Sugárvédelem az orvosi képalkotásban

Átírás

1 Sugárvédelem az orvosi képalkotásban Elek Richárd /191

2 Ionizáló sugárzások Sugárzás: 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

3 A kezdetek Erythema-dózis Az a dózis, mely bőrpírt okoz 180 kv csőfeszültség, 1mm Al egyenértékű szűrés és 6 x 8 cm 2 mezőméret mellett a bőr felületén A röntgenorvosok és asszisztensek egyhavi dózisa ne lépje túl az erythema-dózis egy századát (Mutscheller, 1924) Tolerancia dózis

4 FIZIKAI DÓZISMENNYISÉGEK

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

6 Elnyelt dózis Bármely sugárzás jellemzésére alkalmas Jellemző egységei: mgy, μgy; d J D ; dm kg Gy 1 g tömegű víz 1 C hőmérsékletváltozásához kb. 4,2 J energia befektetése szükséges standard körülmények között

7 Fluens Egy tetszőleges határfelületen áthaladó részecskék darabszáma dn da m 2 Alkalmas a sugárzási terek jellemzésére

8 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 K de tr dm Gy * Kinetic Energy Released per unit Mass

9 Elnyelt dózis-, fluens- és A korábban definiált mennyiségek idő szerinti deriváltjai segítségével adhatjuk meg azok teljesítmény jellegű mennyiségeit A sugárvédelem optimálásakor hasznos mennyiségek kermateljesítmény D dd dt K d dt dk dt Jkg 1 s m 1 Gys ; Gys 2 s 1 1 1

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

11 SUGÁRVÉDELMI DÓZISMENNYISÉGEK Déri Zsolt: 15 éves a Hírsugár;

12 Egyenérték (ekvivalens) dózis Adott sugárzás élettani hatása alapján hozzárendelt súlyozó tényező (w R ) segítségével adható meg H w D T, R R T, R fajta E (kev) w R foton mind 1 e -, x mind 1 n 0 <10 kev kev 100 kev 2 MeV 2 20 MeV > 20 MeV p + > 2 MeV 5 5 mind 20

13 Effektív dózis Kockázat jellegű, Sugárvédelmi célú dózismennyiség A szerv vagy szövet egyenérték dózisa a feltevés szerint egy számként jellemzi a biológiai hatásokat E T w T H T Sv ; Jkg 1

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

15 Kollektív effektív- és egyenérték dózis Csoportok sugaras kockázatainak elemzésekor használatos, nem korlátozó jellegű dózismennyiségek Nem alkalmas epidemiológiai kockázatbecslésre S E N Group Group Group S, Group Group H T N S man Sv Group

16 BIOLÓGIAI DÓZISMENNYISÉGEK

17 Lineáris Energiaátadási Tényező A biológiai hatások jellemzésekor jól használható fizikai mennyiség E ev LET ; l m kev m

18 Lekötött dózisok - inkorporáció Belégzés, a bőrön keresztül vagy lenyelés révén az emberi szervezetbe kerülő radioaktív anyagok által okozott sugárterhelés A metabolizmus révén az elnyelt dózisteljesítmény (és a származtatott dózismennyiségek) időben változnak t 0 az egyszeri felvétel időpontja τ a lekötöttség várható időtartama, 50 év felnőttekre és 70 év gyermekekre egyezményesen

19 Lekötött elnyelt-, egyenérték- és effektív dózis Az adott dózisteljesítmény integrálja a felvételtől (t 0 ) számított idő alatt (t 0 + τ) Belső sugárterhelés becslésére alkalmas mennyiségek H E D T T t t 0 0 t t 0 0 D t dt H T w T H t dt T

20 OPERATÍV (MÉRHETŐ) DÓZISMENNYISÉGEK - FANTOMOKKAL

21 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 H x Q x D x Jkg 1 ; Sv

22 Környezeti dózisegyenérték Szabad környezet, munkahelyi sugárzási terek jellemzésére Nagy LET értékű sugárzásoknál d = 0,07 mm Alacsony LET értékűeknél d = 10 mm H * d sugárzási tér d ICRU gömb* * 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

23 Irány szerinti dózisegyenérték Szabad környezet, munkahelyi sugárzási terek jellemzésére Nagy LET értékű sugárzásoknál d = 0,07 mm Alacsony LET értékűeknél d = 10 mm H ' d,0 H * d sugárzási tér Ω d ICRU gömb* H ' d, * 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

24 Személyi dózisegyenérték Munkahelyi ellenőrzésekhez Nagy LET értékű sugárzásoknál d = 0,07 mm Alacsony LET értékűeknél d = 10 mm Személyi doziméter H p d sugárzási tér d ICRU hasáb* * 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

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

26 A SUGÁRVÉDELEM ALAPELVEI

27 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!!!

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

29 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

30 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!

31 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

32 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

33 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

34 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 Képcsöves monitor használata 1 évig Egy napi külső forrásból eredő természetes sugárterhelés Magyarországon Egy napi természetes eredetű sugárterhelés Magyarországon 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 Egy tengerentúli repülőút 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 Egy mammográfiás felvétel Egy évi természetes eredetű sugárterhelés Magyarországon Egy mellkasi tomográf (CT) felvétel Az évi dóziskorlát a sugárveszélyes helyen dolgozókra A legkisebb dózis, amely már egyértelmű rák-kockázat növekedéssel jár Az életmentésben résztvevők számára megengedett legnagyobb dózis A legkisebb dózis, amely már közvetlen egészségügyi hatások megjelenéséhez vezethet Az a dózis, amely már gondos kezelés mellett is nagy valószínűséggel halálos 0,001 msv 0,001 msv 0,002 msv 0,008 msv 0,008 msv 0,02 msv 0,05 msv 0,67 msv 3 msv 3 msv 5,8 msv 50 msv 100 msv 250 msv 400 msv 8000 msv Országos Atomenergia Hivatal; adatai felhasználásával

35 AZ ORVOSI EREDETŰ SUGÁRTERHELÉS A PÁCIENS SUGÁRVÉDELME

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

37 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.

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

39 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

40 DÓZISBECSLÉS SZÁMÍTÓGÉPES RÉTEGFELVÉTELEZŐ KÉSZÜLÉKEKNÉL

41 Év A CT vizsgálatok hazai mennyiségi mutatói* Vizsgálatszám Feldolgozottság ~ 70 % ~ 70 % ~ 55 % 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

42 A mérésekhez szükséges eszközök Ionkamra Testfantom Fejfantom Zubehöre Z eff =6,56; ρ=1,19 gcm -3

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

44 CTDI 1 D( z dz N T ) CTDI CTDI CTDI FDA 1 N T 7T 7T D( z) dz 50mm D( z) w CTDI X Dozimetriai mennyiségek N T 1 CTDI 3 [mgy] 50mm 100, centrális dz 2 3 D(z): dózisprofil a z-tengely mentén N: az egy körülfordulás alatt leképezett szeletek száma T: egy szelet (névleges) vastagsága, így: CTDI N T: a névleges nyalábszélesség 100, periféria

45 További dozimetriai mennyiségek p TF ( N T ) TF: az asztal által megtett út z-irányban, egy körülfordulás alatt CTDI vol CTDI p w N: az egy körülfordulás alatt leképezett szeletek száma T: egy szelet (névleges) vastagsága, így: DLP CTDI vol L N T: a névleges nyalábszélesség CTDI w : súlyozott CT dózisindex DLP [mgycm] L: a vizsgálati hossz

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

47 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

48 SUGÁRVÉDELMI SZABÁLYOZÁS

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

50 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

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

52 Munkahelyek száma (db) Sugárveszélyes munkahelyek hazánkban Orvosi Ipari Összes

53 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.

54 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

55 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

56 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;

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

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

59 Köszönöm a megtisztelő figyelmet!

60 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, 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, ICRP-103, The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection, Annals of ICRP, Pergamon Press, Oxford, UK, 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 /2000. EüM. rendelet az atomenergiáról szóló évi CXVI. törvény egyes rendelkezéseinek végrehajtásáról