Strålningsfysik, stråldoser, risker och strålskydd

Transkript

1 Strålningsfysik, stråldoser, risker och strålskydd En mycket kortfattad introduktion Mats Nilsson Odontologisk röntgendiagnostik Odontologiska fakulteten Malmö högskola The Stenbeck Röntgen-Institute in Stockholm Under den första tiden man använde X strålarna tänkte man inte på något strålskydd, vare sig för patienten eller de undersökande radiologerna

2 Det blev under de första två decennierna smärtsamt uppenbart att de nya strålarna inte var ofarliga Behovet av strålskydd blev uppenbart, och ICRP bildades 1928

3 I vår upplysta tid med experter och high tech är väl alla medvetna om strålningsriskerna, eller? nej.

4 Vad är strålning egentligen? Strålning = energitransport Röntgenstrålning är en vågrörelse (elektromagnetisk våg) där energin transporteras i små energipaket eller energikvanta (fotoner) Energin transporteras från röntgenröret, genom patienten, och når den bildgivande detektorn (röntgenfilmen) Endast en liten del (1-20 %) når detektorn Resten absorberas i patienten och ger upphov till stråldos Vi måste se till att stråldosen blir så låg som möjligt och att bildkvaliteten blir tillräckligt bra Det elektromagnetiska spektret Joniserande Icke-joniserande Röntgen Ultraviolett Infrarött Mikrovågor TV FM MV Stråln. från Radar KV LV radioaktiva ämnen Synligt ljus Våglängd pm nm m mm m km Frekvens Energi

5 Det är viktigt att använda rätt energi hos fotonerna för att få en bra kontrast. Detta regleras genom att ändra högspänningen över röntgenröret ( kv ) 40 kv 50 kv 60 kv 70 kv 80 kv Alla bilder i varje serie ger ungefär samma stråldos Detaljer i en handled 40 kv 80 kv

6 Lika viktigt är det att ha en väl avvägd mängd fotoner (regleras med strömmen genom rtgröret * exponeringstid, mas ) 0.5 mas 1 mas 2 mas Samma kv. Lägg särskilt märke till vad som händer när exponeringen är > 5-10 mas 5 mas 10 mas 20 mas 50 mas Jonisation - mikroskopiskt + + I båda fallen frigörs elektroner som ger sig iväg med mycket hög hastighet i storleksordningen 25 % av ljushastigheten

7 Jonisation - makroskopiskt Dessa frigjorda elektroner far fram genom materialet och antingen kolliderar med eller kommer så nära andra elektroner längs sitt oregelbundna spår att den orsakar tiotusentals jonisationer. Den tappar hela tiden fart och kommer till slut till vila. Hela spårets längd är kanske någon eller några mm. I levande materia sker på mikroskopisk nivå längs spåret jonisationer direkt i viktiga biomolekyler och bildas bl.a. fria radikaler och väteperoxid, fr.a. genom radiolys av vatten H O H OH 2 OH OH H 2 O 2 Några storheter och enheter som vi måste veta lite om Absorberad dos (enhet: Gy, Gray) Absorberad energi/massenhet. Detta är en fysikalisk storhet. Ekvivalent dos (enhet: Sv, Sievert) Medelabsorberad dos i ett organ eller i en vävnadstyp multiplicerad med en viktfaktor för typ av strålning w.f.= 1 för röntgen, 5-10 för neutroner and 20 för alfapartiklar Effektiv dos (enhet: Sv, Sievert) Viktad summa av ekvivalenta doser för de organ och vävnadstyper som bestrålas i en viss situation Effektiv dos är direkt relaterad till sena effekter av bestrålningen

8 Effektiv dos E (forts.) Det är den effektiva dosen som är relaterad till risksiffror för induktion av sena stokastiska effekter, t.ex. cancer och leukemi Den effektiva dosen används för att värdera den biologiska effekten av en bestrålning. Detta är av stor betydelse då bestrålningen ofta är mycket ojämnt fördelad över kroppen Effektiv dos mäts i J/kg. Speciell enhet är Sievert (Sv). 1 J/kg = 1 Sv Rolf Maximilian Sievert ( ) Olika situationer där levande organismer och människor bestrålats har lärt oss mycket av det vi i dag vet om effekter av joniserande strålning Förekomsten av jonisationer i levande material kan alltså ge upphov till allvarliga skador hos den levande organismen. Vi gör en enkel jämförelse på respektive sida om gränsen mellan joniserande och icke joniserande elektromagnetisk strålning

9 Joniserande strålning En jämnt fördelad helkroppsdos på mer än 6 Sv = 6 J/kg medför att den bestrålade personen avlider inom några veckor. Antag en kroppsvikt på 80 kg. Den absorberade energin blir då 6*80 = 480 J Är det mycket energi? Icke-joniserande strålning (40 W Energi = Effekt*tid, alltså 1 Joule = 1 Wattsekund och 480 J = 480 Ws Om vi antar att all ljusenergi träffar personen får vi 480 Ws på 12 sekunder Vad händer med personen? Jo, kroppstemperaturen höjs med cirka 0,001 C

10 Stora skillnader på respektive sida Joniserande strålning Icke-joniserande strålning Risk för allvarliga biologiska effekter redan med mycket små energimängder Omfattande lagstiftning och restriktiv användning med gränsvärden Speciella enheter för att inte bli fartblind p.g.a. de små energimängder som är aktuella Biologiska risker först vid mycket stora mängder energi Regleras inte alls på samma sätt genom lagar och förordningar Vanliga enheter används Strålningseffekter Förutsägbara effekter (deterministiska) Slumpmässiga effekter (stokastiska) Akuta effekter Sena effekter

11 Deterministiska effekter Inträffar aldrig under visst tröskelvärde för stråldos Inträffar alltid över detta tröskelvärde Allvarlighet ökar med ökande stråldos Genomlysningstid: ca 2 timmar Huddos ca 20 Gy Hudskada hos person som burit ett upphittat starkt radioaktivt preparat i bröstfickan Exempel på deterministiska effekter Vid helkroppsbestrålning given under kort tid Effekter på blodbild och immunförsvar (> 0.25 Sv) Effekter på mag-tarmkanalen (> 2 Sv) Effekter på kärl (> 50 Sv) Effekter på CNS (> 200 Sv) Bestrålning av ögonlinsen Inga effekter vid stråldoser < 1.5 Gy Sannolikhet för katarakt 100 % vi stråldoser > 7 Gy A. Litvinenko, intog 10 g 210 Po 400 Sv/3 veckor

12 Stokastiska (slumpmässiga) effekter Har inget tröskelvärde för stråldos Inträffar slumpmässigt i en lika bestrålad population Sannolikhet för att effekten skall inträffa är proportionell mot stråldosens storlek Effektens allvarlighet oberoende av stråldosens storlek (Jfr att skjuta med hagelgevär mot en svärm med fåglar med olika mängd hagel i bössan) Cancerorsak i Sverige Källa: SSI

13 Latenstid för cancer Risk (% per Sv) 20 ICRP 60 (1990) 15 Ackumulerad sannolikhet för död i sjukdom orsakad av en enstaka liten stråldos given vid olika ålder 10 Genomsnitt 5 Kvinnor Män Ålder vid exponeringen

14 Patient Berättigande Optimering Pat sjukdom Stråldos Us berättigande Anpassa stråldoser (lag) Personal Dosgränser (lag) Stråldos "ALARA" (lag 4) Inga "tillåtna" nivåer The film sheets can easily be cut into any shape desired, e.g. to fit the shape of an anatomical phantom

15 The phantom is placed in position for irradiation Conversion to absorbed dose Exposure Scanning

16 Dental cone beam CT Isodose lines are given in Gy and correspond to the absorbed dose resulting from one scan

17 Results 60 kv 70 kv Doses for two bitewing exposures were measured in the occlusal plane and ± 50 mm cranially and caudally, respectively Results: ratio 70/60 kv Maximum dose Mean dose Integral dose 50 mm cranially Occlusal plane mm caudally kv 70 kv

18 Results effective dose Bitewing (single image) approx msv Dental cone beam CT approx msv Conventional CT (dental) approx. 0.6 msv Effective dose (msv) 1000 So where do they fit in on the list? 100 Endovascular intervention Coronary angiography 10 Abdominal CT Thorax CT Head CT Urography, lumbar spine 1 Colon CT Pelvis, hips, thoracic spine Intra-oral, full mouth series 0.1 Mammography Chest, P/A+lat. Conventional CT (dental) Dental cone beam CT 0.01 Extremities, single image Intra-oral, single image 0.001

19 Tack för att ni höll er vakna!

20 Curt Johansson Röntgensjuksköterska CURT 80% Avd för Odontologisk Röntgendiagnostik. 20% Kvalitetsarbete röntgenverksamheten TVH. Kvalitetsarbete i Den digitala bildkedjan (Remiss) Röntgenundersökning Röntgenutrustning Sensorer/bildplattor Bildlagring Datorsystem/servrar/nätverk Bildgranskning Monitorer (Remissvar) Export/import av bilder

21 Självexponering Spontanbild??

22 Tack för mig! Kan vi minska stråldosen till patienten? Arne Petersson

23 Avvikelserapport! Avvikelserapportering är viktig för att upptäcka generella fel. Den gav anledning till byte av bildvisningsprogram.

24 Tänk efter före. Omtagningar

25 Antal odontologiska röntgenundersökningar per 1000 innevånare och år (Wenzel & Sewerin 2005) Land Sverige Danmark Finland Tyskland Strålsäkerhetsmyndighetens författningssamling SSMFS 2008:5 Röntgenundersökning får endast utföras på individuella indikationer. Screening får inte förekomma. Undersökningen skall vara berättigad (nyttan större än risken) Verksamheten ska bedrivas av leg tandläkare eller under ledning av leg tandläkare

26 SSMFS 2008:35 Tillståndshavare: fysisk eller juridisk person som bedriver verksamhet med strålning och har tillstånd.. (rektor MAH) Radiologisk ledningsfunktion: person med föreskriven kompetens och som har ett övergripande inflytande över verksamheten ( f.n. Arne Petersson, efter Christina Lindh) Samråd med sjukhusfysiker Kvalitetssäkring och kontroller föreskrivs i SSMFS 2008:31. Kontroll av apparatur sker 1x/år med hjälp från Radiofysikavd SUS Malmö Vilka skyldigheter har remittenten? Viktigt med relevant information Gravida. Senarelägg us om möjligt Radiologen är medicinskt ansvarig för bestrålningen och avgör om och hur us skall genomföras

27 Granskningsförhållanden bra? Svärtning Kontrast