Podstawy ochrony

radiologicznej pacjenta

Promieniowanie jonizujące - jedno z podstawowych narzędzi współczesnej

medycyny, zarówno w diagnostyce, jak i terapii.

Rodzaje promieniowania jonizującego stosowane

w medycynie :

• prom. X

• gamma

• beta

• alfa

• protony

• neutrony

Chociaż promieniowanie jonizujące

jest bardzo często stosowanie w

diagnostyce i terapii medycznej,

posługiwanie się nim wiąże się z

możliwością wystąpienia ujemnych

skutków zdrowotnych u pacjentów

Oddziaływanie promieniowania

jonizującego na poziomie molekularnym

Najbardziej wrażliwym na

promieniowanie jonizujące

elementem komórki jest jądro, a

w nim chromatyna i ostatecznie

DNA.

Uszkodzenia DNA

O H

H

OH

H .

uszkodzenie

pośrednie

uszkodzenie

bezpośrednie

DNA

.

Rodzaje uszkodzeń DNA

JEDNONICIOWE

Dość skutecznie

naprawiane przez komórki

DWUNICIOWE

Także naprawiane, ale często

błędnie

dicentryk

fragmenty

acentryczne translokacja

Schemat powstawania popromiennych

aberracji chromosomowych

prowadzi do śmierci

komórki

mutacje

Pęknięcie

DNA DNA naprawione

błędnie. Komórka

żyje zmutowana

mutacje

śmierć komórki

DNA

naprawione

Komórka nie przeżywa

Komórka przeżywa

Efekty napromienienia komórki

Działanie

bezpośrednie

Działanie

pośrednie

Śmierć

komórki

Uszkodzenie

Mutacja

komórki

Uszkodzenie

narządu

Komórki

somatyczne Komórki

rozrodcze

Następstwa

dziedziczne Nowotwór

Śmierć

organizmu

Naprawa

Następstwa

deterministyczne

Następstwa

stochastyczne

EFEKTY BIOLOGICZNE

Efekty napromienienia organizmu

ludzkiego dzielą się na 2 grupy:

• deterministyczne (tkankowo-narządowe)-

zmiany chorobowe będące następstwem

letalnego działania promieniowania jonizującego

(śmierci dużej części komórek)

• stochastyczne (stosujące się do praw

prawdopodobieństwa) – zmiany o charakterze

mutacyjnym, które mogą prowadzić do rozwoju

nowotworów lub następstw dziedzicznych

Działanie promieniowania jonizującego na

organizm człowieka

Następstwa deterministyczne - obserwuje się

tylko po dużych dawkach pochłoniętych

Cechy następstw deterministycznych

• Przyczyna – śmierć komórki.

• Występują po przekroczeniu dawki progowej.

• Ich nasilenie rośnie wraz ze wzrostem dawki pochłoniętej

Dawka= Energia

Masa

Dawka pochłonięta

Ilość energii jaką traci promieniowanie na jednostkę

masy ośrodka przez który przechodzi.

Wielkość ryzyka związanego z promieniowaniem jest

zależna od jego dawki

13

GymGykg

ulzdGyGrej 100011

1

1)(1

Harold Gray 1905-1965

Dawki duże: ≥ 1 Gy

Dawki średnie: ≥ 0,1 – 1 Gy

Dawki małe: < 0,1 Gy (100 mGy)

Dawki dla narządów wynikające ze stosowania promieniowania

jonizującego w diagnostyce zawierają się zwykle w granicach

od kilku do kilkunastu (w wyjątkowych przypadkach kilkudziesięciu)

mGy.

Krzywa reprezentująca zależność dawka –

odpowiedź dla następstw deterministycznych

DTh – dawka progowa D50- dawka powodująca wystąpienie efektu u

połowy napromienionych

DTh D50

Tkanka, następstwo Równoważna

dawka progowa [G]

Jądra niepłodność czasowa

niepłodność trwała

Jajniki niepłodność

Soczewka oka wykrywalne zmętnienie, zaćma

Szpik kostny upośledzenie hematopoezy

Skóra rumień, suche złuszczanie

sączące złuszczanie

martwica naskórka i skóry

właściwej

Całe ciało ostra choroba popromienna – zgon

0,4

3,5 – 6,0

2,5 – 6,0

0,5 – 2,0

5,0

0,5

3,0 – 5,0

20

50

1,0

Następstwa deterministyczne i dawki progowe dla

napromienienia jednorazowego

Napromienienie w życiu płodowym

(następstwa deterministyczne!!)

1. Okres implantacyjny (1-3 tyg.) - śmierć zarodka (lub normalny rozwój)

2. Okres organogenezy (3-8 tyg.) - wady rozwojowe (0,1-0,2 Gy)

3. Okres rozwoju OUN (8-25 tyg.) - niedorozwój umysłowy(ok.0,2 Gy)

Powstanie wad wrodzonych (malformacji płodu) na skutek jego

napromienienia możliwe jest tylko po przekroczeniu dawek

progowych, które nie są osiągane w diagnostycznym stosowaniu

promieniowania jonizującego

Profilaktyka uszkodzeń deterministycznych opiera się na ograniczeniu dawek promieniowania

do wartości istotnie niższych niż wartości progowe.

W ogromnej większości przypadków – poza

radioterapią i wypadkami radiacyjnymi – nie

nasuwa to istotnych trudności.

Frakcjonowanie dawki lub aplikowanie jej z małą

mocą znacznie zwiększa wartość dawki progowej

Działanie promieniowania jonizującego na

organizm człowieka.

Przyczyny - mutacja komórki somatycznej (transformacja

nowotworowa) lub mutacja komórki rozrodczej

(następstwa dziedziczne).

Nasilenie skutków stochastycznych nie zależy od wielkości

dawki pochłoniętej.

Częstość tych następstw wzrasta wraz ze wzrostem dawki

pochłoniętej

Następstwa stochastyczne (probabilistyczne)

Grupy osób, które dostarczyły ilościowych informacji o

ryzyku indukcji nowotworów popromiennych

1. Osoby, które przeżyły atak atomowy na Hiroszimę i Nagasaki

2. Pacjenci poddawani leczeniu promieniowaniem

Radioterapia narządów rodnych

Radioterapia zesztywniającego zapalenia kręgosłupa

Radioterapia ok. szyi i klatki piersiowej (dzieci)

Depilacja skóry owłosionej u dzieci

Radioterapia zapaleń sutka

Terapia Ra-224

3. Diagnostyka radiologiczna

Wielokrotne prześwietlenia klatki piersiowej

Wielokrotne zdjęcia kręgosłupa (skolioza)

Napromienienie w życiu płodowym ( zdjęcia rtg j. brzusznej w ciąży)

4. Ekspozycja zawodowa

Górnicy w kopalniach

Grupy malujące farbami zawierającymi izotopy Ra

Pracownicy przemysłu jądrowego 3 krajów

5. Ekspozycja środowiskowa - radon w mieszkaniach

Dawka efektywna

Odmiana dawki (inny sposób jej wyliczania),

uwzględniająca zarówno różną skuteczność biologiczną

(„szkodliwość”) różnych rodzajów promieniowania, jak i

zróżnicowaną wrażliwość poszczególnych tkanek i

narządów na wywołanie nowotworów.

Dawkę efektywną wylicza się dla całego organizmu. Jest

ona uważana za miarę narażenia organizmu na

wystąpienie efektów stochastycznych (tylko dla małych

dawek pochłoniętych – do 100 mGy - wielkość ta nie

znajduje więc zastosowania w radioterapii).

Jednostką dawki efektywnej jest Sievert [Sv]

21

Jednostka 1 Sivert (Sv) (1mSv = 1/1000 Sv)

99mTc- MIBI SPECT

serce

serce

18FDG PET

Dawki od najczęściej wykonywanych badań

radioizotopowych

Badanie Radiofarmaceutyk Aktywność Dawka

efektywna (mSv)

Scyntygrafia

tarczycy

Nadtechnecjan 99mTc 80 MBq 1

Scyntygrafia kości Związki

fosfonianowe

znakowane 99mTc

750 MBq 6

Scyntygrafia perf.

serca

99mTc-MIBI –wysiłek 99mTc-MIBI-

spoczynek 201Tl-chlorek

800 MBq

800 MBq

100 MBq

7,2

6,3

11,5

Scyntygrafia

statyczna nerek

99mTc-DMSA 200 MBq 3,2

Dawki od najczęściej wykonywanych badań

radioizotopowych c.d.

Badanie

Radiofarmaceutyk Aktywność

Dawka

efektywna

(mSv)

Badanie perfuzji

mózgu

99m-Tc HMPAO 925 MBq 8,6

Renoscyntygrafia

99mTc-EC

100 MBq

0,6

Badanie układu

dopaminergicznego

123I Datscan 185 MBq 4,4

Badanie SPECT/CT - dodatkowa dawka efektywna od

badania CT (niediagnostycznego) nie przekracza

1mSv

Dawki od najczęściej wykonywanych badań

radioizotopowych c.d.

Badanie PET

Radiofarmaceutyk Aktywność Dawka efektywna

(mSv)

18F-FDG 370 MBq 7 18F-FDG

185 MBq 3,5

Badanie PET/CT - dodatkowa dawka efektywna od

badania CT (niediagnostycznego) nie przekracza 3mSv

Następstwa stochastyczne promieniowania

jonizującego

Krzywa zależności dawka-odpowiedź dla sumy nowotworów litych po

ekspozycji całego ciała na promieniowanie jonizujące

Przyjmuje się, że dawka efektywna jest wielkością

skorelowaną z ryzykiem następstw

stochastycznych.

Przy wyliczaniu ryzyka następstw stochastycznych

przyjmuje się hipotezę proporcjonalnej,

bezprogowej zależności między dawką a tym

ryzykiem.

dawka

Ryzyko

na

stę

pstw

sto

ch

asty

czn

ych

27

• Ryzyko mutacji dziedzicznych w komórkach rozrodczych gonad : częstość wad rozwojowych

2x10-5/mSv (2 na sto tysięcy) (pierwsze dwa pokolenia).

• Ryzyko zachorowania na nowotwór złośliwy wywołany przez promieniowanie jonizujące : 10-4 – 10-5 (1 : 10.000 – 1 : 100.000) /mSv czyli np. przy dawce ok. 10 mSv (scynt. perfuzyjna

m. sercowego) -

(ryzyko zachorowania na nowotwór występujący spontanicznie: 1:4) )

0,1-1 ‰

25%

28

Popromienne następstwa dziedziczne

Wszystkie rozważania nad ryzykiem zmian

dziedzicznych, wywoływanych przez

promieniowanie jonizujące u ludzi opierają się na

ekstrapolacjach obserwacji poczynionych na innych

gatunkach. Żadne pozytywne obserwacje na ten

temat u ludzi nie istnieją, włączając w to badania na

potomstwie osób, które przeżyły atak atomowy na

Hiroszimę i Nagasaki.

Czas w latach

Ryzyko zgonu z powodu nowotworu po jednorazowym napromienieniu w

zależności od czasu, który upłynął od momentu ekspozycji

Następstwa stochastyczne promieniowania

jonizującego

Białaczki

Guzy lite

31

Najkrótszy okres utajenia dla białaczek popromiennych wynosi 2-3 lata (śr. ok. 7 lat), a nowotworów litych 10-15 lat (śr. ponad 20 lat)

Ryzyko indukcji nowotworów przez promieniowanie jonizujące

zmniejsza się z wiekiem pacjenta. Prawdopodobieństwo indukcji

nowotworu po 60 r.ż. jest ok. 5 × mniejsze niż dla 20-40 r.ż.,

a po 70 r.ż. zbliża się do zera.

Wrażliwość na promieniowanie jonizujące płodu i dzieci w pierwszych latach po urodzeniu jest większa – ryzyko nowotworu jest 2-3 × wyższe niż dla całej populacji.

Zarodek i płód ludzki jest wrażliwy na indukcję

nowotworów (efekty stochastyczne)

ujawniających się w ciągu pierwszych 10 lat po

urodzeniu, a także w późniejszym wieku.

Ważne jest, że małe dawki stanowią tutaj

istotny problem, a ryzyko związaną z dawką

10 mGy zwiększa ryzyko względne o 40%

(ryzyko bezwzględne: 1przypadek/1700 dzieci

badanych).

Ciąża a promieniowanie jonizujące

Dawki pochłonięte przez płód na skutek badań radioizotopowych

• Badanie: Aktywność Dawki dla

(MBq) płodu (mGy)

• Kościec (Tc99m) 600 4

• Płuca (Tc99m-MAA) 160 0.4

• Nerki (MAG3) 100 2

• Guz lub ropień (Ga-67 cytrynian) 300 28

• Perfuzja serca (Tc99m-MIBI) 300 5

• Perfuzja serca (Tl-201) 100 10

• Tarczyca (Tc99m) 100 1

Data from Russell, Stabin et al.; Radiation dose to the

embryo/fetus from radiopharmaceuticals Draft, 1997

Dawka pochłonięta

przez płód, ponad

naturalne tło (mGy)

Prawdopodobieństwo,

że płód nie będzie miał

wady wrodzonej

(malformacji), w %

Prawdopodobieństwo,

że dziecko nie

zachoruje na nowotwór

(0-19 lat)

0

0,5

1.0

2,5

5

10

50

100

97

97

97

97

97

97

97

ok.97

99,7

99,7

99,7

99,7

99,7

99,6

99,4

99,1

Prawdopodobieństwa urodzenia i wychowania zdrowego

dziecka w funkcji dawki pochłoniętej przez płód

Dawka pochłonięta przez płód do 100 mGy nie stanowi

uzasadnienia do przerywania ciąży.

Każda pacjentka w wieku rozrodczym powinna

być traktowana jak potencjalna ciężarna.

Poprawnie przeprowadzona procedura

rejestracji pacjentek na wszystkie badanie

radioizotopowe powinna zakładać pozyskanie

informacji od pacjentki – czy jest lub może być w

ciąży, a wszelkie wątpliwości powinny być

wyjaśnione przed podjęciem decyzji o wykonaniu

badania.

35

Ciąża a badania radioizotopowe

Metody ograniczenia ekspozycji medycznej

na promieniowanie jonizujące

Racjonalne stosowanie badań z użyciem promieniowania

jonizującego

– uzasadnienie konieczności wykonania badania

(korzyści znacznie przewyższają prawdopodobieństwo

niepożądanych skutków)

- podobnych informacji diagnostycznych nie da się

uzyskać bez wykorzystania promieniowania jonizującego

Zapewnienie kontroli jakości w rentgenodiagnostyce i

medycynie nuklearnej. Ograniczenie dawek do możliwie

najniższych wartości, przy których możliwe jest uzyskanie

pełnych informacji diagnostycznych (poziomy referencyjne)

37

• Stosowanie promieniowania jonizującego w diagnostyce

związane jest jedynie z niewielkim ryzykiem

radiacyjnym.

• Badanie przy użyciu promieniowania jonizującego, o ile jest

wykonywane we właściwy sposób i z istotnych wskazań, jest

źródłem korzyści zdrowotnych dla pacjenta przewyższających

zdecydowanie potencjalnie istniejące (lecz bardzo niewielkie)

zagrożenie dla życia i zdrowia.

38

Stosowanie promieniowania jonizującego

w diagnostyce powinno opierać się na 2 zasadach:

• właściwego uzasadnienia podejmowania procedury

diagnostycznej

• optymalizacji ochrony pacjenta tzn. ekspozycji na

możliwie małe dawki gwarantujące jednak poprawny i

wartościowy wynik badania (ALARA – as low as reasonably achievable)

Dzieci i kobiety ciężarne wymagają szczególnej uwagi przy

kierowaniu na badania radiologiczne i radioizotopowe, ze

względu na wyższe prawdopodobieństwo wywołania

nowotworu.

U kobiet ciężarnych medycznie uzasadnione badania

radiologiczne okolic ciała odległych od miednicy mogą być

bezpiecznie wykonywane w każdym okresie ciąży.

Aby uniknąć ciężkiego uszkodzenia tarczycy u płodu nie

należy kobiecie ciężarnej podawać wolnych jonów 131I, nawet

o małej aktywności.

Kobiety karmiące piersią mogą być badane przy użyciu

radiofarmaceutyków; w przypadku 131I karmienia należy

zaprzestać.

W badaniach dzieci zmniejszenie dawki uzyskuje się dzięki

stosowaniu warunków procedury właściwych dla dzieci.

Radioterapia kobiety ciężarnej

Dawka dla zarodka (3-8 tygodni po zapłodnieniu) od

bezpośredniej wiązki pierwotnej znacznie przekracza

próg dla wywołania wad rozwojowych różnych

narządów, a w późniejszym okresie ciąży może wywołać

uszkodzenie mózgu z rezultatem w postaci

upośledzenia umysłowego. Terapia części ciała odległej

od macicy może być prowadzona.

Terapia nadczynności tarczycy przy użyciu 131I u kobiety

ciężarnej jest zdecydowanie przeciwwskazana.

Terapia raka tarczycy z przerzutami za pomocą 131I jest

nie do pogodzenia z kontynuacją ciąży.

Zasady ochrony przed skutkami promieniowania jonizującego

Osłony

Czas ekspozycji

Odległość od źródła promieniowania