RADIODIAGNOSTICA
C.So Tecnici Ortopedici
Dr. A. Saltarelli
Storia
Tra i primi importanti ricercatori dei raggi X ci furono Sir
William Crookes, Johann Wilhelm Hittorf, Eugene Goldstein,
Heinrich Hertz, Philipp Lenard, Hermann von Helmholtz,
Thomas Edison, Nikola Tesla, Charles Barkla e Wilhelm Conrad
Röentgen.
Il fisico Johann Hittorf osservò dei tubi a vuoto che emettevano
raggi energetici dall‘elettrodo negativo. Questi raggi
producevano una fluorescenza quando colpivano la parete di
vetro dei tubi. Nel 1876 l'effetto fu chiamato "raggi catodici" da
Eugene Goldstein. Più tardi, nel 1879 il fisico inglese William
Crookes investigò gli effetti di scariche di energia in gas rari.
Costruì quello che adesso è chiamato un tubo di Crookes. È un
cilindro di vetro al cui interno è fatto il vuoto, contenente degli
elettrodi per produrre correnti ad alta tensione. Trovò che,
disponendo delle pellicole fotografiche vicino al tubo, alcune
venivano esposte, ma non investigò questo aspetto.
Nel 1892, Heinrich Hertz dimostrò che i raggi catodici potevano
passare attraverso fogli di metallo molto sottile (come
l‘alluminio). Philip Lenard, uno studente di Hertz, continuò ad
investigare. Sviluppò una nuova versione del tubo catodico e
studiò la penetrazione dei raggi X attraverso vari metalli.
Leonard, però, non si rese conto che stava producendo raggi X.
Nell‘Aprile 1887, Nikola Tesla iniziò a studiare i raggi X usando
sia i propri apparecchi che i tubi di Crookes. Dai suoi resoconti
tecnici, si vede che inventò e realizzò uno speciale tubo a raggi X
con un singolo elettrodo. I tubi di Tesla differivano dagli altri per
non avere un elettrodo di target. Spiegò tutto questo nella sua
lezione sui raggi X del 1897, all‘Accademia delle Scienze di New
York. Il termine moderno per questo processo è bremsstrahlung,
dove un'emissione secondaria di raggi X energetici viene prodotta
quando particelle cariche (per esempio elettroni) passano
attraverso la materia. Nel 1892 Tesla aveva compiuto numerosi
esperimenti in tal senso, ma non rese pubblici i suoi risultati. I
suoi esperimenti successivi lo portarono ad avvertire la comunità
scientifica per primo dei rischi biologici connessi all'espozione ai
raggi X.
Hermann von Helmholtz formulò una descrizione matematica
dei raggi X. Ipotizzò una teoria della dispersione prima che
Röntgen facesse le sue scoperte ed annunci. La sua formula era
basata sulla teoria elettromagnetica della luce (Wiedmann's
Annalen, Vol. XLVIII).
L‘8 Novembre 1895 Wilhelm Röntgen, uno scienziato tedesco,
iniziò ad osservare raggi X mentre sperimentava con i tubi a
vuoto. Röntgen scrisse il 28 Dicembre 1895 un rapporto
preliminare "Su un nuovo tipo di raggi: una comunicazione
preliminare". Lo spedì alla rivista della Würzburg's PhysicalMedical Society. Fu il primo annuncio formale e pubblico dei
raggi X. Röntgen chiamò la radiazione "X", per indicare che era
ancora di tipo sconosciuto. Il nome rimase, anche se molti dei
suoi colleghi suggerirono di chiamarli "raggi di Röntgen"
(Röntgen stesso si oppose a questa denominazione). In alcune
nazioni, quest'ultimo nome è ancora usato. Röntgen ricevette il
primo Premio Nobel per la fisica grazie a questa scoperta.
L'uso dei raggi X per scopi medici fu iniziato da John HallEdwards in Inghilterra. Nel 1908 dovette farsi amputare il braccio
sinistro a causa di una dermatite causata dai raggi X.
Radiografia della mano di Albert von
Kölliker, eseguita da Röntgen
È nota come raggi X quella porzione dello spettro
elettromagnetico con una lunghezza d’onda compresa
approssimativamente tra 10 nanometri (nm) e 1/1000 di
nanometro.
Raggi X con una lunghezza d'onda superiore a 0,1 nm sono
chiamati raggi X molli. A lunghezze minori, sono chiamati
raggi X duri. I raggi X duri si sovrappongono con i raggi
gamma meno energetici, ma vengono distinti da essi a seconda
della loro origine: i fotoni X sono prodotti da elettroni
energetici, mentre quelli gamma da transizioni all'interno di un
nucleo atomico.
I raggi X sono usati principalmente per fini medici (attraverso
le radiografie), nell'analisi chimica con la spettrofotometria
XRF e nell'analisi della struttura dei materiali con la
cristallografia a raggi X e con la spettroscopia di assorbimento
dei raggi X.
Spettro elettromagnetico
L'insieme delle radiazioni costituisce lo spettro
elettromagnetico.
Le radiazioni sono onde elettromagnetiche
caratterizzate da una lunghezza d'onda e da una
frequenza. Poiché la lunghezza d’onda e la frequenza
di una radiazione sono inversamente proporzionali,
tanto minore sarà la lunghezza d'onda, tanto maggiore
sarà la frequenza e quindi l'energia.
Con la vista riusciamo a percepire lunghezze d'onda
comprese tra i 400 e i 700 nanometri (nm) a cui
diamo il nome di luce.
Lunghezze d'onda minori corrispondono ai raggi
ultravioletti, ai raggi X ed ai raggi gamma che hanno
tutti quindi frequenza superiore alla luce visibile e
perciò maggiore energia.
Le radiazioni infrarosse, le onde radio e le microonde
hanno invece lunghezze d'onda maggiori della luce e
trasportano energia inferiore.
Come l'orecchio ha dei limiti nella percezione
del suono, l'occhio ha dei limiti nella visione
della luce. In entrambi i casi, vi sono limiti
superiori e inferiori. L'occhio non può vedere la
radiazione elettro-magnetica oltre la zona
violetta dello spettro e al di sotto della zona
rossa. Lo spettro elettromagnetico si compone
delle zone al di sopra e al di sotto di questi
limiti, incluso il campo visibile.
La radiazione con una lunghezza d'onda inferiore a 0,4 µ
è denominata luce ultravioletta. Questa zona scende fino
a una lunghezza d'onda di circa 0,5 mµ. Al di sotto di
questa zona, si trova quella dei raggi X e si stende fino a
una lunghezza d'onda di circa 0,006 mµ. La parte
inferiore dello spettro si compone di onde denominate
raggi gamma. Questa zona si trova al di sotto della zona
dei raggi X. Dalla parte dello spettro, dove la luce ha
lunghezza d'onda maggiore, cioè oltre il rosso, si trova la
zona denominata infrarossa. Quest'ultima va da 0,7 µ a
0,4 mm. Quindi, viene la zona delle microonde, con
lunghezze d'onda da 0,4 mm. a 100 cm. Oltre a questa,
vi sono tre campi di onde radio: onde corte da 1 m. a 100
m.; onde medie da 200 m. a 600 m.; onde lunghe
superiori a 600 m.
È interessante rilevare che solo una parte assai
limitata dello spettro contiene radiazioni visibili
all'occhio. Per quanto le onde delle diverse zone
abbiano tutte le stesse proprietà, si impiega il
termine luce solo per la parte visibile dello
spettro e le due zone circostanti. Le parti di luce
visibile dello spettro sono emesse da corpi
incandescenti. Il campo di raggi gamma
rappresenta il risultato della disintegrazione
radioattiva. Le onde radio possono essere
generate da scariche che producono onde
elettromagnetiche. Quantunque si distinguano
varie zone nello spettro, non si può dire che
esistano tra esse limiti netti.
Spettro elettromagnetico
Raggi
Gamma
Raggi
X
Ultra
violetto
Luce
visibile
Infrarosso
Microonde
Onde.Radio
Spettro visibile: Violetto | Blu | Ciano | Verde | Giallo | Arancione | Rosso
Lunghezza d'onda
La lunghezza d'onda è la
distanza tra punti ripetitivi
di una forma d'onda.
Viene comunemente
indicata dalla lettera greca
lambda (λ).
In un'onda sinusoidale, la
lunghezza d'onda è la
distanza tra i picchi:
La lunghezza d'onda ha una relazione inversa con
la frequenza, il numero di picchi passati in un dato
tempo. la lunghezza d'onda è uguale alla velocità
dell'onda divisa per la sua frequenza. Quando si
ha a che fare con la radiazione elettromagnetica
nel vuoto, questa velocità è la velocità della luce
c, e la conversione diventa:
dove:
λ = è la lunghezza d'onda di un‘onda
elettromagnetica
c = velocità della luce = 3×108 m/s
ν = frequenza dell'onda
Per le onde radio questa relazione viene
trattata facilmente dalla formula: metri
della lunghezza d'onda = 300/frequenza in
megahertz (MHz)
Quando le onde luminose (e altre onde
elettromagnetiche) passano attaverso un
materiale, la loro lunghezza d'onda viene
ridotta da un fattore pari all‘indice di
rifrazione n del materiale, ma la frequenza
dell'onda non cambia.
Radiazione elettromagnetica
La radiazione elettromagnetica è, dal punto di vista
dell'elettromagnetismo classico, un fenomeno
ondulatorio dovuto alla contemporanea propagazione
di perturbazioni periodiche di un campo elettrico e di
un campo magnetico, oscillanti in piani tra di loro
ortogonali.
Tubo radiogeno
Un tubo radiogeno o Tubo a raggi X è un
tipo di tubo a vuoto destinato alla produzione
di Raggi X: a differenza dei normali tubi a
vuoto la tensione di lavoro è estremamente
elevata, da 40.000 a 135.000 Volt, e non
amplifica nulla ma genera soltanto radiazione
X.
Descrizione di un Tubo
radiogeno minimale
Schema di tubo
(K=catodo,
A=anticatodo, W=fluido
refrigerante)
Il tubo radiogeno è una ampolla di vetro sotto vuoto
spinto, che contiene un catodo e un anodo ad alta
tensione. Il catodo (o polo negativo), come nelle
normali valvole termoioniche, a sua volta è composto
dal filamento riscaldatore (alimentato a bassa
tensione) e dal catodo vero e proprio collegato al
circuito ad alta tensione. L'anodo (polo positivo)
invece, situato al polo opposto dell'ampolla, è
costituito da un disco obliquo di metallo pesante (
tungsteno per i tubi diagnostici tradizionali,
molibdeno o rodio per i tubi usati in diagnostica
senologica ). L'anodo può essere anche detto
anticatodo.
Il tubo radiogeno è contenuto a sua volta in una
guaina metallica (generalmente di alluminio, con
schermature di piombo) riempita di olio
dielettrico:l'olio consente sia di dissipare il calore
generato dal tubo in funzione, che di garantire
l'isolamento elettrico tra i contatti esterni di
anodo e catodo. Scopo della guaina è sia di
protezione meccanica, sia di assorbire alcune
delle lunghezze d'onda dei raggi X emessi dal
tubo che non sono utili agli scopi preposti.
I tubi radiogeni emettono una radiazione X di molte
lunghezze d'onda diverse, cioè policromatica: tali
lunghezze d'onda dipendono sia dal tipo di metallo del
disco anodico sia, soprattutto, dalla tensione di
funzionamento: quanto più la tensione è alta, tanto più
breve è la lunghezza d'onda dei raggi X (radiazione più
dura, più penetrante): mentre operando a tensione più
bassa si avranno raggi X molli meno penetranti. Inoltre,
aumentando la corrente aumenta proporzionalmente
l'intensità della radiazione emessa: l'operatore deve
quindi regolare questi parametri a seconda delle
necessità.
Funzionamento
Il filamento riscalda il catodo, che inizia ad
emettere elettroni per effetto termoionico; la
nube elettronica intorno ad esso viene
accelerata dall'alta tensione, che proietta gli
elettroni verso l'anodo dove colpiscono il disco
metallico: nell'impatto l'energia cinetica che
avevano acquisito si trasforma in calore (per il
99%) e in radiazione X (per l'1%). La
generazione di raggi X avviene per
Brehmsstrahlung (radiazione di frenamento) e
per radiazione caratteristica.
Nei tubi moderni il disco metallico all'anodo è
rotante: questo accorgimento allunga la vita
utile del tubo evitando che gli elettroni,
colpendo sempre lo stesso punto, erodano
precocemente l'elettrodo (craterizzazione
dell'anodo) e ne migliora la nitidezza
d'immagine. I tubi radiogeni devono essere
alimentati rigorosamente in corrente continua
(altrimenti si avrebbe impatto ed emissione
anche sul catodo, che verrebbe rapidamente
distrutto)
Bremsstrahlung
La radiazione di frenamento o bremsstrahlung è la
radiazione emessa da particelle cariche quando
subiscono una forte decelerazione. Ciò avviene
tipicamente quando le particelle vengono scagliate
contro un bersaglio metallico. Poiché gli elettroni
sono molto più leggeri dei protoni, il bremsstrahlung
elettronico è il più comune.
Secondo le equazioni di Maxwell, le cariche
accelerate emettono radiazione elettromagnetica, e se
l'energia degli elettroni bombardanti è
sufficientemente alta, si ha che la radiazione emessa
si trova nella regione dei raggi X dello spettro
elettromagnetico.
Per lo spettro continuo di bremsstrahlung ottenuto da
particelle accelerate da una differenza di potenziale V,
vale la seguente relazione:
dove -e è la carica dell'elettrone, V è la tensione
corrispondente all'energia delle particelle incidenti, h
è la costante di Planck, c è la velocità della luce e
λmin la lunghezza d’onda minima possibile della
radiazione di frenamento.
La radiazione di bremsstrahlung è caratterizzata da
una distribuzione continua di radiazione che diviene
più intensa e si sposta verso le frequenze maggiori con
l'aumentare dell'energia degli elettroni bombardanti.
Impieghi
Da quasi un secolo i tubi radiogeni sono
ampiamente usati in medicina e in odontoiatria
per scopi diagnostici, ma sono preziosi anche
per effettuare controlli industriali su saldature
e ricerca di fratture in pezzi metallici sottoposti
a stress e non altrimenti ispezionabili. Altri usi
si hanno in archeologia e in storia dell'arte, per
indagini su corpi mummificati e su dipinti di
sospetta autenticità, o che potrebbero
nascondere opere antecedenti.
Radiologia
La Radiologia o diagnostica per immagini è la branca
della medicina che si occupa di fornire immagini (vere,
ricostruite o virtuali) dell'interno del paziente, allo scopo
di fornire informazioni utili alla diagnosi.
Storicamente nasce qualche anno dopo la scoperta dei
raggi X da parte di Wilhelm Conrad Röentgen, avvenuta
nel 1895. Fino alla seconda metà del XX secolo, la
radiologia restava l'unico metodo di esplorazione
indiretto dell'interno del paziente; sul finire del 1900
vennero inventate ed assorbite nella branca radiologica
altre tecniche di esplorazione non basate sull'utilizzo di
radiazioni ionizzanti. Per questo motivo, pur restando il
nome "radiologia" come indicativo delle indagini
interne, talvolta oggi si preferisce la terminologia
diagnostica per immagini.
Le immagini da raggi X sono ottenute
generando, appunto, un potente fascio di raggi
X e facendolo passare attraverso il corpo del
paziente. Tali raggi possono essere assorbiti
dai tessuti del paziente, deviati dagli urti con
gli atomi del corpo, o passare indisturbati e le
frazioni in gioco dipendono dall'energia dei
raggi utilizzati e dal tipo di tessuto irradiato.
Il fascio uscente dal paziente deve essere reso
visibile; per questo motivo, nella prima metà
del 1900 venivano usati opportuni strati di
fosfori su vetro (fluoroscopia): i raggi X
colpivano lo strato, che emetteva luce ed il
radiologo, di fronte al paziente (e al fascio di
radiazione), osservava quanto visibile sul
vetro. Questa geometria, date le quasi nulle
protezioni dalle radiazioni, generò molti casi di
morte tra i radiologi.
La situazione migliorò notevolmente con l'uso
di film fotografici messi a contatto con il
paziente, all'interno di speciali contenitori che
nascondevano il film alla luce. Impressionati
dai raggi X, tali film (lastre) venivano poi
sviluppati, tramite un procedimento
fotografico; questo permetteva al radiologo di
osservare con calma la radiografia, senza
problemi di radiazione, su uno schermo
illuminato in modo uniforme (negativoscopio
o diafanoscopio).
Nella seconda metà del 1900 vennero introdotti
schermi al Tungstato di Calcio da parte della francese
Dupont, in grado di convertire i raggi X in luce: se
posti a contatto con il film, dopo lo sviluppo, si aveva
una radiografia, che da un lato era un po' meno
definita nei dettagli, ma che in compenso permetteva
di avere un'immagine con una dose di radiazioni
ridotta almeno di un fattore 10, con riduzione del
rischio per il paziente. Il film poteva anche essere
sensibile su entrambe le facce, ciascuna a contatto
con un schermo, in modo da ridurre ulteriormente la
dose. La situazione è ulteriormente migliorata negli
anni 60, con l'introduzione di schermi alle Terrre Rare
(Ossifloruro di Gadolinio) da parte dell'italiana
Ferrania: l'efficienza aumentò e in corrispondenza la
dose per esame fornita al paziente diminuì
ulteriormente.
Diagnostica per immagini
Negli anni precedenti il 2000, entrarono
in radiologia i sistemi digitali:
Tomografia assiale computerizzata (CT o
TAC)
Radiografia digitale
angiografia digitale
Tomografia assiale computerizzata
In radiologia la tomografia assiale computerizzata,
indicata con le sigle TAC o meglio TC (CT in
inglese), è una metodica diagnostica per immagini,
che sfrutta radiazioni ionizzanti (raggi X) e
consente di riprodurre sezioni (tomografia)
corporee del paziente ed elaborazioni
tridimensionali. Per la produzione delle immagini è
necessario l'intervento di un elaboratore di dati
(computerizzata). L'aggettivo "assiale" è
inappropriato perché obsoleto: le moderne
metodiche permettono scansioni trasversali e
ricostruzioni delle immagini su ogni piano e non
solo su quello assiale.
Metodica
L'immagine del corpo da studiare viene creata misurando
l'attenuazione di un fascio di raggi X che attraversa tale corpo.
Questa varia in modo proporzionale alla densità elettronica dei
tessuti attraversati, cioè alla distribuzione spaziale degli elettroni
nello strato corporeo in esame. Poiché le immagini prodotte sono
di tipo digitale, il corpo studiato viene suddiviso in una serie
discreta di elementi di volume (voxel), ai quali corrisponde un
elemento unico d'immagine (pixel), seguente la scala dei grigi.
Quanto più piccolo è il pixel ottenuto tanto maggiore è la
risoluzione spaziale. L'attenuazione è direttamente proporzionale
alla densità elettronica dei tessuti presenti nel voxel: il suo valore
è detto “densitometrico”. Un voxel con alta densità viene
rappresentato con una gradazione di grigio più chiara.
. La metodica TC consente risultati molto migliori
della radiologia tradizionale, per quanto riguarda la
differenziazione dei tessuti molli. Malauguratamente
la dose di radiazioni ionizzante fornita al paziente è
molto più elevata rispetto a una radiografia
tradizionale, tanto più nel caso dei tomografi
multistrato, pertanto si dovrebbe ragionevolmente
ricorrere alla TC solo se strettamente necessario,
soprattutto se i tessuti irradiati sono in accrescimento
(per es. nei bambini). Lo studio TC può essere
migliorato dall'infusione di mezzo di contrasto
endovenoso organo-iodato, che consente una migliore
differenziazione di strutture con densità simile, o
della stessa struttura in tempi diversi, programmabili
attraverso un iniettore a flusso variabile.
Il tomografo computerizzato
L'emettitore del fascio di raggi X ruota attorno al paziente ed il
rivelatore, al lato opposto, raccoglie l'immagine di una sezione del
paziente; il lettino del paziente scorre in modo molto preciso e
determinabile all'interno di un tunnel di scansione, presentando a
ogni giro una sezione diversa del corpo. Le sequenze di immagini,
assieme alla informazioni dell'angolo di ripresa, sono elaborate da
un computer, che presenta il risultato sul monitor. Tale risultato è
costituito da una serie di sezioni contigue dello spessore
reimpostato: l'insieme delle sezioni ricostruite costituiscono i dati
inerenti il volume di scansione che possono essere ricostruiti da un
software di rendering tridimensionale per produrre immagini
tomografiche di qualsiasi altro piano spaziale o, in alternativa, per
ottenere immagini tridimensionali o endoscopiche.
Radiografia digitale
Sono indicati con questo termine i sistemi di radiografia
diretta, nei quali la rivelazione dell'immagine avviene
tramite un sensore che fornisce in uscita direttamente i
dati digitali, senza bisogno di procedimenti intermedi.
Questi sensori sono utilizzati nella stessa posizione in cui
vengono messi i sistemi analogici basati sul film
radiografico, cioè dietro al paziente, dalla parte opposta
del tubo a raggi X, in modo da raccogliere il fascio
emergente dal paziente. Entro breve tempo
dall'esposizione (da 5 a 30 secondi), i dati digitali
dell'immagine sono spediti lungo un cavo, normalmente
una fibra ottica, fino al computer di controllo, che mostra
l'immagine appena acquisita. Questa viene poi spedita per
la stampa e per l'archiviazione lungo la rete ospedaliera.
Metodiche che sfruttano una sorgente
radiante o RADIOFARMACO posta
all'interno del corpo umano in forma
liquida iniettabile:
Metodiche di medicina nucleare
(PET, SPECT, Gamma Camera,
Scintigrafia)
Modalità diagnostiche che, pur ottenendo
immagini senza l'uso dei raggi x, sono entrate
anch'esse nel campo radiologico:
ecografia / ultrasuoni
Risonanza magnetica (RMN o MRI)
Ecografia
L'ecografia è un sistema di indagine
diagnostica medica che non utilizza
radiazioni ionizzanti, ma ultrasuoni e si
basa sul principio dell'emissione di eco e
della trasmissione delle onde ultrasonore.
L'ecografia è in ogni caso, operatoredipendente, poiché vengono richieste
particolari doti di manualità e spirito di
osservazione, oltre a cultura dell'
immagine ed esperienza clinica.
Gli ultrasuoni utilizzati sono compresi tra 1 e 20
MHz. La frequenza è scelta tenendo in
considerazione che frequenze maggiori hanno
maggiore potere risolutivo dell'immagine, ma
penetrano meno in profondità nel soggetto. Queste
onde sono generate da un cristallo piezoceramico
inserito in una sonda mantenuta a diretto contatto con
la pelle del paziente con l'interposizione di un
apposito gel (che elimina l'aria interposta tra sonda e
cute del pazientę, permettendo agli ultrasuoni di
penetrare nel segmento anatomico esaminato); la
stessa sonda è in grado di raccogliere il segnale di
ritorno, che viene opportunamente elaborato da un
computer e presentato su un monitor.
La Risonanza Magnetica Nucleare
(RMN) è una tecnica di indagine sulla
materia basata su principi fisici che
utilizzano la misurazione della precessione
dello spin di alcuni nuclei atomici
sottoposti ad un campo magnetico.
Le informazioni date dalle immagini di
risonanza magnetica sono essenzialmente
di natura diversa rispetto a quelle degli
altri metodi di imaging. Infatti sono
normalmente visibili esclusivamente i
tessuti molli, ed è inoltre possibile la
discriminazione tra tipologie di tessuti non
apprezzabile con altre tecniche
radiologiche.
Oltre ad occuparsi di diagnostica, la radiologia
ha un settore ove radiologi dedicati effettuano
procedure terapeutiche guidate dalle metodiche
di imaging radiologico quali fluoroscopia,
TAC o ecografia:
Radiologia Interventistica
Radiologia interventistica
La radiologia interventistica (RI)
comprende un’ampia gamma di procedure
invasive o mini-invasive diagnostiche o
terapeutiche.
La RI nasce negli anni ’60 per condizioni
fortuite. Infatti nel1964, il dr. Charles Dotter
eseguì "casualmente" la prima angioplastica di
un'arteria iliaca semplicemente passandovi
all'interno con un catetere per angiografia
cerebrale. Il giorno dopo la paziente andò a
ringraziare il medico perché poteva di nuovo
camminare normalmente ed era stata guarita
della stenosi iliaca.
Vantaggi
Nel 90% dei casi viene eseguita in anestesia locale
Richiede tempi di ricovero estremamente brevi e in
alcuni casi può essere effettuata anche in regime
ambulatoriale
Le tecniche di RI sono considerate mini-invasive in
quanto in più del 90% dei casi vengono eseguite per
via percutanea, senza necessità quindi di tomia,
ovvero di esposizione chirurgica dell'organo da
trattare.
I rischi della metodica, rispetto alla chirurgia, sono
decisamente inferiori e, in buona parte dei casi,
trascurabili.
Svantaggi
Necessità frequente dell'uso di metodiche a
raggi X per la guida e il controllo delle
procedure, con esposizione al paziente e in
parte all'operatore.
Uso di mezzi di contrasto intra-arterioso o
intra-venoso.
Operatore-dipendenza: il buon esito della
procedura è legato all'esperienza
dell'operatore.
Effetti biologici delle radiazioni
Gli effetti della radiazione elettromagnetica
sugli esseri viventi dipendono principalmente
da due fattori: la frequenza della radiazione e
le modalità di esposizione (intensità della
radiazione, durata dell'esposizione, parti del
corpo esposte...). Per quanto riguarda la
frequenza della radiazione si usa distinguere
tra radiazioni ionizzanti e radiazioni non
ionizzanti.
Radiazioni ionizzanti
Per radiazioni ionizzanti si intendono le
radiazioni elettromagnetiche di frequenza
sufficientemente alta da essere in grado di
ionizzare gli atomi della sostanza esposta. Tali
radiazioni sono quindi capaci di modificare la
struttura chimica delle sostanze su cui incidono
e possono produrre effetti biologici a lungo
termine sui viventi interagendo con il DNA
delle cellule.
Da sempre l'uomo è soggetto all'azione di
radiazioni ionizzanti naturali, alle quali si da il
nome di fondo radiattivo naturale (o più
semplicemente fondo naturale). Il fondo
naturale è dovuto sia alla radiazione terrestre
(radiazione prodotta da nuclidi primordiali o
da nuclidi cosmogenici) che da quella
extraterrestre (la radiazione cosmica). Per la
loro presenza l'uomo riceve mediamente una
dose di 2.4 mSv/a, valore che però varia
moltissimo da luogo a luogo. Nel nostro paese
ad esempio la dose media valutata per la
popolazione è di 3.4 mSv/a.
Questo valore deve costituire il riferimento per
dare eventuali valutazioni di rischio
radioprotezionistico. La caratteristica di una
radiazione di poter ionizzare un atomo, o di
penetrare più o meno in profondità all'interno
della materia, dipende oltre che dalla sua
energia anche dal tipo di radiazione e dal
materiale con il quale avviene l'interazione. Le
radiazioni ionizzanti si dividono in due
categorie principali: quelle che producono ioni
in modo diretto (le particelle cariche α , β− e
β+;) e quelle che producono ioni in modo
indiretto (neutroni, raggi gamma raggi X ).
Radiazioni non ionizzanti
Si designano come non ionizzanti quelle
radiazioni di frequenza non sufficiente a
provocare gli effetti su esposti.
Un esempio di radiazioni non ionizzanti sono
le onde radio. Si ritiene comunemente che le
radiazioni non ionizzanti possano avere effetti
sui viventi solo per i loro effetti termici, non
possedendo quindi il potenziale mutageno e
cancerogeno delle radiazioni ionizzanti.
Tipi di Radiazione
I diversi tipi di radiazione elettromagnetica:
raggi alfa (basso potere di penetrazione
nella materia), radiazione beta e
radiazione gamma (alto potere di
penetrazione)
Le radiazioni ionizzanti possono essere
prodotte con vari meccanismi. i più comuni
sono : decadimento radioattivo, fissione e
fusione nucleare, emissione da corpi
estremamente caldi (radiazione di corpo
nero) o da cariche accelerate
(bremstrahlung, o radiazione di
sincrotone).
Per poter ionizzare la materia la radiazione deve
possedere un'energia tale da poter interagire con gli
elettroni degli atomi cui viene a contatto. Le particelle
cariche possono interagire fortemente con la materia,
quindi elettroni, positroni e particelle alfa, possono
ionizzare la materia direttamente. Queste particelle
possono derivare dai decadimenti nucleari che
vengono chiamati decadimento alfa per le particelle
alfa e beta per gli elettroni e i positroni. In questi casi
il potere di penetrazione di queste radiazioni è
limitato, in quanti le particelle alfa (anche se molto
ionizzanti) non possono superare strati di materia
superiori ad un foglio di carta, mentre le particelle
beta possono essere schermate da un sottile strato di
alluminio.
Anche i fotoni e i neutroni d'altro canto, pur
non essendo carichi, se dotati di sufficiente
energia possono ionizzare la materia (fotoni
con frequenza pari o superiore ai raggi
ultravioletti sono ritenuti ionizzanti per
l'uomo). In questo caso, queste particelle sono
meno ionizzanti delle precedenti, ma possono
penetrare molto a fondo nella materia e per
quelli più energetici potrebbe non bastare un
grosso muro di cemento armato per schermarle
Effetti biologici
Nei casi in cui la radiazione ionizzante incida su tessuti
biologici, può causare danni di tipo sanitario. La radiazione alfa
presenta una basso potere di penetrazione, quindi viene
facilmente fermata dallo strato superficiale della pelle costituita
da cellule morte, quindi non è pericolosa per l'uomo nei casi di
irradiazione esterna. Diventa invece pericolosa nelle situazioni
in cui la sorgente radioattiva viene inalata o ingerita
(irradiazione interna) perché in questo caso può ledere
direttamente tessuti radiosensibili (tipico caso è quello del radon
in cui appunto l'isotopo radioattivo viene inspirato e quindi può
decadere all'interno del corpo umano emettendo radiazione alfa).
La radiazione gamma (fotoni) invece, avendo un potere di
penetrazione molto elevato, può risultare pericolosa per gli
esseri viventi anche in situazioni di irradiazione esterna. La
quantità di radiazione assorbita da un corpo viene chiamata dose
assorbita e si misura in gray. Altre grandezze importanti da
considerare sono la dose equivalente e la dose efficace.
Dose assorbita
La dose assorbita rappresenta la quantità di
energia rilasciata dalla radiazione ad un tessuto
organico. La dose assorbita si misura in Gray
(Gy), dove 1 Gy rappresenta 1 J di radiazione
assorbita per 1Kg di massa. Poiché tale
definizione coinvolge solamente la quantità di
energia rilasciata, ne deriva che 1 Gy produce
sui tessuti effetti biologici di diversa intensità a
seconda del tipo di radiazione in esame (α, β, γ).
Spesso è interesse riferirsi alla dose assorbita
per unità di tempo, ovvero all'intensità di dose
assorbita
I danni della radiottività sull'organismo
Dose (Gray)
Sintomi
immediati
Fase Latente
Malattie
Conseguenze
0,1 -0,5
Lieve nausea
Giorni,
settimane
Lieve anemia
Sopravvivenza
100%
1,0 – 2,0
Nausea e
vomito
10-14 giorni
Disappetenza,
stanchezza
anemia
Sopravvivenza
90%
2,0 – 3,5
Nausea e
vomito da 1-2
gg
7-14 giorni
Perdita di
capelli, danni
midollari,
infezioni
Mortalità al 3540 %
3,5 – 5,5
Nausea e
7-14 giorni
vomito per 2 gg
Perdita di
capelli,
sanguinamenti
interni, danno
midollare
grave, lievi
lesioni intestin.
Mortalità del
50% entro 6
settimane
Dose (Gray)
Sintomi
immediati
Fase Latente
Malattie
Conseguenze
5,5 – 7,5
Vomito grave
per 2 gg
5-10 giorni
Perdita di capelli,
distruzione
midollare,
infezioni, lesioni
intestinali
Morte probabile
entro 3 settimane
7,5 – 10
Vomito
immediato per gg
5-7 giorni
Danni gravi
all’intestino ed al
midollo osseo
Morte quasi certa
entro 3 settimane
10 – 20
Vomito e
stanchezza
5-7 giorni
Lesioni gravi
intestino, midollo
e polmoni,
perdita di
coscienza
Morte certa entro
15 giorni
Oltre 20
Coma
Nessuna
Morte certa entro
poche ore
Morte certa
