Sugárvédelem a Nukleáris Medicinában

Átírás

1 Nukleáris medicina kötelező szintentartó tanfolyam A SZEMÉLYZET SUGÁRTERHEL RTERHELÉSE A NUKLE LEÁRIS MEDICINÁBAN Sugárvédelem a Nukleáris Medicinában Belső Lenyelt és/vagy belélegzett radionuklidok Külső Ampulla, fecskendő, páciensek. Porcs Makkay László, Magyar Honvédség Egészségügyi Központ, Sugárvédelmi Szolgálat vezető, sugárvédelmi szakértő, , pmlaszlo@gmail.com 2 Sugárforrások Sugárforrás a radioaktív anyag és olyan készülék és berendezés, amely ionizáló sugárzás kibocsátására szolgál. A radioaktív anyaggal működő sugárforrások lehetnek: zártak (felépítése megakadályozza a radioaktív anyagok kijutását a környezetbe) nyitottak(nem teljesül a fenti meghatározás) Zárt sugárforrások A zárt sugárforrás alkalmazása egyszerűbb. Használat során belőlük nem jön (szabadul) ki a sugárzó anyag, csak a sugárzás. Ezeket a sugárforrásokat általában ólomból készült munkatartóban tárolják és szállítják. A munkatartóhoz egy bowdenes rendszert csatlakoztatnak. Felhasználáskor távirányítással előhozzák a munkatartóból a tokozott sugárforrást. A külső sugárzás ilyenkor átmenetileg kis mértékben megnőhet. 3 4 Nyitott sugárforrások Nyitott sugárforrások A nyitott radioaktív sugárforrások folyadék, por, vagy aeroszol állapotban kerülnek forgalmazásba, hordozóanyagukkal együtt. Használatuk során közvetlen kapcsolatba kerülnek a környezettel. Következik, hogy használatuk nagy körültekintést követel meg. A fenti nehézségek ellenére igen széleskörűen alkalmazzák a klinikai gyakorlatban és a kutatásban. A felhasználásuk útvonalát és a munkafázisokat végig ellenőrizni kell a gyártástól a felhasználáson keresztül egész a hulladék tárolásáig. A nyitott sugárforrások a közvetlen felhasználás mellett, megjelenhetnek közvetve a talajban vagy a levegőben sugárszennyeződés formájában. Ennek kikerülése érdekében nagyon fontos a keletkező hulladékok és sugárforrások nyilvántartása. 5 6

2 Nyitott sugárforrások Nyitott sugárforrások A fentieket szigorú jogszabályok biztosítják. A hulladékok tárolását, aktivitásuk és felezési idejük függvényében, átmenetileg a munkahelyen oldhatjuk meg, majd a végleges elhelyezésükről gondoskodni kell. A rövid felezési idejű izotópokat általában 10 felezési idő bevárása után hígítva kiengedhetjük a környezetbe. * Az ennél hosszabb felezési idejű izotópokat és egyéb nem folyékony hulladékokat Püspökszilágyban helyezzük el. * A 65 napnál rövidebb felezési idejű radioaktív hulladékot a laboratórium köteles az átmeneti hulladéktárolóban tárolni mindaddig amíg az radioaktív hulladéknak minősül. [16/2000 (VI.8.) -Eü.M. r.] A laboratóriumi kísérletek során is kikerülhetnek az izotópok a környezetbe. Gondoljunk például az elhullott kísérleti állatok eltemetésére. Mindkét típusú sugárforrás szállítására vonatkozólag szigorú rendszabályok, illetve beszerzendő engedélyek vannak érvénybe, amelynek részletes tárgyalása jelen keretek között nem célunk. 7 8 A külső sugárterhelés A védelem formái A külső sugárterhelés lehet természetes, vagy mesterséges eredetű. A mesterséges sugárforrások elleni védelem, figyelembe véve ezek elterjedését, a sugárvédelem napjaink egyik legfontosabb feladata. A külső forrásokból eredő sugárterhelések elleni védelemnek három alapvető formáját különböztetünk meg, amelyeket adott esetben szoktak külön, de leginkább együtt alkalmazzák őket. Ez a három forma a következő: idővédelem távolságvédelem sugárelnyelő védőfalak (anyagok) alkalmazása. Az idővédelem Az ember sugárterhelése a sugártérben eltöltött idővel egyenesen arányos, ezért a dózisterhelés csökkentésének legegyszerűbb és legolcsóbb módja a sugártérben eltöltött idő csökkentése. Ez matematikailag azt jelenti, hogy sugártérben eltöltött idő ideálisan t=0 s. dd=0, ha dt=0. Az elnyelt dózis arányos a sugártérben eltöltött idővel dd D = dt dd = Ddt Dózis = Dózisteljesítmény x Idő 9 10 Az idővédelem Az idővédelem Az előbbiekből következik: A sugártérben eltöltött idő csökkentése a következő feltételekhez kapcsolódik: Sugaras munkahelyen csak sugaras tevékenységet szabad folytatni A sugaras munkában résztvevők számát mindig optimálni kell Sugaras munkahelyekre belépni olyanoknak (kíséret és felügyelet nélkül), akik nem ott dolgoznak szigorúan tilos a munka előzetes tervezése a munka szervezése szakmai felkészültség (képzettség) szakmai gyakorlat (tapasztalat) a lehető legkevesebb számú munkavégző jelenléte az alkalmazottak rotációja adott esetben Ismétlések, téves orvosi alkalmazás elkerülése és ezzel a páciens / saját dózis csökkentése 11 12

3 Pontszerű sugárforrás terében a dózis a sugárforrástól mért távolság négyzetével fordítottan arányos. Alapvető szabály, hogy direkt (használati) sugárnyalábba nem szabad belenyúlni, belépni. Ezt az e célokra rendszeresített eszközökkel kell megtenni. Ez az egyszerű tény kínálja fel a távolságvédelem alkalmazását a sugárvédelemben Az orvosi izotóptechnikában: I-131-t kapott páciens p sugártere szabad, védelem nélküli kézzel tilos a radioaktív készítményt megfogni hosszúszárú csipeszt, távfogót, manipulátorokat kell alkalmazni nagy aktivitású sugárforrások esetén (például 60 Co) csak távirányítással szabad dolgozni a nagy aktivitású forrásoknál egyedi műveleteket, csak részletes előírás és hatósági engedélyezés alapján végezhetünk MBq I msv/h m Sm t t kapott páciens p sugártere Páciensek, mint két k t lábon l járój sugárforr rforrások 6µSv /h* GBq, 0 m µSv/h* GBq 0 0,5 1 m 3µSv /h* GBq, 0 m Aktivítás koncentráció a vizeletben: 0.3 MBq/ml*GBq 131 I-et kapott páciens sugártere 17 18

4 Következmények Sugárelnyelő anyagok alkalmazásának az elve A sugárzást elnyelő anyag vastagsága Beeső sugárzás Az anyagon áthatolt sugárzás igen hatékony lehetőség a sugárvédelemben Példák: Hosszú csipeszeket használjunk a sugárforrás kezelésére Nagyméretűvizsgálóhelységek a képalkotóberendezések számára A sugárelnyelő anyagok alkalmazása A hatékony sugárvédelem megtervezéséhez nagyon jól kell ismernünk a különféle típusú ionizáló sugárzások kölcsönhatását az anyaggal. Az alfa sugarakat már néhány cm levegő, vagy vékony papír réteg is elnyeli. Nekik főként a belső sugárterhelésnél van szerepük. A béta sugárzásnál figyelembe kell venni az elnyelődésnél keletkező fékezési sugárzást is. A béta sugárzás hatótávolságának megfelelő vastagságú anyag alkalmazása teljes védelmet nyújt. Lényeges szempont kis rendszámú anyag (például plexi) alkalmazása, hogy elkerülhető legyen a fékezési sugárzás keletkezése. A pozitron annihilációjánál a gamma fotonok elnyelettéséről kell gondoskodnunk. A sugárelnyelő anyagok alkalmazása A röntgen és gammasugárzás kölcsönhatása az anyaggal láttuk, hogy hasonló. A kétfajta sugárzás alapvetően csupán hullámhosszban és energiában különbözik egymástól. A valóságban más típusú az energiaeloszlásuk is. A megfelelőanyag kiválasztásához ismernünk kell a sugárzás energiáját, mivel más-más fajta anyagot kell alkalmazni elnyelődés, szórás vagy párképződés esetén. Ismernünk kell a sugárelnyelő anyagra jellemző d 1/2, d 1/10 -t valamint az ólomegyenértéket. Ismernünk kell a sugártér geometriáját és a szórt sugárzás eloszlását. A fenti ismeretek alapján a megfelelően kiválasztott anyagból, számítások útján készített és méretezett védőfalak, kabinok, védőrétegek, pajzsok teszik lehetővé, hogy a dózisterhelés szintje a dóziskorlátok alatt maradjon. Fenti tervezést csak sugárvédelmi szakértő végezheti, valamint Hatósági engedély szükséges A védekezés általános lehetőségei belső sugárterhelés ellen Mi a belső sugárterhelés? A belső sugárterhelés abból származik, hogy a radionuklidok bekerülnek a szervezetbe és ott radioizotóp sugárforrásként okoznak belülről sugárterhelést. 23 A belső sugárterhelés A belső sugárterhelés származhat: természetes radionuklidoktól kozmogén sugárzás földkérgi sugárzás mesterséges eredetű radionuklidoktól kontamináció(külső felületi szennyeződés) abszorpció, vagy ínkorporáció útján ínkorporáció révén belégzés táplálékfelvétel a bőrfelület sebzésekor téves orvosi alkalmazás (személy, vagy dózis tévesztés) 24

5 Hogyan jön létre a belső sugárterhelés? A szervezetben bekerült radionuklidok, in vivo mozgásának a következő szakaszai vannak: a bekerülési kapuban, raktározódnak átmenetileg, vagy hosszabb időtártamra a vér és nyirokkeringéssel elindulnak az ún. célszervek (kritikus szervek) irányában például a stroncium a csontszövetbe a jód a pajzsmirigybe rövidebb / hosszabb ideig a szervezetbe maradnak kiürülnek a szervezetből 25 Mennyi ideig maradnak a szervezetbe a radionuklidok? Az inkorporált radionuklidok testen belüli aktivitását a radionuklidok felezési ideje szabja meg. A felezési idő lehet: fizikai (az az időtartam, amely alatt a kiindulási aktivitás a felére csökken T 1/2 = ln2/λ, λ= bomlási állandó) biológiai(anyagcserés kiürülés ) effektív (a fenti kettőből származtatható és mérhető). Az az időtartam, amely alatt valamely bomlékony anyag mennyisége, koncentrációja az élő szervezetben a fizikai bomlás (felezési idő) és az anyagcserés kiürülés (biológiai felezési idő) eredőjeként a felére csökken. 26 Mennyi ideig maradnak a szervezetbe a radionuklidok? T eff = T T phys phys T T + biol phys T phys : physical half-life T biol : biological half-life Isotope T Physical Half-lives in days T biological T Effective 3 H 4.5 x C 2.1 x Na P S Cl 1.1 x Ca x Fe Co 1.93 x Zn Rb Sr 1.1 x x x m Tc I I Cs 1.1 x Ba Au Po Ra 5.8 x x x U 2.6 x Pu 8.8 x x x A radionuklidok kiürülése a szervezetből Az izotópok szervezetből való kiürülésének a módja lehet: természetes kilélegzett levegő vizelet széklet verejték nyál kilépő sejtek (például hámsejtek) haj nem természetes spontán hányás terápiás céllal bekövetkezett hányás 28 A belső sugárterhelés elleni védelem A belső sugárterhelés elleni védelem Az inkorporált radioaktív anyagok aktivitását, tehát a három felezési időés a kiürülés leirt folyamatai csökkentik. A belső sugárterhelés elleni védelem során, tehát ismerni kell a radioaktív izotóp aktivitásán kívül, az ebből származó egyenérték dózisokat és az effektív dózist. Az ember dózisterhelése, ugyanis az áthaladó sugárenergia azon részéből származik, amely elnyelődik a szervezetben, illetve szervben. Az előbbiekből következik, hogy belső sugárterhelés esetén fő feladatunk a radionuklidok mihamarabbi eltávolítása a szervezetből. Ez történhet: aspecifikusés specifikus eljárásokkal

6 Aspecifikus kezelések Aspecifikus kezelések (dekontamináció) A primer lerakodási helyről, vagy a behatolási kapuból igyekszik eltávolítani a radionuklidokat. Ezek mechanikus tisztítási eljárások. Öblítés, kifújással, törléssel (orr, szájüregből) Gyomormosás, hánytatás, a bejutástól számított két órán belül (a gyomorba jutott anyagokat) A kiürítés gyorsítása (két óra után, a gyomorba jutott anyagokat) Dekontamináció (a külső szennyezés eltávolítása például bőr, haj esetén) Úgy kell elvégezni, hogy a radioaktív anyagot ne kenjük szét. A kitisztítás mindig fokozatos erősségű tisztítóanyagokkal hajtsuk végre (langyos víz, szappanos víz, enyhe lúgos és savas hatású vegyszerek, durvább eszközök). Szőrzet esetén: többszöri lemosás szükség esetén borotválás Szem esetén: gyors öblítés, majd szakintézeti ellátás Nagy bőrfelületek szennyezésekor alapos zuhanyzás javasolt. Külön kérdés az aktív mosófolyadék kezelése. Ha a kontamináció sebzésen át jött létre, úgy a sebészeti kimetszés lehet sikeres Aspecifikus kezelések izotópdiagnosztika esetén A beteg szervezetébe jutatott radiofarmakonok kiürítését, kell elősegíteni. Ez történhet jelentős mennyiségű folyadék megitatásával vizsgálat előtt és után. zsíros étel-ital alkalmazása. enyhe laxativumok adagolása. diurétikumok alkalmazása. Beer Therapy for Tritium 33 Specifikus kezelések Azok az eljárások, amelyeket a radionuklidok sejtekbe, szövetekbe való bejutása után kell alkalmaznunk. Pl. Radioaktív Jód ínkorporáció estén stabil jóddal akadályozzuk meg a pajzsmirigy jódizotóp felvételét. A Sr és Ra csontba való beépülését cselátképző (Caalginát, Ba-szulfát) anyagokkal gátoljuk meg. Cézium kiürülését Berlini-kék adagolásával lehet fokozni. Az alkalmazott eljárások sikerességét az ínkorporációt követő időtartam korlátozza 8-14 órán belül várhatunk tőle eredményt). 34 Ellenőrzött terület (Olyan terület, amelyre a sugárvédelem vagy radioaktív anyaggal való szennyeződés szempontjából külön rendszabályok vonatkoznak és ahova ellenőrzés mellett szabad belépni)* o Védőeszközök kötelező viselete o Szimbólumok jelzések kötelező alkalmazása o Érvényesek a sugárvédelmi jogszabályok o Az emberek mozgása ellenőrzött o Személyes dozimetria o Dózis és felületi szennyezettség mérők o A személyzet ruháinak a tárolása, szociális blokk, hulladéktárolás Felügyelt terület (Olyan terület, amely az ionizáló sugárzás elleni védelem céljából meghatározott felügyelet alatt áll)* *16/2000. (VI. 8.) EüM rendelet az atomenergiáról szóló évi CXVI. törvény egyes rendelkezéseinek végrehajtásáról 35 Ellenőrzött terület o vizsgáló, o meleg labor, o beadó, o aktív várók o izotóptároló o hulladéktároló Felügyelt terület o Az egész labor A bejáratot meg kell jelölni a sugárveszély tárcsajelével, a helységet azonosító és az engedély nélküli belépést tiltó feliratokkal. Az ajtó belülről reteszelt, vezérelt. Az aktív várok kivételével az ellenőrzött területek bejáratai olyanok legyenek, amik kizárják a páciensek véletlenszerű benyitását. o Ha CT-vel kombinált a vizsgáló, bejárati ajtaja fölé a CT berendezés működésével kényszerkapcsolatba levő, piros fényű lámpát kell szerelni. o A CT berendezés működését a helységen belül is (a gantryre szerelt) figyelmeztető lámpa kell, hogy jelezze. Rá érvényesek a röntgenmunkahelyekre előírtak. 36

7 A személyzet sugárterhelése A beérkező izotóp készítmények átvétele, kicsomagolása, aktivitás mérés, adminisztrálása, tárolása A radiofarmakonok elkészítése, dozírozása, jelzése, tárolása a felhasználásig A radiofarmakonok belső szállítása A radiofarmakonok pácienseknek való beadása A páciensek vizsgálata A páciensekkel való foglalkozás A páciensek tartózkodása a labor területén A radiofarmakonok kezelése A radioaktív hulladék tárolása Balesetek.. Védőruházat Az izotópok megérkezése A radiofarmakonok elkészítése Példa a kicsomagolásra: Ellenőrizni, történt-e károsodás Ellenőrizni, történt-e kontamináció Ellenőrizni a tartalmat Ellenőrizni az aktivitást A sugárvédelem eszközei: védőruházat dózis és szenyezettségmérő személyi dózismérők védőanyagok, pajzsok csipeszek, fogók Védőpajzsok Védőruházat A radioaktív anyag mozgatására szolgáló eszközök A radioaktív hulladék tárolására szolgáló konténerek Dózis-teljesítménymérők, automatikus hangjelzéssel Felületi szennyezettség mérők Dekontaminációs készlet Jelölő eszközök címkék A radiofarmakonok elkészítése Védelem Védőpajzsok használata Fiola védelem Fecskendő védelem Helyi védő szerkezetek A radiofarmakonok elkészítése Csipeszek és s fogók 41 42

8 A radioaktív v hulladék k tárolt rolására ra alkalmas konténerek nerek A radiofarmakonok beadása Néhány hulladéktároló rendelkezésre kell, hogy álljon, hogy a hulladékokat, már a származási helyükön el tudjuk különíteni (szempontok: radioizotóp, aktivitás, felezési idő, kémiai sajátosság, halmazállapot, üveg, papír, fecskendő, stb ) 43 Fecskendő védelem Kesztyűk Ólomgumi kötény? 44 A radiofarmakonok beadása A fecskendő védelme A radiofarmakonok beadása A fiola védelmev Védelem nélkül 2mm W védelem 0.4 msv/h 0.8 msv/h msv/h 0.01 msv/h Tc-99m 10 GBq 10 ml 560 mgy/h 4.2 msv/h 0.04 msv/h 22 msv/h 0.16 msv/h 8 msv/h 6 msv/h 1 mgy/h 2 mm Pb 400 MBq Tc-99m in 1 ml A páciensek vizsgálata Ólomgumi köténnyel, vagy sem? Vizsgálat Dózis (µsv) kötény nélkül köténnyel Bone (400 MBq, 99m Tc) CBF (1000 MBq, 99m Tc) Myocard (75 MBq, 201 Tl) Blood pool (800 MBq, 99m Tc) Others (100 MBq, 99m Tc) ORAMED, Optimization of RAdiation protection for MEDical staff Vanhavere, Belgium: Assessing and reducing exposures to nuclear medicine staff 47 48

9 A páciensek p vizsgálat latának az optimálása (a sugárv rvédelem második m alapelve) Az orvosi sugárterhel rterhelés s optimálása Radionuklid Biókinetika Páciens A beadott aktivitás Effektív dózis A berendezés minősége stb. Diagnosztikai cél / eredmény Orvosi sugárterhelés Sugaras kockázat A kép minősége A páciens minimális sugárterhelése, a még kiértékelhető kép mellett, az optimális radiofarmakon / aktivitás alkalmazásával Radiofarmakonok Radiofarmakonok Abban az esetben, ha egy vizsgálat során egynél több radifarmakon is alkalmazható, a választás a farmakonok fizikai, kémiai biológiai sajátosságai alapján történik. Example: Leucocytes labelled with In-111 Tc-99m 0.36 msv/mbq msv/mbq 20 MBq 7.2 msv 200 MBq 2.2 msv T 1/2 = 2.8 days T 1/2 = 6 hours 51 Tl-201 Tc-99m 25 msv 8 msv 52 A beadott radiofarmakonok aktivitásának az optimálása GUIDANCE LEVELS OF DOSE, DOSE RATE AND ACTIVITY FOR MEDICAL EXPOSURE A diagnosztikai információ értéke Látható, hogy a görbének küszöbértéke van, ami alatt nem jutunk információhoz. E fölött a küszöbérték fölött a görbe meredeken növekszik az aktivitással. A beadott aktivitás Egyszer csak elérünk egy maximumot és a továbbiakban az aktivitás növelése nem vezet javuláshoz, sőt (ICRP 52) 53 54

10 Páciensvédelem Hibás beadás Páciensvédelem Hibás beadás A hibás beadás a következőket jelenti: pácienstévesztés a beadásnál, nem megfelelő radiofarmakon beadása, rossz aktivitásértékű farmakon beadása (>±15% az előírt aktivitásnál terápia esetén és >±25% a diagnosztikai vizsgálatoknál) és végül rossz beadási eljárás/mód, vagy várandós, vagy szoptatós anyák indokolatlan vizsgálata. 55 Hibás beadás esetén: 1. Azonnal minden eszközzel megpróbálja minimalizálni a kialakuló hatásokat. 2. Tájékoztatjuk a nukleáris medicina szakértőnket (szolgálatos orvost) 3. Tájékoztatjuk a pácienst 4. Tájékoztatjuk az orvos fizikust (telefonon?) (és a sugárvédelmi megbízottat), aki kiszámíthatja a páciens által elszenvedett dózist. 5. A szolgálatos asszisztens írásbeli jelentést ír a történtekről, amelyben megpróbálja az okokat is leírni. 6. És végül jelentik az esetet a Nukleáris Medicina Osztály vezetőjének és a Sugárvédelmi Szolgálat vezetőjének, akik döntenek afelől, hogy tovább kell-e értesíteni a Hatóságot is, vagy sem. 7. Legvégül az esetet ismertetik az Osztály összes dolgozójával, kiértékelik és megbeszélik a teendőket, hogy máskor megelőzzenek hasonló eseteket. 56 Hogyan lehet csökkenteni a kontamináció kockázatát? Minden munkafázisban törekedjünk a maximális tisztaságra. Jól bevált laborgyakorlatot alkalmazzunk. Ne együnk, ne igyunk, ne cigarettázzunk izotópos munkahelyen stb. Használjunk védőruházatot és védőkesztyűt. 57 Hatás Kockázat becslés Kockázat = a sugárzás okozta hatás megjelenésének a valószínűsége Örökletes hatások Végzetes rákos elváltozás Végzetes rákos elváltozás Egészség károsodás Egészség károsodás ICRP becslés Az érintettek csoportja Teljes népesség Teljes népesség Az aktív népesség Teljes népesség Az aktív népesség Az expozíció ideje Egész élet során Egész élet során A hatás valószínűsége 1 %/Sv (minden korosztály) 5 %/Sv év 4 %/Sv Egész élet során 7,3 %/Sv év 5,6 %/Sv 58 A sugárhatás kockázata a nukleáris medicinában Kockázati kategóriák (a páciensek által látogatott helységek) A kockázatbecslés jellemző eredményei Vizsgálat típusa Radiofarmakon Effektív dózis Kockázat (msv) (%) Szívizom Tl-201 chloride 23,0 0,12 Csont Tc-99m MDP 3,6 0,018 Pajzsmirigy Tc-99m pertechnetate 1,1 0,006 Tüdő Tc-99m MAA 0,9 0,005 Vese Cr-51 EDTA 0,01 0,00005 Magas kockázat Beadó helyiség Vizsgáló helység Aktív váró Közepes kockázat Páciens váróterem Páciens WC Alacsony Recepció 59 60