proprietatile rad X-

PROPRIETATILE RADIATIILOR X

2009-2010


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 ).


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


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


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


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


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





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





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





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)





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


Structura secundara

Structura tertiara


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


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


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)


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


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).

Documents

proprietatile rad X-