RADIOPROTEZIONE IN PET

1. RADIOPROTEZIONE IN PET Prof Tolmino Corazzari Laboratorio Universitario di Fisica Medica

2. TIPOLOGIE DI ESPOSIZIONE A RADIAZIONI IONIZZANTI • ESPOSIZIONI MEDICHE • ESPOSIZIONI OCCUPAZIONALI • ESPOSIZIONI PUBBLICO

3. ICRP (International Commission on Radiological Protection) Table: dose limits recommended by the IRCP (1) La dose assorbita è l'energia che l'unità di massa di una sostanza assorbe dalla radiazione. L'unità di misura, il gray, corrisponde all'unità di energia (1 J) divisa per l'unità di massa (kg). Nel sistema c.g.s. (centimetro-grammo-secondo) unità di misura della dose arrorbita era il rad (acronimo di: radiation absorbed dose). La conversione rad-gray è: 1 rad = 0.01 Gy. La dose equivalente è la dose assorbita moltiplicata per l'efficacia biologica relativa (EBR) del particolare tipo di radiazione considerata. 1 Sv è la dose assorbita da una qualsiasi radiazione che ha la stessa efficacia biologica di 1 Gy di raggi X. Nel sistema c.g.s. (centimetro-grammo-secondo) la dose equivalente era misurata in REM (acronimo di: roentgen equivalent man), corrispondente alla dose misurata in rad moltiplicata per l'EBR.

4. Limiti di dose annua • Dose equivalente totale effettiva al corpo intero: 5 rem (50mSv) • cristallino: 15 rem (150mSv) • Somma della dose profonda e delle dosi equivalenti impegnate in tutti i restanti tessuti corporei ed estremità: 50 rem (500mSv) • feto: 0.5 rem (5mSv) ICRP (1)

5. ESPOSIZIONI MEDICHE

6. DOSIMETRIA INTERNA La dose radiante al paziente PET è paragonabile a quella che si ha con diverse procedure di diagnostica medico nucleare ad emissione di singolo fotone. La dose assorbita è limitata dalla breve emivita fisica dei radionuclidi PET. La dose assorbita è inoltre limitata dalla massima quantità di attività somministrata al paziente (es: Paziente di 70 kg - per acquisizione con camera a coincidenza si somministrano 200 MBq, per acquisizione con tomografo PET-BGO si somministrano 370-500 MBq).

7. La dose di esposizione di un paziente con FDG nelle varie direzioni (1 mt di distanza dalla superficie) Frontale: 116 ± 13 μSv/h*GBq Laterale: 64 ± 13 μSv/h*GBq Testa: 46 ± 6 μSv/h*GBq Piedi: 16 ± 3 μSv/h*GBq Dr. Guasti AOUC - Firenze

8. Argomenti da considerare in tema di radioprotezione PET • Regole generali / Considerazioni pratiche • Perchè la PET è diversa? • Pericolo di irradiazione esterna • Misure per ridurre la dose al personale

9. Argomenti da considerare in tema di radioprotezione PET • Regole generali / Considerazioni pratiche • Perchè la PET è diversa? • Pericolo di irradiazione esterna • Misure per ridurre la dose al personale

10. Rateo di esposizione > 100 mrem/hr Camera calda, gamma-camera > 500 rem/hr

11. Dosimetri personali Etichetta su superficie palmare della mano Dosimetro pettorale

12. Strumenti di sorveglianza

13. “Good practise” in laboratorio • Coprire e mantenere l’igiene delle superfici di lavoro • Uso corretto del materiale d’uso in camera calda • Lavare frequentemente le mani

14. Cosa non fare in laboratorio!!! • Non bere • Non mangiare • Non fumare • Non truccarsi

15. Argomenti da considerare in tema di radioprotezione PET • Regole generali / Considerazioni pratiche • Perchè la PET è diversa? • Pericolo di irradiazione esterna • Misure per ridurre la dose al personale

16. Argomenti da considerare in tema di radioprotezione PET • Regole generali / Considerazioni pratiche • Perchè la PET è diversa? • Pericolo di irradiazione esterna • Misure per ridurre la dose al personale

17. Perchè la PET è diversa? • I radionuclidi PET hanno una elevata“Exposure Rate Constant” (ERC) - Costante di esposizione rispetto ai “tradizionali” radionuclidi utilizzati in medicina nucleare. • Elevata energia fotonica. • Breve emivita.

18. Perchè la PET è diversa: “EXPOSURE RATE CONSTANTS” • La “Exposure Rate Constant” (ERC) di un radionuclide è la velocità di esposizione (Roentgens per hr) misurata ad 1 cm dalla sorgente con una attività di 1 mCi. • Per gli emettitori di positroni, ERC è circa 6 R/hr per 1 mCi a 1 cm.

19. Exposure Rate Constants

20. Exposure Rate Constants

21. Radionuclide Physical Data Radionuclide: F-18 Emission Energy: 511 KeV Exposure rate constant: 0.72 mrem/hr per mCi (in air) One meter from the patient, receiving 15 mCi F-18 FDG, the dose rate is 6.2 mrem/hr (due to self-absorption by the Energy patient). Radionuclide: Tc-99m Emission Energy: 140 KeV Exposure rate constant: 0.06 mrem/hr per mCi (in air) One meter from the patient, receiving 15 mCi Tc-99m MDP, the dose rate is ~ 0.06 mrem/hr.

22. Perchè la PET è diversa: ENERGIA FOTONICA • Energia fotonica per gli emettitori di positroni è 511KeV. • Questa elevata energia fotonica è più difficile da schermare rispetto ai radionuclidi “tradizionali”.

23. RADIONUCLIDI PET

24. Higher Photon Energy * TVL = Tenth-Value Layer: schermatura necessaria per ridurre l’esposizione a radiazioni del 1/10 (10%) rispetto al valore iniziale

25. Radionuclide Physical Data * HVL = Half-Value Layer: schermatura necessaria per ridurre l’esposizione a radiazioni della metà (50%) rispetto al valore iniziale

26. Perchè la PET è diversa: EMIVITA • L’emivita dei radionuclidi PET è molto più breve (minuti-ore) rispetto a quella dei radionuclidi “tradizionali” (ore-giorni). • Questo induce ad accumulare dosi che sono più basserispetto a quelle attese, dato l’elevato ERC.

27. EMIVITA

28. EMIVITA

29. Argomenti da considerare in tema di radioprotezione PET • Regole generali / Considerazioni pratiche • Perchè la PET è diversa? • Pericolo di irradiazione esterna • Misure per ridurre la dose al personale

30. Argomenti da considerare in tema di radioprotezione PET • Regole generali / Considerazioni pratiche • Perchè la PET è diversa? • Pericolo di irradiazione esterna • Misure per ridurre la dose al personale

31. ESPOSIZIONE OCCUPAZIONALE

32. PET: IRRADIAZIONE ESTERNA al personale L’IRRADIAZIONE ESTERNA rappresenta la via più significativa di esposizione occupazionale in PET. “High dose Rate” è dovuta alla elevata energia positronica (511 KeV) e all’abbondanza fotonica (pari a 187-200% perchè si ottengono 2 fotoni per ogni positrone emesso).

33. PET: sorgenti di IRRADIAZIONE ESTERNA al personale • Sintesi + frazionamento del radiofarmaco • Ciclotrone • Trsporto del radionuclide (18F, 11C, 15O, 13N) • Produzione per esempio di FDG (Lab. radiochimica) • Dose da somministrare / Calibrazione • Trasporto interno siringa • Iniezione radiofarmaco • N° pazienti esaminati per seduta • Gestione paziente (posizionamento, acquisizione) • Dimissione paziente

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35. Altre possibili vie di esposizione esterna Dose alla cute in seguito a contaminazione. Dose in profondità da fotoni di Bremstrahlung (radiazioni di frenamento) generati in materali di protezione dall’elevato N° atomico (es. Pb). Dose superficiale da positroni emessi dalla superficie di sorgenti non coperte. Iniezione o inalazione di dosi dal rilascio di gas radioattivo nell’aria.

36. Tipologia di esposizione esterna • POSITRONI: I positroni essendo particelle cariche (+) non penetranti depositano la loro energia localmente negli organi e nei tessuti del paziente PET. La maggior parte sono stoppati nel materiale di vetro, siringhe, pazienti; etc. Tuttavia, l’energia positronica ha una formidabile velocità nell’aria. • ANNICHILAZIONE FOTONICA: I fotoni derivanti dall’annichilazione sono penetranti e quindi possono investire persone vicine ai pazienti PET iniettati. Energia = 511 KeV. “Tenth-value Layer” (TVL) in piombo è di 1.37 cm.

37. FATTORI CHE INFLUENZANO LA DOSE ASSORBITA AGLI OPERATORI SANITARI Numero di pazienti analizzati giornalmente Gestione del paziente da parte degli operatori Quantità di radionuclide iniettato per paziente (1mCi x 10 kg di peso corporeo) Tempo di stazionamente del paziente all’interno dei locali Distribuzione dei locali all’interno del reparto

38. Argomenti da considerare in tema di radioprotezione PET • Regole generali / Considerazioni pratiche • Perchè la PET è diversa? • Pericolo di irradiazione esterna • Misure per ridurre la dose al personale

39. Argomenti da considerare in tema di radioprotezione PET • Regole generali / Considerazioni pratiche • Perchè la PET è diversa? • Pericolo di irradiazione esterna • Misure per ridurre la dose al personale

40. Misure per ridurre la Dose al personale • Tempo di acquisizione, distanza dal paziente • Uso di schermi protettivi • Tecniche di laboratorio • Controlli amministrativi e procedurali

41. Misure per ridurre la dose: minimizzare il tempo! • La dose di irradiazione totale al personale è il prodotto del rateo di dose e della durata di esposizione. • Per un dato tasso di esposizione, minor tempo significa meno dose al personale. • Non spendere tempo non necessario intorno al paziente

42. Misure per ridurre la dose: Massimizzare la Distanza! Il personale dovrebbe minimizzare il tempo speso in stretta vicinanza (meno di 2 mt) dal paziente

43. 4 meters 2 1 ERC 0.5 15 0.3 mrem/hr 1.0 4 ERC = Exposur rate constant

44. Misure per ridurre la dose: SCHERMATURA Cemento armato I positroni possono essere stoppati da 2 - 5 mm alluminio. I gamma richiedono “high-Z material” = piombo. I neutroni richiedono un elevato contenuto di idrogeno (paraffina o “waters of hydration” nel cemento armato).

45. HVL (Half-Value Layer): schermatura necessaria per ridurre l’esposizione a radiazioni del 50% rispetto al valore iniziale

46. Dr. Guasti AOUC - Firenze

47. Dr. Guasti AOUC - Firenze

48. Tipico schermo protettivo Con schermo riduzione dell’irraggiamento pari a 1: 400

49. X-ray grembiule - No Protection at 511 KeV Il grembiule di piombo usato in diagnostica radiologica ha circa 0.5 mm equivalente di piombo. Questo è protettivo per un’energia al di sotto di 100 KeV, ma è inutile contro I fotoni di annichilazione 100 KeV: Transmission = 4.3 % 511 KeV: Transmission = 91.0 %

50. Misure per ridurre la dose: altre tecniche Pinze per massimizzare la distanza Proteggi siringa (Tungsteno e vetro di piombo) Schermo mobile