi o nuove categorie di pratiche che comportano un'esposizione alle r.i.debbono essere giustificati, anteriormenun'esposizione alle r.i.debbono essere giustificati, anteriormente te alla loro prima adozione o approvazione, dai loro vantaggi alla loro prima adozione o approvazione, dai loro vantaggi economici, sociali o di altro tipo rispetto al detrimento sanitaeconomici, sociali o di altro tipo rispetto al detrimento sanitario rio che ne può derivare. che ne può derivare. 2. I tipi o le categorie di pratiche esistenti sono sottoposti a2. I tipi o le categorie di pratiche esistenti sono sottoposti averifica per quanto concerne gli aspetti di giustificazione verifica per quanto concerne gli aspetti di giustificazione ogniqualvolta emergano nuove ed importanti prove della loro ogniqualvolta emergano nuove ed importanti prove della loro efficacia e delle loro conseguenze.efficacia e delle loro conseguenze.

Il Sistema della protezione radiologicaIl Sistema della protezione radiologica““OttimizzazioneOttimizzazione””

•• ICRP 60 ICRP 60 –– In relazione ad una certa pratica con r.i. , i valori In relazione ad una certa pratica con r.i. , i valori delle dosi individuali , il numero delle persone esposte e la delle dosi individuali , il numero delle persone esposte e la probabilitprobabilitàà delle esposizioni potenziali devono essere mantenuti delle esposizioni potenziali devono essere mantenuti tanto pitanto piùù bassi quanto ragionevolmente possibile, anche in bassi quanto ragionevolmente possibile, anche in considerazione di fattori economici e socialiconsiderazione di fattori economici e sociali

•• Art. 2 Art. 2 –– D.Lgs.D.Lgs. 230/95) Principi concernenti le pratiche 230/95) Principi concernenti le pratiche 3. Qualsiasi pratica deve essere svolta in modo da mantenere 3. Qualsiasi pratica deve essere svolta in modo da mantenere l'esposizione al livello pil'esposizione al livello piùù basso ragionevolmente ottenibile, basso ragionevolmente ottenibile, tenuto conto dei fattori economici e sociali. tenuto conto dei fattori economici e sociali.

Il Sistema della protezione radiologicaIl Sistema della protezione radiologica““Limiti di doseLimiti di dose””

•• ICRP 60 ICRP 60 –– LL’’esposizione degli individui deve essere soggetta a esposizione degli individui deve essere soggetta a limiti di dose, allo scopo di garantire che nessun individuo sialimiti di dose, allo scopo di garantire che nessun individuo siaesposto a rischi radiologici che siano giudicati inaccettabili, esposto a rischi radiologici che siano giudicati inaccettabili, in in relazione alle pratiche in condizioni normali.relazione alle pratiche in condizioni normali.

•• Art. 2 Art. 2 –– D.Lgs.D.Lgs. 230/95) Principi concernenti le pratiche 230/95) Principi concernenti le pratiche 4. La somma delle dosi derivanti da tutte le pratiche non deve 4. La somma delle dosi derivanti da tutte le pratiche non deve superare i limiti di dose stabiliti per i lavoratori esposti, glsuperare i limiti di dose stabiliti per i lavoratori esposti, gli i apprendisti, gli studenti e gli individui della popolazione. apprendisti, gli studenti e gli individui della popolazione.

GRANDEZZE RADIOMETRICHEGRANDEZZE RADIOMETRICHE

•• AA . Grandezze di sorgente. Servono a . Grandezze di sorgente. Servono a descrivere e a misurare le caratteristiche di una descrivere e a misurare le caratteristiche di una sorgente radiogena.sorgente radiogena.

•• B. Grandezze di campo. Servono a descrivere B. Grandezze di campo. Servono a descrivere e a misurare un campo di radiazionie a misurare un campo di radiazioni..

10-8 cm

10-13 cm

Ratomo = 10.000 · RnucleoMnucleo = 4000 · Matomo

La materia e’… vuota !!

→→→→ sfere da un metro adistanza di 10 chilometri !!

Il nucleo e’ composto daProtoni • e neutroni •interagenti tramite le forze nucleari

Le energie in gioco sono decine di milioni di voltepiu’ elevate delle energie chimiche (elettroni)

Struttura atomica

Nuclide: ben definito nucleo costituito da un determinatonumero di protoni e di neutroni. Esso viene indicato come:

o spesso più semplicemente dove:

-X indica l’elemento chimico;

- Z : numero atomico dell’elemento = numero di protoninel nucleo (≡numero di elettroni atomici);

- A : numero di massa del nucleo, cioè il numero totale di protoni (Z) e neutroni (N) → A=Z+N.

I protoni ed i neutroni sono chiamati genericamente nucleoni. Ne risulta ovviamente che N=A-Z

NAZX XAZ

LiLi 73

63

CCC 146

136

126

isotopi

1321

21 HeH

81688

1578

146 ONC

isotoni

NC 147

146

2643

634

62 BeLiHe

1322

31 HeH

isobari

numero di neutroni N

numerodiprotoniZ

valle di stabilita` dei nucleiEnergia di legame massima

composizione del nucleo atomico: N ≈ Z

numero di neutroni N

numerodiprotoniZ

decadimento β +

p → n + e+ + ν(22Na → 22Ne +e++ν)

decadimento β -

n → p + e- + ν(60Co → 60Ni +e-+ν)

Decadimento α

(241Am → 237Np + α)HeXX 4

24A2Z

AZ +→ −

−

Talvolta il nucleo “figlio” viene creato in un stato eccitatoSi diseccita emettendo radiazione gamma

(60Co → 60Ni* + e- + ν)

Emissione γ60Ni* → 60Ni + γ

Decadimento β60Ni*

γ60Ni

Leggi del decadimento radioattivo

La radioattivita` si manifesta con la emissionedi particelle α oppure β da parte del nucleo,spesso seguite da emissione γ

( ) tOP eNtN λ−=

( ) tOP eNtN λ−=

attività = numero di decadimenti subiti nell’unità di tempo

( )( )

( ) λ⋅=⋅λ== λ− tNeNdt

tdNta p

to

p

T1/2 = ln2/λrappresenta il tempo di dimezzamento

τ = 1/λrappresenta la vita media

Np = nuclei precursori (“parents”)N0 = nuclei iniziali

λ = costante di decadimento rappresenta laprobabilita` di decadimento nell’unita` di tempo

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100tTT1/2 1/2 = 0,693 = 0,693 ττ = 0,693 / = 0,693 / λλ

L’ attività si misura in Bequerel (Bq)

1 Bq = 1 disintegrazione/secondo

Molto usata tutt’oggi la vecchia unita’: il Curie (Ci)

1 Ci = 3.7·1010 disintegrazioni/secondo

(1 Ci ⇔ 1 g di Radio 226)

1 Ci = 37 GBq

1 mCi = 37 MBq

1 µCi = 37 kBq

ATTIVITATTIVITÀÀ SPECIFICASPECIFICA(As). Numero di trasformazioni nucleari (As). Numero di trasformazioni nucleari

spontanee per unitspontanee per unitàà di tempo che avvengono di tempo che avvengono nellnell’’unitunitàà di massa. Da informazioni sulla di massa. Da informazioni sulla concentrazione di radioattivitconcentrazione di radioattivitàà, cio, cioèè sulla sulla quantitquantitàà di materiale radioattivo presente.di materiale radioattivo presente.

As = As = λλ NNoo / M/ MAA

•• dove :dove :

•• -- λλ costante di decadimentocostante di decadimento•• -- NNoo numero di Avogadronumero di Avogadro•• -- MMA A massa atomicamassa atomica•• u.d.m. nel SI u.d.m. nel SI èè [[BqBq / g]/ g]

COSTANTE GAMMA SPECIFICACOSTANTE GAMMA SPECIFICA ( ( ΓΓ ).).

Definita per sorgenti puntiformi di raggi gamma. Permette Definita per sorgenti puntiformi di raggi gamma. Permette di ricavare in modo rapido il di ricavare in modo rapido il ““rateo di esposizionerateo di esposizione”” in un in un certo punto posto ad una distanza ( l ) da una sorgente certo punto posto ad una distanza ( l ) da una sorgente puntiforme isotropa di attivitpuntiforme isotropa di attivitàà nota A o , lnota A o , l’’attivitattivitàà della della sorgente da una misura del sorgente da una misura del ““rateo di esposizionerateo di esposizione””..

ΓΓ = ( l= ( l22 / A ) / A ) XX••dove :dove :

•• X X = = dXdX//dtdt ““rateo di esposizionerateo di esposizione””

•• X grandezza dosimetrica. Descrive la capacitX grandezza dosimetrica. Descrive la capacitàà della della radiazione e.m. di produrre ionizzazione in aria radiazione e.m. di produrre ionizzazione in aria

••.u.d.m di .u.d.m di ΓΓ [ R m[ R m22 hh--11 BqBq--11 ]]

QUALITQUALITÀÀ DELLA RADIAZIONEDELLA RADIAZIONE

•• LaLa qualitqualit àà della radiazione della radiazione emessa da una sorgente emessa da una sorgente èè data data dalla energia delle particelle e delle dalla energia delle particelle e delle radiazioni emesseradiazioni emesse. .

•• Filtrazione Filtrazione . Deve essere nota per . Deve essere nota per alcune sorgenti radioattive sigillate.alcune sorgenti radioattive sigillate.

MACCHINE RADIOGENEMACCHINE RADIOGENENel caso di acceleratori di particelle i parametri di Nel caso di acceleratori di particelle i parametri di rilievo,dal punto di vista della radioprotezione, sono:rilievo,dal punto di vista della radioprotezione, sono:

•• tipo di particelle ;tipo di particelle ;

•• energia delle particelle ; energia delle particelle ;

•• potenza media del fascio .potenza media del fascio .

•• la natura e la geometria dei materiali di interazionela natura e la geometria dei materiali di interazione

Da questi parametri infatti dipendono i campi di Da questi parametri infatti dipendono i campi di radiazioni intorno agli acceleratori e di conseguenza le radiazioni intorno agli acceleratori e di conseguenza le misure di radioprotezione (attive e passive) da misure di radioprotezione (attive e passive) da predisporre.predisporre.

•• Es. Es.

Valutazione qualitativa dei campi di Valutazione qualitativa dei campi di radiazioni intorno ad un acceleratore radiazioni intorno ad un acceleratore lineare (LINAC) di elettroni da 20 lineare (LINAC) di elettroni da 20 MeVMeVimpiegato in terapia medica .impiegato in terapia medica .

••-- ElettroniElettroni••-- BremsstrahlungBremsstrahlung••-- NeutroniNeutroni••-- Altre sorgenti di radiazioniAltre sorgenti di radiazioni••-- RadioattivitRadioattivitàà indottaindotta•• ( ( -- Gas tossici )Gas tossici )

MACCHINE RADIOGENEMACCHINE RADIOGENE

Nel caso di tubi a raggi X i parametri di rilievo ,dal Nel caso di tubi a raggi X i parametri di rilievo ,dal

punto di vista della radioprotezione, punto di vista della radioprotezione,

sono:sono:

•• la d.d.p. applicata;la d.d.p. applicata;

•• la filtrazione;la filtrazione;

•• la corrente la corrente

•• ll’’erogazione normalizzataerogazione normalizzata

Spettro del fascio RXSpettro del fascio RX

Esso Esso èè costituito da :costituito da :

•• una componente continua una componente continua

•• una componente discretauna componente discreta

Spettro del fascio RXSpettro del fascio RX

Dalla sua forma dipende Dalla sua forma dipende ::

•• il contrasto dellil contrasto dell’’immagineimmagine

•• lo spessore che può essere irradiatolo spessore che può essere irradiato

•• la esposizione del paziente la esposizione del paziente

•• la qualitla qualitàà della radiazione diffusadella radiazione diffusa

Spettro del fascio RXSpettro del fascio RX

La forma La forma èè influenzata dainfluenzata da ::•• la filtrazione del fasciola filtrazione del fascio

•• il voltaggio del tuboil voltaggio del tubo•• la forma dla forma d’’onda della V applicataonda della V applicata

Radiazione diffusa o secondaria Radiazione diffusa o secondaria

Comprende ogni tipo di radiazione prodotta dalla Comprende ogni tipo di radiazione prodotta dalla interazione del fascio incidente con linterazione del fascio incidente con l’’oggetto:oggetto:–– fotoni x caratteristicifotoni x caratteristici–– fotoelettronifotoelettroni–– elettroni Comptonelettroni Compton–– fotoni Comptonfotoni Compton

Quella generata dal paziente può essere ridotta:Quella generata dal paziente può essere ridotta:–– riducendo il campo (collimazione)riducendo il campo (collimazione)–– usando delle griglieusando delle griglie–– la tecnica dello spessore dla tecnica dello spessore d’’ariaaria

LL’’energia depositata nellenergia depositata nell’’unitunitàà di massa del di massa del mezzo irradiato viene definita mezzo irradiato viene definita ““dose assorbitadose assorbita””..

La misura o il calcolo della dose assorbita La misura o il calcolo della dose assorbita costituiscono lcostituiscono l’’obiettivo della dosimetria.obiettivo della dosimetria.

Per descrivere i processi di cessione di energia Per descrivere i processi di cessione di energia al mezzo irradiato sono state definite alcune al mezzo irradiato sono state definite alcune grandezze fisiche che vengono dette grandezze grandezze fisiche che vengono dette grandezze dosimetrichedosimetriche..

DOSIMETRIADOSIMETRIA

DOSIMETRIADOSIMETRIA

I processi di ionizzazione ed eccitazione degli atomi e delle molecole associato al passaggio delle radiazioni ionizzanti nella materia, sono all’origine degli effetti indotti nei mezzi attraversati.

Nel caso dell’organismo umano la cessione di energia da parte delle particelle ionizzanti ai vari tessuti e organi irradiati può concludersi con la manifestazione di un certo effetto biologico.

Gli effetti (biologici, fisici, chimici) indotti dalle radiazioni ionizzanti si manifestano soltanto quando avviene un deposito di energia nella materia irradiata.

GRANDEZZE RELATIVE AL GRANDEZZE RELATIVE AL ““TRASFERIMENTOTRASFERIMENTO”” DI ENERGIADI ENERGIA

•• LL’’ESPOSIZIONEESPOSIZIONE. . Descrive la capacitDescrive la capacitàà dei dei raggi x di produrre ionizzazione in ariaraggi x di produrre ionizzazione in aria

X = X = dQdQ / dm/ dmdove :dove :

-- dQdQ valore assoluto della carica totale degli ioni di un valore assoluto della carica totale degli ioni di un segno prodotti in aria quando tutti gli elettroni liberati segno prodotti in aria quando tutti gli elettroni liberati dai fotoni nelldai fotoni nell’’elemento di volume di massa dm sono elemento di volume di massa dm sono completamente fermati in aria;completamente fermati in aria;

u.d.m. nel SI [ C / Kg ]u.d.m. nel SI [ C / Kg ]

RATEO DI ESPOSIZIONERATEO DI ESPOSIZIONE

XX = = dXdX//dtdt = = dQdQ / dm / dm dtdt

u.d.m. nel SI [ A / Kg ]u.d.m. nel SI [ A / Kg ]

GRANDEZZE RELATIVE AL GRANDEZZE RELATIVE AL ““DEPOSITODEPOSITO”” DI ENERGIADI ENERGIA

ENERGIA CEDUTA . ENERGIA CEDUTA .

εε = = RRinin -- RRoutout + + ΣΣQQ

dove :dove :••-- RRinin , energia radiante incidente nel volume considerato, energia radiante incidente nel volume considerato••-- RRoutout , energia radiante uscente dal volume considerato, energia radiante uscente dal volume considerato••-- ΣΣQ , somma di tutte le energie liberate , diminuita della somma dQ , somma di tutte le energie liberate , diminuita della somma di i tutte le energie consumate in ogni trasformazione di nuclei e tutte le energie consumate in ogni trasformazione di nuclei e particelle elementari avvenute nel volume considerato.particelle elementari avvenute nel volume considerato.

u.d.m. nel SI [J ]u.d.m. nel SI [J ]

DOSE ASSORBITADOSE ASSORBITA

•• Definita in un certo elemento di volume di Definita in un certo elemento di volume di massa dm, come (ICRU 33) massa dm, come (ICRU 33)

D = dD = dεε / dm/ dm

u.d.m. nel SI [u.d.m. nel SI [GyGy ] ]

(1 (1 GyGy = 1 J Kg= 1 J Kg --11 ))

RATEO DI DOSE ASSORBITARATEO DI DOSE ASSORBITA

•• Definita in un certo elemento di volume di Definita in un certo elemento di volume di massa dm, in un tempo massa dm, in un tempo dtdt, come (ICRU 33) , come (ICRU 33)

DD = = dDdD / / dtdt = d= dεε / dm / dm dtdt

u.d.m. nel SI [u.d.m. nel SI [GyGy s s --1 1 ]]

DOSE EQUIVALENTEDOSE EQUIVALENTE

La dose assorbita viene ponderata con alcuni La dose assorbita viene ponderata con alcuni fattori correttivi per tenere conto della qualitfattori correttivi per tenere conto della qualitààdella radiazione e delle condizioni di della radiazione e delle condizioni di irradiazione.irradiazione.

H = D WH = D W RR

dove :dove :

•• D dose assorbitaD dose assorbita

•• WW RR fattore peso per la radiazionefattore peso per la radiazione

u.d.m. nel SI [ Sv ] ( 1 Sv = 1 J Kgu.d.m. nel SI [ Sv ] ( 1 Sv = 1 J Kg --11 ))

Fattore peso per la radiazioneFattore peso per la radiazione

-- ww rr =1 per elettroni, raggi X e gamma di tutte =1 per elettroni, raggi X e gamma di tutte le energie;le energie;

-- ww rr varia da 5 a pivaria da 5 a piùù di 20 per neutroni e di 20 per neutroni e protoni;protoni;

-- ww rr = 20 per particelle alfa.= 20 per particelle alfa.

Fattore peso per la radiazioneFattore peso per la radiazione

Il fattore di ponderazione Il fattore di ponderazione ww rr èè funzione di funzione di una vecchia grandezza radiobiologica una vecchia grandezza radiobiologica denominata denominata Efficacia Biologica Relativa Efficacia Biologica Relativa di una radiazione rispetto ad undi una radiazione rispetto ad un’’altra di altra di riferimento in funzione del trasferimento riferimento in funzione del trasferimento lineare di energia LET.lineare di energia LET.

Fattore peso per la radiazioneFattore peso per la radiazione

DOSE EFFICACEDOSE EFFICACEIn caso di esposizione non omogeneaIn caso di esposizione non omogenea

HHEE = = ΣΣT T WW TT HH TT

dove :dove :

•• HH T T èè la dose equivalente la dose equivalente

nellnell’’organo o tessuto Torgano o tessuto T

•• WW T T èè il fattore peso per il fattore peso per

ll’’organo o tessuto T.organo o tessuto T.

VALORI DI PONDERAZIONEVALORI DI PONDERAZIONE

D.Lgs.D.Lgs. 230/95 ICRP 60 (1990)230/95 ICRP 60 (1990)

GonadiGonadi 0,250,25 0,200,20

MammelleMammelle 0,150,15 0,050,05

Midollo osseo rossoMidollo osseo rosso 0,120,12 0,120,12

PolmonePolmone 0,120,12 0,120,12

TiroideTiroide 0,030,03 0,050,05

Ossa (superfici ossee) Ossa (superfici ossee) 0,030,03 0,010,01

Rimanenti organi o tessutiRimanenti organi o tessuti 0,300,30 0,450,45

IRRADIAZIONE ESTERNA IRRADIAZIONE ESTERNA protezioneprotezione

QUANDO LQUANDO L’’ORGANISMO VIENE IRRADIATO DA UNA ORGANISMO VIENE IRRADIATO DA UNA SORGENTE ESTERNA, LA PROTEZIONE PUOSORGENTE ESTERNA, LA PROTEZIONE PUO’’ ESSERE ESSERE REALIZZATA:REALIZZATA:

•• AUMENTANDO LA DISTANZA DALLA SORGENTEAUMENTANDO LA DISTANZA DALLA SORGENTE

•• INTERPONENDO OPPORTUNE SCHERMATUREINTERPONENDO OPPORTUNE SCHERMATURE

•• DIMINUENDO IL TEMPO DI ESPOSIZIONE.DIMINUENDO IL TEMPO DI ESPOSIZIONE.

DISTANZADISTANZA

•• IL RATEO DI ESPOSIZIONE PROVENIENTE DA UNA IL RATEO DI ESPOSIZIONE PROVENIENTE DA UNA SORGENTE PUNTIFORME ESORGENTE PUNTIFORME E’’ DATO CON BUONA DATO CON BUONA APPROSSIMAZIONE DALLAAPPROSSIMAZIONE DALLA”” LEGGE DELLLEGGE DELL’’INVERSO DEI INVERSO DEI QUADRATI DELLE DISTANZEQUADRATI DELLE DISTANZE””

x = X Rx = X R22 / r/ r22

dove:dove:

•• XX RATEO DI ESPOSIZIONE ALLA DISTANZA RATEO DI ESPOSIZIONE ALLA DISTANZA RR•• xx RATEO DI ESPOSIZIONE ALLA DISTANZA RATEO DI ESPOSIZIONE ALLA DISTANZA rr

SCHERMATURESCHERMATURE

–– OPPORTUNE SCHERMATURE DISPOSTE INTORNO OPPORTUNE SCHERMATURE DISPOSTE INTORNO ALLE SORGENTI ATTENUANO, PER ASSORBIMENTO, IL ALLE SORGENTI ATTENUANO, PER ASSORBIMENTO, IL CAMPO DI RADIAZIONI DI CUI LE SORGENTI STESSE CAMPO DI RADIAZIONI DI CUI LE SORGENTI STESSE SONO RESPONSABILI.SONO RESPONSABILI.

–– LA NATURA E LO SPESSORE DEL MATERIALE LA NATURA E LO SPESSORE DEL MATERIALE ASSORBENTE SONO FUNZIONE DEL TIPO E ASSORBENTE SONO FUNZIONE DEL TIPO E DELLDELL’’ENERGIA DELLE RADIAZIONI EMESSE.ENERGIA DELLE RADIAZIONI EMESSE.

TEMPOTEMPO

•• QUANDO LA DISTANZA E LE SCHERMATURE, PER QUANDO LA DISTANZA E LE SCHERMATURE, PER RAGIONI CONTIGENTI, NON SONO SUFFICIENTI A RAGIONI CONTIGENTI, NON SONO SUFFICIENTI A RIDURRE LRIDURRE L’’ESPOSIZIONE AI VALORI RICHIESTI, DOVRAESPOSIZIONE AI VALORI RICHIESTI, DOVRA’’ESSERE ADEGUATAMENTE LIMITATO IL TEMPO DI ESSERE ADEGUATAMENTE LIMITATO IL TEMPO DI ESPOSIZIONE.ESPOSIZIONE.

PROGETTO DI SCHERMATURE IN PROGETTO DI SCHERMATURE IN RADIOPROTEZIONERADIOPROTEZIONE

••Definizione dei valori di progettoDefinizione dei valori di progetto

••Analisi delle caratteristiche del campoAnalisi delle caratteristiche del campo

••Valutazione caratteristiche dei materialiValutazione caratteristiche dei materiali

••Soluzioni di continuitSoluzioni di continuitàà

DEFINIZIONE DEI VALORI DI PROGETTODEFINIZIONE DEI VALORI DI PROGETTO

•• RATEO DI ESPOSIZIONE O DI DOSERATEO DI ESPOSIZIONE O DI DOSE

•• FATTORI DI OCCUPAZIONEFATTORI DI OCCUPAZIONE

•• FATTORI DFATTORI D’’USOUSO

•• FATTORI DI SICUREZZAFATTORI DI SICUREZZA

•• PRINCIPIPRINCIPI

Schermature fotoni:

0

2

4

6

8

10

0 20 40 60 80 100 120

spessore

N

( ) xoeNxN µ−=

λ = 1/µ = libero cammino medio

PiomboCalcestruzzo

Z5 (fotoelettrico)probab. interazione ∝ Z (Compton)

Z2 (prod. coppie)

µ = coefficiente di attenuazione/assorbimento

Interazione radiazioni - materianeutroni

diffusione – rallentamento - cattura

α p

γ

n

A

La massima perdita energiasi ha quando: mA ≈ mn

materiali idrogenatimateriali leggeri

n + 10B → 7Li + αn + 6Li → 3H + αn + 1H → 2H + γn + Cd → Cd + γ

Cattura:

calcestruzzo o paraffina“borata”, “litiata”

Schermature neutroni

Σ = sezione d’urto macroscopica

0

2

4

6

8

10

0 20 40 60 80 100 120

spessore

N( ) xoeNxN Σ−=

Calcestruzzo

Schermature neutroni:

• RallentamentoMateriali leggeri: paraffina, H2O, calcestruzzo, …

10B (n,α)7Li• Cattura: reazioni nucleari: 6Li (n,α)3H

(Cd)nat(n,γ)

VALUTAZIONEVALUTAZIONE

•• DEL TIPODEL TIPO

•• DELLA GEOMETRIADELLA GEOMETRIA

•• DELLO SPESSORE DEI MATERIALIDELLO SPESSORE DEI MATERIALI

BARRIERE PROTETTIVEBARRIERE PROTETTIVE

•• BARRIERA PROTETTIVA: SPESSORE DI BARRIERA PROTETTIVA: SPESSORE DI UN DETERMINATO MATERIALE IN GRADO UN DETERMINATO MATERIALE IN GRADO DI RIDURRE LA DOSE DI ESPOSIZIONEDI RIDURRE LA DOSE DI ESPOSIZIONE

a)a)PRIMARIAPRIMARIA QUANDO ATTENUA IL FASCIO QUANDO ATTENUA IL FASCIO UTILEUTILE

b)b)SECONDARIA SECONDARIA QUANDO ATTENUA LA QUANDO ATTENUA LA RADIAZIONE DISPERSARADIAZIONE DISPERSA

LL’’energia durante lenergia durante l’’assorbimento r.e.massorbimento r.e.m

ACCESSORI PERSONALI DI ACCESSORI PERSONALI DI PROTEZIONEPROTEZIONE

ACCESSORI PERSONALI DI PROTEZIONEACCESSORI PERSONALI DI PROTEZIONE

�� Protezione dalle radiazioni disperse e diffuseProtezione dalle radiazioni disperse e diffuse

�� Riduzione della dose assorbitaRiduzione della dose assorbita

�� Protezione suppletiva di organi sensibili del Protezione suppletiva di organi sensibili del personale e dei pazientipersonale e dei pazienti

�� Protezione delle parti del corpo del paziente Protezione delle parti del corpo del paziente che non debbono essere esposte a che non debbono essere esposte a trattamento medicotrattamento medico

ACCESSORI PERSONALI DI PROTEZIONEACCESSORI PERSONALI DI PROTEZIONE

Caratteristiche:Caratteristiche:

••Riportare il valore dello spessore in Riportare il valore dello spessore in PbPb;;

••Se di materiale diverso dal piombo;Se di materiale diverso dal piombo;

-- il valore del il valore del pbpb--eqeq e il valore della tensione alla e il valore della tensione alla quale lquale l’’equivalenza si riferisce;equivalenza si riferisce;

-- la capacitla capacitàà di attenuazione % e il valore della di attenuazione % e il valore della tensione alla quale ltensione alla quale l’’attenuazione si riferisce.attenuazione si riferisce.

•• LL’’EQUIVALENZA IN PIOMBO ANDRAEQUIVALENZA IN PIOMBO ANDRA’’DETERMINATA SU UNA SUPERFICIE DETERMINATA SU UNA SUPERFICIE IRRADIATA DI 100CMIRRADIATA DI 100CM22

•• LL’’EFFICACIA PROTETTIVA EEFFICACIA PROTETTIVA E’’ GARANTITA DAL GARANTITA DAL COSTRUTTORECOSTRUTTORE

•• ESSERE FACILMENTE LAVABILI E DI FACILE ESSERE FACILMENTE LAVABILI E DI FACILE DISINFEZIONEDISINFEZIONE

•• ESSERE DI MATERIALE MORBIDO E ESSERE DI MATERIALE MORBIDO E FLESSIBILE DA NON IMPEDIRE I MOVIMENTI FLESSIBILE DA NON IMPEDIRE I MOVIMENTI

••ACCESSORI PERSONALI DI PROTEZIONEACCESSORI PERSONALI DI PROTEZIONE

I GUANTII GUANTI

USOUSO•• DI GOMMA PIOMBIFERA DI GOMMA PIOMBIFERA

PER LE PRESTAZIONI IN PER LE PRESTAZIONI IN SCOPIA SCOPIA PROTEGGERANNO DALLE PROTEGGERANNO DALLE RADIAZIONI DIFFUSE DA RADIAZIONI DIFFUSE DA QUELLE DISPERSE E DA QUELLE DISPERSE E DA QUELLE DEL FASCIO QUELLE DEL FASCIO UTILEUTILE

•• SOLO PER SCOPI SOLO PER SCOPI DIAGNOSTICI (125 DIAGNOSTICI (125 KV)(TIPO A)KV)(TIPO A)

•• PER USI INDUSTRIALI PER USI INDUSTRIALI (TIPO B)(TIPO B)

CARATTERISTICHECARATTERISTICHE•• CONFEZIONI IN 3 MISURE CONFEZIONI IN 3 MISURE

NEL FORMATO CORTO O NEL FORMATO CORTO O LUNGOLUNGO

•• LAVABILI ESTERNAMENTE LAVABILI ESTERNAMENTE ED INTERNAMENTEED INTERNAMENTE

•• RIVESTITI CON FODERE DI RIVESTITI CON FODERE DI COTONECOTONE

•• FLESSIBILI E MANEGGEVOLIFLESSIBILI E MANEGGEVOLI

PROTEZIONEPROTEZIONELL’’EFFECIENZA PROTTETTIVA HA LA TENDENZA EFFECIENZA PROTTETTIVA HA LA TENDENZA

AD UNIFORMARSI AGLI STESSI VALORIAD UNIFORMARSI AGLI STESSI VALORI

•• LA S.I.R.M.N. CONSIGLIA UNO SPESSORE DI LA S.I.R.M.N. CONSIGLIA UNO SPESSORE DI PqPq--eqeq DI 0,5 DI 0,5 mm PER 80 KVmm PER 80 KV

•• LE NORME TEDESCHE 0,25mm DI LE NORME TEDESCHE 0,25mm DI PqPq--eqeq (TIPO A) E (TIPO A) E 0,50mm (TIPO B)0,50mm (TIPO B)

•• LE NORME INGLESI E QUELLE AMERICANE NON MINORE LE NORME INGLESI E QUELLE AMERICANE NON MINORE DI 0,25mmDI 0,25mm

•• SARANNO TOLLERATI IL 20% IN PIUSARANNO TOLLERATI IL 20% IN PIU’’ E IN MENO SUI E IN MENO SUI VALORI SUDDETTIVALORI SUDDETTI

•• DOVRANNO ASSICURARE UNA PROTEZIONE CONTINUA E DOVRANNO ASSICURARE UNA PROTEZIONE CONTINUA E COSTANTE IN OGNI PUNTO DELLA MANOCOSTANTE IN OGNI PUNTO DELLA MANO

•• SI DOVRASI DOVRA’’ PROCEDERE PERIODICAMENTE AD UNA PROCEDERE PERIODICAMENTE AD UNA REVISIONE DI CONTROLLOREVISIONE DI CONTROLLO

CAMICI E GREMBIULICAMICI E GREMBIULIUSOUSO•• I PRIMI SERVONO PER LA I PRIMI SERVONO PER LA

PROTEZIONE DALLE RADIAZIONI PROTEZIONE DALLE RADIAZIONI DISPERSE E DIFFUSEDISPERSE E DIFFUSE

•• I SECONDI PER ESPOSIZIONI A I SECONDI PER ESPOSIZIONI A RAGGI PIURAGGI PIU’’ PERICOLOSIPERICOLOSI

PROTEZIONEPROTEZIONE

•• LE NORME ITALIANE:0,1mmPbLE NORME ITALIANE:0,1mmPb--eq eq PER I CAMICI, 0,33mm PER I PER I CAMICI, 0,33mm PER I GREMBIULIGREMBIULI

•• LE NORME AMERICANE :UNICO LE NORME AMERICANE :UNICO SPESSORE 0,24mmPdSPESSORE 0,24mmPd--eqeq

•• LE NORME TEDESCHE 0,25 LE NORME TEDESCHE 0,25 mmPbmmPb--eqeq CAMICI, 0,25 CAMICI, 0,25 GREMBIULI LEGGERI,0,50 GREMBIULI LEGGERI,0,50 GREMBIULI PESANTIGREMBIULI PESANTI

CARAT. COSTRUTTIVECARAT. COSTRUTTIVE

•• LA FOGGIA SARALA FOGGIA SARA’’USO USO VARIAVARIA

•• USO AGEVOLE(4 USO AGEVOLE(4 --5 Kg)5 Kg)

•• COPERTURA COPERTURA PROTETTIVA(DAVANTI,SUL PROTETTIVA(DAVANTI,SUL TORACE,SPALLE,ADDOME,TORACE,SPALLE,ADDOME,GAMBE)GAMBE)

•• MISURE VARIEMISURE VARIE

COPRIBRACCIA O MANICOTTICOPRIBRACCIA O MANICOTTI

•• CON GUANTI DEL TIPO CORTOCON GUANTI DEL TIPO CORTO

•• PER AUMENTARE LA MOBILITAPER AUMENTARE LA MOBILITA’’ DEL DEL GOMITOGOMITO

•• LA PROTEZIONE SARALA PROTEZIONE SARA’’ UGUALE A UGUALE A QUELLA DEI GUANTIQUELLA DEI GUANTI

GREMBIULI SPECIALIGREMBIULI SPECIALI

•• PER I BAMBINIPER I BAMBINI

•• NELLE RADIOGRAFIE DENTARIENELLE RADIOGRAFIE DENTARIE

•• NELLA PROTEZIONE DELLE GONADINELLA PROTEZIONE DELLE GONADI

•• DOVRANNO AVERE UNO SPESSORE DI DOVRANNO AVERE UNO SPESSORE DI ALMENO 0,5mm DI ALMENO 0,5mm DI PbPb--eqeq

OCCHIALIOCCHIALI

•• NON SONO UN MEZZO DI PROTEZIONE , NON SONO UN MEZZO DI PROTEZIONE , MA LO POTRANNO ESSERE SE CON MA LO POTRANNO ESSERE SE CON VETRI DI PIOMBOVETRI DI PIOMBO

•• NON SI ENON SI E’’ A CONOSCENZA DI NORME A CONOSCENZA DI NORME PARTICOLARIPARTICOLARI