FONDAMENTI DI DOSIMETRIA

prof. Mauro Cicognani

Per descrivere le varie fasi del processo di interazione traradiazione e materia si introducono le seguenti grandezzefisiche:- GRANDEZZE RADIOMETRICHEdefiniscono il campo di radiazione presentea) Attività del campioneb) Tipologia delle radiazionic) Energia associata(energia media per laradiazione beta)Più la radiazione è penetrante e meno il materiale è denso,maggiore sarà la regione di spazio interessata al fenomeno dicessione di energia

- GRANDEZZE DOSIMETRICHEcaratterizzano sia il procedimento di cessione dell’energia sia illegame tra l’energia ceduta e la potenzialità di danno indotto

a) ESPOSIZIONE X (definita unicamente per fotoni γ e X)è il rapporto tra la carica totale degli ioni in aria, prodotti da unfascio di fotoni, e la massa di aria interessata

X = QTOT/M [C/kg] [R] Roentgen

1 R = 2,58 x 10-4 C/kg

b) INTENSITA’ DI ESPOSIZIONE X’rapidità con la quale viene generata ionizzazione nell’aria

X’ = X/Δt [C/(kg s)] [A/kg]

X’ = Γ x a/d2

d distanza da una sorgente radioattiva di attività a che emette fotoni gamma

Γ costante gamma specifica, caratteristica di ogni radionuclide

c) DOSE ASSORBITA Drapporto tra l’energia E assorbita dal mezzo e la massa del mezzo

D = E/m [J/kg] [Gy] Gray

DARIA = 34 [J/C] x X(34 eV è l’energia dissipata nella produzione di un singolo ione in aria)

La dose assorbita, dal corpo umano, nel caso di una radiazioneproveniente dall’esterno è:

DTESSUTO MUSCOLARE = 37 [J/C] x X

In quanto il tessuto muscolare ha una densità elettronicaleggermente superiore rispetto a quella dell’aria

Nel caso di contaminazione interna, ipotizzando che tutta laradiazione emessa venga assorbita dal mezzo (ipotesi validasempre nel caso di particelle alfa e beta) D = (a x E x Δt) / m

d) INTENSITA’ DI DOSE ASSORBITA D’rapidità con la quale si verifica il processo di cessione dell’energiaal mezzo

D’TESSUTO MUSCOLARE = 37 [J/C] x X’

nel caso di contaminazione internaD’(t) = E/m x a0 x e-λt

D = D0’/ λ x (1 - e-λt)

e) DOSE EQUIVALENTE Hnon tutte le radiazioni determinano, a parità di dose assorbita,gli stessi effetti

Ht = Σ ωR x DT,R [J/kg] [Sv] Sievert

Ht dose equivalente al tessuto

ωR fattore di peso della radiazione (tabella 2 pagina 364)

f) DOSE EFFICACE Etiene conto anche del fatto che gli organi del corpo umanopresentano una differente capacità di rimanere danneggiati inconseguenza dell’assorbimento della stessa dose equivalenteE = Σ ωt x Ht [Sv]

ωt fattori di peso dei vari tessuti (tabella 3 pagina 364)

EFFETTI BIOLOGICI DELLE RADIAZIONI IONIZZANTI

La dose efficace media annua ricevuta dalla popolazione a causadi tutti i contributi presenti nel fondo naturale è stimata in 2,4mSv/anno

L’effetto biologico delle radiazioni può essere di due tipi:- DIRETTOquando la radiazione determina direttamente la ionizzazionedella molecola costituente la cellula, danneggiandola

- INDIRETTOquando la radiazione determina la creazione di nuove specie, iradicali liberi, che interagiscono chimicamente con la celluladando luogo a nuove alterazioni

Le radiazioni ionizzanti sull’organismo possono provocare effetti:- SOMATICIsi osservano nell’individuo esposto e si esauriscono con la suamorte- GENETICIin conseguenza dell’esposizione di un individuo si manifestanosolo sulle generazioni successive

Gli effetti somatici a loro volta si distinguono in:- DETERMINISTICI (gravità effetto funzione della dose)a) è possibile individuare una chiara relazione di causa/effetto

tra l’agente e l’effetto provocatob) esiste un valore soglia di dose al di sopra del quale quasi tutti

i soggetti esposti contrarranno tale effettoc) al crescere della dose, sopra del valore soglia, si manifesta un

aggravio dei sintomid) gli effetti sono immediati se si manifestano entro qualche

settimana dall’esposizione; tardivi se dopo mesi o anni

- STOCASTICI (probabilità effetto funzione della dose)a) non richiedono il superamento di un valore soglia per la loro

comparsab) hanno carattere probabilistico e sono distribuiti casualmente

nella popolazione espostac) sono dimostrati dall’evidenza epidemiologicad) con il crescere della dose aumenta la probabilità di contrarre

la malattia, ma non la gravità della stessae) si manifestano dopo anni dall’irradiazione e sono

indistinguibili dai tumori prodotti da altri agenti cancerogeni

Gli effetti genetici sono unicamente di tipo stocastico

PRINCIPI DI RADIOPROTEZIONE- RADIOTERAPIApratiche mediche che sfruttano le proprietà terapeutiche delleradiazioni

- RADIODIAGNOSTICAutilizzo delle radiazioni per la diagnosi delle malattie

- RADIOPROTEZIONESi occupa della protezione dai rischi potenzialmente derivantidall’esposizione a sorgenti di radiazioni ionizzanti. Ha comescopo quello di eliminare la possibilità di insorgenza degli effettideterministici elimitare laprobabilità diaccadimentodegli effettistocastici

La protezione radiologica su basa su tre principi:1) principio di giustificazione2) principio di ottimizzazione3) principio di limitazione delle dosi