Upload
sebyanap
View
291
Download
8
Tags:
Embed Size (px)
Citation preview
PROPRIETATILE RADIATIILOR X
2009-2010
PROPRIETATILE RADIATIILOR X
Proprietatile radiatiilor X absorbtia si factorii care influenteaza
absorbtia rad X Densitati de referinta Efectul fotochimic Efectele biologice a radiatiilor X (efecte
stochastice si determinante ).
PROPRIETATILE RADIATIILOR X
Radiatiile X se raspandesc sferic din punctul in care se formeaza ( legea divergentei)
In vid, radiatiile X se deplaseaza cu viteza luminii, in linie dreapta .
Viteza radiatiilor elecromagnetice este egala cu viteza luminii
c= 299,792,458 m/s
PROPRIETATILE RADIATIILOR X
Intensitatea radiatiilor X este scade cu patratul distantei : Intensitatea = 1/d2
Dublarea distantei fata de sursa de radiatii X reduce intensitatea radiatiilor X cu ¼ -
Este un principiu util in radioprotectie
PROPRIETATILE RADIATIILOR X
Radiatiile X nu necesita un mediu pentru propagare
Penetrabilitatea rad X este invers proportionala cu lungimea lor de unda
Radiatii X cu lungime de unda joasa poseda o energie crescuta deci au o penetrabilitate crescuta
Radiatiile X cu lungime de unda crescuta , ( radiatii moi) au o energie joasa si o penetrabilitate scazuta
PROPRIETATILE RADIATIILOR X
Energia radiatiilor X poate fi atenuata de interactiunea cu materia – radiatiile sunt absorbite sau imprastiate
Se absorb si se emit sub forma de cuante de energie
Radiatiile X sunt absorbite de corpurile prin care trec
PROPRIETATILE RADIATIILOR X
Radiatiile X produc fenomene de ionizare ( ionizarea este responsabila pentru aparitia unor efecte biologice secundare in tesuturile vii – radiatii ionizante ) .
Radiatiile X nu se pot detecta prin simturile umane (sunt invizibile)
Radiatiile X impresioneaza emulsia activa a filmului radiologic si produce o imagine vizuala (imaginea radiologica )
Radiatiile X emit lumina si au un efect de fluorescenta - principiul sta la baza utilizarii ecranelor intesificatoare (in casetele pentru radiografii panoramice)
Radiatiile X produc efecte biologice
PROPRIETATILE RADIATIILOR X
Proprietatile radiatiilor X absorbtia si factorii care influenteaza
absorbtia rad X Densitati de referinta Efectul fotochimic Efectele biologice a radiatiilor X (efecte
stochastice si determinante ).
Factorii care influenteaza absorbtia radiatiilor X Compozitia obiectului Grosimea si densitatea obiectului Lungimea de unda Timpul de expunere
Legea lui Bragg-PierceAbsorbtia = ρZ4λ3
Factorii care influenteaza absorbtia radiatiilor X Compozitia obiectului
Numarul atomic (Z)
Radioopacitate Radiotransparenta
Factorii care influenteaza absorbtia radiatiilor X Grosimea si densitatea obiectului
Grosimea
Densitatea tesuturilor
Factorii care influenteaza absorbtia radiatiilor X Lungimea de unda a radiatiilor X
kV
Lungimea de unda
Absorbtia penetrabilitatea
Factorii care influenteaza absorbtia radiatiilor X Timpul de expunere
Absorbtia este direct proportionala cu durata expunerii
PROPRIETATILE RADIATIILOR X
Proprietatile radiatiilor X absorbtia si factorii care influenteaza
absorbtia rad X Densitati de referinta Efectul fotochimic Efectele biologice a radiatiilor X (efecte
stochastice si determinante ).
Densitati de referinta
Tesuturile moi apa Tesutul osos Tesutul celulo-grasos Aerul
Scala densitometrica in Unitati Hounsfield (UH)
• Os = + 1000 UH• Apa = 0 UH• tesuturi moi=50-90 UH•Grasime= - 50 UH• Aer = - 1000 UHGrila de densităţi este arbitrară
Administrarea SDC modifică semnificativ densitatea ţesuturilor - creşte cu 40-60 UH.
CT window and level
• os si calcificari fiziologice• parti moi, apa• grasime• aer
PROPRIETATILE RADIATIILOR X
Proprietatile radiatiilor X absorbtia si factorii care influenteaza
absorbtia rad X Densitati de referinta Efectul fotochimic Efectele biologice a radiatiilor X (efecte
stochastice si determinante ).
Efectul fotochimic
Rad X reduc AgBr la Ag metalic Fenomenul chimic al formarii imaginii
radiologice pe film
Efectul de luminiscenta Fotoluminiscenta =
fenomenul prin care o anumita substanta absoarbe fotoni (radiatii electromagnetice ) si apoi emite alti fotoni
Rad X cu lungime de unda scurta impresioneaza ecranele intaritoare din casetele radiologice – emit lumina ( cu lungime de unda mare) care impresioneaza filmul radiologic
Efectul de fluorescenta Fluorescenta = emisia de
lumina in spectrul vizibil de catre o substanta care a absorbit o unda electromagnetica (luminoasa) invizibila
Absorbtia unui foton incident determina emisia unui foton cu lungime de unda mare (energie redusa)
Efectul de fluorescenta depinde de structura obiectului fluorescent care absoarbe energia electromagnetica
Fosforescenta Fosforescenta este
un fenomen particular de fluorescenta
Materialul
fosforescent nu emite imediat radiatia absorbita ci aceasta este emisa lent, in timp (cateva ore, depinde de material)
PROPRIETATILE RADIATIILOR X
Proprietatile radiatiilor X absorbtia si factorii care influenteaza
absorbtia rad X Densitati de referinta Efectul fotochimic Efectele biologice a radiatiilor X (efecte
stochastice si determinante ).
Efectele biologice ale radiatiilor X Etapele de producere ale
efectelor biologice ale radiatiilor X absorbtie de fotoni => ionizarea şi excitarea
atomilor
radioliza apei : H2O H2O++e-
H2O+ e- H2O- H + OH-
H2O+ H+ + OH
H+H = H2 (gaz)
Oh+OH = H2O2 (hidrogen peroxid)
alterarea macromoleculelor (proteine, enzime, acizi nucleici)
Fizică 10-16 sec
Chimică: 10-6 sec
Biologică
Efecte determinante Efecte stochastice
○ Se produc peste un anumit nivel al dozei de risc
○ efectul este % cu doza ○ doze mari, timp de actiune
scurt
○ Ex: cataracta, eritemul post-radioterapie
– efecte posibile ale rad X, fara un nivel de risc al dozei
Efectul nu e % cu doza Probabilitatea creste cu
doza dar efectul este disproportional cu doza
Variaza de la un individ la altul
Ex. Cancerul radioindus, mutatii genetice
Efectele biologice ale radiatiilor X
NOTIUNI DE RADIOBIOLOGIE
2009-2010
Radiobiologia
Radiobiologia – efectele radiatiilor ionizante asupra organismelor vii
Notiuni de radiobiologie Efecte directe, efecte indirecte, modificari moleculare si celulare induse de
radiatiile X efectele radiatiilor asupra tesuturilor si organelor, radiosenzitivitatea, efectele iradierii asupra cavitatii bucale, boala acuta de iradiere, efectele iradierii asupra fatului si a embrionului, efecte somatice intarziate, modificari genetice induse de iradiere.
Efectele biologice ale iradierii EXPUNERE
10-13 sec
MODIFICARI MOLECULARE
Sec- ore
MODIFICARI CELULARE/ORGANICE
ore-10 zile-generatie
Moartea celulara/organismului
Efectele moleculare ale iradierii
Radiatiile X
ADN proteine
Efectele moleculare ale radiatiilor X
ADN
Efecte directe
Efecte indirecte
Modificari / pierderea bazelor
Ruperea legaturilor de hidrogen
Ruperea lanturilor ADN
Alterarea legaturilor dintre lanturile AND, modificarea helixului
Alterari proteice○ Alterarea stucturii secundare si tertiare a proteinelor
(cea primara nu e afectata) – necesita doze mari
Efectele moleculare ale iradierii
Structura secundara
Structura tertiara
Efectele moleculare ale iradierii
Efecte directe asupra ADN○ Radiatiile X interactioneaza direct cu moleculele de
ADN – induc modificari celulare○ Radiatiile corpusculare au un risc crescut de a induce
modificarea moleculelor de ADN○ Alte molecule afectate: ARN, enzime, proteine
X - rayRadiatii corpusculare
ADN Modificari celulare
Efectele moleculare ale iradierii
Efecte indirecte○ Interactiunea radiatiilor cu moleculele de apa○ Radicalii liberi = atomi/molecule cu numar de electroni
nepereche, care se leaga de moleculele de ADN○ Radicalii liberi – principalii mediatori ai efectelor
indirecte
X - rayRadiatii corpusculare
Ioni RADICALI LIBERIH2O
Modificari intra-celulare nucleul
Cel mai radiosenzitiv – ADN cromozomial
aberatii cromozomiale – direct % cu doza, modificarile depind de faza ciclului celular in care actioneaza rad X
Defectele simple se reparaLimfocite circulante – pentru
estimarea modificarilor
CitoplasmaCreste permeabilitatea
mitocondriilor
Efectele celulare ale radiatiilor X depind de ciclul celular
G1 – faza de repaus – replicarea componentelor nucleare
S – faza de sinteza – ADN se sintetizeaza in ulimele 2/3 din aceasta faza
G2 – faza de repaus
M – faza de mitoza – diviziune celulara
Efectele celulare ale radiatiilor X
1. Neafectare celulara
2. Subletale
3. Mutagene
4. Moartea celulara
Ionizarea altereaza structura moleculara dar nu determina efecte celulare
Ionizarea determina efecte celulare reversibile Enzimele celulare identifica secventa ADN modificata si o repara prin
inlocuirea ei cu o alta secventa
Reparatiile moleculelor de ADN sunt incorecte si induce alterari functionale ale celulelorEx. Alterarea multiplicarii celulare cancer
Alterari severe ale moleculelor de ADN, ireversibile, moartea celulara Inlocuirea cu celule noi Procese reparatorii depasite – moartea organismului
RADIOSENZITIVITATE RADIOREZISTENTA
Rata de multiplicare crescuta
Celule nediferentiate (imature)
Rata metabolica crescuta
Limfocite, cel. Germinative, eritroblasti
Rata de multiplicare scazuta
Celule bine diferentiate (mature)
Rata metabolica scazuta
Cel. neuronale, musculare
Radiosenzitivitatea celulara
Gruparea organelor critice din punct de vedere al iradierii
crescuta moderata scazutaOrgane limfoideMaduva
hematogenaGonademucoase
Cartilaj de crestereOsul in crestereGld salivareRinichiPlamanficat
CristalinTesut muscularneuron
Efectele biologice ale iradierii IMEDIATE INTAZIATE
Perioada de latenta = timpul ditre expunere si aparitia efectelor biologice
Doze perioada de latenta
Rgr dentare – doze scazute – reparare imediata a defectelor
Efectul cumulativ – toate defectele biologice ramase nereparate complect (100%) se cumuleaza
Efecte biologice ale IRADIERII SOMATICE
in celulele somatice
Doar persoana expusa este afectata
○ Efecte Somatice DETERMINANTE
○ Efecte somatice STOCHASTICE
GERMINATIVEIn celulele germinative
(spermatozoizi, ovule)
Se transmit la descendenti
EFECTELE SOMATICE ALE
IRADIERII
DETERMINANTE – Boala acuta de iradiereSTOCHASTICE - carcinogeneza
EFECTELE SOMATICE ALE IRADIERII
EFECTE SOMATICE DETERMINANTE
Boala acuta de iradiere - mecanism : Sursa radioactiva → Eliberari radioactive → Nor
radioactivNorul radioactiv
○ Iradiere externaDirecta Prin solPrin ape (subterane si de suprafata)
○ Iradiere interna Inhalare Ingestie de alimente contaminat
Boala acuta de iradiere
= starea de imbolnavire ce debuteaza imediat sau cel mult la cateva saptamani dupa una sau mai multe expuneri, iradieri masive* externe sau interne prin radiatii ionizante, a intregului organism sau a unei portiuni intinse a acestuia
* = in mod repetat cativa zeci de rad, sute de rad sau mai mult,
dar dupa Casarett nivelul minim: 50 rad
EFECTE SOMATICE DETERMINANTE BOALA ACUTA DE IRADIERE
Sindromul hematologicSindromul de lezare cutanataSindrom neurologicSindrom digestiv
EFECTE SOMATICE DETERMINANTE – boala de iradiere
Sindromul hematologic : distr. cel.precursoare Depresiune treptata a seriei albe ce incepe in primele zile
si continua uneori pana la disparitia din sangele circulant
in 1-2 saptamani
Trombocitopenie dupa 1 saptamana, care se insoteste si
de sindrom hemoragic (hemoragii posibile in diferite
tesuturi si organe)
Anemia se instaleaza dupa cateva saptamani
Limfocitoza initiala, precum si in punctatul medular
elementele mult reduse pana la aplazie, apoi instalarea
limfopeniei foarte marcate are valoare prognostica nefasta
EFECTE SOMATICE DETERMINANTE – boala de iradiere
Sindromul cutanat Eritem de diverse grade
Glosite
Stomatite
Hemoragii
Necroze mucoase si
tegumentare
Epilatie pasagera dupa 2
saptamani (daca s-a atins o
doza de epilare definitiva pe
tot corpul bolnavul nu
supravietuieste)
EFECTE SOMATICE DETERMINANTE – boala de iradiere
Sindromul neurologic: HIC+colaps
Fenomene neurovegetative minore: astenie,
adinamie, greturi, cefalee sau la iradieri foarte mari
Fenomene majore: pierderea cunostintei, stupoare,
prostratie, apoi agitatie psiho-motorie, convulsii, coma sau
stare de soc legate de scaderea presiunii sanguine si
colaps
EFECTE SOMATICE DETERMINANTE – boala de iradiere
Sindromul digestiv: distr.epiteliului digestiv
Dureri abdominale, diaree, uneori sanguinolenta,
deshidratare, dezechilibru electrolitic, uneori esofagite,
gastrite
Fenomene infectioase prin difuziunea microorganismelor
intestinale prin peretele exfoliat, cu febra stare septica
Posibile perforatii, peritonite ± suferinta renala
(oligoanurie, etc)
Efecte somatice determinante
CopiiTulburari de crestere si dezvoltare
Cataracta2-5 Gy
Efectele iradierii asupra cavitatii orale
Mucoasa oralaS2 – inflamatieApoi – inflamatie
descuamativa, pseudomembrane
Vindecare completa in 2 luni/ mucoasa atrofica cu/fara ulceratii
Efectele iradierii asupra cavitatii orale Glande salivare
Inflamatie,xerostomie, modificarea florei intraorale
○ (Streptococus mutans, ○ Lactobacillus, Candida)
Dispare in 6-12 luni
Efectele iradierii asupra cavitatii orale Dintii
Copil – anomalii de pozitie, eruptie prematura, modif de forma
Adult – leziuni carioase○ Superficiale, ocluzale
intinse○ Radiculare, de colet,
circumferentiale○ Pigmentarea coroanei
dentare
Profilaxie – zilnic aplicatii de geluri florurate
http://www.oralcancerfoundation.org/dental/dental-complications.htm
Efectele iradierii asupra cavitatii orale Osul – osteoradionecroza
Mandibular> maxil
CARCINOGENEZAEfecte somatice stochastice
Efecte somatice stochastice- carcinogeneza Riscul de carcinogeneza in functie de tipul
examinarii RGR dentara intraorala – risc 1:2 000 000OPT – risc: 1:2 000 000 Rgr craniu laterala– risc: 1:2 000 000Rgr craniu pa– risc: 1:670 000
○ Rgr torace: Risc 1:1 000 000○ Tranzit baritat - Risc: 1:13 000○ Clisma baritata – risc 1: 3 000○ Ct craniu – risc 1:10 000○ Ct torace – risc 1: 2500
Efecte somatice stochastice- carcinogeneza Mecanism:
mutatiii genetice, stimularea multiplicarii celulare, conversia cel premaligne in cel maligne
Apar la 10 ani dupa iradiere
Riscul expunerii este de 2 ori mai mare la copil fata de adult
Efecte somatice stochastice- carcinogeneza Localizari
Tiroida, cerebral, glande salivare, leucemie
Se evita efectuarea examinarii full mouth sub 20 ani
Japonia – 91 000 expusi – 5936 cancere leucemie, cancere stomac, colon, pulmonare, tiroida,
esofagian
EFECTELE CONGENITALE ALE
IRADIERII
Efectele iradierii asupra celulelor germinative
Mutatii genetice in materialul genetic al cel reproductive
○ Doza gonadica : rgr dentara - 1μSv la B - 0,02 μSv la F
Mutatii genetice la descendenti apar la doze de 2Sv – riscul este practic nul
Efectele iradierii asupra celulelor germinative Embrion – perioada
senzitiva este intre 18-45 zile de gestatie
Rata de risc 10mGy – 1: 3571Fumat 1 pachet/zi – 1: 3Alcool 1: 10
Efecte: ○ micocefalie, ○ retardare mintala○ cataracta, ○ malf. genitale si scheletice, ○ microftalmie
Fat > 50 zile fara risc malformativ
Raspunsul Doza –Efect biologic
Dependent de doza○ Doza limita = doza la care se produc efecte
biologice; sub aceasta doza nu se produc efecte biologice
Independent de doza○ la orice doza, indiferent cat de mica, se va
produce un efect biologic
Efectele biologice ale radiatiilor X
threshold
linear
non-linear
Raspunsul doza – efect biologic
non-threshold
Re
spo
nse
Dose
Liniar – direct proportional cu dozaNon-liniar – efectul biologic nu este proportional cu doza. Cresterea dozei poate induce o crestere mai mare sau mai mica a efectului biologic
NOTIUNI DE DOZIMETRIE
2010 - 2011
Dozimetrie
Disciplina care studiaza tehnica si posibilitatile de masurare a dozelor de radiatii
NOTIUNI DE DOZIMETRIE unitati de masura in radiologie
tipuri de doze (doza de expunere, doza absorbita, doza echivalenta, doza efectiva)
radioactivitatea
surse de iradiere (iradierea naturala, iradierea artificiala)
doze limita
doze de expunere a pacientului
estimarea riscului
Sisteme de masurare
Roentgenologic + radiobiologic
International (SI)
Variabilitatea sistemelor
Unitati de masura in radiologie
Sistemul internationalGray Gy
○ 1 Gy = absorbtia unei energii ionizante de 1 Joule de catre 1kg de materie
○ Pentru doza absorbita
Sievert – Sv ○ Aceeasi definitie ○ Pentru doza echivalenta
NOTIUNI DE DOZIMETRIE unitati de masura in radiologie tipuri de doze
doza de expunere, doza absorbita, doza echivalenta, doza efectiva
Radioactivitatea surse de iradiere (iradierea naturala, iradierea artificiala) doze limita doze de expunere a pacientului estimarea riscului
Tipuri de doze
Doza de expunere Doza absorbita(D) Doza echivalenta (H) Doza efectiva (E) Doza efectiva colectiva Raportul dozei
Doza de expunere= capacitatea radiatiei
de a ioniza aerul
UM○ R – roentgen (vechi)○Kerma (kinetic
energy released in matter) –
○Gray (Gy)
= energia absorbita/unit de masa
Se masoara pe organ / tesut
UM○ Gy – gray
Doza absorbita (D)
= ptr. Compararea efectelor biologice a diferitelor tipuri de radiatii care sunt absorbite diferit
Ex: particule α – penetrabilitate redusa (mm) – sunt absorbite aproape in totalitate – efectul biologic este mai mare decat al radiatiilor X
(H) = doza absorbita (D)
Doza echivalenta (H)
Doza echivalenta Doza echivalenta (H)=
doza de radiatie absorbita (D) x factor de absorbtie (WR)
H= D x WR
WR= 1 -rad X, gamma, beta
WR= 10 -neutroni rapizi, protoni
WR= 20 -particule α
SI - Sievert (Sv)
Pentru radiatiile X WR = 1 deci doza echivalenta
Doza efectiva utilizata pentru compararea dozei de iradiere la
nivelul diferitelor tesuturi sau a intregului organism datorata unor tehnici radiologice variate Doza echivalenta pe tesut Doza echivalenta pe intregul corp
Doza efectiva (E) = doza echivalenta (H) X factor specific tisular WT
○ E=H x WT
SI - Sievert (Sv)
Indica riscul la expunerea la radiatii ionizante In literatura: doza = doza efectiva
Doza efectiva pentru un adult
Tipul examinarii Doza efectiva (mSv)
Intraoral – colimare rectangulara, E speed film, 70kV
0.002
Intraoral – colimare rectangulara, Dspeed film, 50kV
0.016
OPT 0.016-0.026
Craniu lateral 0.02
Craniu PA 0.03
CT craniu 2
Nr radiografii mare – UK – 20-25 milioane/an!! Doza colectiva este substantiala
Doza colectiva Doza colectiva = doza efectiva la o
anumita populatie
Doza colectiva = E x populatia
SI – om-Sv
Rata dozei
= Masurarea dozei pe unitatea de timpDoza/ora (microSv/ora)Doza limita anuala
NOTIUNI DE DOZIMETRIE unitati de masura in radiologie tipuri de doze
doza de expunere, doza absorbita, doza echivalenta, doza efectiva
Radioactivitatea surse de iradiere (iradierea naturala, iradierea artificiala) doze limita doze de expunere a pacientului estimarea riscului
Iradierea naturală a organismului
Iradiere externaextraterestră -radiatii
cosmiceterestră -telurică,
elem. radioactive din sol, apă,materiale de construcţie
Iradiere interna -radionuclizi încorporaţi în organism: prin inhalare
○ Atmosferaprin ingestie
○ Hidrosfera○ Alimente (K 40)
Certain black sand beaches in Brazil produce radiation levels as high as 5 mrem/hour. This would be equivalent to getting a full series of x-ray films every hour (photo left).
Some plants in another area of Brazil have absorbed so much radium that they will produce an autoradiograph when placed on photographic paper (photo right).