Sugárvédelem az orvosi képalkotásban Elek Richárd +36-1 482-2000/191 elek.richard@osski.hu

Ionizáló sugárzások Sugárzás: Sugárzás és anyag kölcsönhatása: Elektromágneses ~: energiaáramlás Részecskesugárzás: energia- és tömegáramlás Sugárzás és anyag kölcsönhatása: Elektronhéjjal Atommaggal Ionizáció: Kölcsönhatás, melynek során töltötté válik egy, a kölcsönhatásban részt vevő atom vagy molekula Kölcsönhatás ≡ Energiaátadás

A kezdetek… Erythema-dózis Az a dózis, mely bőrpírt okoz 180 kV csőfeszültség, 1mm Al egyenértékű szűrés és 6 x 8 cm2 mezőméret mellett a bőr felületén „A röntgenorvosok és asszisztensek egyhavi dózisa ne lépje túl az erythema-dózis egy századát” (Mutscheller, 1924) „Tolerancia dózis”

Fizikai dózismennyiségek

Besugárzási dózis (expozíció) Röntgen- és γ- fotonokra értelmezhető Az erythema dózis kb. 600 R, mely megfelel 5,76 Gy elnyelt dózisnak (lágy szövetben) A sugárvédelmi célú mérőműszerek a tömegegységben keltett töltések számát mérik leggyakrabban, vagy adnak azzal arányos jelet!

Elnyelt dózis Bármely sugárzás jellemzésére alkalmas Jellemző egységei: mGy, μGy; 1 g tömegű víz 1 ° C hőmérsékletváltozásához kb. 4,2 J energia befektetése szükséges standard körülmények között

Fluens Egy tetszőleges határfelületen áthaladó részecskék darabszáma Alkalmas a sugárzási terek jellemzésére

KERMA*, K Töltés nélküli részecskék esetén (neutron/foton) által keltett összes töltött részecske kezdeti kinetikus energiája, adott tömegegységre vonatkoztatva Alacsony energián (röntgenberendezések) megfelel az elnyelt dózisnak * Kinetic Energy Released per unit Mass

Elnyelt dózis-, fluens- és kermateljesítmény A korábban definiált mennyiségek idő szerinti deriváltjai segítségével adhatjuk meg azok „teljesítmény” jellegű mennyiségeit A sugárvédelem optimálásakor hasznos mennyiségek

DAP – Dózis-terület szorzat A távolságtól független mennyiség Egyszerűen mérhető - KERMA Dózis Táv. Mezőméret DAP 4 Gy 0,5 m 25 cm2 100 Gy cm2 1 Gy 1 m 100 cm2 100 Gy cm2 0,25 Gy 2 m 400 cm2 100 Gy cm2

Sugárvédelmi dózismennyiségek Déri Zsolt: 15 éves a Hírsugár; http://www.sugarvedelem.hu/sugarvedelem/docs/kulonsz/2011sv/szekcio6/hirsugar.pdf

Egyenérték (ekvivalens) dózis Adott sugárzás élettani hatása alapján hozzárendelt súlyozó tényező (wR) segítségével adható meg fajta E (keV) wR foton mind 1 e-, x n0 <10 keV 10…100 keV 100 keV…2 MeV 2…20 MeV > 20 MeV 5 10 20 p+ > 2 MeV 

Effektív dózis „Kockázat” jellegű, Sugárvédelmi célú dózismennyiség A szerv vagy szövet egyenérték dózisa a feltevés szerint egy számként jellemzi a biológiai hatásokat

Szöveti súlytényezők (wT) SZERV ICRP 26 ICRP 60 ICRP 103 Gonádok 0,25 0,20 0,08 Csontvelő (vörös) 0,12 Tüdő Emlő 0,15 0,05 Pajzsmirigy 0,03 0,04 Csontfelszín 0,01 Maradó szervek, szövetek 0,3 Vastagbél   SZERV ICRP 26 ICRP 60 ICRP 103 Gyomor   0,12 Hólyag 0,05 0,04 Máj Nyelőcső Bőr 0,01 Nyálmirigy Agy

Kollektív effektív- és egyenérték dózis Csoportok sugaras kockázatainak elemzésekor használatos, nem korlátozó jellegű dózismennyiségek Nem alkalmas epidemiológiai kockázatbecslésre

Biológiai dózismennyiségek

Lineáris Energiaátadási Tényező A biológiai hatások jellemzésekor jól használható fizikai mennyiség

Lekötött dózisok - inkorporáció Belégzés, a bőrön keresztül vagy lenyelés révén az emberi szervezetbe kerülő radioaktív anyagok által okozott sugárterhelés A metabolizmus révén az elnyelt dózis-teljesítmény (és a származtatott dózismennyiségek) időben változnak t0 az egyszeri felvétel időpontja τ a „lekötöttség” várható időtartama, 50 év felnőttekre és 70 év gyermekekre egyezményesen

Lekötött elnyelt-, egyenérték- és effektív dózis Az adott dózis-teljesítmény integrálja a felvételtől (t0) számított idő alatt (t0 + τ) Belső sugárterhelés becslésére alkalmas mennyiségek

Operatív (mérhető) dózismennyiségek - fantomokkal

Dózisegyenérték A test egy adott (x) pontszerű térfogatában elnyelt D(x) dózis és egy, az adott sugárzás minőségét jellemző súlytényező szorzata A méréstechnikában, hitelesítéshez használt, A kis dózisok (normál üzemi körülmények) jellemzésére megfelelő mennyiség

Környezeti dózisegyenérték Szabad környezet, munkahelyi sugárzási terek jellemzésére Nagy LET értékű sugárzásoknál d = 0,07 mm Alacsony LET értékűeknél d = 10 mm * ICRU gömbfantom: 300 mm átmérőjű, 1 gcm-3 sűrűségű, 76,2 % oxigén 11,1 % szén 10,1 % hidrogén és 2,6 % nitrogén tartalmú műanyag fantom sugárzási tér d ICRU gömb*

Irány szerinti dózisegyenérték Szabad környezet, munkahelyi sugárzási terek jellemzésére Nagy LET értékű sugárzásoknál d = 0,07 mm Alacsony LET értékűeknél d = 10 mm d sugárzási tér * ICRU gömbfantom: 300 mm átmérőjű, 1 gcm-3 sűrűségű, 76,2 % oxigén 11,1 % szén 10,1 % hidrogén és 2,6 % nitrogén tartalmú műanyag fantom Ω ICRU gömb*

Személyi dózisegyenérték Munkahelyi ellenőrzésekhez Nagy LET értékű sugárzásoknál d = 0,07 mm Alacsony LET értékűeknél d = 10 mm Személyi doziméter * ICRU hasábfantom: 300 x 300 x 150 mm méretű, 1 gcm-3 sűrűségű, 76,2 % oxigén 11,1 % szén 10,1 % hidrogén és 2,6 % nitrogén tartalmú műanyag fantom sugárzási tér d ICRU hasáb*

ALAPVETŐ FIZIKAI MENNYISÉGEK Levegőkerma, Ka Gy Egység Alkalmazási terület ALAPVETŐ FIZIKAI MENNYISÉGEK Levegőkerma, Ka Gy Referenciamennyiség, foton Fluens, Φ m-2 Referenciamennyiség, neutron Elnyelt dózis, D Referenciamennyiség, elektron OPERATÍV MENNYISÉGEK (dózisegyenérték) Személyi ~, Hp (d) Sv Egyéni ellenőrzés Környezeti ~, H* (d) Környezet, áthatoló sugárzás Irányfüggő ~, H’ (d,Ω) Környezet, nem áthatoló sug. Elsődleges korlátozó és sugárvédelmi célú mennyiségek Szövetben elnyelt dózis, DT Dóziskorlátozás Szöveti egyenérték dózis, HT Effektív dózis, E Kollektív effektív dózis, S man*Sv Optimálás

A sugárvédelem alapelvei

Sugárbiológia - Determinisztikus hatás Egy adott küszöbdózis felett a sugárzás károsító hatása egyértelmű Determinisztikus – szükségképpen fellép A hatás a küszöb felett arányos a dózissal A hatás lehet: Sugársérülés: lokális expozíció eredményeképpen Sugárbetegség: egésztest besugárzás következménye A SUGÁRZÁS NEM FERTŐZ!!!

Sugárbiológia - Sztochasztikus hatások A sztochasztikus hatás mindig későn jelentkezik, lappangást követően A dózissal arányosan a daganatos megbetegedések száma nő

Lineáris küszöb nélküli modell Mivel a nagy dózisok hatása ismert, ezért extrapolálunk a kisebb dózisok tartományára Az ALARA elv szerint: Az ésszerűen elérhető legalacsonyabb dózisra törekszünk (as low as reasonably achievable) – mert nincs kockázatmentesen alacsony dózis Nemzetközileg elfogadott konzervatív megközelítés, amely óvatos és így kielégíti a laikus igényeket is

A sugárvédelem célja Megóvni az embert és környezetét a sugárzás egészségkárosító determinisztikus és sztochasztikus hatásaitól egyaránt A sugárvédelemnek nem célja tiltani vagy feleslegesen korlátozni az ionizáló sugárzások békés célú felhasználását!

Az indokoltság elve Akkor végezhető egy tevékenység (vizsgálat), mely ionizáló sugárzás felhasználásával jár, ha indokolható, hogy: Az egyén vagy a társadalom számára nettó haszonnal jár Nem váltható ki más, olyan eljárással ami nem jár sugárterheléssel Az orvosi gyakorlatban szinte mindig indokolt egy betegséggel/beavatkozással kapcsolatban – ez a radiológus (és/vagy a beutaló orvos) felelőssége

Az optimálás elve Az ALARA elvnek megfelelően Mivel a sugárvédelem küszöb nélküli modellje alapján nem létezik kockázatmentesen alacsony dózis Mivel a kis dózisokra vonatkozó ismereteink hiányosak, ezért a modell fennáll továbbra is

A korlátozás elve A dózisok (effektív dózis) korlátozása a sztochasztikus kockázatokat elfogadható szintűre csökkentik Az orvosi besugárzások dózisa nem korlátozható – csak irányadó szint javasolható az egyes vizsgálatokhoz

Sugárterhelés forrása Effektív dózis 1 évig élni 80 km-re egy normálisan működő atomreaktortól 0,00009 mSv 1 db banán elfogyasztása 0,0001 mSv 1 évig élni 80 km-re egy széntüzelésű erőműtől 0,0003 mSv Egy kéz-röntgen felvétel 0,001 mSv Képcsöves monitor használata 1 évig Egy napi külső forrásból eredő természetes sugárterhelés Magyarországon 0,002 mSv Egy napi természetes eredetű sugárterhelés Magyarországon 0,008 mSv Egy napi külső forrásból eredő dózis Mitoban (a sérült Fukushima-I erőműtől délre 130 km-re), március 21-én 0 órától 24 óráig Egy mellkas-átvilágítás 0,02 mSv Egy tengerentúli repülőút 0,05 mSv Egy napi külső forrásból eredő dózis a Fukushima-II erőműnél (a sérült Fukushima-I erőműtől délre kb. 10 km-re), március 21-én 4 órától 22-én 4 óráig 0,67 mSv Egy mammográfiás felvétel 3 mSv Egy évi természetes eredetű sugárterhelés Magyarországon Egy mellkasi tomográf (CT) felvétel 5,8 mSv Az évi dóziskorlát a sugárveszélyes helyen dolgozókra 50 mSv A legkisebb dózis, amely már egyértelmű rák-kockázat növekedéssel jár 100 mSv Az életmentésben résztvevők számára megengedett legnagyobb dózis 250 mSv A legkisebb dózis, amely már közvetlen egészségügyi hatások megjelenéséhez vezethet 400 mSv Az a dózis, amely már gondos kezelés mellett is nagy valószínűséggel halálos 8000 mSv Országos Atomenergia Hivatal; http://www.haea.gov.hu/web/v2/portal.nsf/hirek_hu/B3D82742F1F84A23C125785B002F0053 adatai felhasználásával

Az orvosi eredetű sugárterhelés – A páciens sugárvédelme

Az embert érő sugárterhelések besorolása Természetes sugárterhelés Foglalkozási sugárterhelés Lakossági sugárterhelés Orvosi sugárterhelés

Orvosi sugárterhelések trendje Sources and effects of ionizing radiation : United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation : UNSCEAR 2008 report to the General Assembly, with scientific annexes.

European Guidance on Estimating Population Doses from Medical X-Ray Procedures; ANNEX 1 – DD Report 1 - Directorate-General for Energy and Transport, 2008 Brüsszel

A különböző vizsgálatok által okozott sugárterhelés becslése Az egyes vizsgálatoknál a mért fizikai (elnyelt dózis, DAP, DLP stb.) alapján számítható a vizsgálat által a betegre vonatkoztatott kockázat A becsléskor szimulációk alapján számított, vagy antropomorf fantomokon mért dózisok révén lehet a számítást elvégezni

Dózisbecslés számítógépes rétegfelvételező készülékeknél

A CT vizsgálatok hazai mennyiségi mutatói* 2008 2009 2010 Év 556 684 592 828 484 645 Vizsgálatszám ~ 70 % ~ 70 % ~ 55 % Feldolgozottság 795263 846897 881173 Korrigált adat *Ezen vizsgálatok számát összegezve: Agy, arc-koponya, nyak, angiográfia, gerinc, mellkas, has, medence, végtag, egyéb; nem tartalmazza: CT vezérelt intervenció, 3D vizsg. besugárzás tervezéshez

A mérésekhez szükséges eszközök Ionkamra Testfantom Fejfantom „Zubehöre” Zeff=6,56; ρ=1,19 gcm-3

Dózisprofil a z-tengely mentén Relatív dózis /D(z) Dózisprofil a z-tengely mentén (mm)

Dozimetriai mennyiségek D(z): dózisprofil a z-tengely mentén N: az egy körülfordulás alatt leképezett szeletek száma T: egy szelet (névleges) vastagsága, így: N×T: a névleges nyalábszélesség

További dozimetriai mennyiségek TF: az asztal által megtett út z-irányban, egy körülfordulás alatt N: az egy körülfordulás alatt leképezett szeletek száma T: egy szelet (névleges) vastagsága, így: N×T: a névleges nyalábszélesség CTDIw: súlyozott CT dózisindex L: a vizsgálati hossz

Néhány dóziskonverziós tényező Effektív dózis/DLP értékek, három különböző szoftverrel számítva Dozimetriai szoftver Koponya vizsgálat Nyakcsigolya vizsgálat Mellkas vizsgálat Hasi felvételezés Ágyék-vizsgálat ImPACT 2,2 5,4 17 16 18 CT-Expo 2,3 15 ImpactDose 2,0 11,9 Megjegyzés: Az adatok μSv*mGycm-1 egységben értendőek. A számítások 120 kV csőfeszültségre, felnőtt férfi páciensre – Siemens Sensation 16 alapján kerültek kiszámításra Converting Dose-Length Product to Effective Dose at CT W. Huda, K. M. Ogden, M. R. Khorasani Radiology: Volume 248: Number 3 - September 2008 5. számú táblázat

Átlagos effektív dózis különböző CT vizsgálatoknál Koponya CT: 2,0 mSv Nyaki CT: 2,4 mSv Mellkas CT: 7,8 mSv Gerincvizsgálat: 4,2 mSv Hasi vizsgálat: 9,8 mSv Ágyék felvételezése: 9,8 mSv Törzs felvételezése: 10,4 mSv European Guidance on Estimating Population Doses from Medical X-Ray Procedures; ANNEX 1 – DD Report 1 - Directorate-General for Energy and Transport, 2008 Brüsszel p. 38. A3.1 táblázat; UK

Sugárvédelmi szabályozás

A munkahelyi sugárvédelemre vonatkozó jogszabályok struktúrája AZ ATOMENERGIÁRÓL SZÓLÓ 1996. évi CXVI. Törvény (At.) Az At. VÉGREHAJTÁSI RENDELETEI Egészségügy Kormány Környezetvédelem KHVM Közlekedés BM munkahelyi sugárvédelmi szabványok termékszabványok Végrehajtási útmutató Óvórendszabály Módszertani levél Munkahelyi Sugárvédelmi Szabályzat

A sugáregészségügyi ellátás szervezete EGÉSZSÉGÜGYI MINISZTÉRIUM ÁLLAMI NÉPEGÉSZSÉGÜGYI ÉS TISZTIORVOSI SZOLGÁLAT FŐHATÓSÁG: ORSZÁGOS TISZTIFŐORVOSI HIVATAL SZAKMAI BÁZISINTÉZET OSSKI HATÓSÁG megyei kormányhivatalok népegészségügyi szakigazgatási szervei SUGÁREGÉSZSÉGÜGYI DECENTRUMAI Dél-dunántúli SD: Szekszárd Közép-dunántúli SD: Veszprém Nyugat dunántúli SD:Győr Közép magyarországi SD: Budapest Észak magyarországi SD: Miskolc Észak-alföldi SD: Debrecen Dél-alföldi SD: Szeged

A sugáregészségügyi ellátás szervezete – területi felosztás szerint Nyugat-dunántúli Komárom-Esztergom Vas Közép-dunántúli Fejér Tolna Zala Somogy Baranya Bács-Kiskun Csongrád Békés Pest Nógrád Heves Észak-magyarországi Szabolcs-Szatmár-Bereg Hajdú-Bihar Budapest Győr Debrecen Miskolc Szeged Szekszárd Veszprém Közép-magyarországi Borsod-Abaúj--Zemplén Észak-alföldi Dél-alföldi Dél-dunántúli Jász-Nagykun-Szolnok

Sugárveszélyes munkahelyek hazánkban

Sugárvédelmi szolgálat A munkáltató írásos megbízása alapján, a sugárvédelmi szolgálat legalább egy sugárvédelmi megbízottból (egyszerűsített engedélyezési eljárás esetén) legalább egy sugárvédelmi megbízott és helyetteséből áll. Munkahelyi Sugárvédelmi Szabályzat (MSSZ) előírások - 6. sz. melléklet feladatok meghatározása - 8. sz. melléklet.

A 16/2000. EüM. Rendelet mellékletei I. 1. számú melléklet alapvető sugárvédelmi követelmények meghatározások 2. számú melléklet dóziskorlátok, radon-koncentrációk munkavállalókra vonatkozó cselekvési szintjei 5. számú melléklet a munkahelyi sugárvédelem alapvető előírásai zárt radioaktív sugárforrással vagy röntgencsővel működő műszerrel, berendezéssel végzett munkák alapvető előírásai nyitott radioaktív készítményekkel végzett munkák alapvető előírásai

A 16/2000. EüM. Rendelet mellékletei I. 6. számú melléklet munkahelyi sugárvédelmi szabályzat 7. számú melléklet az atomenergiát alkalmazó munkahelyek / tevékenységek besorolása 8. számú melléklet a sugárvédelmi szolgálat feladatai 10. számú melléklet adatszolgáltatás engedélykérelemhez

A sugárterhelés ellenőrzése I. A sugárveszélyes munkahelyek munkavállalói: "A" besorolásúak, akiknél fennáll a lehetősége annak, hogy az évi effektív dózis meghaladja a 6 mSv értéket, vagy a szervdózis a korlátok 3/10 részét. A személyi dozimetriai ellenőrzés kötelező. "B" besorolású minden egyéb munkavállaló. OSSKI - Országos Személyi Dozimetriai Szolgálat elérhetőség: oszdsz@osski.hu; + 36-1 482 2014

A sugárterhelés ellenőrzése II. A meghatározott mennyiség a személyi dózisegyenérték a HP(10), amely a sugárterhelés kiértékelésekor a dóziskorlátozásban szereplő effektív dózissal azonosnak tekintendő

Dóziskorlátok Besugárzási kategória Egésztestre vonatkozó, effektív dózis Szemlencsére vonatkozó egyenérték dózis Bőrre, végtagokra vonatkozó Foglalkozási sugárterhelés (munkavállalókra) 100 mSv/5 év, max. 50 mSv/év 150 mSv/év 500 mSv/év Tanulókra, gyakornokokra (16-18 év) 6 mSv/év 50 mSv/év Lakossági sugárterhelés (a lakosság egyedeire) 5 mSv/5 év 15 mSv/év

Köszönöm a megtisztelő figyelmet!

Felhasznált/ajánlott irodalom ICRU-60, Fundamental Quantities and Units for Ionising Radiation. ICRU Report 60, ICRP-26, International Commission on Radiological, Protection: Radiological Protection and Safety in Medicine. Annals of the ICRP 26 (ICRP Publication 73), Pergamon Press, Oxford, UK, 1990. ICRP-60, International Commission on Radiological Protection: Recommendations of the International Commission on Radiological Protection—ICRP 60. Annals of ICRP 21, Pergamon Press, Oxford, UK, 1990. ICRP-103, The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection, Annals of ICRP, Pergamon Press, Oxford, UK, 2007. Sugárvédelem; Fehér István, Deme Sándor – 2010 Dr. Zagyvai Péter – Sugárvédelem jegyzet, BME Dr. Ballay László – Dózisfogalmak, átf. fokozatú sv. tanfolyam – 2010, OSSKI European Guidance on Estimating Population Doses from Medical X-Ray Procedures; ANNEX 1 – DD Report 1 - Directorate-General for Energy and Transport, 2008 Brüsszel Converting Dose-Length Product to Effective Dose at CT W. Huda, K. M. Ogden, M. R. Khorasani Radiology: Volume 248: Number 3 - September 2008 16/2000. EüM. rendelet az atomenergiáról szóló 1996. évi CXVI. törvény egyes rendelkezéseinek végrehajtásáról