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 DNA

uszkodzenie pośrednie OH . H.

H O H

uszkodzenie bezpośrednie

Rodzaje uszkodzeń DNA

JEDNONICIOWE

DWUNICIOWE

Dość skutecznie naprawiane przez komórki

Także naprawiane, ale często błędnie

Schemat powstawania popromiennych aberracji chromosomowych

mutacje

prowadzi do śmierci komórki

dicentryk

fragmenty acentryczne

translokacja

Efekty napromienienia komórki

DNA naprawione

Komórka przeżywa

Komórka nie przeżywa śmierć komórki

Pęknięcie DNA

DNA naprawione błędnie. Komórka żyje zmutowana

mutacje

EFEKTY BIOLOGICZNE Działanie pośrednie

Działanie bezpośrednie

Naprawa

Uszkodzenie

Śmierć komórki

Uszkodzenie narządu

Śmierć organizmu

Następstwa deterministyczne

Mutacja komórki

Komórki somatyczne

Komórki rozrodcze

Nowotwór

Następstwa dziedziczne

Następstwa stochastyczne

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

Wielkość ryzyka związanego z promieniowaniem jest zależna od jego dawki

Dawka pochłonięta Ilość energii jaką traci promieniowanie na jednostkę masy ośrodka przez który przechodzi.

E D = M

nergia

awka

asa

1Grej(Gy) 

1dzul 1kg

1mGy  1 1000Gy

Dawki duże: ≥ 1 Gy Dawki średnie: ≥ 0,1 – 1 Gy

Harold Gray 1905-1965

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. 13

Krzywa reprezentująca zależność dawka – odpowiedź dla następstw deterministycznych

DTh DTh – dawka progowa

D50 D50- dawka powodująca wystąpienie efektu u połowy napromienionych

Następstwa deterministyczne i dawki progowe dla napromienienia jednorazowego Tkanka, następstwo

Równoważna dawka progowa [G]

Jądra

niepłodność czasowa niepłodność trwała

0,4 3,5 – 6,0

Jajniki

niepłodność

2,5 – 6,0

Soczewka oka

wykrywalne zmętnienie, zaćma

Szpik kostny

upośledzenie hematopoezy

0,5 – 2,0 5,0 0,5

Skóra

rumień, suche złuszczanie sączące złuszczanie martwica naskórka i skóry

3,0 – 5,0 20 50

ostra choroba popromienna – zgon

1,0

właściwej Całe ciało

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. Następstwa stochastyczne (probabilistyczne) 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

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

3.

4.

5.



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

Diagnostyka radiologiczna



Wielokrotne prześwietlenia klatki piersiowej



Wielokrotne zdjęcia kręgosłupa (skolioza)



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

Ekspozycja zawodowa



Górnicy w kopalniach



Grupy malujące farbami zawierającymi izotopy Ra



Pracownicy przemysłu jądrowego 3 krajów

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]

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

serce

serce

99mTc-

MIBI SPECT

18FDG

PET 21

Dawki od najczęściej wykonywanych badań radioizotopowych Aktywność

Badanie

Radiofarmaceutyk

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-MIBIspoczynek 201Tl-chlorek

800 MBq 800 MBq 100 MBq

Scyntygrafia statyczna nerek

99mTc-DMSA

200 MBq

7,2 6,3 11,5 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

185 MBq

4,4

Datscan

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.

Ryzyko następstw stochastycznych

Przy wyliczaniu ryzyka następstw stochastycznych przyjmuje się hipotezę proporcjonalnej, bezprogowej zależności między dawką a tym ryzykiem.

dawka

• 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) -0,1-1 ‰ (ryzyko zachorowania na nowotwór występujący 25% ) spontanicznie: 1:4)

27

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.

Następstwa stochastyczne promieniowania jonizującego Guzy lite

Białaczki

Czas w latach

Ryzyko zgonu z powodu nowotworu po jednorazowym napromienieniu w zależności od czasu, który upłynął od momentu ekspozycji

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. 31

Ciąża a promieniowanie jonizujące

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).

Dawki pochłonięte przez płód na skutek badań radioizotopowych •

Badanie:

• • • • • • •

Kościec (Tc99m) Płuca (Tc99m-MAA) Nerki (MAG3) Guz lub ropień (Ga-67 cytrynian) Perfuzja serca (Tc99m-MIBI) Perfuzja serca (Tl-201) Tarczyca (Tc99m)

Aktywność (MBq) 600 160 100 300 300 100 100

Data from Russell, Stabin et al.; Radiation dose to the embryo/fetus from radiopharmaceuticals Draft, 1997

Dawki dla płodu (mGy) 4 0.4 2 28 5 10 1

Prawdopodobieństwa urodzenia i wychowania zdrowego dziecka w funkcji dawki pochłoniętej przez płód Dawka pochłonięta przez płód, ponad naturalne tło (mGy)

0 0,5 1.0 2,5 5 10 50 100

Prawdopodobieństwo, że płód nie będzie miał wady wrodzonej (malformacji), w %

Prawdopodobieństwo, że dziecko nie zachoruje na nowotwór (0-19 lat)

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

Dawka pochłonięta przez płód do 100 mGy nie stanowi uzasadnienia do przerywania ciąży.

Ciąża a badania radioizotopowe 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

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)

• 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. 37

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) 38

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