È la dose che fa il veleno – Paracelso
Prima di affrontare l’argomento bisogna richiamare qualche concetto di fisica e chimica.
Le onde elettromagnetiche
Le onde elettromagnetiche sono un fenomeno che comporta emissione e trasporto di energia nello spazio. Le onde sono caratterizzate dalla frequenza (misurata in Hertz) e dalla lunghezza d’onda (misurata in nanometri), due parametri inversamente proporzionali. All’aumentare della frequenza (o se preferite al diminuire della lunghezza d’onda), aumenta la quantità di energia trasportata.
Le radiazioni che trasportano energia sufficiente a strappare elettroni dagli atomi, vengono dette radiazioni ionizzanti.
Alcuni esempi di ordini di grandezza delle radiazioni che utlizziamo tutti i giorni
- Radio, TV, telefonia 4G, comunicazioni mezzi di soccorso, ordine di grandezza da 106 Hz a 108 Hz
- Wi-Fi, forno a microonde, radar, ordine di grandezza da 109 Hz a 1011 Hz
- Luce Visibile percepita dai nostri occhi, ordine di grandezza 1014 Hz
Fin qui sono tutte radiazioni non ionizzanti
Per semplificare la trattazione, possiamo approssimare che quando la frequenza delle onde elettromagnetiche supera 1016Hz stiamo parlando di radiazioni ionizzanti
Di Horst Frank - File:Electromagnetic_spectrum_-de.svg, CC BY-SA 4.0, Collegamento
I raggi X sono sono quella porzione di spettro elettromagnetico con frequenza compresa approssimativamente tra 1017 Hz e 1019 Hz.
I raggi X sono usati in medicina sia in ambito diagnostico che terapeutico.
Per completezza le radizioni ionizzanti possono essere anche di tipo corpuscolato oltre che elettromagnetico, ma non verranno prese in considerazione per semplificare la trattazione
Viviamo immersi nelle radiazioni ionizzanti
Quotidianamente siamo esposti a radiazioni ionizzanti per l’esistenza del cosiddetto fondo di radioattività naturale. Questo origina da i raggi cosmici che ci arrivano dallo spazio e dal decadimento di isotopi radioattivi presenti nella crosta terrestre.
Che cos’è un isotopo?
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L’atomo neutro ha egual numero di protoni e neutroni. Quando il numero di protoni ed elettroni è sbilanciato, l'atomo si dice ionizzato. In natura è facile trovare ioni, basti pensare all'acqua marina che contiene ioni sodio (Na+) e cloro (Cl-). Ciò che rende un elemento chimico diverso dall'altro, ad esempio il carbonio diverso dall'ossigeno, è il numero di protoni che viene detto numero atomico. Infine un elemento chimico può presentarsi con un diverso numero di neutroni. Gli atomi che hanno stesso numero di protoni e diverso numero di neutroni vengono detti isotopi. |
In Italia il fondo di radioattività naturale equivale in media a 3,3 mSv (3,3· 10−3 Sv) all’anno – sebbene molto variabile da luogo a luogo.
Una radiografia endorale non supera gli 8μSv (8· 10−6 Sv)
Ma cosa sono i Sv?
Unità di misura in radioprotezione
L'entità del danno biologico da radiazione ionizzante dipende dalla quantità di energia trasferita alla materia biologica.
La dose è definita come come la quantità di energia assorbita per unità di massa, e si misura in Gray (Gy) = 1J / 1Kg
La dose equivalente prende in considerazione i tipi di radiazione (α, β, γ, X...) che hanno potere penetrante diverso. La dose equivalente è la dose moltiplicata un fattore di ponderazione ωr e si misura in Sievert (Sv) che dal punto di vista fisico è sempre 1J / 1Kg.
La dose efficace considera il tessuto biologico irradiato poiché i diversi tessuti del corpo hanno un diverso grado di sensibilità alle radiazioni. Si misura sempre in Sievert ed è uguale alla dose equivalente moltiplicata un fattore di ponderazione ωt che cambia a seconda del tessuto/organo irradiato. La somma di tutti i fattori di sensibilità ωt è 1 quindi la dose efficace per il singolo tessuto/organo sarà per forza inferiore alla dose equivalente.
Ok ma come faccio a capire quant’è 1 Sv, 1mSv, 1μSv ? Le radiazioni sono invisibili!
Beh sono invisibili all’occhio umano ma sono facilmente rilevabili e quantificabili con gli strumenti di misura disponibili dal secolo scorso.
Per far comprendere al grande pubblico l’idea di grandezza di una dose, in via informale è descritta la dose equivalente a una banana.
Le banane sono alimenti ricchi di postassio. Come abbiamo già visto in natura gli elementi possono trovarsi come miscele isotopiche. In particolare la banana contiene il 40K che è radioattivo. Questo fa sì che la dose di una banana è circa 1μSv. Ricordiamo ancora il fondo naturale è 3,3mSv/anno in media (3300μSv)
Danni da radiazioni
Senza scendere nei dettagli possiamo riassumere che le radiazioni ionizzanti hanno la capacità di rompere il filamento di DNA e altre molecole biologiche. Le cellule hanno dei meccanismi di riparazione del DNA che intervengono anche nelle altre alterazioni del DNA non dovute a radiazioni (errore nella duplicazione, stress ossidativo, etc..). Quando il danno viene riparato, la cellula continua a vivere. Se il danno non viene riparato, la cellula può andare incontro ad apoptosi (morte cellulare programmata) oppure può continuare a vivere portando con sè la mutazione. Questa ultima possibilità può essere alla base dell'insorgenza dei tumori.
La radioprotezione odierna, differenzia i danni deterministici dai danni probabilistici (o stocastici).
I Danni deterministici sono dei danni che si verificano al superamento di una dose soglia che è 100mSv (= 0,1Sv = 100000μSv). La gravità dei danni deterministici aumenta con la dose.
I Danni probabilistici sono correlati con la dose secondo il modello lineare senza soglia – LNT Linear No Treshold. Secondo questo modello più è alta la dose, più è alta la probabilità che ci sia danno. È stato scelto questo modello per essere il più cautelativi possibile, sebbene non rappresentane della realtà. Secondo il modello LNT non esiste una dose soglia al di sotto del quale non c'è danno. Ma d'altro canto se si verifica una patologia come un tumore, non si può essere certi sia dovuto a radiazioni perché la probabilità è molto bassa e bisogna considerare altre cause come inquinamento atmosferico, contaminazione chimica, etc... Da considerare anche la variabilità interindividuale nell'efficenza dei meccanismi di riparazione e l'aumento di insorgenza di patologie correlata con l'età.
Ma se non si possono escludere danni perché il mio medico mi prescrive un esame che fa uso di radiazioni ionizzanti?
Rapporto rischio beneficio
Richiamiamo le difinizioni di Pericolo e Rischio.
Il Pericolo è definito come la potenzialità di causare danno da parte di un oggetto, una sostanza o di una situazione.
Il Rischio è la probabilità che un un pericolo si trasformi in danno effettivo.
Un esempio per capire i due concetti: un conto è avere dell’acido muriatico in un bicchiere di vetro a tavola, un altro è averlo chiuso in una bottiglia di plastica con tappo di sicurezza. La pericolosità della sostanza è uguale nelle due situazioni ma il rischio (di ingestione) nel primo caso è elevatissimo, nel secondo molto basso.
Gli esami radiografici servono per fare una corretta diagnosi a cui seguirà la terapia più idonea. Quando un medico prescrive un esame radiografico, valuta il rapporto rischio/beneficio: egli valuta il rischio delle radiazioni X di provocare danno, contro il rischio di una mancata diagnosi, che può portare al peggioramento di una patologia e quindi ad un pericolo che diventa danno.
A fronte di un rischio accettabile per le radiazioni, si ha il beneficio di evitare il danno di una patologia
Si ma ancora ho timori!
Aggiornamento continuo e dispositivi di protezione
La radiofobia è la paura sproporzionata delle radiazioni ionizzanti anche per dosi minime. Come già detto quotidianamente siamo esposti alle radiazioni dovute al fondo naturale. La radiofobia spesso è alimentata da una disinformazione diffusa tramite i media tradizionali e i social network. Solo la conoscenza dell’argomento può essere un valido vaccino contro questa paura.
Ho letto su internet che….
Su internet si trova scritto di tutto. In caso di dubbi o di curiosità su un argomento, è bene affidarsi a professionisti del settore e a verificare le fonti. Per quanto riguarda le radiazioni, l’Associazione Italiana di Fisica Medica e Sanitaria mette a disposizione della popolazione generale un forum per rispondere a tutte le domande che si vogliono porre sul tema radiazioni in medicina (ricordo che il fisico medico è una persona che ha studiato 5 anni per la laurea magistrale, più 3 anni per la scuola di specializzazione)
https://fisicamedica.it/ilfisicomedicorisponde/
Inoltre va sottolineato che i professionisti che fanno uso di radiazioni, si aggiornino continuamente in materia di radioprotezione (crediti ECM) secondo quanto prescritto dal D.Lgs. 101/2020
Ma il mio dentista mi ha fatto la radiografia senza mettere il grembiule piombato!?
Lo ha fatto proprio perché è aggiornato. Quello che era vero un tempo, non è per forza vero oggi. Le evidenze scientifiche acquisite negli anni, hanno portato a sconsigliare l’utilizzo dei D.P.I. sui pazienti che fanno esami radiografici. Per i dettagli e l’approfondimento di questa decisione, si rimanda al documento intersocietario e alle FAQ pubblicate congiuntamente da AIFM, SIRM e FASTeR disponibili al download al seguente link:
Strategie e strumenti all'avanguardia
Al fine di rispettare il principio di ottimizzazione (principio ALARA As Low As Reasonably Achievable), ovvero esporre il paziente alla dose minima possibile, nel mio studio ho adottato queste due strategie:
- per quanto riguarda la generazione delle radiazioni, faccio affidamento ad un tubo radiogeno di ultima generazione che ha il controllo computerizzato dei valori di esposizione. La centralina, sulla base della sede anatomica da studiare, e dalla sensibilità del sistema di acquisizione (analogico, digitale diretto, digitale indiretto), regola tensione e tempo di esposizione al fine di ottenere l'immagine migliore possibile con la minor quantità di raggi X.
- per quanto riguarda il sistema di acquisizione immagini, ho scelto le lastrine ai fosfòri abbinate allo scanner laser. Queste lastrine, tecnicamente chiamate PSP – Photostimulable Phosphor Plate, sono nella forma simili a quelle analogiche tradizionali che andavano trattate con i liquidi di sviluppo e fissaggio. Le informazioni registrate sulle lastrine, una volta trasformate in immagine digitale dallo scanner laser, possono essere amplificate e con il software apposito, si possono variare luminosità contrasto e ingrandimento ottenendo quasi sempre immagine clinicamente valide.
Infine le lastrine PSP hanno il vantaggio di essere riutilizzabili, riducendo l'impatto ambientale.
Conclusioni
Se siete arrivati a leggere fin qui suppongo di aver catturato la vostro attenzione. Spero di aver contribuito alla vostra consapevolezza; in caso di ulteriori approfondimenti potete sempre contattarmi ai recapiti che trovate sul sito.
Un caro saluto e al prossimo articolo!
Approfondimenti:
https://nucleareeragione.org/radiazioni-e-radioprotezione-2/
https://www.mase.gov.it/pagina/radiazioni-ionizzanti