IONIZÁLÓ SUGÁRZÁSOK Dr. Sárváry Attila

Az elektromágneses spektrum tartományai

Az ionizáló sugárzások egészségtana Korpuszkuláris sugárzás alfa-sugárzás: He2+ részecskék; erősen ionizál áthatolóképessége élő szövetekben: 0,01-0,1 mm béta-sugárzás: elektron sugárzás; kevésbé ionizál áthatolóképessége élő szövetekben: 1-2 cm neutronsugárzás: lassú, közepes és gyors neutronok erősen ionizál áthatolóképessége levegőben: 2 cm-2,5 km

Az ionizáló sugárzások egészségtana Elektromágneses sugárzás (fotonok) gamma-sugárzás: erősen ionizál; áthatoló képessége levegőben: 3,5 km röntgensugárzás: erősen ionizál áthatoló képessége kisebb a gamma-sugárzásénál

Az ionizáló sugárzások egészségtana Mértékegységek: A sugárzás aktivitásának (A) egysége a bequerel (Bq) 1 Bq = 1 bomlás/s Az elnyelt sugárdózist (D) gray-ben (Gy) fejezzük ki 1 Gy = 1J/kg A dózisegyenérték (H) egysége a Sievert (Sv) H = D x Q, ahol Q a röntgensugárzásra vonatkoztatott minőségi faktor A sugárzás tényleges biológiai hatásának meghatározására az effektív dózisegyenértéket (E) használjuk, egysége a sievert (Sv) E = ΣHT x WT, ahol WT a szerv vagy szövet súlyozó tényezője

Különböző szervek szöveti súlyozó tényezői Szerv WT gonádok 0,25 emlő 0,15 vörös csontvelő 0,12 tüdő 0,12 pajzsmirigy 0,03 csontfelszínek 0,03

Az emberi populációt érő természetes és mesterséges ionizáló sugárzás effektív dózis egyenérték/év-ben kifejezve Természetes sugárforrások kozmikus sugárzás 0,3 mSv/év földkérgi külső sugárzás 0,5 mSv/év földkérgi belső sugárzás 1,6 mSv/év Mesterséges sugárforrások orvosi alkalmazás 0,4 mSv/év karóra, TV 0,01 mSv/év fall-out 0,01 mSv/év nukleáris ipar 0,0002 mSv/év

A sugárterhelés forrásai Radon 55% kozmikus sugárzás 8% Földkérgi külső sugárzás 8% Diagnosztikus orvosi rtg 11% Terápia 4% Kereskedelmi termékekből eredő sugárzás 4% Egyéb <1% foglalkozási:0.03% radioaktív csapadék: 0.3% nukleáris melléktermékek körforgása: 0.1% egyéb 1%

Egy 75 kg-os emberben található radioizotópok mennyisége és aktivitása Radioaktív  izotóp Mennyisége a szervezetben (darab) Aktivitás  (Bq) Éves dózis (mSv)  3H 4,8*109 10 0,00001 14C 750*1012 3000 0,005 87Rb 2500*1018 100 40K 3000*1018 5500 0,15 Össz - 8610 0,16

Az orvosi gyakorlatban alkalmazott sugárzások effektív dózisegyenértékei Röntgendiagnosztikai vizsg. Dózis mellkasátv. Rtg filmmel 0,15 mSv fogröntgen 0,3 mSv tomográfia 1,3 mSv hasüregi átv. 4,1 mSv szív 6,8 mSv urológia 17,8 mSv daganatok kezelése 30.000-70.000 mSv

Az ionizáló sugárzások biológiai hatásai Találat -elmélet: direkt károsító hatás Vízaktiválási elmélet: indirekt károsító hatás a vízmolekulákból szabad gyökök alakulnak ki Diffúziós elmélet: a kettő kombinációja A biológiai hatást meghatározza: - a sugárzás fajtája - az elnyelt dózis - az expozíciós idő - egyszeri vagy ismételt - külső sugárzás vagy inkorporált - kiürülés (Tf és Tb) - a szövet sugárérzékenysége

Az ionizáló sugárzások sejten belüli biológiai hatásai Mag: kromatin, DNS Plazma: membrán rendszer (telítetlen zsírsavak, fehérjék) Biokémiai és sejtbiológiai változások Szabályozási zavarok - gén-aktivitás - energiatermelés - sejtfelület megjelenése - permeabilitás - sejtek közötti kapcsolat - sejtosztódás Sérülések, helyreállítások Alkalmazkodási válasz

Az ionizáló sugárzások biológiai hatásai a DNS-ben • A DNS lánc egyes vagy kettős száltörése • A DNS cukormolekulájának vagy bázisainak a megváltozása • A DNS struktúrájának a megváltozása • A kromoszómák struktúrájának és számának a megváltozása MUTÁCIÓ, DAGANAT

Az ionizáló sugárzások biológiai hatásai A legsugárérzékenyebb szervek: csontvelő gonádok gyomor-béltraktus nyh sejtjei bőr osztódó sejtrétegei nyirokcsomók Kevésbé sugárérzékeny szervek: belső szervek (máj, vese, szív) izomzat idegrendszer

Az ionizáló sugárzások biológiai hatásai Hatás súlyossága Elnyelt dózis küszöb Dózis-hatás összefüggés Determinisztikus hatások van küszöbdózis akut hatások krónikus hatások Sztochasztikus hatások nincs küszöbdózis teratogén hatás mutagén hatás carcinogén hatás Természetes valószínűség telítés A hatás valószínűsége Elnyelt dózis

Az ionizáló sugárzások biológiai hatásai Akut sugárártalom 0,1-0,2 Gy dózis: lymphopenia 3-4 hétig tartó granulo- és thrombocytopenia >0,5-1 Gy dózis: 1. fázis: fejfájás, hányinger, hányás, hasmenés 2. fázis: javulás, tünetek enyhülése 3. fázis: fokozódó láz, hasmenés, anorexia, leuko- és thrombocytopenia, anaemia vérzések, immunitás csökkenése endogén és exogén infekciók, irreverzibilis sterilitás 4. fázis: rekonvaleszcencia vagy halál

Az ionizáló sugárzások biológiai hatásai Krónikus sugárártalom - krónikus anaemia, thrombocytopenia - sugárkataracta (szürkehályog) - bőrfekély - ismétlődő fertőzések - rosszindulatú daganatok: krónikus leukaemiák, csont és bőrtumorok (Csernobil: gyermekkori pajzsmirigytumorok) - mutagén, teratogén

Az ionizáló sugárzások in utero hatási magzati elhalás malformációk gyerekkori rosszindulatú daganatok Megtermékenyítést Hatás követő hetek 0-1 méhen belüli elhalás 2-7 fejlődési rendellenességek (anophtalmia, microphtalmia, anencephalia, hydrocephalus) korai elhalás, daganatok 8-40 a foetus kevésbé sugárérzékeny

Hiroshima - Nagasaki és daganatos elváltozások megemelkedett leukaemia rizikó 15 15-29 30-40 45 5 10 15 20 25 Leukaemia incidencia relativ alakulása Expozíciót követő évek A hirosimai atombombatámadást túlélőknél észlelt leukaemiaincidencia és a latenciaperiódus változása a sugárexpozició idején adott életkor alapján képzett csoportokban

A csernobili atomreaktor baleset 1986 április 25-26. Azonnali halálesetek száma: 32 Légkörbe került: I131, Cs137, Sr90 A mentési, helyreállítási munkákban összesen kb. 800 000 ember vett részt. Ukrajna és Fehéroroszország, Oroszország érintett területein a pajzsmirigyrákos esetek gyakorisága nőtt meg.

A csernobili atomreaktor balesetben a légkörbe került radioaktív anyagok útja Európában

A pajzsmirigyrák prevalenciája Fehéroroszország, Ukrajna és Oroszország egyes régióiban (1981-94) 1981 - 85 1986 - 90 1991- 94 Terület Eset Prevalencia (per millió) Fehéroo. Gomel Ukrajna Öt északi régió Oroszo. Bryansk & Kaluga régió 3 1 25 1 0,3 0,5 0,5 0,1 47 21 60 21 3 4 10,5 1,1 2 1,2 286 143 149 97 20 30,6 96,4 3,4 11,5 10 Forrás: Chernobyl Ten years on radiological and health impact. Nuclear Energy Agency Organization for Economic Co-operation and Development, 1996, Paris.

Az ionizáló sugárzások okozta ártalmak megelőzése Indokoltság Optimalizálás Dóziskorlátozás - foglalkozási - lakossági

Az ionizáló sugárzások okozta ártalmak megelőzése Határérték: - foglalkozási - 100 mSv/5 év (de <50 mSv/év) - lakossági - 1 mSv/év - szervezetbe jutó radionuklidok esetén - ALI (annual limits of intake) Bq/év - a levegőben megengedett koncentráció - DAC (derived air concentration) Bq/ml; Bq/m3

Az ionizáló sugárzások okozta ártalmak megelőzése Megelőzés: - műszaki védelem (béta sugárzás - alumínium lemez; gamma sugárzás - ólomfal) - munkaszervezés - egyéni védőeszközök (ólomgumi védőkötény, védőkesztyű) - monitorozás - filmdoziméter - előzetes és időszakos orvosi vizsgálat