rvédelem Copyright, 1996 Dale Carnegie & Associates, Inc.

Sugárv rvédelem Copyright, 1996 Dale Carnegie & Associates, Inc. 1

Az elektromágneses spektrum - elektromos hullámok /rádi dió,, mikro/ λ>1 mm (pl( pl: : 50 Hz-es elektromágneses hullám hullámhossza 6000 km, 100 MHz-es URH hullámhossza 3 m körüli, k 1800 MHz-es mikrohullám hullámhossza 17 cm körüli) k 2

Statikus (DC) villamos és s mágneses m terek WHO EHC (Environmental( Health Criteria 232, Static Fields) ) 2006-ban került kiadásra Villamos terek Felületi leti töltt ltés felhalmozódés kisülés, s, ~ 500kV/m Érzékelés s 10-45 kv/m Kellemetlen de nem egészs szségkárosító Mágneses terek: NMR (MRI) berendezések sek (1.5-10 10 T) Egyéb b ipari alkalmazások Egészs szségügyi gyi kérdk rdések: Mozgás s erős s mágneses m térbent Mágneses tér t r térbeli t gradiens nagysága ga Implantátumok tumok,, egyéb b veszélyek 3

MRI készk szülékek csoportosítása sa Statikus mágneses m tér t r szerint Általános: 1,5 T-s T és s 3 T-s T s kész. k (rádi diófrekvencia.: 64-128 MHz) A nyitott MRI 0,2-1 1 T A tudományban nyban használnak 4,7 11,7 T-akat is (rádi diófrekvencia.: 200-400 MHz) 4

MR készk szülék k körül k l kialakuló izogörbe rbe, felüln lnézetben 0,5 mt 0,5 mt 3 T 5

Statikus (0 Hz-es) mágneses tért mérési eredmények NMR MR helyiségben 1 400 mt Mellette levő helyiségekben 0,05 0,1 ( ( 0,8) mt Alatta levő helyiségben 0,04 0,6 mt Felette levő helyiségben 0,05 0,1 mt Megengedett határérték (63/2004. (VII. 26.) ESzCsM rendelet): lakosságnak, 24 órára 40 mt 2004/40/EC EU direktíva: munkahelyre, 8 órára 200 mt pacemaker esetén: 0,5 mt 6

MRI készk szülék k betolható ágyánál l mért m értékek 1,5 T-s T s MRI esetén 1,0-1,7 mt 374-726 mt 7,3-15,3 mt 3 T-s MRI esetén 3 T 4,7 mt 32,7 mt 714 mt Dolgozókra megengedett érték: 200 mt 7

MRI készk szüléknél l vigyázni kell A mágneses tér a fém tárgyakat magához vonzza. A komoly mágneses tér miatt mágnesezhető fém tárgyakat nem szabad az MR helyiségben használni. Szívritmus szabályozóval nem szabad az MRI közelében tartózkodni. 8

Optikai sugárzások spektrális felosztása UV-C 100-280 nm UV-B 280-320 nm UV-A 320-400 nm Látható fény 400-760 nm Infravörös A 760-1 400 nm Infravörös B 1 400-3 000 nm Infravörös C 3 000-1 000 000 nm 1 400 3 000 1000 000 760 100 400 Hullámhossz nanométerben 9

Az elektromágneses spektrum további elemei Röntgensugárzás /Max von Laue (1879-1960) 1912-ben felfedezte, hogy a röntgensugárzás is elektromágneses sugárzás és ezért 1914-ben fizikai Nobel-díjat kapott/ 0,016 nm< λ< 66 nm Gamma- és kozmikus sugárzás λ< 0,01 nm Kozmikus sugárzás eredete: Nap és Galaxis nagyenergiájú részecskék (10 8 10 20 ev) kölcsönhatás a légkör atomjaival másodlagos kozmikus sugárzás (elektromágneses v. részecske) és kozmogén radionuklidok (Be-7, C-14) időben változó összetevő (napfolttevékenység) 10

Természetes sugárzás és a magasság A kozmikus sugárzás a tengerszint feletti magasság függvényében: tengerszint 1 egység 0,03 μsv/h 2 km magasan 3 x 1 egység 0,1 μsv/h Himalaya 6,7 km 30 x 1 egység 1 μsv/h 10 km magasan 150 x 1 egység 5 μsv/h 15 km magasan 300 x 1 egység 10 μsv/h Egy amerikai repülőút sugárterhelése 0,1 msv, a lakossági évi dóziskorlát 10 %-a. 11

- A röntgensugárzás /X-sugárzás/ felfedezése Röntgen (1845-1923) 1895: Katódsugarak vizsgálata közben egy addig ismeretlen, nagy áthatoló képességű sugárzást fedezett fel. A kisülési csövet beburkolta teljesen átlátszatlan fekete papírba, hogy a katódsugarak által létrehozott gyenge fluoreszkáló fényt is láthassa. Azt tapasztalta, hogy a közelben elhelyezett fluoreszkáló só mindannyiszor élénken világít, ahányszor a kisülési csövet bekapcsolja. Első alkalmazására a londoni Guy-kórházban került sor 1896 tavaszán, amikor egy matróz csigolyái közé beékelt késpengét tettek "láthatóvá. /Az első alkalmazásra nem kizárt, hogy január 20-án került sor: egy eltörött kar csontjait illesztették össze az X-sugár segítségével./ Katódsugarakkal végzett kísérletek során többen észlelték a korábbiakban, hogy a kisülési cső közelében elhelyezett, gondosan becsomagolt fényképezőlemezek idővel elfátyolosodnak, de további elemzést nem végzett senki. 12

A hazai fogadtatásr sról 1896 januárj rjában megjelent az első hazai tudósítás s a röntgensugárzásról l a Természettudom szettudományi KözlK zlönyben. Ebben Wartha Vince (1844-1914), 1914), a Műegyetem M tanára a bécsi b Die Presse alapján n közölte k a felfedezés s hírét. h Klupathy Jenő (1861-1931) 1931) január r 16-án n a Fizikai Intézet nagyelőad adójában beszámolt Röntgen R kísérleteirk rleteiről. l. Más s hazai tudósok is felfigyeltek a felfedezésre: Honor István n a szegedi főref reál l fizika szertárában január r 18-án n készk szített elősz ször felvételt. Gothard Jenő (1857-1909), 1909), tudományoknak élő herényi földbirtokos csillagászati szati vizsgálatain latainál l használt spektralfotográfiai fiai csöveit alkalmazta sugarak előáll llítására. Károly József J Iréneusz (1854-1919) 1919) nagyváradi fizikatanár iskolájában már m r 1896 végére v feláll llította az ország g első röntgen- laboratórium riumát, melynek gyógy gyászati alkalmazásait is lehetővé tette kis idő múlva. A felfedezést övező hazai érdeklődést szemlélteti, lteti, hogy a párizsi p akadémikusok csupán n január r 20-án n ismerkedtek meg az új sugárfajt rfajtával a neves francia tudós, Jules Henri Poincare prezentálásában, de maga Röntgen R is csak január r 23-án n tartott elősz ször r nyilvános nos előad adást. 13

A röntgensugr ntgensugárzás s keletkezése fékezési sugárzás Az anódba ütköző elektronok lefékeződnek és a keletkező sugárzás spektruma folytonos, így csak a keletkező rtg.sugárzás minimális hullámhossza határozható meg a Duane-Hunt képlettel: λ(min)=12,4/u(kv) [10-10 m ]. Például 80 KV-os csőfeszültség esetén a λ(min)=1,55x10-11 m, és az ehhez tartozó fotonenergia 8.03X10 4 ev~80 KeV. A maximális relatív intenzitás nagyjából a legkisebb hullámhossz másfélszeresénél lép fel. Példánkban ez nagyjából 53,5 kev energiájú fotonokat jelent. A gyorsításra használt energiának annál nagyobb hányadát kapjuk meg röntgensugárzás formájában, minél nagyobb az elektron energiája, azaz a gyorsítófeszültség, és minél nagyobb az anód rendszáma. A röntgencső hatásfoka megközelítőleg az 1,1x10-4 xzxu[%] képletből adódik. Például Z=74 (Wolfram), U=100kV, a hatásfok 0,8%. 100 kev energiáig az elektronok energiájának alig 1%-a alakul röntgensugárzássá. Ez az érték lassan növekszik, és 2 MeV-nél is kb. csak 10% 14

Eötvös Lóránd kezéről Klupathy Jenő által 1896 januárjában készített kép 15

Gothard Jenő felvételeib teleiből 16

Egy fiatal beteg mellkasának röntgensugaras átvilágítása 1896 körül. A röntgensugarakat a gyógyászatban először a tüdőbaj megállapítására alkalmazták. 17

A röntgen r bélyegenb lyegen 18

A röntgenfelvr ntgenfelvétel tel kimutatja, hogy a festő a képet k átfestette. 19

CT-készülék segítségével kibontották, majd háromdimenziós képalkotó eljárás segítségével életre keltették egy háromezer éves egyiptomi múmia arcát. Az arc tulajdonosa egy gazdag kereskedő volt. 20

- A röntgensugárzás gyengülése Felezőréteg vastagság Az anyagnak az a rétege, amelyen való áthaladása során a röntgensugár intenzitása a felére csökken. Képlettel: d(1/2)=0,693/μ, ahol a μ sugárgyengítési együttható, amely az anyag rendszáma /H, C, O könnyű elemeket tartalmazó anyagok kevésbé nyelik el a sugarakat, a fémek, csontok a nagyobb rendszámok miatt jobban/, sűrűsége és a hullámhossz közötti összefüggésből az abszorpciót fejezi ki. Szelektív abszorpció A röntgensugárzás energiájának növekedésével az abszorpció exponenciális görbe formájában csökken mindaddig amíg el nem érjük a 88 kv-ot /ólom esetén/, amellyel az ólom K sugárzása gerjeszthető. Ennél az értéknél az abszorpció hirtelen az eddigi sokszorosára emelkedik. Tehát adott anyag esetén a karakterisztikus sugárzásának gerjesztéséhez szükséges energia elérésekor az abszorpció jelentősen emelkedik. 21

Elnyelődés A sugárkvantum a vizsgált anyag atomjának ütközve belső elektronkilökéssel gerjesztett állapotot hoz létre, amely röntgensugárzás vagy Auger-elektron kibocsátásával szűnik meg. Auger-elektron kibocsátása akkor történik meg amikor a röntgensugárzás a saját atom elektronhéján nyelődik el és az atom elektron kibocsátással veszíti el energiáját. A röntgensugár elnyelődése függ Az anyag rendszámától Az anyag vastagságától Az anyag sűrűségétől Az áthaladó sugár hullámhosszától 22

A röntgensugár gyengülése különböző anyagokon való áthaladáskor Anyag Neve Vegyjele Rendszáma Vastagsága /mm/ Anód- Feszültség /kv/ A kilépő sugárzás intenzitása a belépőhöz viszonyítva /%/ Az aluminiumhoz viszoyított relatív gyengülés Ezüst Ag 47 60 0,3 310 120 33,6 2,84 Vas Fe 26 1 60 43,4 2,14 120 79,7 1,2 Alumínium Al 13 60 93 1 120 95,7 1 23

Felezőréteg vastagság Az anyagnak az a rétege, amelyen való áthaladása során a röntgensugár intenzitása a felére csökken. Képlettel: d 1/2 =0,693/μ, ahol a μ sugárgyengítési együttható. Az anyag neve Sűrűsége Felezőréteg vastagság (cm), ha a röntgenfeszültség, kv /kg/dm 3 / 20 50 100 200 300 Víz 1 1 2 4 7 12 Tégla 1,5 0,1 0,4 1,3 3 6 Beton 2,2 0,04 0,2 0,7 2 4 Barit 3,2 0,005 0,03 0,1 0,3 1,5 Vas 7,8 0,003 0,02 0,07 0,23 0,9 Ólom 11,3 0,001 0,003 0,01 0,05 0,2 24

A röntgensugr ntgensugárzás s távolst volsági fogyása A röntgensugr ntgensugár r a pontszerű sugárforr rforrásból, a fókuszbf kuszból l a gömb g sugarainak irány nyába terjed, intenzitása a távolság négyzetével fordítottan arányos. 25

A röntgensugr ntgensugárzás s jellemzői Egyenes vonalban fénysebessf nysebességgel terjed Pontszerű forrásb sból l minden irányban terjed Sem mágneses, m sem elektrosztatikus térrel t nem téríthett thető el Mindenfajta anyagon áthatol Arra alkalmas anyagokból lumineszenciás-hat hatást vált ki Fotoemulziós s anyagokat a fényhez f hasonlóan an megváltoztat Ionizáló hatása van Biológiai rendszerekre hatást gyakorol 26

Fizikai-fizikokémiai fázis (10-17 -10-12 s) -Ionizáció -Gerjesztés -Disszociáció -Hidratált elektron képződés Kémiai-biokémiai fázis (10-10 -1 s) - Hidratált elektronok reakciója más szabadgyökökkel -A szabad gyökök homogén eloszlása -Szabad gyökös reakciók befejeződése Biokémiai folyamatok (1-10 s) Fizikai hatás Kémiai hatás Biokémiai hatás Biológiai hatás ( órák, napok, hetek, évek) Besugárzási dózis (X) Elnyelt dózis (D) Egyenérték dózis (H) Effektív dózis (E) 27

A mérés m s során n mindig ismernünk nk kell a mérni m kívánt k mennyiség és a mérőeszkm eszközünk tulajdonságait, műszerm szerünk korlátait és árát t! 28

Mennyiség energia Radioaktivitás Elnyelt dózisd joule (J) Mértékegység Nm elektronvolt (ev) 1 ev = 1,602 10 10-19 J becquerel (Bq) 1/s curie (Ci) gray (Gy) rad (Rd) 1 Ci = 3,7 10 J/kg 10 10 1 rd = 10-2 Gy Bq 10 Bq Besugárz rzási dózisd röntgen (R) 1 R = 2,58 10-4 C/kg Közölt dózisd Egyenért rték k dózisd gray (Gy) siever (Sv) rem (rem) J/kg J/kg 1 rem = 10-2 Sv 29

MIT MÉRÜNK M? Besugárz rzási dózis d X [C kg -1 ]: Röntgen és s gamma-sug sugárzás által keltett azonos előjel jelű ionok töltt ltésének összege osztva a térfogatelem tömegt megével, ha a fotonok által az adott levegő-térfogatelemben felszabadított valamennyi elektron a levegőben fékezf keződik le. Mértékegysége: ge: 1 coulomb/kg (C kg - 1 ) Megjegyzés: 1 röntgen r (1 R) = 2,58 10-4 C kg - 1 : 1 cm 3 térfogatú 18 C C hőmérsh rsékletű,, 770 Hgmm nyomású levegőben egy elektrosztatikus egységnyi gnyi töltt ltés keletkezik. 30

MIT MÉRÜNK M? Környezeti dózisegyend zisegyenérték k H * (d): IRÁNY NYÍTOTT, KITERJESZTETT SUGÁRZ RZÁSI T TÉR d ICRU GÖMBG P R Az a dózisegyend zisegyenérték k a sugárz rzás egy pontjában, amelyet egy megfelelően en kiterjesztett, irány nyított sugárz rzási tér t r az ICRU által meghatározott - 30 cm átmérőjű, szövetekvivalens anyagú gömb, melynek sűrűsége s 1 g/cm 3 és összetétele tele 76,2 % oxigén, 11,1 % szén, 10,1 % hidrogén és s 2,6 % nitrogén - gömb felület letétől sugárir rirányban d = 10 mm mélységben hozna létre. l Mértékegysége: ge: 1 sievert (Sv) 31

GYAKORLATI DÓZISMENNYISD ZISMENNYISÉGEK ICRU GÖMBG D = 30 cm Szövetekvivalens anyag: sűrűsége: 1 g cmg -3 76,2 % oxigén 11,1 % szén 10,1 % hidrogén 2,6 % nitrogén 32

ÖSSZEFÜGGÉSEK A DÓZISMENNYISD ZISMENNYISÉGEK KÖZÖTTK Besugárz rzási dózis d X [C kg - 1 ] Közölt dózis d K a (Gy) [J kg - 1 ] Elnyelt dózis d (levegőben) D a (Gy) [J kg - 1 ] Foton-dózisegyen zisegyenérték H x (Sv) [J kg - 1 ], vagy W/e = (33,97 ± 0,05) J/C: az egy ionpár létrehozásához szüks kséges átlagos energia normál állapotú száraz levegőben. g a : a foton energiájától l függf ggő korrekciós tényező A közölt dózis számításához használt korrekciós korr. teényező tényező gamma-energia függése 0,009 0,008 0,007 0,006 0,005 0,004 0,003 0,002 0,001 0 0 1000 2000 3000 4000 gamma-energia (kev) 1 röntgen r (1 R) = 2,58 10-4 C kg - 1 ; 1 C kgc - 1 = 1/ 2,58 10-4 R = 3876 R 33

Elnyelt dózis d (D) Dózis fogalmak D=dE/dm,, ahol de az ionizáló sugárz rzás hatására az anyag térfogatelemt rfogatelemének dm tömegében elnyelt energiának nak az átlagértéke. Mértékegysége: ge: gray (Gy) Gray: egységnyi gnyi tömegben t elnyelt energia. 1Gy=1J/kg Elnyelt dózisteljesd zisteljesítmény (D ) D =dd/dt. Mértékegysége: ge: Gy/s 34

Egyenért rték k dózis d (H) H=w r x D, ahol w r sugárz rzási súlyts lytényező,, D az adott szövetben vagy szervben elnyelt dózis d átlagértéke. w r megállap llapításánál l a sugárz rzások biológiai hatásait vesszük k figyelembe. Mértékegysége: ge: Sievert.. (J/kg) Egyenért rték-dózis teljesítm tmény (H ) H =dh/dt. =dh/dt. Mértékegysége: ge: Sv/s 35

Effektív v egyenért rték k dózis d (H E ) /foglalkozási eredetű sugárterhel rterhelések sztochasztikus kockázatbecsl zatbecslésére / Az emberi test összes sszes szövet vetére vagy szervére re vonatkozott egyenért rték k dózisok d összege. /Azonos egyenért rték k dózissal d besugározva az ivarmirigyet illetve a pajzsmirigyet, a várhatv rható sugárk rkárosodás s mértm rtéke nagyobb lesz az ivarmirigyek esetén./ E=Σw T x H, ahol w T a szöveti súlyts lytényező 36

Egyes szövetek sugárv rvédelemben használt súlyts lytényezője: Testszövet vagy szerv Súlytényező, w T Ivarszervek 0,2 Csontvelő (vörös) 0,12 Vastagbél 0,12 Tüdő 0,12 Gyomor 0,12 Emlő 0,12 Hólyag 0,05 Máj 0,05 Nyelőcs cső 0,05 Pajzsmirigy 0,05 Bőr 0,01 Csontfelszín 0,01 Maradék 0,10 37

A sugárz rzás s típusa t és s energiatartománya nya Fotonok teljes energiatartomány Elektronok és müonok teljes energiatartomány Neutronok <10 ny 1 Sugárz rzási súlyts lytényező W r ny 1 <10 kev 5 10 kev - 100 kev 10 100 kev - 2 MeV 20 2 MeV - 20 MeV 10 >20 MeV 5 Protonok (kivéve: ve: visszalökött protonok) >2 MeV 2 Alfa-részecsk szecskék, k, hasadási si töredt redékek, nehéz z magok - 20 38

A filmdoziméter Filmdoziméter 39

Magyarországon a dozimetriai felmérések szerint a sugaras munkavállalók sugárterhelése jóval a dóziskorlát alatt van. Ez azt jelenti, hogy hazánkban éves szinten egy sugaras dolgozó munkájával összefüggésben 0,29 msv egyenérték dózist kap, ami kockázatok vonatkozásában 1,45X10-5, azaz 1 eset 69 000-ből. Néhány adat a foglalkozási sugárterhelések késői hatásának kockázatáról különböző alkalmazási területeken: Tevékenységi terület Kockázati szint rosszindulatú daganatos megbetegedésekre Egészségügy /0,12 msv/ 0,6X10-5 = 1 eset 167 000-ből Ipar /1,7-1,85 msv/ 2X10-5 = 1 eset 50 000-ből Atomerőmű, kutatás /,4-0,5 msv/ 3X10-5 = 1 eset 33 000-ből 40

Sugárvédelmi dóziskorlátok Munkavállalókra: Évi 20 msv effektív dózis 5 évre átlagolva, azaz 100 msv/5 év, de 1 évben sem lehet több mint 50 msv. Szemlencsére: 150 msv egyenérték dózis. Bőrre: 500 msv a legerősebben besugárzott terület 1 cm 2- ére átlagolva. Végtagokra: 500 msv. Tanulókra, gyakornokokra 16-18 év között: Évi 6 msv effektív dózis. Szemlencsére: 50 msv egyenérték dózis. Bőrre: 150 msv a legerősebben besugárzott terület 1 cm 2- ére átlagolva. Végtagokra: 150 msv. A lakosság tagjaira /akaratukon kívül éri őket sugárterhelés/: Évi 1 msv effektív dózis. Szemlencsére: 15 msv egyenérték dózis. Bőrre: 50 msv 1 cm 2 területre átlagolva. ICRP ajánlás továbbá, hogy a terhes hasfalat a terhesség észlelésétől számítva ne érje 2 msv-nél nagyobb dózis, illetve a terhes nő szervezetébe ne kerüljön az évi felvételi korlát 1/20-át meghaladó mennyiségű radionuklid. 41

A hazai népessn pesség g természetes forrásokb sokból eredő éves effektív v dózisd zisának megoszlása sa: Radon: 64% Földkérgi: 22% Kozmikus: 12% Toron: 2% 42

A természetes és s mesterséges forrásokb sokból l eredő dózisterhelésünk A természetes forrásokb sokból l eredő sugárterhel rterhelés s /környezeti, kozmikus, belső/ évi világátlaga: kb. 2400 μsv nagyságú A mesterséges forrásokb sokból l eredő sugárterhel rterhelés s /orvosi/ évi átlaga: kb. 800-1000 μsv /egy mellkas felvétel 50-400 μsv dózist jelent/ 43

Sugárhat rhatások típusa t és s jellege - A determinisztikus hatás A determinisztikus hatás minden esetben megjelenik, ha a dózis d a küszöbértéket meghaladja. Ennél l a hatásmechanizmusn smechanizmusnál l a kiváltott károsodk rosodás s mértm rtéke arányos a dózissal. d Determinisztikus hatásra 0,5Sv=500mSv felett számíthatunk. 44

Sztochasztikus hatásoknak nevezzük k azokat a hatásokat, amelyek valósz színűségi jellegűek ek és s a kivált ltó sugárterhel rterhelés elszenvedése se után n jóval j később k lépnek fel. Vagyis adott egyenért rték k dózis d esetén megmondható a sztochasztikus hatások fellépésének valósz színűsége, vagy gyakorisága ga egy nagyobb népessn pesség g esetén, de soha nem mondható meg, hogy konkrétan kinél l lépett l fel az adott hatás s a sugárz rzás s miatt.. Ezek a hatások ugyanis többlet t sugárz rzásnak nem kitett populáci cióban is gyakran előfordulnak.. m=5x10-2 /Sv 53

Az ionizáló sugárz rzások jellemzői Ionizáló sugárzás Kölcsönhatásba lép l p az anyaggal, ezáltal energiát t ad át (~30 ev), amely elegendő ahhoz, hogy ionizáljon, vagy gerjesztett állapotba hozzon egy atomot és így megváltoztasson egy biológiai molekulát; Fajtái Elektromágneses sugárz rzás = foton (rtg vagy γ), Töltés s nélkn lküli li részecsker (pl. neutron), Töltéssel rendelkező részecske (elektron/pozitron,, proton, α részecske, nehéz z ion) elegendő kinetikus energiával, hogy közvetlenül l ionizáci ciót t okozzon. A fotonok és a töltéssel nem rendelkező részecskék másodlagos töltött részecskéket szabadítanak fel. 54

Az ionizáló sugárzás direkt és indirekt hatásai Közvetlen hatás HX Közvetett hatás HX HX Szabadgyök (OH) Törés HX HX HX HX. HX Törés HX 55

Az ionizáló sugárz rzás s sejten belüli li célpontjaic A DNS a fő célpont a sejthalál, mutáció és karcinogenezis szempontjából. Más sejtalkotók, pl. membránok szintén célpontok lehetnek, de a folyamatok kevésbé értettek, kevésbé jelentősek. 56

A DNS károsodk rosodások sok típusait Single strand breaks Double strand breaks Base damage Base loss Denatured zones Bulky lesions with base damage Intramolecular crosslinks DNA-protein crosslinks 57

A bekövetkezett sérülések s sek száma dózistd zistól l függ f és s viszonylag jól j l becsülhet lhető. A sejtmagban létrejl trejövő elsődleges fizikai törtt rténések számához képest k lényegesen l kevesebb molekulakárosod rosodás és s még m g kevesebb a DNS sérülések s sek száma és így az ebből l származ rmazó mutáci ciók, kromoszómaaberr maaberrációk k vagy sejtpusztulás s valósz színűsége. 1 Gy kis LET értékű sugárzás okozta károk gyakorisága emlőssejt magjában Első fizikai esemény Ionizáció a sejtmagban 100 0 000 Ionizációk k a DNS-ben 2 000 Gerjesztés s a DNS-ben 2 000 Biokémiai károkk DNS egylánct nctörés 1 0000 8-hidroxiadenin-képződés s 700 Timinkárosoás 250 DNS kettősl slánctörés 40 DNS-fehérje keresztkötés s 150 Sejtszintű károsodásoksok Sejtpusztulás 0,2-0,8 0,8 Kromoszómaaberrációk k 1 HPRT-mutáció 10-5 58

A kétláncú DNS-sérülések szabják meg a sejt további sorsát A DNS-sérülések javítása: Homológ rekombináció: a törött DNS-vég kapcsolódik a homológ kromoszómapáron található ép gén komplementer DNS-szekveniáihoz. Probléma lehet, hogy a homológ rekombináció során nem feltétlenül szükséges a teljes homológia a sérült és az ép gén kapcsolódásához, így előfordulhat, hogy a sérült DNS-szakasz nem a neki pontosan megfelelő homológ allélhez kapcsolódik pontmutációk, szekvenciaspecifikus transzlokációk. Ez a fajta repair emlőssejtekben meglehetősen ritka. Nem-homológ DNS-végeket összekapcsoló helyreállítás: bármilyen, szabad, kétláncú DNSvég összekapcsolása, függetlenül attól, hogy a szakadás előtt az DNS szakaszok egymással folytonosak voltak-e. A nem-homológ DNS-végeken enzimkomplex alakul ki /DNS függő protein-kináz Ku70 és Ku80 / mint katalizátor alegységek és ezek segítségével jön létre a DNS folytonos szerkezete. Probléma a fellépő mutációk igen magas gyakorisága. Mutációk lehetnek: Bázispárcserék, DNS szakaszok kiesései, deléciói, kromoszómaszakaszokat érintő átrendeződések, kromoszómaaberrációk Kimetszési excíziós repair Posztreplikációs repair /UV által előidézett DNS-károsodások javítási modellje / 59

A ki nem javított, vagy rosszul kijavított DNS sérülések következményei Sejthalál determinisztikus hatások Mutációk sztochasztikus hatások 60

A sugárk rkárosodások sok típusait Letális károsodás: nem javítható, a sejt halálához vezet. Szubletális károsodás: kijavítható, hacsak rövid időn belül újabb szubletális károsodás nem éri a sejtet. Potenciálisan letális károsodás: olyan letális károsodás, amely bizonyos körülmények között kijavítható. 61

Lineáris energia transzfer Lineáris energia transfer (LET) az egységnyi úthosszon leadott energia (kev/μm) 62

A relatív biológiai hatás Egy adott sugárzás biológiai hatása a 250kV rtg sugárzáshoz viszonyítva 64

Sugárs rsérüléseksek kialakulási mechanizmusa Hő Kémiai Repair (energia elnyelés) Károsodás a könnyen helyettesíthető biomolekulákban Ionizáció és gerjesztés Ionizáló sugárzás Kémiai változások (szabadgyökök, stb) Biológiai károsodás a DNS-ben < 1 microszekundum 65

Sugárs rsérüléseksek kialakulási mechanizmusa(2) DNS károsodás Enzimatikus DNS Repair Sejtciklus zavarok Nem, vagy roszszul javított károsodás Mutációk Malignus átalakulás Sejtpótlás Apoptózis Klonális sejthalál A sugárbetegség korai és késői tünetei Fejlődési rendellenességek Öröklődő genetikai hatások (sztochasztikus) Daganat (sztochasztikus) percek - órák napok - évek 66

A kis dózisok biológiai hatásaira extrapolációval következtetünk 67

Jelenleg nincs arra vonatkozó bizonyíték, amely a sztochasztikus sugárhatás lineáris, küszöbdózis nélküli modelljét érvénytelenné tenné. Sugárhatásra kialakuló mutáció nem egyenlő daganatképződéssel A nem DNS célpontú hatások módosíthatják az ionizáló sugárzás biológiai következményeit. 69

Kockázatbecsl zatbecslés Alea iacta est 70

IARC /a/ a WHO rákkutatr kkutatásra specializált lt ügynöksége / által besorolt jól j l ismert ágensek BESOROLÁS PÉLDÁK ÁGENSEKRE Emberi rákkeltő (általában az emberben történő rákkeltés erős bizonyítékán alapul ) Valószínű emberi rákkeltő (általában az állatban történő rákkeltés erős bizonyítékán alapul ) Lehetséges emberi rákkeltő (általában az emberben történő rákkeltés bizonyítékán alapul, amelyet hihetőnek tekintenek, de amelyre más magyarázat sem zárható ki ) Azbeszt Mustárgáz Dohány Gammasugárzás Dízelmotor kipufogógáza Naplámpák UV-sugárzás Formaldehid Kávé Sztirol Benzinmotor kipufogógáza Hegesztési füstök ELF mágneses terek 71

- A kockázat és s hasznosság Semmiféle általánosan elfogadható kockázat nem létezikl nem önként nt vállalt v kockázat önként nt vállalt v kockázat 72

A szabadjelzésn snél átkelni sem veszélytelen lytelen 73

ICRP 103 Az ICRP 2007-es ajánl nlásai 74

AZ ICRP 103 AJÁNLÁSAINAK ÖSSZEFOGLALÁSA BIOLÓGIAI HATÁSOK Az ICRP 103 nem vezetett be semmilyen alapvető újdonságot vagy változást, leginkább a korábbi ICRP 60 konszolidációjának, tekinthető Fenntartja a sugárzás biológiai hatásainak korábbi értelmezését. A sztochasztikus kockázat értékei alig változtak Determinisztikus hatások Szöveti reakciók 100 msv alatt nincsenek káros szöveti reakciók Sztochasztikus hatások sugárzás indukálta rákok örökletes károsodások Megjegyzés: mivel a többi sztochasztikus jellegű károsító hatást még nem értjük eléggé, azokat az ICRP továbbra sem vette figyelembe 75

A sztochasztikus kockázat számszerű értékei Exponált népesség Teljes népesség Rák k kockázat Örökletes hatások Teljes kockázat 2007 1990 2007 1990 2007 1990 5.5 6.0 0.2 1.3 5.7 7.3 Dolgozók 4.1 4.8 0.1 0.8 4.2 5.6 A sztochasztikus rák kockázatot, aminek értéke némileg csökkent, továbbra is 5%Sv -1 el lehet közelíteni 76

AZ EMBRIÓ ÉS A MAGZAT KOCKÁZATA EMBRIÓ 100 msv alatt a halálos következmény rendkívül ritka MAGZAT legérzékenyebb szakasz: 8.-15. hét a fejlődési rendellenesség küszöb dózisa ~100 msv a szellemi retardáció küszöb dózisa ~300 msv a magzat születése után kifejlődő rákok kockázata hasonló a korai gyermekkor rák-kockázatához, azaz a teljes népesség kockázatának mintegy háromszorosa Röntgen-diagnosztika a magzat sugárterhelése < < 100 msv 77

ICRP 103 A SUGÁRVÉDELEM ALAPELVEI ICRP 60:1990 ICRP 103:2007 INDOKOLTSÁG OPTIMÁLÁS (ALARA) DÓZISKORLÁTOK INDOKOLTSÁG OPTIMÁLÁS (ALARA) DÓZISMEGSZORÍTÁS REFERENCIA SZINTEK DÓZISKORLÁTOK 78

VÁLTOZÁSOK A SZÖVETI SÚLYTÉNYEZŐ ( W T ) ÉRTÉKEIBEN SZERV ICRP 26 ICRP 60 ICRP 103 Gonádok 0.25 0.20 0.05 Csontvelő (vörös) 0.12 0.12 0.12 Tüdő 0.12 0.12 0.12 Eml 0.15 0.05 0.12 Pajzsmirigy 0.03 0.05 0.04 Csontfelszín 0.03 0.01 0.01 Maradék szervek, szövetek 0.3 0.05 0.12 Vastagbél 0.12 0.12 negyedére csökkent több, mint a kétszeresére nőtt számuk 10-ről 14-re nőtt 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

AZ ICRP 103 AJÁNLÁSAINAK ÖSSZEFOGLALÁSA LINEÁRIS, KÜSZÖBDÓZIS NÉLKÜLI MODELL LINEAR NON THRESHOLD (LNT) Az ICRP 103 nem vezetett be semmilyen alapvető újdonságot vagy változást, leginkább a korábbi ICRP 60 konszolidációjának, tekinthető Az ionizáló sugárzás által exponált csoportokban a rák előfordulási gyakoriság a dózissal arányosan nő, tehát a sztochasztikus kockázat és a dózis között lineáris kapcsolat áll fenn. A megállapítás érvényességét 200 msv fölött a rákos megbetegedések dózissal arányos növekedése egyértelműen igazolja Sugárvédelmi célokra, a kis dózisok tartományában (< 100 msv), az ICRP továbbra is az LNT modell használatát ajánlja. A sztochasztikus kockázatnak tehát továbbra sincs küszöbdózisa. Az egyenes a nulla felé meghosszabbítható. A sugárvédelem optimálása (DM, RSZ) a jelentéktelenül kis expozícióig (10 µsv) továbbra is legális 80

A LINEÁRIS, KÜSZÖBDÓZIS NÉLKÜLI MODELL ALKALMAZÁSA Az alkalmazás fenntartásának elsősorban praktikus okai vannak, hiszen a kis dózisok tartományában az LNT modellt nem támasztják alá megfigyelt egészségkárosodások. Ebben a tartományban, különösen 1 msv alatt, a tényleges sztochasztikus kockázat, ha egyáltalán fellép, elhanyagolhatóan kicsi. Ugyanakkor továbbra is óvatosságra int, hogy 100 msv alatt is vannak olyan sejt szintű változások, amelyek szervezet szintű kihatása még nem tisztázott. A sugárzás fokozott pszichés megterhelést okozhat. Stressz, szorongás, stb. léphet fel, az érzelmi jólét, a komfortérzet sérülhet. Lelki tünetek sugárfóbia -ként nem söpörhetők le. Az LNT modell fenntartásának előnye, hogy lehetővé teszi a dóziscsökkentést abban a tartományban is, ahol a haszon esetleg csak a pszichés megterhelés csökkentésében van. Az LNT modell megtartása ugyanakkor egy csapdahelyzet, mert elősegíti a sugárzás alkalmazásainak esetenkénti társadalmi elutasítását, indokolatlan stressz, pszichés megterhelés fellépését. 81

A páciensek védelme ionizáló sugárzások orvosi alkalmazása során 82

Orvosi alkalmazási területek Radiológiai diagnosztika röntgen diagnosztika hagyományos CT, intervenciós radiológia tervező és irányító radiológia izotópdiagnosztika Terápia sugárterápia izotópterápia 83

Diagnosztikai irányadó szint Átlagos testméretű betegre vagy fantomok csoportjára vonatkozó dózisszintek a diagnosztikai radiológiában és aktivitás szintek a radiofarmakonok esetében. A diagnosztikai irányadó szinteket tipikus vizsgálatokra, irányadóként kell meghatározni a vizsgálatot végző és a vizsgálatot kérő orvosok számára. 84

31/2001. (X.3.) EüM rend. az egészségügyi szolgáltatások nyújtása során ionizáló sugárzásnak kitett személyek egészségének sugárvédelméről. Orvosi vizsgálaton, illetve kezelésen, Munkaköri és egyéb alkalmassági vizsgálaton, Egészségügyi szűrővizsgálaton, Igazságügyi orvos szakértői vizsgálaton, Orvostudományi kutatási programban résztvevő személy ly, valamint a résztvevő személyt önkéntesen ntesen segítő személy sugárterhel rterhelésére re terjed ki. 85

31/2001 (X.3.) EüM E M rendelet néhány n ny paragrafusa Kezelőorvos: az Eütv.. 3. b pontjában meghatározott, radiológiai eljárást alkalmazó orvos vagy fogorvos. Szakmai kollégium: Nukleáris Medicina Szakmai Kollégium, Radiológiai Szakmai Kollégium, Sugárter rterápiás és s Onkológiai Szakmai Kollégium 4. (1) Egészs szségügyi gyi tevékenys kenység g végzv gzése során radiológiai eljárást csak szakmailag indokolt esetben, illetve mértm rtékben és s a sugárterhel rterhelést kapó személy érdekében lehet alkalmazni, feltéve hogy az alkalmazással járój kockázat kisebb az alkalmazás s elmaradásával járój kockázatn zatnál, tovább bbá, hogy a besugárz rzástól l várhatv rható eredmény más m s rendelkezésre álló,, sugárterhel rterheléssel nem járój orvosi eljárás útján n nem érhető el. (3) A radiológiai eljárás s alkalmazásának indokoltságát, t, illetve a sugárterhel rterhelés s optimálásának módjm dját t az egészs szségügyi gyi dokumentáci cióban rögzr gzíteni kell. 8. A kollégium által megállap llapított, illetve felülvizsg lvizsgált lt szinteket az Egészs szségügyi gyi Minisztérium hivatalos lapjában közzk zzé kell tenni. (3) A diagnosztikai irányad nyadó szintek túllt llépése esetén n az egészs szségügyi gyi szolgáltat ltató vezetője vizsgálatot rendel el, és s megteszi a szüks kséges intézked zkedéseket, a szintek ismétl tlődő túllépése esetén értesíti ti erről az illetékes sugáreg regészségügyigyi hatóságot. got. 10. (3) A A kezelőorvos radiológiai eljárások alkalmazásával kapcsolatos felelőss ssége kiterjed: a) az eljárás s indokoltságára b) a sugárterhel rterhelés s optimalizálására c)a diagnosztikai eredmény klinikai értékelésére. g).. A betegeknek és s vizsgálatban érintett személyeknek az ionizáló sugárz rzás s kockázat zatáról l szóló tájékoztatásra. 86

Radiológiai vizsgálatok során n a sugárz rzásnak kitett személyek besorolása sa llalók /foglalkozási dóziskorld ziskorlátok 16/2000. (VI.8.) EüM M rendelet/ Betegek, páciensek p ciensek /diagnosztikai irányad nyadó szint: dózisszintek az orvosi röntgendiagnosztikai r gyakorlatban 31/2001. (X.3.) EüM E M rendelet/ Munkavállal Betegek, Lakosság /lakoss rendelet/ /lakossági dóziskorld ziskorlátok 16/2000. (VI.8.) EüM E 87

Ernyőfényképező berendezések páciens sugárterhelésének országos vizsgálata 1998. Bőrdózis Minimum: 0,7 mgy Maximum: 35,9 mgy Átlag: 5,8 mgy Bőrdózis generátor típusonként 40 mgy 35 30 25 20 15 10 5 0 7X DWM 1200J 17 Szervek EDR 750B Modix 150 Munkahely N 150 HF Trophy Neodiagnomax Egyéb I.Sz. 14 μgy 2000 Átlagos szervdózisok 1800 1600 1400 Férfi Nő 1200 1000 800 600 400 200 0 Tüdő Emlő Akt. Pajzs. Tö rzs He re Ova. Ute. Effektív dózis Min: 53 53 µsv µsv Max: 2357 2357 µsv µsv Átlag: Átlag: 357 357 µsv µsv 88

Egyes gyakori röntgenvizsgálatok szöveti elnyelt dózisai és effektív dózisai Elnyelt dózis (mgy) Vizsgálat csontvelő emlő méh pajzsmirigy gonádok a Effektív dózis (msv) mellkas 0,04 0,09 * 0,02 * 0,4 mellkas CT 5,9 21 0,06 2,3 0,08/* 7,8 koponya 0,2 * * 0,4 * 0,1 fej CT 2,7 0,03 * 1,9 * 1,8 has 0,4 0,03 2,9 * 2,2/0,4 1,2 hasi CT 5,6 0,7 8 0,05 8,0/0,7 7,6 háti gerinc 0,7 1,3 * 1,5 * 1 ágyéki gerinc 1,4 0,07 3,5 * 4,3/0,06 2,1 medence 0,2 * 1,7 * 1,2/4,6 1,1 medence CT 5,6 0,03 26 * 23,0/1,7 7,1 intravénás urográfia 1,9 3,9 3,6 0,4 3,6/4,3 4,2 báriumfeltöltés b 8,2 0,7 16 0,2 16,0/3,4 8,7 mammográfia c * 2 * * 0,1 0,1 *kevesebb mint 0,01 mgy a két érték esetében: petefészekre/herékre vonatkozik b átvilágítással c erősítőernyő-film mammográfia 89

A 2008-2009. évi intervenciós radiológia vizsgálatok értékelése

Jogszabályi hátth ttér 31/2001. (X.3.) EüM E M rendelete (2) A diagnosztikai irányad nyadó szinteket a Fodor JózsefJ zsef Országos KözegK zegészségügyi gyi Központ K Frédéricric Joliot-Curie Curie Országos Sugáreg regészségügyigyi és s Sugárbiol rbiológiai Kutató Intézete által végzett v országos páciensdp ciensdózis felmérés adatainak alapul vételv telével a kollégium állapítja meg,, illetőleg leg azokat háromh romévenként nt felülvizsg lvizsgálja. lja. A kollégium által megállap llapított, illetve felülvizsg lvizsgált lt szinteket az Egészs szségügyi gyi Minisztérium hivatalos lapjában közzk zzé kell tenni. (3) A diagnosztikai irányad nyadó szintek túllt llépése esetén n az egészs szségügyi gyi szolgáltat ltató vezetője vizsgálatot rendel el, és megteszi a szüks kséges intézked zkedéseket, a szintek ismétl tlődő túllépése esetén értesíti ti erről l az illetékes sugáreg regészségügyigyi hatóságot. got.

Páciens- és s személyzeti dozimetria Egy munkahely, 193 páciensp Időtartam: 2 hónaph Páciensdozimetria: Röntgengép által visszajelzett értékek Személyi dozimetria: filmdoziméter (akkreditált, lt,oszdsz,, OSSKI) + TLD (akkreditált labor, Dosilab)

Hatósági filmdoziméter ter: << 0,2 msv Ólomgumi kötényk Szem: évi 150 msv Bőr: évi 500 msv 12 db TLD Orvos I. 80 % Orvos II. 10 % Orvos III. 10 % Személyzeti dozimetria TLD Orvos I. szem Orvos I. mellkas Orvos I. bal kéz Orvos I. jobb kéz Orvos I. gonád Orvos II. szem Orvos II. mellkas Orvos II. bal kéz Orvos III. mellkas Orvos III. bal kéz Orvos III. gonád Asszisztens Dózis (msv) 0,42 0 4,76 1,96 0 0,14 0 0,7 0 0,84 0 0

Intervenciós radiológiai beavatkozás

Páciensdozimetria 193 páciens p (61 % férfi, f 39 % nő) n Átlag testsúly, magasság, g, életkor: 73 kg, 168 cm, 60 év Össz.. bőrdb rdózis: 75,4 Gy (193 beteg) Össz.. idő: : 1537 perc Átlag csőfesz feszültség: 71 kv

Páciensdozimetria Átlag DAP: : 45 Gycm 2, min: 6 Gycm 2, max: : 200 Gycm 2 Bőrdózis: Átlag: 390 mgy min: 30 mgy, max: : 2500 mgy Csoportokra osztás: : Diagnosztika és beavatkozás; végtag, v nyak, agy Alsó végtagi dg (40 %): 20-400 mgy Agyi dg+aneurysma embolisatio: : 1000-2000 mgy

Sugárv rvédelem célja: c A determinisztikus hatásb sból l létrejl trejövő egészs szségkárosodás lehetőségének kizárása. A sztohasztikus hatások által ltal esetleg kiváltott megbetegedések lehetőségének társadalmilag t elfogadható szintre való csökkent kkentése. 99

A műszaki m sugárv rvédelem legfontosabb alapelvei: Távolságvédelem Idővédelem delem Sugárterhel rterhelést csökkent kkentő vértek, falak alkalmazása: gammasugárz rzás s ellen nehéz z elemeket tartalmazó anyagok neutronsugárz rzás s ellen könnyk nnyű elemek a hatásos védőv anyagok béta-sugárzás s ellen általában plexi fal is elegendő,, de nem szabad megfeledkezni nagyobb energiák k esetén n a keletkező fékezési sugárz rzásról! 100

Alapelvek: A sugárvesz rveszély indoklása A sugárterhel rterheléssel járój eljárás s alkalmazását t indokolni kell /sugárz rzás s okozta előny nyök, hátrh trányok/, és s csak akkor alkalmazható,, amikor a várt v hatás s más m s eljárással nem helyettesíthet thető. A védelem v optimálása Az alkalmazott sugárv rvédelem egyértelm rtelmű haszonnal jár j r az érintett embercsoportokra a várhatv rható károk mellett gazdasági gi és s társadalmi t szempontok figyelembe vételv telével. A dóziskorld ziskorlátok alkalmazása Korlátozni kell azt a dózist, d amit az orvosi sugárterhel rterhelés kivétel telével az egyén n kaphat. 101

Néhány ágenshez rendelhető élettartam csökkenés napokban kifejezve OK Napok Nőtlenség 3500 Dohányzás (férfiak) 2250 Hajadonnak lenni 1600 30 % súlyfelesleg 1300 Rák 980 Gépjárműbaleset 207 Gyalogos balesetek 37 Természetes sugárzás 8 Reaktor balesetek (UCS atomenergia ellenes csoport) Reaktor balesetek (Rasmussen) 0,02 2 102