Proteção Radiológica e higiene das Radiações ANTONIO FILHO

Transcrição

1 Proteção Radiológica e higiene das Radiações ANTONIO FILHO

2 Proteção Radiológica e higiene das radiações INTRODUÇÃO A Radiologia é uma especialidade difícil e perigosa e exclui toda improvisação. É imperativo que somente a pessoas com relevantes conhecimentos técnicos em radiologia diagnóstica e em radioproteção seja permitido utilizar raios X. E responsabilidade do operador assegurar o uso de proteção máxima para si e para o paciente. Os regulamentos e medidas de proteção radiológica são em geral baseados nas recomendações fornecidas pelos seguintes órgãos internacionais: IAEA (International Atomic Energy Agency) - Agência Internacional de Energia Atômica; ICRP (International Commission on Radiological Protection) Comissão Internacional de Proteção Radiológica; ICRU (International Commission on Radiological Units) - Comissão Internacional de Unidades (Medidas) Radiológicas. No Brasil, o órgão de referência em proteção radiológica e metrologia das radiações ionizantes é o Instituto de Radioproteção e Dosimetria (IRD) da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN). O regulamento técnico com as diretrizes básicas de proteção radiológica em radiodiagnóstico médico e odontológico, no Brasil, foi estabelecido mediante a portaria 453, de 1 de junho de 1998, da Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde. Esse regulamento está baseado nas recomendações da Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP). UNIDADES DE MEDIDA DE RADIAÇÃO Exposição (X) Fornece a quantidade de ionizações produzidas no ar pela radiação. Aplica-se apenas aos raios X ou gama com energia até 3MeV (mega elétron- volt). E definida como o quociente entre a soma de todas as cargas elétricas de todos os íons de mesmo sinal produzidos em um volume de ar pela massa desse volume de ar.

3 Dose absorvida (D) E definida como a quantidade de energia cedida à matéria pela radiação ionizante por unidade de massa da matéria irradiada, no local de interesse. A unidade tradicional de medida para dose absorvida de radiação (D) é o rad (radiation absorbed dose dose absorvida de radiação). No Sistema Internacional de medidas, a unidade de medida de dose absorvida (D) é o J/kg (joule por quilograma) ou, denominado Gray, representado pelo símbolo Gy. Dose equivalente (H) Os efeitos biológicos de diferentes tipos de radiação ionizante não são idênticos. Dependem da qualidade da radiação e das condições de irradiação. A mesma deposição de energia de diferentes tipos de radiação pode não produzir os mesmos efeitos biológicos. Dose equivalente efetiva (H ef ) H = D X Q X N A dose equivalente efetiva (Hef) permite que doses em diferentes partes do corpo sejam comparadas pela conversão de todas elas em uma dose equivalente de corpo inteiro. Leva em conta que algumas partes do corpo são mais sensíveis à radiação do que outras. É definida pela soma dos produtos da dose equivalente (H) em cada órgão, pelos fatores de ponderação dos tecidos ou órgãos correspondentes (WT). Hef = H x WT

4 EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES Os raios X, quando atravessam o corpo humano, têm parte de sua energia absorvida pelos tecidos do corpo, levando a efeitos biológicos que são dependentes da dose absorvida (quantidade), da taxa de exposição (tempo) e da forma da exposição (volume irradiado) Efeitos somáticos São aqueles que não são transmitidos às linhagens seguintes. Dividem-se em: imediatos e tardios. Efeitos somáticos imediatos (agudos) São efeitos que podem ser observados pouco tempo após o organismo ser submetido a altas doses de radiação por um curto período de tempo. Exemplo: Uma dose de 4,5 Sv (450rad) por uma hora no corpo inteiro causará em: Poucas horas Vômitos e diarréia; Algumas semanas Febre, queda de cabelo e perda de peso Efeitos somáticos tardios (de longo prazo) São efeitos que podem ser observados após um período de latência (20 anos ou mais), ou seja, tempos após o organismo ter sido submetido à radiação ionizante, como no caso de alguns tumores malignos (câncer), que podem ocorrer anos após a exposição à radiação. Efeitos Genéticos São transmitidos aos descendentes dos indivíduos irradiados por alterações introduzidas na molécula de DNA. É importante lembrar que mutações genéticas não são causadas apenas por radiações ionizantes. Alguma substâncias químicas, altas temperaturas e outros agentes podem também produzi-las. Efeitos teratogênicos Os efeitos biológicos podem ser classificados de acordo com as condições sob as quais eles aparecem, em: determinísticos e estocásticos (randômicos):

5 Efeitos biológicos determinísticos São caracterizados por uma relação determinada entre dose e efeito. Esses efeitos variam muito pouco de uma pessoa para a outra, e aparecem quando a dose atinge ou ultrapassa um certo valor, denominado limiar. Como exemplos, podem ser citados a catarata e a esterilidade. Efeitos biológicos estocásticos ou randômicos São caracterizados por uma relação probabilística entre dose e efeito. O grau de severidade do efeito independe da dose recebida. São efeitos tardios que aparecem apenas após um período de latência, o qual pode variar de alguns anos a algumas décadas. LIMITES DE DOSE EQUIVALENTE O homem sempre esteve e estará continuamente exposto às radiações ionizantes naturais, como os raios cósmicos e os radionuclídeos naturais. A dose equivalente média, devido a essas radiações naturais, é estimada em cerca de 2,6 msv (0,26 rem) por ano, segundo a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN). Aproximadamente 90% da exposição da população às radiações ionizantes produzidas pelo homem resulta de aplicações médicas, e mais de 90% dessa exposição é devida aos raios X diagnóstico. Como as radiações ionizantes produzem danos aos tecidos vivos, os limites de dose equivalente são estabelecidos de modo que a probabilidade de dano seja tão pequena que o efeito não possa ser detectado. Dose equivalente efetiva (Hef) Para operadores A dose equivalente efetiva (Hef), para operadores não deve exceder 0,02Sv (2rem) em qualquer período de cinco anos consecutivos, não podendo ser maior que 0,05Sv (5rem) em nenhum ano. Hef < 0,05Sv / ano Para indivíduos do público A dose equivalente efetiva (Hef) anual para indivíduos do público não deve exceder 1mSv (1OOmrem). Para mulheres no período gestacional (gravidez) Em mulheres no período gestacional, a dose na superfície do abdome (da mãe) não deve exceder 2mSv (200mrem) durante o período gestacional. A dose equivalente máxima para o feto é de 1mSv (1OOmrem) em todo o período. Para estudantes

6 A dose equivalente efetiva (Hef) para estudantes com idade entre 16 e 18 anos, em estágio de treinamento profissional, não deve exceder 0,006Sv (0,6rem) em nenhum ano. Dose equivalente para extremidades Para operadores A dose equivalente para extremidades não deve ser maior que 0,5Sv (50rem) por ano. Para estudantes A dose equivalente anual para extremidades não deve ser maior que 0,15Sv (150mSv) Limite da dose efetiva O limite da dose efetiva cumulativa em qualquer idade depois dos 18 anos, para um trabalhador ocupacional- mente exposto (operador), pode ser calculado pela fórmula: Onde N representa a idade em anos. Limite da taxa de exposição em radioscopias Em radioscopias, a taxa de exposição na mesa não deve excedera 10R/min. DOSÍMETROS Todo pessoal ocupacionalmente exposto deve portar medidores individuais de dose (dosímetros pessoais) durante a jornada de trabalho. É importante ressaltar que os monitores individuais de dose são pessoais e intransferíveis, e servem para quantificar a exposição do operador (técnico, tecnólogo ou médico) à radiação ionizante na jornada de trabalho. Monitoração individual de dose de corpo inteiro Geralmente é feita com dosímetro na forma de crachá, posicionado na parte do corpo mais exposta à radiação, geralmente no tórax (Fig. 8.1). No caso da utilização de avental plumbífero, deve ser posicionado na lapela, por fora do avental (Fig. 8.2).

7 CONCEITOS BÁSICOS EM RADIOPROTEÇÃO Toda pessoa ocupacionalmente envolvida com raios X deve ter conhecimento da Portaria 453 de 01 de junho de 1998, da Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde. E responsabilidade do operador (técnico, tecnólogo, médico) proporcionar ao paciente uma exposição mínima à radiação, suficiente para a obtenção de uma imagem radiográfica com todas as informações necessárias ao diagnóstico. Proteção Radiológica do Ecossistema A preocupação com o meio ambiente, em Proteção Radiológica, sempre teve como foco as pessoas que nele e dele vivem. Quando se faz uma avaliação dos níveis de radioatividade natural, de dispersão de material radioativo por instalações do ciclo do combustível nuclear, principalmente das áreas de mineração e beneficiamento de material radioativo, a preocupação sempre foram os níveis de exposição ou contaminação a que as pessoas poderiam ser expostas, direta ou indiretamente, causando doses de radiação e riscos adicionais de dano à sua saúde. No Brasil, os procedimentos, os critérios científicos e metodológicos estão bem detalhados na Posição Regulatória 3.01/008:2011 da CNEN que trata do Programa de Monitoração Radiológica Ambiental'. NORM e TENORM As siglas NORM e TENORM são abreviações de Naturally Occurring Radioactive Materials e Tecnollogically Enhanced Naturally Occurring Materials, que constituem campos da Proteção Radiológica que tratam dos materiais utilizados ou processados pelo homem, que possuem

8 concentrações de radionuclídeos naturais, que podem induzir doses de radiação significativas e que são responsáveis pela sua exposição à radioatividade natural. Conceito de Segurança Radiológica A Segurança constitui uma parte importante da Proteção Radiológica. Sem o estabelecimento de uma Cultura de Segurança, que inclui estrutura, organização, prática, habilidade, treinamento e conhecimento, fica difícil estabelecer um nível de proteção adequado. Segurança Doméstica e Externa Recentemente, se estabeleceram programas de segurança domésticos e também para público externo, quando da realização dos denominados grandes eventos. Neles existe uma preocupação para assegurar o usufruto por parte dos membros do público do país e de outros países, das promoções e eventos artísticos, esportivos e até religiosos, destinados a milhares de pessoas. PRINCÍPIOS DE PROTEÇÃO RADIOLÓGICA Justificação Os objetivos da proteção contra as radiações são a prevenção ou a diminuição dos seus efeitos somáticos e a redução da deterioração genética dos povos, onde o problema das exposições crônicas adquire importância fundamental. Considera-se que a dose acumulada num período de vários anos seja o fator preponderante, mesmo que as doses intermitentes recebidas durante esse período sejam pequenas. Otimização O princípio básico da proteção radiológica ocupacional estabelece que todas as exposições devem ser mantidas tão baixas quanto razoavelmente exequíveis (ALARA: As Low As Reasonably Achievable). Tão baixo quanto razoavelmente possível. Estudos epidemiológicos e radiobiológicos em baixas doses mostraram que não existe um limiar real de dose para os efeitos estocásticos. Assim, qualquer exposição de um tecido envolve um risco carcinogênico, dependendo da radiossensibilidade desse tecido por unidade de dose equivalente (coeficiente de risco somático). Além disso, qualquer exposição das gônadas pode levar a um detrimento genético nos descendentes do indivíduo exposto. O princípio ALARA estabelece, portanto, a necessidade do aumento do nível de proteção a um ponto tal que aperfeiçoamentos posteriores produziriam reduções menos significantes do que os esforços necessários. A aplicação desse princípio requer a otimização da proteção radiológica em todas as situações onde possam ser controladas por medidas de proteção, particularmente na seleção, planejamento de equipamentos, operações e sistemas de proteção.

9 SITUAÇÕES DE EMERGÊNCIA Um dos cenários possíveis de ocorrência em Proteção Radiológica é o funcionamento da instalação ou do procedimento técnico apresentar um desvio de operação e possibilitar o surgimento de sequências de eventos indesejáveis e até perigosos. Neste caso, a presteza no atendimento a estas situações de emergência, deve ser eficiente e rápido, para evitar danos crescentes, à medida que o tempo passa. Sistema Emissor de Raios X INTRODUÇÃO O sistema emissor de raios X, também denominado cabeçote, é constituído pelo tubo (ampola) de raios X e pela cúpula (carcaça) que o envolve. O tubo (ampola) de raios X é composto por um envoltório geralmente constituído de vidro pirex, resistente ao calor, lacrado, e com vácuo formado no seu interior, onde são encontrados o catódio (pólo negativo) e o anódio (pólo positivo), posicionados a determinada distância um do outro, e soldados no corpo do tubo em posição axial oposta. Existem também os chamados tubos combinados de vidro-metal e de metal-cerâmica, que possuem uma janela, correspondente à parte do tubo sem o metal, por onde emergem os raios X. O CATÓDIO O catódio é responsável pela liberação dos elétrons, que irão se chocar no anódio produzindo raios X e calor. E constituído por um ou dois filamentos helicoidais de tungstênio, que suportam temperaturas elevadas (acima de C), e se localizam no interior de um copo raso denominado coletor eletrônico, que possui a função de evitar a dispersão dos elétrons liberados. A maioria dos tubos apresenta dois filamentos que possuem comprimentos diferentes e características elétricas distintas (o maior está relacionado ao foco grosso e o menor, ao foco fino) (Fig. 3.1).

10 O ANÓDIO O anódio é uma placa metálica de tungstênio, ou uma liga de tungstênio-rênio, ou molibdênio (mamógrafos), que possui uma angulação com o eixo do tubo, e é capaz de suportar as altas temperaturas resultantes do choque dos elétrons oriundos do catódio. Características físicas de um anódio Os pré-requisitos para um anódio são: Alto ponto de fusão; Alta taxa de dissipação de calor; Alto número atômico. A eficiência na produção de raios X é diretamente proporcional ao número atômico dos átomos do alvo (anódio), ou seja, a produção de raios X será tão mais eficiente quanto maior for o número atômico dos átomos do alvo (anódio). O material mais apropriado para um anódio é o tungstênio (W), que possui número atômico alto (74); ponto de fusão elevado (3.410 C ± 20 C); e uma boa condutividade térmica (semelhante à do cobre). Em um anódio giratório, o ponto de impacto dos elétrons é denominado pista focal (Fig. 3.4). Quanto maior o diâmetro do anódio, maior será a pista focal, e melhor a distribuição do calor pelo anódio, facilitando o seu resfriamento.

11 A CÚPULA (CARCAÇA) A cúpula (carcaça) corresponde a um invólucro metálico (duplo) revestido internamente de chumbo. No seu interior, é colocado o tubo de raios X imerso em óleo de isolamento e refrigeração (Fig. 3.7). A cúpula (carcaça) do tubo de raios X possui as funções de proteção mecânica e elétrica do tubo, dissipação de calor e absorção da radiação extrafocal. A cúpula (carcaça) possui um orifício de vidro (parte sem metal), por onde emerge o feixe de radiação, denominado janela. O TUBO DE RAIOS X Denominação de um tubo de raios X Os tubos de raios X são denominados em função da quilovoltagem (kv) máxima suportada, seguido pela potência máxima suportada nos focos fino e grosso, conforme ilustrado no exemplo a seguir: Tubo de raios X tipo 150/30/50; 150 = kv máximo suportado pelo tubo (150kV); 30 = Potência (watt) máxima suportada pelo tubo no foco fino (30kW); 50 = Potência (watt) máxima suportada pelo tubo no foco grosso (50kW).

12 Dissipação de calor A dissipação do calor do tubo de raios X ocorre pelo contato do tubo com o óleo (no interior da cúpula), e pelo contato da cúpula (carcaça) com o ar ambiente. Em tubos que necessitam de uma dissipação do calor mais intensa (dissipação forçada), ela é feita através de: Ventilador na cúpula (carcaça); Circulação de água dentro de uma serpentina em contato com o óleo da cúpula (carcaça); Circulação e refrigeração do óleo. Formação dos Raios X INTRODUÇÃO Os raios X têm origem no choque de elétrons acelerados contra um obstáculo material (alvo), geralmente de metal. A interação entre esses elétrons e os átomos do obstáculo resultará na formação dos raios X e calor. A liberação dos elétrons ocorre no catódio, em função da energia térmica (aquecimento) fornecida ao filamento, processo denominado emissão termiônica. O filamento helicoidal do catódio é aquecido até aproximadamente 2000 C, por intermédio de um transformador especial de filamento, gerando, assim, os elétrons (nuvem eletrônica ou carga espacial), que são acumulados em torno do filamento em um coletor eletrônico, evitando a dispersão (Fig. 4.1). O ajuste da intensidade do feixe de elétrons (quantidade de raios X) é dado pela intensidade da corrente do tubo de raios X (ma).

13 Com a aplicação de uma corrente de alta tensão (kv) no tubo de raios X, de modo que o pólo negativo seja o catódio e o pólo positivo seja o anódio, os elétrons (em forma de feixe) serão, simultaneamente, repelidos do catódio e atraídos pelo anódio. O vácuo no interior do tubo tem as funções de evitar uma redução da velocidade no deslocamento dos elétrons do catódio até o anódio e isolar a alta tensão. O circuito elétrico responsável pela geração dos elétrons (intensidade do feixe de radiação ma) é diferente do circuito gerador de alta tensão (kv). Os elétrons são desacelerados no anódio (no ponto ou pista focal), e sua energia é convertida em calor e raios X. O tipo de interação entre o elétron incidente e o alvo (anódio) irá determinar o tipo de radiação formada. O feixe útil de radiação Os raios X que saem pela janela da cúpula (carcaça) são denominados feixe útil de radiação e correspondem a apenas cerca de 10% de toda a radiação gerada no tubo de raios X. Como apenas o feixe útil de radiação possui importância na formação da imagem radiográfica, toda referência aos raios X ou feixe de radiação corresponderá ao feixe útil de radiação (Fig. 4.7).

14 O feixe útil de radiação é divergente e de formato cônico. Não é uniforme em intensidade em um plano transversal devido, basicamente, a dois fatores: 1. "Lei do inverso do quadrado da distância" A intensidade da radiação decresce proporcionalmente ao quadrado da distância da fonte emissora (Fig. 4.8). Devido ao formato cônico do feixe de radiação, todos os seus pontos em um plano transversal não estão a uma mesma distância do foco emissor, ou seja, os raios X periféricos estão a uma distância maior do que o raio central. Formação da Imagem Radiográfica INTRODUÇÃO A formação da imagem radiográfica é regida pelas leis da ótica geométrica, ou seja, obedece a uma relação direta das distâncias relativas entre o foco (emissor de radiação), o objeto (região do corpo em estudo) e o anteparo (filme radiográfico ou tela fluoroscópica). Para uma melhor compreensão do assunto, será utilizada a seguinte nomenclatura (Fig. 5.1): Fo = Foco (Foco emissor de radiação) O = Objeto (Região do corpo em estudo) Fi = Filme radiográfico (Anteparo) d = Distância DFoFi = Distância foco-filme (Distância foco-anteparo) dofi = Distância objeto-filme (Distância objetoanteparo) DFoO = Distância foco-objeto

15 Onde: I = Tamanho da imagem O = Tamanho do objeto DFoFi - Distância foco-filme (distância foco-anteparo) DFoO = Distância foco-objeto A IMAGEM RADIOGRÁFICA O feixe de raios X atenuado ao atravessar o objeto cria uma imagem não perceptível ao olho humano denominada imagem radiante. Essa imagem pode tornar-se visível sobre um receptor (emulsão fotográfica; écran radioscópico), que faz aparecer, às variações de luminescências proporcionais, as intensidades recebidas. Em função do receptor, obtém-se a formação de dois tipos de imagem: Radioscópica É uma imagem produzida através da incidência do feixe de radiação sobre um écran fluoroscópico. Nesse caso, as áreas escuras correspondem às imagens radiopacas e as áreas claras correspondem às imagens radiotransparentes (Fig. 5.13).

16 Radiográfica É uma imagem produzida através da incidência do feixe de radiação sobre uma emulsão fotográfica (filme radiográfico). Na radiografia, as áreas escuras correspondem às imagens radiotransparentes e as áreas claras correspondem às imagens radiopacas (Fig. 5.14). Projeção da imagem radiográfica A imagem radiográfica é formada pela sombra projetada de órgãos com formas e estruturas diferentes, situados em diferentes planos do corpo, projetados em um único plano no anteparo (filme radiográfico; écran radioscópico). Quando o feixe de radiação tangencia a superfície de um objeto opaco ou a superfície limitante entre dois objetos de opacidades diferentes, ele origina uma imagem chamada borda ou contorno, que corresponde à separação existente entre duas regiões de densidades diferentes, abordadas, tangencialmente, pelos raios X. Em função disso, a imagem radiográfica projetada poderá apresentar os seguintes resultados:

17 Superposição de imagens Com os parâmetros técnicos corretos (kv e mas), quando duas estruturas com densidades semelhantes estão situadas em planos diferentes, e se superpõem numa radiografia, elas conservam seus respectivos contornos (Fig. 5.15). Somação de imagens Quando duas estruturas de densidades semelhantes estão situadas em contato íntimo (mesmo plano), e se superpõem numa radiografia, não são separadas por nenhum contorno, suas imagens se confundem ao nível do contato (Fig. 5.16).