Strålskyddsaspekter vid användning av radioaktiva nuklider Föreläsning vid Intensivkurs i Medicin teknisk säkerhet 2013-03-14 Gudrun Alm Carlsson
Upplägg Vad är en radioaktiv nuklid? Fysikaliska data: sönderfallsskonstant,halveringstid, aktivitet Dosimetri extern och intern bestrålning Faktorer som påverkar bestrålningen från externa strålkällor: inversa kvadratlagen, strålskärmars egenskaper: HVL för fotoner, räckvidd för elektroner Strålskärmar i praktiskt bruk för skydd mot externbestrålning Intern kontaminering, spridningsvägar, Annual Limit on Intake (ALI) Arbetsregler vid arbete med slutna respektive öppna strålkällor Sanering, arbetsplats och personsanering Klassificering av arbetsplats: Kontrollerat, skyddat område Kategoriindelning arbetstagare: Kategori A, Kategori B Strålningsmiljön på en nuklearmedicinsk avdelning, patienten som strålkälla Förvaring av radioaktiva strålkällor och avfallshantering Patientstrålskydd Lagar och förordningar Tack och referenser
Radioaktiv strålning? Enligt Nationalencyklopedin: Radioaktiv strålning, äldre benämning på joniserande strålning. Strålningen är inte i sig radioaktiv utan sänds ut av radioaktiva ämnen. Radioaktiva ämnen är strålningsaktiva ämnen
Radioaktivt sönderfall Instabila atomkärnor som sönderfaller genom att skicka ut laddade partiklar (α, β, β + ) kallas radioaktiva. Dotterkärnan är av annat grundämne än moderkärnan och sänder ut överskottsenergi i form av gamma (γ) strålning γ ==> Radioaktivitet Joniserande strålning Strålningsaktiv atom SI enhet: Bequerel (Bq) α, β, β + 1Bq =1 sönderfall/sekund
Joniserande strålning vid radioaktivt sönderfall Alfa (α) - helium kärna (2 protoner och 2 neutroner) Beta (β) - elekroner och positroner Gamma (γ) fotoner
Joniserande strålning - räckvidder 4 2 α ++ α 0 1 β β 0 γ och röntgen 0 γ Papper Plast Bly Beror på strålslag energi densitet atomnummer
Sönderfallets fysik Sannolikheten att en atomkärna ska sönderfalla är lika stor i varje tidsögonblick och ges av sönderfallskonstanten λ [s -1 ] Med hjälp av sönderfallskonstanten kan man beräkna halveringstiden T ln 2 T = λ Generellt gäller tidssambandet N = N 0 e λt N 0 = antalet radionuklider vid tiden t=0 N = antalet radionuklider vid tiden t>0 Aktiviteten A A = λn
Halveringstid 1000 500 250 125 75 Halveringstiden T är den tid som krävs för att en viss mängd radioaktivt material skall minska till hälften. Efter 10 halveringstider återstår 0,2% av N 0
Radionuklider som används för in-vivo diagnostik (β ) (β + ) Positronstrålare som 18 F används för PET (Positron Emission Tomography) undersökningar
Radionuklider som används för nuklearmedicinsk terapi 131 I har använts i 50 år. Ingen specifik målsökning behöver göras då jod naturligt tas upp av sköldkörteln. Ges i form av NaI 89 Sr används för smärtlindring vid skelettmetastaser. Administreras i form av 89 Sr-klorid som ansamlas i skelettet i områden med hög metabolism 32 P omsätts som vanligt fosfor och byggs in i prolifierande celler och ackumuleras framförallt i mjälte, lever och skelett
Dosimetri med radioaktiva nuklider Externt slutna strålkällor D = AKte d 2 µx A= aktivitet K beror av nuklidens sönderfallsegenskaper (fotonenergier) t = tiden för exponering x absorbatorns tjocklek (material mellan strålkälla och bestrålad) µ = attenueringskoefficienten för absorbatorn d= avståndet till strålkällan
Stråldoser- extern bestrålning Carlsson och Svensson 2007
Dosimetri med radioaktiva nuklider Nuklider i kroppen (interndosimetri) Aktivitet A( t) = A 0 e λt A(t 2 ) A(t 3 ) Totala antalet sönderfall beskrivs av ytan under kurvan λ = ln 2 T 0 t 2 t 3 Tid Varje sönderfall ger ett bidrag till dosen. Hur stort detta bidrag är beror på nuklidens sönderfallsegenskaper
Dosimetri med radioaktiva nuklider Antalet sönderfall A ~ ~ A A t λt 0 = A0 e dt = 1 λ 0 [ ] λt e Här är λ = λ = λ + λ eff fys biol Totala antalet sönderfall under oändlig tid ~ A0 A = λ eff Kortlivade nuklider ger lägre totalt antal sönderfallande atomer!
Sönderfallets bidrag till organdos För varje sönderfall erhålls bidrag till dosen i organ där aktivitet ansamlas n i i E i AF i n i = antalet partiklar av typ i per sönderfall E i = medelenergin hos partiklar av typ i AF i = absorberade fraktionen av partiklar av typ i AF i 1 för alfa- och betapartiklar
Ekvivalenta dosen till organ Ekvivalenta dosen till organ H = ~ A ni Ei AFi wr, i = i A λ 0 eff i n i E i AF i w R, i Ekvivalenta dosen beror inte bara på den tillförda aktiviteten A 0 utan också på effektiva halveringstiden och energi och typ av joniserande partiklar som skickas ut vid sönderfallet Kort halveringstid (hög sannolikhet för sönderfall) fördelaktigt ur dos synpunkt Alfa-strålande nuklider (w R =20) ger höga bidrag till ekvivalenta dosen!
Klassificering av nuklider Klass A- mycket hög toxicitet: alfa-strålande nuklider med lång Halveringstid,tex 226 Ra Klass B-hög toxicitet: ex 131 I betastrålare med höga partikel energier Klass d- låg toxicitet: ex 99m Tc kort halveringstid, ingen betastrålning (liten energiabsorption per sönderfall)
Hur kan man begränsa bestrålningen vid hantering av radioaktiva strålkällor? Principer för att reducera strålningspåverkan TIDSFAKTORN Arbeta så fort som möjligt AVSTÅNDSFAKTORN Håll strålkällan på så stort avstånd från kroppen som möjligt. Använd tex distansverktyg för att hålla källan STRÅLSKÄRMNING Om möjligt placera en absorbator mellan strålkällan och kroppen
Hur kan man begränsa bestrålningen vid hantering av radioaktiva strålkällor? SKYDDSUTRUSTNING Blyförkläden Glasögon Skyddshandskar SKOSKYDD OCH ROCK För att förhindra spridning av nuklider från lab där öppna strålkällor hanteras
Avståndsfaktorn- inversa kvadratlagen 11 µsv/h 25 µsv/h 25 µsv/h Dosen avtar som 1/d 2 100 100 µsv/h µsv/h d = avståndet från strålkällan 1 m 2 m 3 m Dubblas avståndet är dosen endast en fjärdedel (1/4) Trefaldigas avståndet är dosen endast en niondel (1/9)
Strålskärmning fotoner- halvvärdesskikt HVL HVL=Half Value Layer N in N ut =N in /2 Fotoner kan aldrig stoppas helt Strålskärmen reducerar antalet som kommer ut på andra sidan HVL reducerar detta antal till hälften
Halvvärdesskikt olika material HVL reducerar antalet fotoner till hälften (50%) Dubbla skiktet (2 HVL) dämpar antalet fotoner till 25% Trefaldigt skikt (3 HVL) dämpar antalet fotoner 12.5% HVL avtar för höga atomnummer och låga fotonenergier
Betapartiklar- elektronräckvidder Elektroner har ändliga räckvidder 1000 gånger längre räckvidder i luft på grund av den låga densiteten
Arbete med preparat bakom strålskärm Blyglas som skydd mot gammastrålning Plexiglas/plast som skydd mot betastrålning Plexiglas/plast att föredra vid arbete med rena betastrålare då elektroner ger upphov till bromsstrålning (fotoner) vid nedbromsning i högatomärt material. Fotonerna penetrerar lätt genom plasten Sannolikheten för bromsstrålning högst för elektroner med höga energier
Sprutskydd Den radioaktiva nukliden förvaras i en blyburk av tillräcklig tjocklek Jönsson och Strand 1989 När du drar upp en spruta bör du använda dig av sprutskydd och dra nytta av avståndsregeln genom att t ex använda pincett och aldrig hålla över den aktiva volymen
Sprutskydd vid patientinjektion Använd alltid skydd på sprutan vid patientinjektioner (kort avstånd till den radioaktiva substansen kan ge höga fingerdoser) Sprutskyddet reducerar fingerdoserna avsevärt Tänk på att sprutan inte är skyddad vid sprutspetsen!
Exempel på sprutskydd-lågenergetiska fotoner Skydd för lågenergetisk gammastrålning (ex:tc-99m, I-123) Gjorda av bly eller wolfram Ofta med blyglas
Sprutskydd positronstrålande nuklider Skydd vid injektion av positronstrålande nuklid för PET undersökning(ex:f-18): Gjorda av plast och bly eller wolfram Ofta med blyglas (skydd mot 511 kev fotoner)
Hur mycket dämpar sprutskyddet? Carlsson och Svensson 2007
Hur mycket dämpar sprutskyddet? Fingerdoser vid olika arbetsmoment med 99m Tc Fingerdoserna kan bli begränsande när det gäller strålskyddet av personal inom Nuklearmedicin (< 500 msv/år). Viktigt att använda sprutskydd Carlsson och Svensson 2007
Strålskärmning- personlig utrustning Blyförkläde, blyhandskar 0.25 mm Pb Radionuklid Andel penetration 125 I (30 kev) 0.02% 99m Tc (140 kev) 46% 137 Cs (662 kev) 97% 0.25 mm Pb ger bra skydd vid låga fotonenergier Vid höga fotonenergier ger 0.25 mm Pb minimalt skydd Förkläden kan användas omlott varvid skyddet ökar till 0.5 mm bly
Exempel på blyförkläden Runt-om-skydd Pb 0,25 mm (överlapp fram Pb 0,5 mm) Vanligt vid nuklidarbete då man rör sig runt om strålkällan Frontalskydd Pb 0,5 mm Vanligt vid genomlysning då man arbetar med strålkällan (rtg-röret) framför sig
Ögonstrålskydd- fotoner Blyglasögon passar bra för arbete med 125 I, 99m Tc 0.75 mm blyekvivalent glas ger följande dämning av fotonerna 125 I > 99.9 % (30 kev fotonenergi) 99m Tc > 90% (140 kev fotonenergi)
Ögonstrålskydd- betapartiklar Plastglasögon passar bra vid arbete med rena betastrålare som 32 P 33 P 90 Sr 3 mm mineralglas eller 7 mm plastglas ger full absorption av elektronerna
Kontaminering spridningsvägar och intern bestrålning
Huddoser vid spill Huddoser vid spill av 1 droppe á 10 kbq på huden Nuklid Huddos(mSv/h) 3 H 0 14 C 0.03 32 P 13 33 P 1.4 35 S 0.04 99m Tc 0.09 125 I 0.06
Annual Limit on Intake (ALI) Högsta tillåtliga intag per år för att inte effektiva dosen ska överstiga 20 msv/år
Åtgärder för att minska spridning
Arbetsregler- slutna stråkällor Använd strålskydd (blyförkläde, sprutskydd etc) Arbeta snabbt (träna på arbetsmoment) Verktyg; ökat avstånd till strålkällan
Arbetsregler för att minimera intern bestrålning 1. Använd skyddskläder och byt dessa ofta 2. Använd alltid skyddshandskar och byt dessa senast efter 30 minuter eftersom det alltid finns risk att en lösning kan tränga igenom mikroskopiska porer i handsken 3. Använd alltid skyddsglasögon om det finns risk för stänk 4. Arbeta så mycket som möjligt i dragskåp med öppna preparat och alltid vid arbete med flyktiga ämnen (jodisotoper och ädelgaser) 5. Ha alltid absorberande underläggspapper med plastad baksida på arbetsbänken eller i dragskåpet. Byt pappret regelbundet 6. Undvik spill och stänk. Träna arbete med kanyl och spruta 7. Pipettera aldrig med munnen-använd automatpipett eller vid stora volymer Peléusboll 8. I laboratoriet gäller alltid förbud mot förtäring, rökning och snusning 9. Kontrollera med strålskyddsinstrument arbetsbänk, verktyg och händer efter avslutat arbetsmoment, så att ingen kontamination skett
Åtgärder vid mindre spill utan personkontaminering 1. Markera det kontaminerade området 2. Begränsa den utspillda lösningen till en så liten yta som möjlig. Effektivaste sättet är att suga upp lösningen med ett absorberande papper. Papperet kastas i särskilt kärl 3. Tvätta utan att gnugga upprepade gånger med tvållösning tills kontaminationen är borta eller tills att ytterligare tvätt inte ger mätbar minskning av radioaktiviteten 4. Täck över den kontaminerade ytan med plastat papper. Skriv dit kontaminerad yta, 99m Tc, avklingat den 25/2 eller motsvarande 5. Om dekontaminering inte ger resultat, anmäl till strålskyddsfysiker
Åtgärder vid större spill med personkontaminering Kontaminerade kläder och skor tas av och lämnas i laboratoriet Försök omedelbart verifiera misstänkt hudkontaminering genom mätning med strålskyddsinstrument Påbörja saneringen av huden genom att tvätta med tvål och ljummet vatten Begränsa tvättningen till det kontaminerade hudområdet Skrubba inte och använd inte lösningsmedel eller tvättsprit som kan sätta ned hudens egna skyddande funktion Om skärsår uppstått och kan tänkas vara kontaminerat, låt det blöda litet och spola sedan omsorgsfullt med rent vatten Spärra av lokalen. Sätt meddelande på dörren om händelsen
Markering - Kontaminerat område
Kategoriindelning - arbetsställen Skyddat område Kontrollerat område
Kontrollerat och skyddat område För kontrollerat område gäller: -Betydande risk för att kontaminering föreligger och/eller arbetstagare tillhör kategori A - Endast tillträde för behörig personal - Avgränsning och lagstadgad skytning - Skrivna regler för området ska vara kända För skyddat område gäller: - Arbetstagare tillhör kategir A eller B - Lagstadgad skyltning - Skrivna eller muntliga regler för området ska vara kända
Kategoriindelning - arbetstagare En arbetstagare skall tillhöra kategori A om sannolikheten inte är försumbar att: Den årliga effektiva dosen uppgår till 6 msv eller mer Den årliga ekvivalenta dosen till ögats lins uppgår till 45 msv eller mer Den årliga ekvivalenta dosen till extremiteter eller hud uppgår till 150 msv eller mer Arbetstagare som inte tillhör kategori A, skall tillhöra Kategori B SSMFS 2008:5, kap 4, paragraf 1,2
Behörig personal - definition SSMFS 2008:5, kap 4, paragraf 5 Med behörig personal avses sådana personer som fått erforderlig utbildning om: De risker som är förenade med arbete i strålningsmiljö De strålskyddsåtgärder som behöver vidtas De lokala regler som gäller för det kontrollerade området
Strålningsmiljö Nuklearmedicin Lio Injektionsrum Hotlab Patienter Strålkällor! Kamerarum
Patienten som strålkälla Patienten strålar efter injektion av radioaktiv isotop Blyförkläde med 0.3 mm bly Använd blyförkläde Använd blyförkläde! Carlsson och Svensson 2007
Patient som behandlas med radioaktivt jod Exempel på instruktion till besökare av patient som fått terapeutiska nivåer av radioaktivt jod
Förvaring av radioaktiva ämnen Jönsson och Strand: Strålningsfysik och strålskydd 1989
Förvaring av radioaktiva ämnen Radioaktiva ämnen skall förvaras oåtkomliga för obehöriga Behållare med radioaktivt material skall vara förses med radiaksymbol. Aktivitet > 1 MBq förvaras i märkt blybehållare Förråd med radioaktiva ämnen skall vara försedd med radiaksymbol, ansvarig person och vilka nuklider som finns i förrådet
Avfallshantering Förvaring av radioaktivt avfall får bara ske i kärl/behållare avsedda för detta. Kärlen/behållarna ska vara märkta med symbol som anger att innehållet är radioaktivt Avfallet lämnas till sjukhusets radiofysikavdelning eller radionuklidcentral för vidare avyttring eller förvaring för avklingning Avfallet kan kortvarigt förvaras på avdelningens hot lab för avklingning
Patientsäkerhet Kontroll av inmärkning Hög inmärkningsgrad besparar patienten onödiga stråldoser och ge bästa bildkvalitet Papperskromatogram från 99m Tc svavelkolloid-inmärkning Inmärkningsgrad (%)= arean R 100 arean R + arean I
Allmänna Strålskyddsprinciper-ICRP Berättigande Positiv nettonytta Optimering av Strålskyddet ALARA (As Low As Reasonably Achievable) Dosgränser Ingen individ får utsättas för olämpligt hög stråldos
Lagar och Föreskrifter Lagar Strålskyddslagen (SFS 1988:220) EU-direktiv 97/43/EURATOM Skydd för personers hälsa mot faror vid joniserande strålning i samband med medicinsk bestrålning Föreskrifter Strålskyddsorganisation (SSM FS 2008:22) Skydd av arbetstagare och allmänhet vid verksamhet med joniserande strålning (SSM FS 2008:51 ) Strålskärmning (SSM FS 2008:11) Lab. verksamhet med öppna strålkällor (SSM FS 2000:28) Nuklearmedicin (SSM FS 2008:34) Diagnostiska referensnivåer Nuklear (SSM FS 2008:4)
SSM FS 2008:34
Ur SSM FS 2008:34
Ur SSM FS 2008:34
Lokal strålskyddsorganisation Landstinget har tillståndet Strålskyddskomitte Röntgenkommitte Isotopkommitte Strålterapikommitte Strålskyddsfysiker är kontaktperson gentemot SSM
Dostermometern
Tack och referenser Tack till sjukhusfysiker Anna Olsson för hjälp med bildmaterial Referenser 1. Jönsson Bo Anders och Strand Sven-Erik: Strålningsfysik och strålskydd, Kompendium, Institutionen för Radiofysik, Lunds universitet 1989 2. Ask Per och Öberg Åke P: Teknisk säkerhet i sjukvården, Almqvist & Wiksell 1984 3. Carlsson Sten och Svensson Sven-Eric: Nuklearmedicin (Fysik&Teknik, Radiofarmaka, Nuklearmedicinska bilder,datoranvändning, Spårämneskinetik, Strålrisker&strålskydd, Kvalitetssäkring). Kompendium Version 1.0, 2007