LE RADIAZIONI IONIZZANTI (Prima parte)

In base all’energia interessata, le radiazioni vengono distinte in due classi: IR (radiazioni ionizzanti) e NIR (radiazioni non ionizzanti).

Le radiazioni sono dette ionizzanti quando sono in grado di trasferire una sufficiente quantità di energia, tale da liberare degli elettroni dagli atomi del mezzo irradiato e quindi produrre ionizzazione.

L’azione lesiva delle particelle ionizzanti sull’organismo è una diretta conseguenza dei processi fisici di eccitazione e ionizzazione degli atomi e delle molecole dei tessuti biologici dovuti agli urti delle particelle, che sono dette appunto radiazioni ionizzanti quando hanno cioè energia sufficiente per produrre questi processi.

Ionizzazione per impatto di un elettrone

CLASSIFICAZIONE DELLE RADIAZIONI IONIZZANTI

Le radiazioni ionizzanti possono essere onde elettromagnetiche come raggi X e raggi γ (gamma), oppure particelle corpuscolari come le particelle α (alfa), β (beta), neutroni o protoni.

Radiazioni ionizzanti

LE SORGENTI DI RADIAZIONI

La scoperta dei Raggi X è avvenuta nel 1895 per merito di Roentgen mentre stava studiando le scariche elettriche nei gas rarefatti in tubi di Hittorf-Crookes. Henry Bequerel scopri invece che alcuni materiali fosforescenti impressionavano le pellicole fotografiche.

Le sorgenti di radiazioni si possono dividere in due grandi categorie:

  • Le sorgenti radiogene sono delle apparecchiature che sfruttano l’accelerazione delle particelle cariche (elettroni, protoni, ecc.) al fine di produrre fasci molto intensi di queste particelle ionizzanti. Un fascio di elettroni accelerati, quando interagisce con materiale ad alto numero atomico (es. tungsteno) genera un fascio di onde elettromagnetiche molto intenso (raggi X).
  • Le sorgenti radioattive sono dei materiali, naturali od artificiali, che per la loro natura di elementi (nuclei atomici) instabili tendono a stabilizzarsi, ovvero ad emettere energia, sotto forma “di radiazione (alfa, beta, gamma).

LE MODALITÀ DI ESPOSIZIONE

L’irraggiamento (e quindi il conseguente rilascio di dose) avviene tramite due canali:

Irraggiamento esterno

Irraggiamento esterno: dovuto all’esposizione del corpo ai radionuclidi presenti nell’ambiente.

Irraggiamento interno

Irraggiamento interno: causato dall’ingestione o dall’inalazione di sostanze contenenti isotopi radioattivi.

Rischio di esposizione rispetto alla sorgente di radiazioni

LE RADIAZIONI ED IL LORO POTERE DI PENETRAZIONE

Il meccanismo, attraverso il quale avviene la cessione d’energia, è noto come interazione tra radiazione e materia. Se il materiale irradiato è tessuto biologico, la cessione di energia può provocare danni biologici.

radiazioni e il loro potere di penetrazione

raggi X e raggi gamma rappresentano la maggior fonte di rischio da radiazioni ionizzanti per i lavoratori del comparto sanitario.

Essi vengono prodotti sia da apparecchiature radiogene che da sorgenti di isotopi radioattivi e vengono impiegati sia nella diagnostica (radiodiagnostica, medicina nucleare, densitometria ossea) che nella terapia (radioterapia, terapia metabolica).

La tipologia delle radiazioni (X, elettroni, ecc), la loro energia, il tipo e le caratteristiche del materiale assorbente ne determinano il potere di penetrazione ovvero la frazione di radiazione incidente che riesce a superare il materiale stesso.

  • La penetrazione delle particelle alfa (α) è molto ridotta (sono fermate da un foglio di carta).
  • La penetrazione delle particelle beta (β o elettroni) è maggiore e arriva a qualche centimetro d’acqua per le alte energia impiegate in radioterapia (MeV).
  • Per i raggi X vale la legge di attenuazione esponenziale e viene definito lo spessore emivalente come lo spessore che ne riduce alla metà l’intensità

LE GRANDEZZE E LE UNITÀ DI MISURA (Gray e Sievert)

La quantità di energia assorbita dall’ organismo per unità di massa viene chiamata dose e si misura con una unità chiamata Gray (Gy).

Poiché i vari tipi di R. I. hanno una capacità intrinseca di provocare effetti biologici diversi agli organismi, a parità di dose, si è introdotta una nuova grandezza detta dose equivalente che viene misurata con una unità di misura chiamata Sievert (Sv) e che tiene conto della diversa capacità di provocare effetti biologici (fattore di qualità specifica di ogni tipo di R. I.).

Nel campo di nostra pertinenza (raggi X ed elettroni in radioterapia ) tale fattore di qualità vale numericamente 1 per cui si può indifferentemente parlare di dose assorbita (in Gray) o di dose equivalente (in Sievert).

LA DOSE EFFICACE

Inoltre i rischi, a parità di dose assorbita (o dose equivalente) sono differenziati a seconda dell’organo interessato. Si è introdotto allora il concetto di dose efficace (la cui unità di misura è il Sievert) che è la somma delle dosi equivalenti ponderate – ovvero pesate per i vari rischi relativi nei tessuti ed organi del corpo. La probabilità di insorgenza di effetti stocastici si correla direttamente con la dose efficace.

la dose efficace

L’USO DELLE RADIAZIONI IONIZZANTI

L’uso delle radiazioni ionizzanti, nonostante rappresenti una fonte di rischio per gli operatori, il paziente e la popolazione, è entrato nella pratica quotidiana, in virtù del beneficio netto (diagnosi di malattie, terapie) che tale pratica comporta; rimane ovviamente inteso che la conoscenza del rischio connesso con l’ uso quotidiano delle radiazioni ionizzanti sia il primo e più efficace metodo per difendere gli operatori, i pazienti e la popolazione nel suo insieme, a vario titolo coinvolti.

Non va dimenticato che tutti siamo esposti alla radiazione di fondo (naturale ed artificiale) dovuta ai raggi cosmici, alle sostanze radioattive naturali presenti sulla Terra e ai materiali radioattivi prodotti dall’uomo e immessi nell’ ambiente. Il contributo di dose dovuto a questa radiazione varia da luogo a luogo, dall’ altitudine dalla composizione del suolo ecc..

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