Day 2 p. 1
RADIOBIOLOGIA I OCHRONA
RADIOLOGICZNA PACJENTA
Radiobiologia
Jądro atomu zbudowane są przypadkowoŚ silne oddziaływania
elektromagnetyczne pomiędzy zebranymi na małej przestrzeni protonami w
jądrze muszą być zbalansowane. Jądro atomowe zbudowane jest z protonów i
neutronów.
Stabilno ć atomu zależy od sił jądrowych jak i od sił elektrostatycznych.
Jądrowe siły warunkują zachowanie połączeń pomiędzy jego elementami
Izotopy są to atomy tego samego pierwiastka, które posiadają tą samą liczbę
atomową, ale różną liczbę masową na co wpływa różna ilo ć neutronów.
Z tego wynika że cięższe elementy mają mniejszą ilo ć energii aby utrzymać
stabilną konfigurację jądra. Takie radioizotopy mogą ulegać rozpadowi
emitujÄ…c energetyczne czÄ…stki
Radiobiologia
CzÄ…stki Alfa
" to duże, dodatnio naładowane cząstki
" ze względu na duże wymiary i ładunek energetyczny poruszają się
wolno, tracÄ… szybko swojÄ… energiÄ™ i intensywnie jonizuje
" jest zbudowana z 2 protonów i 2 neutronów (np. gołe jądro helu)
" duże rozmiary i relatywnie duży ładunek chronią przed głęboką
penetracją tkanek ( blokuje je skóra, kartka papieru)
" przewlekła ekspozycja na nie zwiększa ryzyko raka płuc
Radiobiologia
Neutrony
" Nieładowane cząstki
" Mogą posiadać znaczną energię kinetyczną ( Szybkie neutrony")
" Mogą kolidować z protonami w jądrze wybijając je z niego
" Neutrony powolne nie wybijają protonów z jąder, lecz są przez nie
wychwytywane, co powoduje, że jądra atomowe stają radioaktywne
" Neutrony mają znaczny zasięg do przenikania w głąb tkanek
Radiobiologia
CzÄ…stki beta
" Są mniejsze i mniej energetyczne niż cząstki alfa
" MajÄ… ujemy Å‚adunek
" Mają dłuższy przebieg niż cząstki alfa, powodują jednak
mniejszÄ… jonizacjÄ™
" SÄ… emitowane podczas rozpadu I-131, phosphorus-32,
carbon-14, and strontium-90
Radiobiologia
Promieniowanie Gamma i promieniowanie X
" ReprezentujÄ… czystÄ… elektromagnetycznÄ… energiÄ…
" Fotony mogą przenikać prawie każdy rodzaj materii
" Promieniowanie elektromagnetyczne nie ma masy ani Å‚adunku
" Promieniowanie gamma powstaje z rozpadu jÄ…dra
promieniotwórczego i zazwyczaj ma wyższą nergię niż
promieniowanie X
" Promieniowanie X powstaje z chmury elektronów
Radiobiologia
Niezależnie od rodzaje no nika energii bądz
specyficznych typów oddziaływań
energii z materiÄ… skutki biologiczne wynikajÄ… z Åš
i.Jonizacji atomu (utrata jednego bÄ…dz
więcej elektronów  pozytywnie
naładowany jon)
ii.Wzbudzenia ( przesunięcia elektronu na bardziej odległą orbitę)
iii.Oba te procesy są niestabilne i trwają bardzo krótko
Fotony oddziałują z strukturami wewnątrzatomowymi w 3 możliwe sposobyŚ
" Zjawisko fotoelektryczne
" Rozpraszanie Comptona
" Zjawisko tworzenia par
Odpowiednie typy reakcji z materią zależą od energii fotonu jak i liczby
atomowej przenikanego atomu. Większo ć tkanek nie różni się znacznie liczbą
atomową  twarda warstwa korowa ko ci ma najwyższą liczbę atomową.
Radiobiologia
Zjawisko fotolektryczne
 cała energia foton przekazywana jest trafionemu elektronowi
- energia zużywana jest na wybicie z orbity elektronu i nadanie jemu
prędko ci, w ten sposób zachodzi proces jonizacji
-- zjawisko to zachodzi gdy fotony majÄ… niskÄ… energiÄ™  do 100 keV
-- atomy o większej masie atomowej pochłaniają łatwiej fotony np. ko ć
Radiobiologia
Rozpraszanie Comptona
- padajÄ…cy foton wybija elektron i nadaje
mu prędko ć, poza tym ulega
spowolnieniu i zmianie kierunku
- powstaje promieniowanie rozproszone,
szybkie elektrony i jonizacja
-- zjawisko to powstaje przy energii 100
keV
Radiobiologia
Zjawisko tworzenia par
 powstaje przy emisji fotonów wysokoenergetycznych (1,02 MeV)
-- foton taki tworzy w okolicy jądra atomu parę dwóch elektronów, nadmiar
energii rozpędza je
-- następnie te elektrony ulegają szybkiemu unicestwieniu, wytwarzając dwa
fotony o przeciwnych kierunkach i energii po 0,51 MeV
Radiobiologia
Współczynnik liniowego przekazania energii (LET)  jest
jednostką wyrażającą ilo ć energii przekazanej materii w
formie jonizacji bÄ…dz
wzbudzenia. LET odpowiada za
potencjalne biologiczne uszkodzenia tkanek spowodowane
promieniowaniem.
Cząstki o dużym LET powodują więcej uszkodzeń tkanek niż
cząstki o małej warto ci LET. Przy małej ilo ci LET zaznacza
się wpływ utlenienia powodujący wzrost promienioczuło ci.
StandardowÄ… jednostkÄ… jest keV/um.
Radiobiologia
Względna skuteczno ć biologiczna (WSB) 
- liczba uszkodzeń biologicznych spowodowanych przez
różne rodzaje promieniowania
- ten współczynnik pozwala porównywać skutki biologiczne
dwóch rodzajów promieniowania np. elektron vs. cząstka
alfa
Radiobiologia
Współczynnik jako ci (Q)
-- służy do okre lenia wpływu danego
rodzaju promieniowania na odpowiedz

żywej tkanki
-- używany jest do okre lenia energii i
przenikliwo ci promieniowania
Radiobiologia
Jonizacja prowadzi do zmian chemicznych:
" produkcja wolnych rodników
" pęknięcia podwójnej nici DNA
rodowisko wewnątrzkomórkowo składa się głównie z wody ( 70%) i to
woda jest głównym składnikiem na które oddziałuje radioaktywna
energia, dlatego bezpo rednie uszkodzenie DNA jest mało
prawdopodobne. Radioliza wody powoduje powstanie wolne rodniki
H·, OH· - to one sÄ… szkodliwe.
Zniszczenia powodowane przez wolne rodniki reprezentujÄ… po rednie
skutki promieniowania jonizującego. Większo ć biologicznych
efektów promieniowania z niskim LET powodują wolne rodniki.
Rzadziej DNA może być uszkodzone przez cząstki naładowane, lecz
nie przez promieniowanie elektromagnetyczne.
Radiobiologia
Komórki mają przynajmniej dwie możliwo ci reparacji
zmian popromiennych:
" odtwarzanie i podstawianie zniszczonych czÄ™ ci
" zmniejszenie prawdopodobieństwa oddziaływania
wolnych rodników na cząsteczki
" te procesy wzajemnie się uzupełniają
Radiobiologia
Promieniowanie
jonizujÄ…ce
wolne rodniki jonizacja
(efekt po redni) (efekt bezpo redni)
Zmiany w strukturze
DNA
Ingerencja w replikacjÄ™
DNA
Radiobiologia
mierć komórki is definiowana jako utrata funkcji takich jak
zdolno ć do podziałów komórek macierzystych, albo brak
możliwo ci syntetyzowania specjalnych produktów ( enzymy,
hormony).
Apoptoza to proces zaprogramowanej mierci komórki.
Kiedy DNA jest zniszczone albo nieprawidłowo naprawione
komórka może umrzeć  od razu, podczas próby podziału
albo po kilku podziałach.
Radiobiologia
Ingerencja w strukturÄ™ i
funkcjÄ™ DNA
Pękanie chromosomów Mutacje genów Wpływ na cykl
komórkowy
Wpływ na podział
Brak podziału
komórek
Efekty tkankowe ( brak
wzrostu, degeneracja)
mierć komórek
Radiobiologia
Prawo Bergonie i Tribondeau
" Radiowrażliwo ć komórek jest wprost proporcjonalna do
aktywno ć reprodukcyjnych i odwrotnie proporcjonalna do
ich stopnia zróżnicowania.
" Komórki bardzo aktywne reprodukcyjnie i te które nie są w
pełni dojrzałe są najbardziej wrażliwe na promieniowanie.
" Im bardziej dojrzała i wyspecjalizowana jest komórka tym
mniej wrażliwa jest na promieniowanie.
Radiobiologia
Komórki niewrażliwe na
Komórki wrażliwe na
pormieniowanie
promieniowanie
" ko ć " tkanka chłonna
" wątroba " tkanka krwiotwórcza
" nerki " nabłonek przewodu
pokarmowego
" chrzÄ…stka
" komórki rozrodcze
" miÄ™ nie
" soczewki oczu
" tkanka nerwowa
" tarczyca
" skóra
" gruczoł sutkowy
Radiobiologia
" dzieci są bardziej wrażliwe na promieniowanie niż doro li
" płody są bardziej promienioczułe niż dzieci oraz embriony
szczególnie w pierwszych tygodniach ciąży, kiedy tworzą się organy
" Wysoki stopień utlenienia zwiększa promienioczuło ć i odwrotnie
hipoksja
promienioczu Typ komórki
ło ć
Komórki mię niowe i nerwowe
Niska
Osteoblasty, fibroblasty,
Po rednia
Limfocyty, komórki macierzyste, komórki
wysoka
nabłonka jelit, erytroblasty
Radiobiologia
Niestochastyczne skutki promieniowania:
" sÄ… zwiÄ…zane z dawkÄ… promieniowania,
" nie pojawiają się poniżej konkretnych dawek,
" sÄ… powiÄ…zane z po rednimi i wysokimi dawkami
promieniowania
" przykładyŚ
" zaćma (pojedyncza dawka 2-6 Gy)
" przemijający rumień (2-6 Gy)
" złuszczenie skóry (> 10 Gy)
" wyłysienie (3-7 Gy)
" sterylizacja (> 6 Gy u mężczyzn 4-6 Gy u kobiet)
Radiobiologia
Napromieniowanie całego ciała
" dawka letalna dla człowieka LD50 wynosi 3.25 Gy
" jest ona zależna do wiek, płci, masy ciała, temeperatury
otoczenia i stresu
Radiobiologia
Napromieniowanie całego ciała  objawy prodromalne
" powiÄ…zane z dawkÄ… ok. 1 Gy, prawie 2 Gy
" mechanizm  wzrost wydzielania serotoniny i histaminy,
które przenikają do chemowrażliwych komórek przewodu
pokarmowego, a to stymuluje o rodek wymiotny w rdzeniu
" trwa 2-6 godzin
" bóle głowy, dezorientacja, depresja, wymioty, bieguna przy
większych dawkach
" powrót do zdrowia do 2-3 dniach (może być szybciej przy
Å‚agodnych objawach)
" czę ciej u kobiet niż u mężczyzn. Dzieci i starsi wyższe
ryzyko.
Radiobiologia
Napromieniowanie całego ciała  zespół
hematopoetyczny (szpikowy)
" zwiÄ…zany z dawkÄ… przynajmniej 3 Gy
" mechanizm  utrata możliwo ci przekształcenia się
komórek macierzystych w tkanki krwiotwórcze
" okres latencji 2-4 tygodnie
" objawyÅš poczÄ…tkowo wymioty, nudno ci, potem
pancytopenia, prowadząca do infekcji i krwotoków
" przeżycie: 50% spontanicza poprawa przy ekspozycji 3.5
Gy. 180 dni do całkowitej poprawy
" mierć 1-2 miesiące po infekcji od ekspozycji, anemia nie
jest przyczynÄ… mierci
Radiobiologia
Napromieniowanie całego ciała  zepół jelitowy
" zwiÄ…zany z dawkÄ… przynajmniej 7 do10 Gy
" mechanizm  utrata komórek macierzystych z krypt
jelitowych, prowadząca do zaniku luzówki przewodu
pokarmowego
" okres latencji 3-5 dni
" objawyÅš biegunka, wymioty prowadzÄ…ce do odwodnienia
" przeżycieŚ brak, mierćŚ 1-2 tygodnie po napromieniowaniu
" wyniszczenie i odwodnienie tkanek, zaleganie pokarmu i
płynu w żołądku, jelito cienkie obnażone z błony luzowej z
licznymi wybroczynami krwi
Radiobiologia
Napromieniowanie całego ciała  zespół mózgowo - naczyniowy
" zwiÄ…zany z katastroficznie wysokÄ… dawkÄ… H" 100 Gy
" mechanizm  uszkodzenie CUN, układu sercowo  naczyniowego i
oddechowego
" okres latencji minuty do godzin
" objawyÅš pobudzenie, ataksja, dezorientacja, niedoci nienie, wstrzÄ…s
i ostra niewydolno ć oddechowa
" przeżycieŚ brak, mierć w ciągu dnia
" infiltracja granulocytów, monocytów i makrofagów do opon
mózgowych, zmiany zapalne w naczyniach mózgowych, obrzek
mózgu
" mierć w wyniku uszkodzenia mózgu w przebiegu vasculitis,
obrzęku i wzrostu ci n wewnątrzczaszkowego
Radiobiologia
Stochastyczne efekty promieniowania
" prawdopodobieństwo wystąpienia efektu zależy od
dawki ekspozycyjnej
" cieżko ć efektu nie jest związana z wielko cią dawki 
 wszystko albo nic
" zawiera stopień przypadkowo ci
" najczÄ™ ciej nie ma dawki progowej
" efekty genetyczne
" karcynogeneza
Radiobiologia
Stochastyczne skutki promieniowania
karcynogeneza
" Najbardziej analizowana grupa Japończyków, którzy
przeżyli ataki atomowe
" Najczęstsze nowotworyŚ
" tarczyca (Hiroshima, Czarnobyl, dzieci i pobudzanie wzrostu grasicy)
" pier (Hiroshima, Nowa Szkocja, mamografia)
" Białaczkaostra i przewlekła szpikowa (Hiroshima)
" płuco (Hiroshima, górnicy  kopalnia uranu)
" ko ć (radioterapia, pracownicy zakładów stosujących wiecące farby,
wzbudzane radem)
" skóra (wczesna radiologia)
Radiobiologia
Napromienienie w macicy
" Ryzyko dla płodu:
" poronienie
" wady wrodzone
" karcynogeneza
" wewnÄ…trzmaciczne zatrzymanie wzrostu
" ryzyko = I trymestr > II > III
" dawka 0.1 Gy w trakcie okresu organogenezy daje znaczne
ryzyko wad wrodzonych
" wiele różnicujących się komórek, wysoka aktywno ć
mitotyczna, ograniczona ilo ć komórek, zabicie komórek
przerywa danÄ… ich liniÄ™
Radiobiologia
Jednostki promieniowania  stosowane celem oceny
ilo ci pochłoniętej ilo ci energii  od tego zależą
wszystkie skutki promieniowania
" dawka ekspozycyjna
" dawka pochłonięta
" moc dawki ekspozycyjnej
" moc dawki pochłoniętej
Radiobiologia
Dawka pochłonięta
" wielko ć energii wyzwolonej przez promieniowanie, zaabsorbowanej przez
jednostką masy materii, wyrażona w grejach ( Gy)
" poza układem SI dawka pochłonięta wyrażona jest w radach
Moc dawki pochłoniętej
" wyraża szybko ć dawkowania promieniowania pochłoniętego
" wyrażona w grejach na sekundę ( Gy/s)
" poza układem SI wyrażona jako rady na sekundę ( rad/s)
Radiobiologia
Dawka ekspozycyjna
- okre la zdolno ć jonizowania powietrza przez
promieniowanie X i gamma
- Wyrażona w kulombach na kilogram ( C/kg)
- Poza układem Si bywa wyrażona w rentgenach ( R)
Moc dawki ekspozycyjnej
" wyraża szybko ć dawkowania promieniowania
" wyrażona w amper na kilogram ( A/kg)
" poza układem SI wyrażona jako rentgen na sekundę ( R/s)
Radiobiologia
" zasada ALARA - badania z zastosowaniem
promieniowania jonizującego powinny być prowadzone w
taki sposób aby ograniczyć do minimum dawkę otrzymaną
przez pacjenta z uwzględnieniem wymaganego rezultatu
badania
" Wskazania do badania
1) Wybór najwła ciwszej metody badania
2) WÅ‚a ciwe parametry badania
3) Ochrona radiologiczna
4) dokumentacja
34
34
Ochrona radiologiczna
" Zasady ograniczenia ekspozycji na
promieniowanie RTG pacjenta:
" ograniczenie wielko ci napromieniowego pola
" wła ciwa filtracja promieniowania
" wła ciwie dobrane warunki
" ograniczenie czasu ekspozycji przy prze wietleniach
" specjalizacja pracy
" stosowanie osłon na gonady
" wiadomo ć skutków biologicznych
Ochrona radiologiczna
" Kiedy wykonywać zdjęcia RTG ?
" kobiety w wieku rozrodczym  nie robić po 10 dniu od
miesiÄ…czki
" ograniczenie u kobiet w ciąży i dzieci do 10 lat  dopiero po
wyczerpaniu innych metod diagnostycznych
" badanie kl. Piersiowej  nie czę ciej niż co 12 miesięcy
" żołądek co 6 miesięcy
" rozległe obszary ciała  w odstępach jednodniowych
" zdjęcia zębów  pacjent w fartuchu ochronnym