Załącznik E. Dawka promieniowania i bezpieczeństwo

strona główna

Promieniowanie jonizujące w radiologii

  • W technikach konwencjonalnej radiografii, TK i prześwietlenia (fluoroskopii) obrazy generuje się dzięki promieniowaniu jonizującemu. Oprócz tworzenia obrazów promieniowanie to ma także działanie szkodliwe, jeśli korzysta się z niego nadmiernie. Wszystkie zakłady ochrony zdrowia powinny rozumieć ryzyko związane z narażeniem na promieniowanie i w miarę możliwości ograniczać tę ekspozycję.

 

Trzy scenariusze dla promieniowania w czasie procesu obrazowania

  • Promieniowanie transmitowane to promieniowanie, które przechodzi przez pacjenta i wchodzi w interakcję z detektorem, aby wytworzyć obraz (biała linia falista na e-ryc. E.1). Niestety, tylko około 5 do 15% promieniowania wytwarzanego przez źródło staje się promieniowaniem transmitowanym.
  • Większość promieniowania wytworzonego przez źródło staje się promieniowaniem pochłoniętym (absorbowanym) lub promieniowaniem rozproszonym:
  • Promieniowanie pochłonięte to promieniowanie, które wchodzi w interakcję z tkankami pacjenta, odkładając w nich energię; to ono powoduje ekspozycję pacjenta na promieniowanie (czarna linia falista na e-ryc. E.1).
  • Promieniowanie rozproszone nie jest ani transmitowane, ani absorbowane. Gdy promieniowanie przechodzi przez pacjenta, jego część zmienia swoją pierwotną ścieżkę, rozprasza się i opuszcza ciało pacjenta inną drogą. Promieniowanie rozproszone może obniżać jakość powstałego obrazu i stać się źródłem ekspozycji personelu na promieniowanie (żółta falista linia na e-ryc. E.1).

e-ryc. E.1 Schemat trzech scenariuszy dla promieniowania.

 

Pomiary promieniowania

  • Promieniowanie pochłonięte (absorbowane) mierzy się za pomocą dawki pochłoniętej. Jednostką dawki pochłoniętej jest grej (Gy), który odpowiada energii pochłoniętej na jednostkę masy (kilogram). Starszą jednostką dawki pochłoniętej był rad; 1 Gy odpowiada 100 radom. Dawka pochłonięta nie uwzględnia biologicznych efektów takiego promieniowania.
  • Dawka równoważna i dawka efektywna to próby korelacji dawki pochłoniętej z potencjalnymi skutkami biologicznymi dla różnych rodzajów tkanek. Jednostki tych dawek to siwert (Sv) i rem, przy czym 1 Sv odpowiada 100 remom.

 

Biologiczne skutki promieniowania

  • Promieniowanie powoduje skutki biologiczne na poziomie komórkowym poprzez (1) bezpośrednie uszkodzenie cząsteczek lub (2) pośrednio poprzez tworzenie wolnych rodników, które zaburzają metabolizm komórkowy.

 

Rodzaje skutków biologicznych

  • Skutki deterministyczne (nielosowe): Stanowią uszkodzenie, które występuje po osiągnięciu poziomu progowego. Zarówno prawdopodobieństwo, jak i intensywność skutku są proporcjonalne do rosnącej dawki, a dawka ta wywodzi się zwykle z jednorazowej ekspozycji lub kilkukrotnych ekspozycji w bardzo krótkim okresie. Skutki te występują, gdy poziom uszkodzenia komórek spowodowanego promieniowaniem przekracza zdolność komórek do naprawy. Przykłady skutków deterministycznych i dawek progowych zawarto w e-tab. E.1.
  • Skutki stochastyczne (losowe): Uszkodzenie, które może wystąpić przy jakimkolwiek poziomie ekspozycji, bez określonej dawki progowej. Skutki te występują przypadkowo i choć prawdopodobieństwo rośnie wraz z rosnącą dawką, to ich intensywność jest niezależna od dawki. Takie skutki wynikają z uszkodzenia komponentów komórkowych (zwykle DNA) przez wolne rodniki, które prowadzi do nieprawidłowej funkcji komórek, jeśli ich naprawa jest niepełna lub nieprawidłowa. Skutki stochastyczne to „niewidzialne uszkodzenie”, które może się objawić dopiero wiele lat po ekspozycji.
  • Prawdopodobieństwo uszkodzenia komórek częściowo wynika z radiowrażliwości danego typu tkanek, które podlegają promieniowaniu. Zasadniczo dojrzałe tkanki, których komórki dzielą się powoli, takie jak kość, mają niską wrażliwość na uszkodzenia wskutek promieniowania, podczas gdy niezróżnicowane, szybko dzielące się komórki, np. komórki nabłonka jelitowego, cechują się wyższą wrażliwością. Najwyższą wrażliwość wykazują: szpik kostny, jelito grube, płuca, kobiece piersi, żołądek i tarczyca u dzieci.
  • Mutacje DNA wywołane promieniowaniem, które występują w komórkach somatycznych, mogą prowadzić do rozwoju nowotworów. Jeżeli mutacje dotykają komórek zarodkowych, mogą zostać przekazane potomstwu, powodując potencjalnie dziedziczne anomalie genowe lub chromosomowe, choć zjawisko to nie zostało nigdy udokumentowane u ludzi.

 

e-TABELA E.1 Skutki deterministyczne przy określonych dawkach pochłoniętych
Rumień skóry 2 Gy
Wypadanie włosów 3 Gy
Bezpłodność 2-3 Gy
Zaćma 5 Gy
Śmiertelność (napromieniowanie całego ciała) 3–5 Gy

 

Rozwój nowotworów

  • Rozwój nowotworów to najważniejszy problem związany z ekspozycją na promieniowanie. Większość znanych informacji o nowotworach wywołanych przez promieniowanie pochodzi od Japończyków, którzy przeżyli atak jądrowy na Hiroszimę i Nagasaki.
  • Istnieją dowody, które wykazały powiązanie między rakiem wywołanym przez promieniowanie a dawkami na poziomie 500 mSv. Choć nawet dawki 100 mSv występują bardzo rzadko przy większości procedur obrazowania, uważa się, że nawet dawki rzędu 10 mSv mogą przyczynić się do statystycznego zwiększenia ryzyka wystąpienia nowotworu wywołanego przez promieniowanie. Należy jednak spojrzeć na to zjawisko we właściwej perspektywie: pojedyncze zdjęcie RTG klatki piersiowej łączy się z ekspozycją pacjenta na efektywną dawkę około 0,04 mSv.
  • Możliwy jest nawet 10- lub 20-letni okres latencji, po którym powstaje nowotwór wywołany eskpozycją na promieniowanie, czego dowodzą badania z Hiroszimy i Nagasaki. Z tego względu u starszych pacjentów ogólne ryzyko wystąpienia nowotworu związanego ze zmianami komórkowymi wywołanymi promieniowaniem jest niższe.

 

Źródła promieniowania u ludzi

  • W 2006 r. szacowano, że medyczne badania obrazowe stanowią około połowy rocznej dawki promieniowania, jaką otrzymują ludzie.
  • Przeciętna roczna dawka promieniowania tła w przypadku osoby mieszkającej w USA wynosi około 3 mSv. Dawka ta pochodzi ze źródeł naturalnych, są to m.in. promieniowanie kosmiczne, substancje radioaktywne naturalnie występujące w glebie oraz radon w postaci gazowej. To tło promieniowania nie obejmuje dodatkowej ekspozycji na promieniowanie w związku z diagnostycznymi badaniami obrazowymi. Przykładowe dawki promieniowania pochodzenia naturalnego (tło promieniowania) i wynikające z badań obrazowych wymieniono w e-tab. E.2.

 

e-TABELA E.2 Relatywne dawki promieniowania z różnych źródeł
Źródło Dawka (miliremy)
Badanie przewodu pokarmowego (jednorazowe) 1400
Radon w przeciętnym gospodarstwie domowym (rocznie) 200
Promieniowanie kosmiczne u mieszkańca Denver (rocznie) 50
Naturalna radioaktywność ciała ludzkiego (rocznie) 40
Mammografia (jednorazowe badanie) 30
Radioaktywność Ziemi (rocznie) 28
Promieniowanie kosmiczne u osoby mieszkającej na poziomie morza 24
Zdjęcie RTG klatki piersiowej (jednorazowe) 4

Przedruk ze zmianami za: Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (U.S. Environmental Protection Agency), http://www.epa.gov/radiation/understand/perspective.html#common.

 

Relatywne dawki promieniowania w różnych technikach

  • Amerykańskie Towarzystwo Radiologiczne (ACR, American College of Radiology) opracowało Kryteria Odpowiedniości, aby pomóc lekarzom w doborze właściwej techniki obrazowania. ACR udziela także informacji o relatywnych poziomach promieniowania (RRL, relative radiation levels) wynikających z zastosowania różnych technik. Fragmenty Kryteriów Odpowiedniości ACR zawarto w załączniku do tego tekstu (w Polsce takim dokumentem są „Wytyczne dla lekarzy kierujących na badania obrazowe”, będące tłumaczeniem zaleceń brytyjskiego Królewskiego Towarzystwa Radiologów – Royal College of Radiologists – przyp. red. nauk.).
  • Dawki promieniowania są zróżnicowane, w zależności od budowy ciała, wieku i czynników technicznych. Badanie większych części ciała, np. miednicy, wymagają większego promieniowania niż małych, np. ręki. Poza tym większe dawki promieniowania powstają przy takich technikach, jak TK i fluoroskopia, podczas gdy w ultrasonografii i MR nie wykorzystuje się promieniowania jonizującego.

 

Praktyczne zasady bezpieczeństwa stosowania promieniowania

  • Podstawą bezpieczeństwa stosowania promieniowania jest zasada ALARA (as low as reasonably achievable – najniższa osiągalna dawka umożliwiająca uzyskanie dobrych obrazów): należy zapewnić obrazy najwyższej jakości przy maksymalnym ograniczeniu ekspozycji pacjentów i zespołu medycznego na promieniowanie. Celem jest zapobieżenie skutkom deterministycznym i ograniczenie skutków stochastycznych.
  • Stosuje się trzy praktyczne reguły bezpieczeństwa stosowania promieniowania: czas, odległość i osłony.
  • Zarządzanie czasem ekspozycji. Oznacza to ograniczenie czasu trwania ekspozycji do poziomu, który pozwala na wykonanie badania przydatnego klinicznie.
  • Zwiększenie odległości od źródła. Prawo odwróconego kwadratu mówi, że intensywność promieniowania ze źródła jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości od tego źródła. Dzięki temu można ograniczyć ekspozycję na promieniowanie do 25% dzięki podwojeniu odległości od źródła.
  • Wykorzystanie odpowiednich materiałów osłonowych. Wykorzystuje się ołów, np. fartuchy ołowiane lub inne materiały, które mogą ograniczyć ekspozycję na promieniowanie.
  • Redukcja dawki w TK: W 2000 r. szacowano, że TK stanowi 2–3% wszystkich diagnostycznych badań radiologicznych, ale 20–30% dawki promieniowania pacjentów w przebiegu badań radiologicznych. Obecnie TK może nawet stanowić źródło 50% dawki promieniowania pacjentów. Dlatego właśnie podjęto działania w celu ograniczenia promieniowania w badaniach TK poprzez monitorowanie dawki, zwiększanie prędkości poruszania się stołu z pacjentem w celu skrócenia czasu ekspozycji oraz dostosowanie parametrów do wielkości i wieku pacjenta.

 

Szczególne okoliczności

  • Dzieci: u dzieci ryzyko śmierci wskutek nowotworu wywołanego przez promieniowanie jest 3–5 razy większe niż u dorosłych. Narządy tych pacjentów mają większą wrażliwość, a poza tym mają oni dłuższy przewidywany czas życia, czyli dłuższy okres latencji, w którym może rozwinąć się nowotwór. Należy prowadzić uważny monitoring stosowania promieniowania jonizującego w populacji pediatrycznej i stosować je wyłącznie w sytuacjach koniecznych. Jeżeli to możliwe, należy wybrać badanie USG lub MR.
  • Kobiety w ciąży: z doświadczenia Hiroszimy i Nagasaki wiadomo, że napromieniowanie płodu może prowadzić do opóźnienia rozwoju umysłowego, malformacji narządów, nowotworów wieku dziecięcego lub poronienia. Żadnego z tych negatywnych skutków nie stwierdzono w przypadku ekspozycji medycznej. Ryzyko dla płodu jest zróżnicowane w zależności od dawki i zaawansowania ciąży, co obrazuje e-tab. E.3.
  • Badania radiologiczne poza jamą brzuszną i miednicą można wykonać przy minimalnej ekspozycji płodu. Wszystkie badania w obrębie jamy brzusznej i miednicy mogą narazić płód na najwyższą dawkę przy wykonaniu TK lub fluoroskopii. Należy pamiętać, że pojedyncze badanie nie może wiązać się z dawką na poziomie 100 mGy. Badanie obrazowe u kobiety w wieku rozrodczym musi obejmować pytania o ciążę, a w razie wątpliwości trzeba wykonać test ciążowy. Jeżeli pacjentka jest w ciąży, należy ograniczyć ekspozycję na promieniowanie, wybierając w miarę możliwości techniki, które nie wykorzystują promieniowania jonizującego.
  • Więcej informacji o bezpieczeństwie stosowania promieniowania jest dostępnych na stronie ACR (American College of Radiology) (www.acr.org).

 

e-TABELA E.3 Podsumowanie podejrzewanych skutków deterministycznych wywołanych promieniowaniem w okresie prenatalnym
Wiek ciąży/czas od ostatniej menstruacji DAWKA
<50 mGy 50–100 mGy >100 mGy
0–2 tygodni Brak Brak Brak
3–4 tygodni Brak Prawdopodobnie brak Ryzyko poronienia
5–10 tygodni Brak Potencjalne skutki nie są potwierdzone naukowo i prawdopodobnie tak dyskretne, że niewykrywalne klinicznie Ryzyko malformacji płodu rosnące wraz ze zwiększającą się dawką
11–17 tygodni Brak Potencjalne skutki nie są potwierdzone naukowo i prawdopodobnie tak dyskretne, że niewykrywalne klinicznie Ryzyko obniżonego ilorazu inteligencji (IQ) lub opóźnionego rozwoju umysłowego o częstości i ciężkości rosnącej wraz ze zwiększającą się dawką
18–27 tygodni Brak Brak Ubytki IQ niewykrywalne przy dawkach odpowiadających celom diagnostycznym
>27 tygodni Brak Brak Nie dotyczy badań diagnostycznych