Μελέτη μέτρησης της Ακτινικής Επιβάρυνσης των Αιμοκαθαρόμενων ασθενών που υπόκεινται σε Διαδερμικές Επεμβάσεις κυκλωμάτων αιμοκάθαρσης

Transcript

1 Ιατρική Σχολή Πανεπιστήμιο Πατρών Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών στη Δημόσια Υγεία Διπλωματική εργασία Μελέτη μέτρησης της Ακτινικής Επιβάρυνσης των Αιμοκαθαρόμενων ασθενών που υπόκεινται σε Διαδερμικές Επεμβάσεις κυκλωμάτων αιμοκάθαρσης Επιβλέπων Καθηγητής: Κατσάνος Κωνσταντίνος Μεταπτυχιακή Φοιτήτρια: Φιλιπποπούλου Μαρία ΑΜ: Πάτρα 6 Οκτωβρίου 2017

2 ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Κωνσταντίνος Κατσάνος, Επ. Καθηγητής Επεμβατικής Ακτινολογίας στο Τμήμα Ιατρικής του Πανεπιστημίου Πατρών (επιβλέπων) Δημήτριος Καρναμπατίδης, Αν. Καθηγητής Επεμβατικής Ακτινολογίας στο Τμήμα Ιατρικής του Πανεπιστημίου Πατρών. Γεώργιος Χ. Σακελλαρόπουλος Αν. Καθηγητής Ιατρικής Φυσικής και Ιατρικής Πληροφορικής στο Τμήμα Ιατρικής του Πανεπιστημίου Πατρών. Η παρούσα διπλωματική εργασία υποβλήθηκε προς εκπλήρωση των απαιτήσεων απόκτησης του μεταπτυχιακού "Δημόσια Υγεία" του Τμήματος Ιατρικής της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών.

3 Στις κόρες μου, Χάρις και Σοφία, Στον σύζυγό μου Δημήτρη και στην μητέρα μου.

4 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Με την ολοκλήρωση της παρούσας Διπλωματικής εργασίας θα ήθελα να εκφράσω τις βαθύτερες και ειλικρινείς ευχαριστίες μου στον επιβλέποντά μου, κ ο Κατσάνο Κωνσταντίνο, για την εμπιστοσύνη, την υπομονή, τη συνεχή υποστήριξη και τις ανεκτίμητες κατευθυντήριες γραμμές, κατά τη διάρκεια αυτής της διπλωματικής. Είμαι πραγματικά ευγνώμων στον συνεπιβλέποντά μου, κ ο Καρναμπατίδη Δημήτριο για τις χρήσιμες υποδείξεις, τις εύστοχες παρατηρήσεις καθώς και την πολύτιμη βοήθειά του σε επιστημονικά και διαδικαστικά ζητήματα. Θα ήθελα να εκφράσω τις ευχαριστίες μου στον Επεμβατικό Ακτινολόγο κ ο Κίτρου Παναγιώτη για τα πολύτιμα σχόλιά του. Είμαι, επίσης, υπόχρεη στην κ α Αναστασία Χατζηκωνσταντή για την πολύτιμη βοήθεια και την αμέριστη καθοδήγησή της κατά την διάρκεια της μελέτης. Θα ήθελα επίσης να ευχαριστήσω τους συναδέλφους μου από το Τμήμα Επεμβατικής Ακτινολογίας τον Τεχνολόγο Ακτινολόγο κ ο Φώτιο Πέττα και την γραμματέα κ α Καλυψώ Δημακοπούλου, για την πολύτιμη βοήθειά τους. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω την μητέρα μου από τα βάθη της καρδιάς μου για την υποστήριξή της και τη χρηματοδότησή της για την διεκπεραίωση των μεταπτυχιακών σπουδών μου. Οι λέξεις δεν μπορούν να εκφράσουν την αληθινή εκτίμηση και ευγνωμοσύνη που αισθάνομαι για όλα όσα έκανε για μένα, καθώς και τις ευχαριστίες μου στον αγαπημένο μου σύζυγο, Δημήτρη, στις πολυαγαπημένες μου κόρες, Χάρις και Σοφία για την συμπαράσταση, τη βοήθεια, την κατανόηση και την υπομονή τους.

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εισαγωγή 1 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1.1 Χρόνια Νεφρική Νόσος Αιμοκάθαρση Επεμβατική Ακτινολογία Ψηφιακός Αγγειογράφος Παραγωγή Ακτίνων Χ Παραγωγή Ακτινολογικής Εικόνας Ακτινογράφηση Fluorography Ακτινοσκόπηση Fluoroscopy Ιοντισμός - Ιοντίζουσα Ακτινοβολία Φυσικές και Τεχνητές Πηγές Ακτινοβολίας Ακτινοβολία Πέδης Μεγέθη - Ορισμοί Απορροφούμενη Δόση Ισοδύναμη Δόση Ενεργός Δόση Δόση Δέρματος Μέγεθος DAP or KAP Βιολογικές Επιδράσεις Ιοντίζουσας Ακτινοβολίας Κυτταρική Δομή Επίδραση της Ακτινοβολίας στο κύτταρο Ντετερμινιστικά-Καθορισμένα Αποτελέσματα Στοχαστικά Αποτελέσματα 28

6 5.1 Διεθνές Σύστημα Ακτινοπροστασίας Εθνικό Σύστημα Ακτινοπροστασίας Βασικές Αρχές Ακτινοπροστασίας Προτεινόμενα Όρια Δόσης Μέθοδοι μέτρησης Ενεργούς Δόσης Υπολογισμός του Monte Carlo Phantoms και Μετρήσεις in vivo KAP or DAP 39 ΕΙΔΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 6.1 Σκοπός Μεθοδολογία Μελέτης Αποτελέσματα Συμπεράσματα Περίληψη Abstract 55 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 57

7 Εισαγωγή Ένας καλά τεκμηριωμένος παράγοντας κινδύνου για την ανάπτυξη καρκίνου είναι η έκθεση σε περιβαλλοντικές ή επαγγελματικές πηγές ιοντίζουσας ακτινοβολίας. Η συσχέτιση της ιοντίζουσας ακτινοβολίας με τον κίνδυνο εμφάνισης καρκίνου είναι συνεχής και βαθμολογείται σε όλο το εύρος των δόσεων έκθεσης. Εκτιμάται ότι από χίλια άτομα που εκτίθενται μια φορά σε 10 (msv) ενεργούς δόσης ακτινοβολίας, το ένα θα αναπτύξει καρκίνο που σχετίζεται με ακτινοβολία στη διάρκεια ζωής του 1 Ως εκ τούτου, η έκθεση στην ακτινοβολία του ιατρικού προσωπικού που εργάζεται στα τμήματα ακτινολογίας ρυθμίζεται προσεκτικά και παρακολουθείται προληπτικά. Το ίδιο δεν ισχύει και για τους ασθενείς. Πρόσφατα, έχουν διατυπωθεί ανησυχίες σχετικά με τις πιθανές επιβλαβείς επιπτώσεις της ιοντίζουσας ακτινοβολίας που προέρχονται από ιατρικές εξετάσεις, τόσο στο γενικό πληθυσμό 2 όσο και ιδιαίτερα σε εκείνους με χρόνιες ασθένειες (αιμοκαθαρόμενοι), που ενδέχεται να απαιτούν επαναλαμβανόμενες ακτινολογικές εξετάσεις επί πολλά χρόνια 3. Οι ασθενείς που υποβάλλονται σε επεμβάσεις αποκατάστασης-συντήρησης κυκλωμάτων αιμοκάθαρσης, εκτίθενται σε σημαντικές δόσεις ιοντίζουσας ακτινοβολίας. Λέγοντας αποκατάσταση-συντήρηση κυκλωμάτων αιμοκάθαρσης εννοούμε την ενδοαγγειακή αντιμετώπιση δυσλειτουργούντων αγγειακών προσβάσεων αιμοκάθαρσης με διαδερμικές πράξεις του τύπου της αγγειοπλαστικής. Η οποία επιτυγχάνεται πρώτα με διαγνωστική φλεβογραφία των αυτόλογων ή μη μοσχευμάτων (κατόπιν εντολής του θεράποντος ιατρού) για να βρεθεί η βλάβη και έπειτα με ενδαγγειακή αποκατάσταση της στένωσης των ανωτέρω, με την μέθοδο της αγγειοπλαστικής υπό ακτινοσκοπική καθοδήγηση μέσω του Ψηφιακού Αγγειογράφου (ιοντίζουσα ακτινοβολία). Πράγμα που συμβαίνει τακτικά, διότι οι αιμοκαθαρόμενοι ασθενείς έχουν άλλα συνοδά προβλήματα όπως σακχαρώδη διαβήτη, υπερχοληστεριναιμία που συμβάλλουν στην τακτική δημιουργία στενώσεων και αθηρωματικών αλλοιώσεων των αγγείων τους. Αυτό μπορεί να αντιπροσωπεύει έναν υποτιμημένο παράγοντα κινδύνου για μακροπρόθεσμη κακοήθεια μέσα σε αυτόν τον πληθυσμό. Η θεραπεία αιμοκάθαρσης γενικότερα σχετίζεται με αυξημένη συχνότητα εμφάνισης του καρκίνου, η αιτιολογία της οποίας είναι ασαφής 4,5. Για τους νεφρολόγους, η σχέση μεταξύ καρκίνου και χρόνιας νεφροπάθειας έχει αναγνωριστεί 1

8 για μεγάλο χρονικό διάστημα 6,7. Η χρόνια νεφροπάθεια είναι ένας παράγοντας κινδύνου για τον καρκίνο, εξαιτίας πολλών μη καθορισμένων μηχανισμών. Η πρώτη είναι η καρκινογένεση που σχετίζεται με τα φάρμακα που χορηγούνται για τη θεραπεία της νεφρικής νόσου: οι σπειραματονεφρίτιδες και οι αγγειίτιδες απαιτούν κλοτοξική θεραπεία όπως κυκλοφωσφαμίδη και αζαθειοπρίνη, τα οποία είναι γνωστό ότι προκαλούν καρκίνο κύστης, νεφρού 8, καρκίνο του δέρματος, ή λεμφώματα 9. Η δεύτερη είναι η καρκινογένεση που σχετίζεται με την υποκείμενη νεφρική νόσο: η επίκτητη πολυκυστική νεφρική νόσος σχετίζεται με αυξημένο κίνδυνο νεφροκυτταρικού καρκινώματος 10. Η τρίτη είναι η καρκινογένεση που προκαλείται από εξασθενημένη ανοσία, όπως η απορρύθμιση των λεμφοκυττάρων 11 και η βλάβη του DNA 12. Ως εκ τούτου, μπορούμε να υποθέσουμε ότι οι ιοντίζουσες ακτινοβολίες, οι οποίες αναγνωρίζονται ότι προκαλούν μεταβολές DNA και RNA και ότι μειώνουν την ικανότητα αποκατάστασης των μορίων, δεν θα είναι μόνο ένας παράγοντας κινδύνου, αλλά και μια παράλληλη αιτία καρκίνου στον πληθυσμό μας. Ο αυξημένος κίνδυνος για καρκίνο θνησιμότητας άρχισε σε GFR 55 ml / min ανά 1,73 m2 και αυξήθηκε κατά περίπου 30% για κάθε μείωση των GFR κατά 10 ml / min, με τον μεγαλύτερο κίνδυνο για GFR <40 ml / min. 13,14. Οι ασθενείς με Χ.Ν.Ν. (νεφρική νόσο τελικού σταδίου) έχουν τετραπλάσιο κίνδυνο καρκίνου σε σύγκριση με τον γενικό πληθυσμό, αλλά ο κίνδυνος καρκίνου είναι διαφορετικός ανάλογα με τη θεραπεία υποκατάστασης των νεφρών. 4,5 Αυξάνεται από 1 έως 1,5 φορές κατά τη διάρκεια της αιμοκάθαρσης και 2,5 έως 5 φορές μετά τη μεταμόσχευση νεφρού 4,5. Τέλος, αποδείχθηκε ότι περισσότερα από 5 χρόνια αιμοκάθαρσης πριν τη μεταμόσχευση συνδέονται επίσης με αυξημένο κίνδυνο για καρκίνο 4. Επιπλέον, με δεδομένα επιζώντων ατομικής βόμβας, μπορούμε να υποστηρίξουμε την αύξηση του κινδύνου θνησιμότητας μη καρκινικών ασθενειών κατά 14% ανά Sv, όπως η καρδιά, ο εγκέφαλος, οι πεπτικές και οι αναπνευστικές παθήσεις 15, οι οποίες είναι πολύ πιο δύσκολες στη μελέτη του πληθυσμού μας, αλλά έχουν επίσης αυξημένο επιπολασμό για αιτίες που δεν είναι πλήρως κατανοητές. Οι ασθενείς που υποβάλλονται σε αιμοκάθαρση λαμβάνουν υψηλότερη δόση ακτινοβολίας από τους άλλους χρόνιους ασθενείς λόγω των ανωτέρω. Οι Stein et al. 16 ανέφεραν μέση συνολική CED(Cumulative Effective Dose) μετά από 3 χρόνια 12,3 msv για 1711 ασθενείς με υδροκεφαλία, 21,7 msv για 3220 ασθενείς με πνευμονική θρομβοεμβολική ασθένεια, 18,7 msv για 5855 ασθενείς με νεφρικό κολικό και14 2

9 msv για 11,072 ασθενείς με καρδιακή νόσο. Οι Kroecker et al. 17 ανέφεραν μέση ολική CED 14,3 msv μετά από 5 χρόνια για 371 ασθενείς με διάγνωση της νόσου του Crohn. Οι Chen et al. 18 ανέφεραν μέση συνολική CED για 3 χρόνια 23,1 msv για 90, 121 ασθενείς που υποβλήθηκαν σε περισσότερες από μία διαδικασίες καρδιακής απεικόνισης. Οι τιμές αυτές πρέπει να συγκριθούν με την εκτίμηση της μέσης συνολικής CED σε διάστημα 3 ετών των 55.7mSv σε 106 ασθενείς με αιμοκάθαρση ή με την αντίστοιχη εκτίμηση 34.2mSv που αναφέρθηκε από τους Kinsella et al. 19 σε 100 ασθενείς με αιμοκάθαρση για μέσο διάστημα 3,4 ετών παρακολούθησης. Στην παρούσα μελέτη γίνεται καταμέτρηση και υπολογισμός της δόσης δέρματος και της συνολικής ενεργού δόσης έκθεσης (ανά ασθενή), σε αιμοκαθαρόμενους ασθενείς που υποβλήθηκαν είτε σε φλεβογραφία (VENOGRAPHY) είτε σε αγγειοπλαστικές (PTA) κυκλωμάτων αιμοκάθαρσης, καθώς και η αναζήτηση ανεξάρτητων προγνωστικών μεταβλητών, προκειμένου να επιτευχθεί η ελαχιστοποίηση της άσκοπης χρήσης της ακτινοβολίας και του συνεπαγόμενου ντετερμινιστικού και μελλοντικού στοχαστικού κινδύνου για τον ασθενή. Τα άτομα που εμπλέκονται σε τέτοιου είδους επεμβάσεις ανήκουν σε ομάδα υψηλού κινδύνου, αρκετά μεγάλη, επομένως αποτελεί πρόβλημα Δημόσιας Υγείας. 3

10 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 4

11 1.1 Χρόνια Νεφρική Νόσος Η χρόνια νεφρική νόσος (Χ.Ν.Ν) ορίζεται σύμφωνα με τις κλινικές οδηγίες K/DIGO (Πρωτοβουλία ποιοτικής αξιολόγησης της έκβασης των αποτελεσμάτων σε ασθενείς με χρόνια νεφρική νόσο) ως μια κατάσταση κατά την οποία παρατηρείται σταδιακή και μη αναστρέψιμη επίπτωση της νεφρικής λειτουργίας, με εμφανείς διαταραχές στην δομή και την λειτουργία των νεφρών 20, επομένως δεν γίνεται ούτε απέκκριση των επιπλέον υγρών, ούτε κάθαρση του αίματος. Η Χ.Ν.Ν. χαρακτηρίζεται από νεφρική βλάβη η οποία η οποία μπορεί να συνοδεύεται από έκπτωση του Ρυθμού Σπειραματικής Διήθησης (GFR) σε λιγότερο από 60ml/min/1.73 m2, με ή χωρίς νεφρική βλάβη, σε χρονικό διάστημα μεγαλύτερο των τριών μηνών. H νεφρική βλάβη οδηγεί σε παθολογικές αλλοιώσεις και μπορεί να διαπιστωθεί από διαταραχές στον εργαστηριακό (αίμα-ούρα) ή στον απεικονιστικό έλεγχο 21. Οι ασθενείς με νεφρολογικά νοσήματα (αιμοκαθαρόμενοι) αποτελούν μια ειδική κατηγορία χρονίως πασχόντων ασθενών. Η σοβαρότητα της κατάστασής τους οφείλεται τόσο στα προβλήματα που προέρχονται από αυτή καθαυτή τη νόσο τους όσο και με το ότι αναγκάζονται να αλλάξουν την καθημερινότητα και τον τρόπο ζωής τους λόγω της ένταξής τους σε κάποιο πρόγραμμα αιμοκάθαρσης με τεχνητό νεφρό ή περιτοναϊκής κάθαρσης και την προσαρμογή στη νέα τους ζωή με την υλικοτεχνική εξάρτησή της 21. Τις τελευταίες δεκαετίες παρατηρείται σημαντική ανάπτυξη κατάλληλων μεθόδων διερεύνησης και παρεμβάσεων από την πλευρά των ειδικών σε θέματα ποιότητας ζωής των ασθενών. Στόχος των θεραπευτικών αντιμετωπίσεων είναι να δίνεται προτεραιότητα στον ασθενή ο οποίος αποτελεί το επίκεντρο της ιατρικής πράξης 22. Επομένως, στις σύγχρονες έρευνες εξετάζονται οι συσχετίσεις μεταξύ παραγόντων που αφορούν στη θεραπευτική αγωγή και των επιπτώσεων στην ποιότητα ζωής των ασθενών με χρόνια νοσήματα, όπως των ασθενών με Χρόνια Νεφρική Ανεπάρκεια (ΧΝΑ) 23. 5

12 Στον Πίνακα 1 αποτυπώνονται τα κριτήρια για τον ορισμό της ΧΝΝ σύμφωνα με τις κλινικές κατευθυντήριες οδηγίες για την αξιολόγηση της ΧΝΝ από το KDIGO το : Πίνακας 1 Κριτήρια ορισμού ΧΝΝ Κριτήρια Διάρκεια >3 μήνες GFR < 60ml/min/1.73m 2 Νεφρική βλάβη σχετιζόμενη με δοκιμές ή λειτουργικές ανωμαλίες πέρα από τη μειωμένη τιμή GFR Σχόλια Διαχωρίζει τις χρόνιες από τις οξείες νεφρικές νόσους. Είναι ο πιο αξιόπιστος δείκτης νεφρικής λειτουργίας Παθολογικές διαταραχές, μεταμόσχευση νεφρού, διαταραχές στην σύσταση των ούρων(λευκωματουρία), του αίματος και στις απεικονιστικές εξετάσεις. H κατηγοριοποίηση της ΧΝΝ γίνεται όπως υπογραμμίζουν οι Levy και οι συνεργάτες 25 σύμφωνα με τη σοβαρότητα, τη διάγνωση, τη θεραπεία και την πρόγνωση της νόσου. Η επίσημη ταξινόμηση, όπως προέκυψε από τους οργανισμούς KDIGO/KDOQI, είναι αυτή που εξετάζει τη σοβαρότητα της νόσου, η οποία βασίζεται στα επίπεδα τιμών του GFR, έτσι όπως προκύπτουν από τις εξισώσεις που απεικονίζονται στον Πίνακα 2. Πίνακας 2 Κατηγοριοποίηση Χ.Ν.Ν. Στάδια Σοβαρότητα Νόσου GFR ml/min/1.73m 2 1 ο Νεφρική βλάβη με φυσιολογικό GFR 90 2 ο Νεφρική βλάβη με ήπια μείωση GFR ο Μέτρια μείωσηgfr ο Σοβαρή μείωση GFR ο Νεφρική Ανεπάρκεια <15 6

13 1.2 Αιμοκάθαρση Η αιμοκάθαρση αποτελεί θεραπεία υποστήριξης με στόχο την παράταση της επιβίωσης και τη βελτίωση της ποιότητας ζωής. Το όφελος της για το προσδόκιμο ζωής εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ηλικία, τη λειτουργική κατάσταση καθώς και από τις συνυπάρχουσες συνθήκες. Τα δεδομένα υποδεικνύουν ότι ηλικιωμένοι ασθενείς (ηλικίας άνω των 85 ετών) με πολύ χαμηλή νεφρική λειτουργία (<15 ml/min/m2) εμφανίζουν υψηλά ποσοστά θανάτου, νοσηρότητας και χαμηλή αποτελεσματικότητα με την έναρξη αιμοκάθαρσης. Στην πραγματικότητα, σε νεότερους ασθενείς (18-44 ετών) με Χρόνια Νεφρική Νόσο σταδίου 4, έχει φανεί ότι η αιμοκάθαρση ως επιλογή θεραπείας φέρει έως και 10 φορές καλύτερα αποτελέσματα σε σύγκριση με την αντίστοιχη εφαρμογή στην ηλικιακή ομάδα 85 ετών 21. Οι συστάσεις, λοιπόν, προτείνουν να πραγματοποιείται έναρξη όταν η τιμή GFR είναι < 10 ml/ min /1.73 m². Ωστόσο, έχουν δημοσιευτεί πολλά αμφιλεγόμενα αποτελέσματα, κάποια από τα οποία υποστηρίζουν ότι η έγκαιρη έναρξη συσχετίζεται με μειωμένη θνησιμότητα, ενώ άλλα ισχυριζόμενα πως δεν υπάρχει διαφορά 26 Η αιμοκάθαρση είναι μία διαδικασία καθαρισμού του αίματος από τις άχρηστες ουσίες του μεταβολισμού με τεχνητό τρόπο, η οποία υποκαθιστά την ανεπαρκή νεφρική λειτουργία. Στο μηχάνημα αιμοκάθαρσης το αίμα καθαρίζεται από άχρηστα προϊόντα του μεταβολισμού, ενώ αποβάλλεται και η περίσσεια υγρών από τον οργανισμό. Η διαδικασία αυτή επιτυγχάνεται μέσω της διάχυσης και της υπερδιήθησης που λαμβάνουν χώρα στην ημιπερατή μεμβράνη του τεχνητού νεφρού. Η επιφάνεια της μεμβράνης διαχωρίζει το αίμα του ασθενούς από το διάλυμα της αιμοκάθαρσης, επιτρέποντας όμως, μέσω των πόρων της, την ανταλλαγή ουσιών αλλά και τη μετακίνηση ύδατος. Ουσίες που βρίσκονται σε μεγάλη συγκέντρωση στο αίμα μετακινούνται προς το διάλυμα (κάλιο, ουρία, προϊόντα μεταβολισμού), ενώ ουσίες που βρίσκονται σε μεγαλύτερη συγκέντρωση στο διάλυμα μετακινούνται προς το αίμα (διττανθρακικά για διόρθωση της νεφρικής οξέωσης). Με ρύθμιση της πίεσης στο διαμέρισμα του διαλύματος επιτυγχάνεται η επιθυμητή μετακίνηση ύδατος από το αίμα στο διάλυμα. Για να επιτευχθεί αυτό είναι απαραίτητη η επαφή του τεχνητού νεφρού με το αίμα του αιμοκαθαρόμενου. Αυτό γίνεται μέσω μιας αγγειακής πρόσβασης είτε με 7

14 εισαγωγή μονίμων ή προσωρινών καθετήρων, είτε με αρτηριοφλεβική αναστόμωση (fistula), ή με συνθετικό μόσχευμα. Διότι ο ασθενής κάνει αιμοκάθαρση 3 φορές την εβδομάδα και επομένως η χρήση των φλεβών του δεν είναι αρκετή. Αυτό που εξασφαλίζουν οι αγγειακές προσβάσεις είναι «πρόσβαση» στην αιματική κυκλοφορία του ασθενούς. Η αρτηριοφλεβική αναστόμωση είναι η χειρουργική αναστόμωση μιας αρτηρίας και μιας φλέβας του ασθενούς. Η αναστόμωση γίνεται συνηθέστερα στην περιοχή του καρπού ή του αγκώνα του χεριού. Ανεξάρτητα από τη θέση στην οποία δημιουργείται, το αποτέλεσμα της ωρίμανσής της είναι η εμφάνιση μεγάλων, ανθεκτικών στις παρακεντήσεις φλεβών κάτω από το δέρμα του χεριού. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την επίτευξη μεγαλύτερου ρυθμού ανταλλαγής υγρών μεταξύ του σώματος και του τεχνητού νεφρού. Για τη διαδικασία της αιμοκάθαρσης απαιτείται η είσοδος δύο βελόνων στη φλέβα της αναστόμωσης. Από τη μια βελόνα εξέρχεται το αίμα από τον ασθενή προς το μηχάνημα αιμοκάθαρσης και από την άλλη επιστρέφει. Παρόλο που η αναστόμωση είναι η πιο επιθυμητή επιλογή, χρειάζεται αρκετό χρόνο για να ωριμάσει (2-4 μήνες) πριν χρησιμοποιηθεί. Για το λόγο αυτό πρέπει να δημιουργείται έγκαιρα, αρκετό καιρό πριν την ένταξη του ασθενούς σε αιμοκάθαρση. Τέλος, η συνεδρία της αιμοκάθαρσης στο νοσοκομείο ή σε κάποια κλινική επαναλαμβάνεται τρεις με τέσσερις φορές την εβδομάδα και διαρκεί από τρεις μέχρι πέντε ώρες 27 Συχνά οι αιμοκαθαρόμενοι ασθενείς παρουσιάζουν προβλήματα κατά την διάρκεια της αιμοκάθαρσης στην αρτηριοφλεβική αναστόμωση είτε είναι fistula είτε είναι μόσχευμα.(εικ.1,2) Προσέρχονται στο τμήμα της Επεμβατικής Ακτινολογίας για επίλυση του προβλήματος κατόπιν παραπομπής του θεράποντος ιατρού τους. Εικόνα 1 Εικόνα 2 Εικόνες 1,2 προέρχονται από τον Ψηφιακό Αγγειογράφο της Επεμβατικής Ακτινολογίας του Π.Γ.Ν.Π 8

15 2.1 Επεμβατική Ακτινολογία Η Επεμβατική Ακτινολογία είναι μία υποειδικότητα της Ακτινολογίας που χρησιμοποιεί τις απεικονιστικές μεθόδους ακτινοσκόπησης για να διαγνώσει και να θεραπεύσει χωρίς χειρουργική επέμβαση διάφορες παθήσεις. Οι Επεμβατικοί Ακτινολόγοι εντοπίζουν με ακρίβεια πού υπάρχει το πρόβλημα και σχεδιάζουν πώς θα φθάσουν στο σημείο αυτό χωρίς να ανοίξουν τομή στο σώμα του ασθενούς. Στις εφαρμογές χρησιμοποιούν ακτίνες- Χ (ιοντίζουσα ακτινοβολία) που παράγονται από τον Ψηφιακό Αγγειογράφο (Ακτινολογική Λυχνία). Δυνατότητα επιλογής συχνότητας λήψεις/sec και παλμοί/sec. Στην παρούσα μελέτη μας αφορά η αγγειοπλαστική μοσχεύματος/fistula και η φλεβογραφία άνω άκρων, επεμβατικές διαδικασίες στις οποίες υπόκεινται οι αιμοκαθαρόμενοι ασθενείς, το δείγμα μας. Η αγγειοπλαστική μοσχεύματος/fistula είναι η διαδικασία διάνοιξης της στένωσης του αγγείου είτε με αεροθάλαμο (μπαλόνι) είτε με μεταλλική ενδοπρόθεση(stent) - θεραπευτική διαδικασία (εικ.3,4,5). Ενώ η φλεβογραφία άνω ακρών είναι η διαδικασία εντοπισμού της στένωσης του αγγείου με χρήση σκιαγραφικής ουσίας. (διαγνωστική διαδικασία) Εικόνα 3 Εικόνα 4 Εικόνα 5 Εικόνες 3,4,5 προέρχονται από τον Ψηφιακό Αγγειογράφο της Επεμβατικής Ακτινολογίας του Π.Γ.Ν.Π 9

16 2.2 Ψηφιακός Αγγειογράφος Ο Ψηφιακός Αγγειογράφος (Philips Allura FD 20) με Flat Panel, παρέχει ικανότητα διαλείπουσας ακτινοσκόπησης (μείωση της δόσης ακτινοσκόπησης), 3D λήψεων και εικόνων και ιδιαίτερες ρυθμίσεις για εξειδικευμένες εξετάσεις και ανάγκες.(εικ.6-7) Εικόνα 6 Εικόνα 3 docplayer.gr 1. Βραχίονας βάση δαπέδου C - Arm (ενισχυτής εικόνας και επίπεδο ανιχνευτή) 2. Τράπεζα κλίνη ασθενούς 3. Χειριστήριο Smart Box σύστημα ανάρτησης monitor, monitor με οθόνη δεδομένων 4. Χειριστήριο Table Side System Control (TSSC) και ποδοδιακόπτες για την λήψη εικόνων και ακτινοσκόπησης 5. Λυχνία ακτίνων -Χ 6. Ψηφιακός Ανιχνευτής (Flat Panel) Εικόνα 7 docplayer.gr 10

17 2.2.1 Παραγωγή Ακτίνων-Χ Όλα τα ακτινολογικά μηχανήματα (ακτινογραφικά, ακτινοσκοπικά, μαστογράφοι, αγγειογράφοι, αξονικοί τομογράφοι) βασίζονται στη λυχνία ακτίνων- Χ. Λέγοντας ακτίνες-χ εννοούμε την εκπομπή φωτονίων υψηλής ενέργειας με τεχνητό τρόπο (με ειδικά κατασκευασμένα μηχανήματα). Επειδή τα φωτόνια χρησιμοποιούνται ευρέως στην ιατρική, δεν είναι πάντα εφικτό ή επιθυμητό να χρησιμοποιούνται ραδιενεργοί πυρήνες που κατά τη διάσπαση τους εκπέμπουν φωτόνια. Τη λύση έδωσε η λυχνία παραγωγής ακτίνων-χ που εφευρέθηκε σχεδόν τυχαία από τον Roentgen στα τέλη του 19ου αιώνα. Η ονομασία ακτίνες-χ δόθηκε από τον ίδιο τον Roentgen, καθώς του ήταν άγνωστη η φύση της εκπεμπόμενης ακτινοβολίας. Οι ακτίνες-χ παράγονται όταν δέσμες ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας προσπίπτουν σε υλικό υψηλού ατομικού αριθμού. Ο μηχανισμός παραγωγής γίνεται με τους 2 τρόπους με τον ιονισμό και την ακτινοβολία πέδης 28. Όλη η διάταξη βρίσκεται σε γυάλινο κέλυφος σε συνθήκες υψηλού κενού. Σε δύο μέταλλα υψηλού ατομικού αριθμού και σημείου τήξεως εφαρμόζεται διαφορά δυναμικού (υψηλή τάση της λυχνίας-kvp). Από την κάθοδο (το μέταλλο σε αρνητικό δυναμικό) εκπέμπονται ηλεκτρόνια μέσω θερμιονικής εκπομπής: ένα νήμα από βολφράμιο θερμαίνεται με ηλεκτρικό ρεύμα και ελευθερώνει ηλεκτρόνια. Το ηλεκτρικό πεδίο λόγω της υψηλής τάσης μεταξύ καθόδου-ανόδου (το μέταλλο σε θετικό δυναμικό) αναγκάζει τα ηλεκτρόνια να επιταχυνθούν προς την άνοδο. Στη συνέχεια τα ηλεκτρόνια αλληλοεπιδρούν με το υλικό της ανόδου και εκπέμπεται ακτινοβολία πέδης (φωτόνια με ενέργεια από 0 έως την υψηλή τάση της λυχνίας σε μονάδες kev) και χαρακτηριστική ακτινοβολία (φωτόνια με συγκεκριμένες ενέργειες χαρακτηριστικές του υλικού της ανόδου) λόγω του ιονισμού των ατόμων της ανόδου. Η άνοδος ονομάζεται και εστία της λυχνίας 28. Σχήμα 1: Απλοποιημένη μορφή λυχνίας ακτίνων-χ 28 11

18 2.2.2 Παραγωγή Ακτινολογικής Εικόνας Η παραγωγή της εικόνας με τη βοήθεια των ακτίνων Χ οφείλεται στην απορρόφηση τους από τα διάφορα όργανα και τους ιστούς του σώματος από τα οποία διέρχονται. Όταν μια δέσμη ακτίνων Χ πέσει πάνω στο σώμα του ασθενούς, μέρος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας απορροφάται ολοκληρωτικά αφήνοντας την ενέργεια της μέσα στο σώμα (φωτοηλεκτρικό φαινόμενο), και συμβάλλει έτσι στην αύξηση της απορροφούμενης δόσης από τον ασθενή. Ένα άλλο μέρος της ακτινοβολίας αλληλοεπιδρά με το σώμα με αποτέλεσμα τη σκέδαση της ακτινοβολίας σε διαφορετικές γωνίες από την αρχική του διεύθυνση (φαινόμενο Compton), και όσα από τα φωτόνια αυτά εξέρχονται του ανθρώπινου σώματος, καταγράφονται στον ανιχνευτή με αποτέλεσμα την υποβάθμιση της εικόνας (θόρυβος). Τέλος, όσα φωτόνια διαπεράσουν το ανθρώπινο σώμα χωρίς οποιαδήποτε αλληλεπίδραση με το σώμα του ασθενούς προκαλούν την πραγματική απεικόνιση του σώματος. Ο αριθμός των φωτονίων που προσπίπτει στο ανιχνευτικό μέσο προκαλεί και την αμαύρωση στην τελική εικόνα. Η εξασθένιση της δέσμης εξαρτάται από την ενέργεια των προσπιπτόντων φωτονίων και από την πυκνότητα, τη σύσταση και τις διαστάσεις των ανατομικών σχηματισμών από τις οποίες διέρχεται η δέσμη. Οι ιστοί και τα όργανα που δεν απορροφούν μεγάλη ποσότητα ακτινοβολίας (αέρας) χαρακτηρίζονται ακτινοδιαφανή, ενώ εκείνα τα οποία απορροφούν μεγάλη ποσότητα ακτινοβολίας (οστά), χαρακτηρίζονται ακτινοσκιερά. Η διαφορετική απορρόφηση των ακτίνων-χ εκφράζεται στο ανιχνευτικό μέσο με διαφορετικούς τόνους του γκρι, από το μαύρο του αέρα των πνευμόνων μέχρι το άσπρο των οστών. Από τους ιστούς του σώματος, ο αέρας, το λίπος, το νερό και τα οστά είναι αυτοί που διαμορφώνουν τις βασικές σκιάσεις για τη δημιουργία της εικόνας στο ακτινογράφημα. Οι διαφορές της έντασης των ακτίνων Χ μετατρέπονται σε μεταβολές οπτικής πυκνότητας πάνω σε ακτινογραφικό φιλμ όπου έχουμε την ακτινογράφηση, ή σε φθορίζον πέτασμα όπου έχουμε την ακτινοσκόπηση

19 2.2.3 Ακτινογράφηση-Fluorography Η πλέον δημοφιλής και γνωστή έκφραση απεικόνισης των διαφόρων οργάνων και ιστών του σώματος είναι το απλό ακτινογράφημα. Οι απλές ακτινογραφίες αποτέλεσαν τη πρώτη απεικονιστική εφαρμογή ιστορικά και σήμερα έχουν πολύ σημαντικό ρόλο στην λήψη διαγνωστικών πληροφοριών. Κατά την ακτινογραφική λήψη επιδιώκεται η αποτύπωση μιας στατικής εικόνας των οργάνων του σώματος πάνω σε φιλμ. Τα στάδια της διαδικασίας είναι: παραγωγή ακτίνων Χ από τη λυχνία, αλληλεπίδραση της εξερχόμενης δέσμης των ακτίνων Χ με το φιλμ, και τέλος εμφάνιση και στερέωση του φιλμ. Πλέον η εικόνα μεταδίδεται σε διάφορες συσκευές απεικόνισης ή εγγραφής π.χ. οθόνη, αυτόματο αρχείο καταγραφής. Η τελική εικόνα είναι μια δισδιάστατη προβολή των οργάνων του σώματος και επιθυμητό είναι να έχει τη καλύτερη δυνατή διακριτική ικανότητα και ευκρίνεια με την μικρότερη δυνατή δόση ακτινοβολίας. Η απεικόνιση σε δύο διαστάσεις μπορεί να δημιουργήσει διαγνωστικό πρόβλημα και γι αυτόν τον λόγο, όπου χρειάζεται λαμβάνονται περισσότερες προβολές. Το απλό ακτινογράφημα έχει πεπερασμένες δυνατότητες σε ευαισθησία και σε διακριτική ικανότητα και αυτό είναι το μεγάλο μειονέκτημα του Ακτινοσκόπηση-Fluoroscopy Η ακτινοσκόπηση αποτελεί μια μορφή συνεχούς απεικόνισης. Συγκεκριμένα είναι η παρουσίαση μιας συνεχούς εικόνας κατά την οποία η δέσμη ακτίνων Χ κατευθύνεται δια μέσου του ασθενή σε ένα φθορίζον πέτασμα ευαίσθητο στην ακτινοβολία Χ. Η εικόνα διατηρείται όσο χρόνο λειτουργεί η λυχνία των ακτίνων Χ και ο γιατρός μπορεί να παρακολουθήσει την κίνηση των οργάνων ή και τη λειτουργία τους. Η λήψη της εικόνας παλαιότερα γινόταν με ενισχυτή εικόνας, πράγμα που σήμερα, σταδιακά αντικαθίσταται με την ενσωμάτωση επίπεδων ανιχνευτών (Flat panel)

20 2.2.5 Ιοντισμός-Ιοντίζουσα Ακτινοβολία Η ιοντίζουσα ακτινοβολία είναι ακτινοβολία υψηλής ενέργειας που μπορεί να προκαλέσει ιοντισμό δηλ. να φορτίσει την ύλη διώχνοντας ηλεκτρόνια, (-) φορτίο, από τα άτομα, δημιουργώντας ιόντα, (+) φορτίο. Το φαινόμενο ιονισμός/ιοντισμός παίζει σημαντικό ρόλο στη φυσική των ακτινοβολιών, καθώς και στις συνέπειες τους στο ανθρώπινο σώμα. Αφού διαταράσσει τη μοριακή δομή των πρωτεϊνών και του γενετικού υλικού (DNA, RNA) έπεται η πιθανότητα πρόκλησης θανάτου, μόνιμης ή προσωρινής βλάβης. Οι ακτίνες-χ, οι ακτίνες-γ, τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα νετρόνια είναι ιοντίζουσες ακτινοβολίες. Είναι μη ανιχνεύσιμες από τις ανθρώπινες αισθήσεις. Πιο επικίνδυνη είναι η ηλεκτρομαγνητική και η ακτινοβολία νετρονίων (ουδέτερη). Στο σχήμα 2 φαίνεται η διαδικασία του ιοντισμού 28. Σχήμα 2: (α) Η απορρόφηση ενέργειας από το ηλεκτρόνιο του δίνει τη δυνατότητα να εγκαταλείψει το άτομο και να απομακρυνθεί από αυτό. (β) Τη θέση που άδειασε στη στοιβάδα καταλαμβάνει ηλεκτρόνιο από την υψηλότερη με ταυτόχρονη εκπομπή χαρακτηριστικής ακτινοβολίας. Προσέξτε ότι το άτομο πλέον έχει 2 ηλεκτρόνια και 3 πρωτόνια. Άρα εμφανίζει θετικό φορτίο (+1) και για αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ιονισμός Φυσικές και Τεχνητές Πηγές Ακτινοβολίας Ανάλογα με την προέλευση των πηγών τους, οι ακτινοβολίες διακρίνονται σε φυσικές και τεχνητές. Φυσικές πηγές ακτινοβολίας (αποτελούν το 90% της δόσης που λαμβάνουμε) είναι τα φυσικά ραδιοϊσότοπα που βρίσκονται στο έδαφος και στο υπέδαφος, στον αέρα, στο νερό και στην τροφή και υπάρχουν από τον σχηματισμό της γης. Η κοσμική ακτινοβολία που ακτινοβολεί κάθε ουράνιο σώμα, και ο ήλιος είναι φυσικές πηγές ακτινοβολίας. Παράδειγμα φυσικού ραδιοϊσοτόπου που υπάρχει στην τροφή (ειδικά στις μπανάνες) και στο ανθρώπινο σώμα είναι το ραδιενεργό 40 Κ. Φυσικό ραδιενεργό αέριο είναι το Ραδόνιο το οποίο προέρχεται από τη διάσπαση του 14

21 ραδίου που βρίσκεται στα πετρώματα και κατά συνέπεια στα οικοδομικά υλικά. Το ραδόνιο εισέρχεται στο σώμα μέσω της αναπνοής και καταλήγει στους πνεύμονες. Επειδή ανήκει στα ευγενή αέρια είναι αδρανές και δεν αντιδρά με το περιβάλλον του. υστυχώς, τα ραδιενεργά θυγατρικά στοιχεία που προκύπτουν από τη διάσπασή του δεν είναι ευγενή και προσκολλώνται σε σωματίδια σκόνης με αποτέλεσμα να επικάθονται στους πνεύμονες και να τους ακτινοβολούν. Το ραδόνιο θεωρείται ύποπτο για πρόκληση καρκίνου του πνεύμονα και η δράση καθώς και τα επίπεδά του στις οικίες μελετώνται πλέον συστηματικά 28. Τεχνητές πηγές είναι τα μηχανήματα παραγωγής ακτινοβολιών, τα τεχνητά ραδιοϊσότοπα που χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές π.χ. στην ιατρική, στην βιομηχανία, στην έρευνα, τα υπολείμματα των πυρηνικών δοκιμών και των πυρηνικών ατυχημάτων. Ο άνθρωπος έχει κατασκευάσει πλήθος τεχνητών ραδιοϊσοτόπων για να καλύψει τις ανάγκες του. Το 99m Tc που χρησιμοποιείται στην πυρηνική ιατρική είναι τεχνητό ισότοπο. Ο μικρός χρόνος ημιζωής, το φάσμα εκπομπής, η χημεία του και η κινητική του στο ανθρώπινο σώμα το καθιστούν ιδανικό για ιατρική χρήση Ακτινοβολία Πέδης (bremsstrahlung) Η ακτινοβολία πέδης οφείλεται στην πέδηση («φρενάρισμα») που προκαλείται στα ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια (ηλεκτρόνια, πρωτόνια, σωμάτια κλπ.) από την άπωση του ηλεκτρικού πεδίου των ατόμων. Ας υποθέσουμε ότι ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο διασχίζει ένα υλικό (Σχήμα 3). Το ηλεκτρόνιο δέχεται συνεχώς ηλεκτρικές δυνάμεις από τα άτομα του υλικού με αποτέλεσμα να μειώνεται συνεχώς η ταχύτητα του ώσπου στο τέλος σταματά εντελώς. Η ενέργεια που χάνει το ηλεκτρόνιο κατά τη διάρκεια της επιβράδυνσής του εκπέμπεται υπό τη μορφή ακτινοβολίας (φωτόνια). Η ακτινοβολία αυτή ονομάζεται ακτινοβολία πέδης. Στην ακτινοβολία αυτή στηρίζεται η λειτουργία του ακτινολογικού μηχανήματος

22 Σχήμα 3: Το ηλεκτρόνιο εισέρχεται στο υλικό με ταχύτητα u. Τα άτομα του υλικού του ασκούν δυνάμεις με αποτέλεσμα τη συνεχή μείωση της ταχύτητας του ώσπου αυτό σταματά (u=0). Η ενέργεια που χάνει το ηλεκτρόνιο κατά τη διάρκεια της επιβράδυνσης εκπέμπεται υπό τη μορφή ακτινοβολίας πέδης 28 16

23 3.1 Μεγέθη-Ορισμοί Αποδεδειγμένα οι ιοντίζουσες ακτινοβολίες μπορούν να προκαλέσουν δυσμενή βιολογικά αποτελέσματα. Το γεγονός αυτό, αφενός αποτελεί τη βάση των ακτινοθεραπευτικών εφαρμογών τους, και αφετέρου εγείρει την ανάγκη ακτινοπροστασίας κοινού, εργαζομένων και ασθενών στις ακτινοδιαγνωστικές εφαρμογές τους. πριν την παρουσίαση των βιολογικών αποτελεσμάτων, εισάγεται η απαραίτητη έννοια της δόσης από ιοντίζουσα ακτινοβολία Απορροφούμενη Δόση Ας υποθέσουμε ότι ακτινοβολούμε ομοιόμορφα ένα υλικό μάζας m. Η ακτινοβολία μπορεί να είναι σωματιδιακή ή ακτίνες-χ. Για χάρη απλούστευσης θεωρούμε ότι ακτινοβολούμε με ακτίνες-χ. Με βάση τους μηχανισμούς αλληλεπίδρασης, τα φωτόνια θα αποθέσουν ενέργεια, Ε, στη μάζα του υλικού. Απορροφούμενη δόση, D, ορίζεται ο λόγος της ενέργειας που απορροφήθηκε από το υλικό προς τη μάζα του 28 : E D = ( 1 ) M Η ενέργεια μετράται σε Joule και η μάζα σε kg. Από την εξίσωση (1) προκύπτει ότι μονάδα μέτρησης της απορροφούμενης δόσης είναι το Joule/kg. Για ευκολία, συμβολίζουμε τη μονάδα αυτή ως Gy (gray). Σαν μονάδα μέτρησης είναι αρκετά μεγάλη, οπότε στην πράξη χρησιμοποιούμε υποπολλαπλάσια της, όπως το mgy (=0,001 Gy, «μιλιγκραίυ»)

24 3.1.3 Ισοδύναμη Δόση Προκειμένου να ληφθεί υπόψη η βιολογική επιβάρυνση που προκαλεί η ακτινοβολία σε έναν ιστό, χρησιμοποιείται η έννοια της ισοδύναμης δόσης. Η ισοδύναμη δόση (ΗΤ) που έλαβε ένας ιστός, Τ, προκύπτει από τον πολλαπλασιασμό της απορροφούμενης δόσης (D) με έναν συντελεστή στάθμισης (WR), o οποίος εξαρτάται από το είδος της ακτινοβολίας 28 : H T =D W R (2) Μονάδα μέτρησης της ισοδύναμης δόσης είναι το Sv (σίβερτ). Σαν μονάδα είναι αρκετά μεγάλη και για τον λόγο αυτό χρησιμοποιούνται υποπολλαπλάσια της, όπως το msv (= 0,001 Sv, «μιλισίβερτ»). Στον Πίνακα 3 δίνονται οι τιμές του 28 συντελεστή στάθμισης W R Είδος Ακτινοβολίας Συντελεστής στάθμισης ακτινοβολίας W R Φωτόνια (χ και γ) όλων των ενεργειών 1 Ηλεκτρόνια 1 Πρωτόνια 2-5 Σωμάτια-α, θραύσματα σχάσης, βαρέα ιόντα 20 Νετρόνια 5-20 ανάλογα την ενέργεια Πίνακας 3: Συντελεστές στάθμισης της ακτινοβολίας WR για τον υπολογισμό της ισοδύναμης δόσης ΗΤ. (ICRP103) 28 18

25 Παράδειγμα, αν ένας οφθαλμός απορρόφησε δόση 2 Gy από ακτινοβόληση με φωτόνια, ενώ ένας άλλος απορρόφησε την ίδια δόση από σωμάτια-α. Στην περίπτωση των φωτονίων η ισοδύναμη δόση είναι (εξίσωση 2) 28 : H T = 2 Gy 1 = 2 Sv Στην περίπτωση των σωματίων-α: H T = 2 Gy 20 = 40 Sv Όπως φαίνεται η βιολογική βλάβη από τα σωμάτια-α είναι 20πλάσια από αυτή που προκαλούν τα φωτόνια Ενεργός Δόση Οι διάφοροι ανθρώπινοι ιστοί για δεδομένη ισοδύναμη δόση Η t ακτινοβολίας συμβάλλουν με διαφορετική βαρύτητα στον συνολικό κίνδυνο που διατρέχει από την ακτινοβόλησή τους η υγεία του ανθρώπου. Για παράδειγμα, η ακτινοβόληση του αιμοποιητικού ιστού, ενέχει μεγαλύτερο κίνδυνο για την υγεία από ότι η ακτινοβόληση με ίση ισοδύναμη δόση Η t του θυρεοειδούς και αυτή με τη σειρά της μεγαλύτερο κίνδυνο από ότι η ακτινοβόληση του δέρματος αντίστοιχα. Ακόμη και εμπειρικά διαισθανόμαστε ότι μια ακτινογραφία κοιλίας είναι πιο επιβλαβής για την υγεία του εξεταζόμενου από ότι μια ακτινογραφία άκρας χείρας, έστω και αν ακτινοβοληθούν με την ίδια ισοδύναμη δόση. Για να ληφθεί υπόψη η συνολική επιβάρυνση της υγείας από την ακτινοβόληση ενός ή περισσοτέρων οργάνων ή ιστών χρησιμοποιείται η έννοια της ενεργού δόσης. Η ενεργός δόση (Ε eff ) είναι το άθροισμα των γινομένων της ισοδύναμης δόσης που έλαβε κάθε ιστός (Τ) επί έναν συντελεστή W T ο οποίος εξαρτάται από το είδος του ιστού 28. E eff =Σ Τ H T W T (3) ή πιο αναλυτικά: E eff = Σ Τ W T Σ R W R D (4) Η ενεργός δόση μετράται και αυτή σε Sv και αναφέρεται στην ολόσωμη δόση. Στον Πίνακα 4 δίνονται οι τιμές του συντελεστή W T για διάφορους ιστούς. 19

26 Ιστός Μυελός των οστών, κόλον πνεύμονες, στομάχι, μαστός, επινεφρίδια, εξωθωρακική περιοχή, χοληδόχος, καρδιά, νεφροί, λεμφικοί αδένες, μύες, επιθήλιο στόματος, πάγκρεας, προστάτης, λεπτό έντερο, σπλήνας, θύμος αδένας, μήτρα / τράχηλος Συντελεστής W T 0,12 Γονάδες 0,08 Ουροδόχος κύστη, οισοφάγος, ήπαρ, θυρεοειδής 0,04 Επιφάνεια οστών, εγκέφαλος, σιελογόνοι αδένες, δέρμα 0,01 Πίνακας 4: Συντελεστές στάθμισης των εκτιθέμενων ιστών W Τ για τον υπολογισμό της ενεργού δόσης Ε eff.(icrp 103) 28 Παράδειγμα, αν ένας ασθενής έκανε μια ακτινογραφία θώρακος και μια ουροδόχου κύστεως, η απορροφούμενη δόση για την κάθε μια θα ήταν ίδια και ίση με 0,01 mgy (η τιμή αυτή δεν είναι πραγματική αλλά αυθαίρετη). Θα υπολογίσουμε την ενεργό δόση για την κάθε εξέταση και την συνολική ενεργό δόση που έλαβε αυτός ο ασθενής. Η ενεργός δόση από την ακτινογραφία θώρακος είναι (εξίσωση 4) 28 : Οι τιμές των W R =1 και W θωρ T.=0,12 (πνεύμονες) είναι από τους Πίνακες 3 και 4 αντίστοιχα. Με όμοιο τρόπο υπολογίζουμε την ενεργό δόση από την ακτινογραφία ουροδόχου κύστεως 28 : Παρατηρούμε ότι αν και η δόση από τις δυο εξετάσεις είναι ίδια οι ενεργές δόσεις διαφέρουν σημαντικά (σχεδόν 10 φορές). Η ολική ενεργός δόση που μας δίνει το μέτρο της ακτινικής επιβάρυνσης είναι το άθροισμα των ενεργών δόσεων, δηλαδή 0,0016 msv. Εν κατακλείδι, η διαφορά μεταξύ ισοδύναμης και ενεργού δόσης είναι ότι η πρώτη λαμβάνει υπόψη το είδος της ακτινοβολίας, ενώ η δεύτερη λαμβάνει 20

27 υπόψη τόσο το είδος της ακτινοβολίας όσο και το είδος του ιστού ή οργάνου που ακτινοβολείται Δόση Δέρματος όση δέρματος ορίζουμε την δόση που απορροφάται σε βάθος 0,07 mm από την επιφάνεια του δέρματος κατά τη διάρκεια της ακτινοβόλησης. Χρησιμοποιείται σαν δείκτης της επιβάρυνσης του δέρματος, αλλά και σαν εργαλείο για τον υπολογισμό, με μαθηματικές μεθόδους, της συνολικής δόσης που έλαβε ο εκτιθέμενος. Σε ακτινοσκοπικές κυρίως εξετάσεις, η διάρκεια της ακτινοβόλησης του ασθενή είναι ιδιαίτερα μεγάλη με αποτέλεσμα την πιθανή δημιουργία ερυθήματος (υπέρβαση του ορίου ακτινικής αντοχής). Για τον λόγο αυτό είναι απαραίτητη η συνεχής παρακολούθηση της δόσης δέρματος κατά τη διάρκεια των ακτινοσκοπικών εξετάσεων Μέγεθος DAP or KAP Τα αρχικά DAP προέρχονται από την πρόταση Dose Area Product που σημαίνει «γινόμενο δόσης επί επιφάνεια». Σαν μέγεθος ορίζεται ως το γινόμενο της δόσης, D, που απορροφάται σε μια επιφάνεια εμβαδού A επί την επιφάνεια αυτή 28 : (5) Μονάδα μέτρησης του DAP είναι το Gy.cm 2. Λόγω του ορισμού του, η μέτρηση του μεγέθους DAP είναι ανεξάρτητη της απόστασης από την πηγή της ακτινοβολίας. Για το λόγο αυτό, οι συσκευές που μετρούν το DAP τοποθετούνται στην κεφαλή του ακτινοσκοπικού συστήματος και παρέχουν ανά πάσα στιγμή ενδείξεις της τιμής του. Οι τιμές του DAP μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό της δόσης δέρματος του ασθενή. Συνήθως η μετατροπή γίνεται με τον πολλαπλασιασμό ενός συντελεστή που υποδεικνύει ο Ακτινοφυσικός του ακτινολογικού εργαστηρίου. Με τον τρόπο αυτό, ο ακτινολόγος 21

28 και το προσωπικό γνωρίζουν κάθε στιγμή τη δόση δέρματος κατά την εξέταση για την αποφυγή ακτινικής βλάβης Βιολογικές Επιδράσεις Ιοντίζουσας Ακτινοβολίας Από πειράματα στο εργαστήριο και από μελέτη των πυρηνικών βομβαρδισμών στη Χιροσίμα και στο Ναγκασάκι έχει βρεθεί ότι ολόσωμη ακτινοβόληση με δόση 4 Gy είναι ικανή να επιφέρει το θάνατο στο 50% των εκτεθειμένων μέσα σε 60 ημέρες. Αν εξετάσουμε το θέμα από ενεργειακή άποψη θα δούμε ότι η θανατηφόρα δόση των 4 Gy αποδίδει λιγότερη ενέργεια στο σώμα από ότι μια κουταλιά ζάχαρη! Με λίγα λόγια, η ενέργεια που προσλαμβάνει ο οργανισμός δεν γίνεται καν αντιληπτή. Η επιβλαβής δράση των ιοντίζουσων ακτινοβολιών έγκειται στη βλάβη που επιφέρουν στο θεμελιώδες δομικό στοιχείο της ζωής, το κύτταρο Κυτταρική Δομή Το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από διαφόρων ειδών κύτταρα τα οποία έχουν συγκεκριμένες λειτουργικότητες. Τα κύτταρα κινούνται, μεγαλώνουν, αλληλοεπιδρούν, αυτοπροστατεύονται, ρυθμίζουν διαδικασίες και αναπαράγονται. Η σωστή λειτουργία τους εξασφαλίζει τη σωστή λειτουργία ολόκληρου του σώματος. Το κύτταρο αποτελείται από οργανικά και ανόργανα συστατικά. Γενικά μέσα σε ένα κύτταρο βρίσκονται πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπίδια, νουκλεϊνικά οξέα (DNA, RNA), ανόργανες ενώσεις, όπως οξέα και βάσεις. Η κυριότερη ανόργανη ένωση που περιέχεται στο κύτταρο είναι το νερό. Το 80-85% του βάρους μας είναι νερό. Στην Εικόνα 8 αποτυπώνεται η τυπική δομή ενός κυττάρου και τα κυριότερα συστατικά του

29 Εικόνα 8 : Δομή και κύρια συστατικά του κυττάρου 28 Στον πυρήνα του κυττάρου βρίσκεται το DNA και μεγάλα ποσά RNA. Ο πυρήνας ελέγχει την κυτταρική διαίρεση, τον πολλαπλασιασμό και τις βιοχημικές αντιδράσεις που πραγματοποιούνται στο κύτταρο. Ειδικότερα, το DNA είναι υπεύθυνο για τη μεταφορά της γενετικής πληροφορίας και καθοδηγεί τη διαδικασία παραγωγής πρωτεϊνών. Αναμφισβήτητα είναι το κέντρο πληροφοριών και το βασικότερο συστατικό του κυττάρου. Στο μικροσκόπιο το DNA φαίνεται σαν μια περιστρεφόμενη σκάλα ή σαν διπλή έλικα. Κάθε πλευρά της σκάλας (ευθεία αλυσίδα) αποτελείται από συνδυασμούς 4 βάσεων: αδενίνη (Α), κυτοσίνη (C), γουανίνη (G) και θυμίνη (T). Τα «σκαλιά» είναι οι δεσμοί που αναπτύσσονται μεταξύ γειτονικών (απέναντι) βάσεων. (Εικ.9) 28 Εικόνα 9 : Η δομή του DNA θυμίζει περιστρεφόμενη σκάλα ή διπλή έλικα 28 23

30 4.2.2 Επίδραση της Ακτινοβολίας στο κύτταρο Οι πλέον σημαντικές βλάβες που μπορεί να επιφέρει η ιοντίζουσα ακτινοβολία αφορούν στον πυρήνα του κυττάρου. Υπάρχουν δυο τρόποι δράσης της ακτινοβολίας σε αυτόν. Ο άμεσος και ο έμμεσος. Ο άμεσος τρόπος είναι η απευθείας δράση της ακτινοβολίας στο μόριο του DNA ή σε άλλα μεγαλομόρια (πρωτεΐνες, ένζυμα, RNA). Για παράδειγμα, αν το ιόν που θα σχηματιστεί από τη δράση της ακτινοβολίας προσβάλει μια πρωτεΐνη τότε είναι πιθανό να σπάσει τους δεσμούς που την συγκροτούν ή να αλλάξει το σχήμα της καθιστώντας τη μη-λειτουργική. Αν χτυπηθεί κάποιο ένζυμο τότε θα επηρεαστεί η βιοχημική αντίδραση στην οποία συμμετέχει (π.χ. σύνθεση πρωτεϊνών) και το αποτέλεσμα θα είναι η ελλειμματική παραγωγή κάποιου σημαντικού για το κύτταρο συστατικού 28. Ο έμμεσος τρόπος είναι η αλληλεπίδραση της ακτινοβολίας με μόρια του νερού. Μέσω των ιοντισμών που προκαλούνται από την ακτινοβολία σχηματίζονται ελεύθερες ρίζες στο ενδοκυτταρικό περιβάλλον οι οποίες είναι πολύ δραστικές. Οι ελεύθερες ρίζες είναι προϊόντα της ραδιόλυσης του νερού το οποίο βρίσκεται άφθονο εντός του κυττάρου. Οι ρίζες αυτές προσβάλλουν το DNA και του προκαλούν θραύσεις τόσο στην ευθεία αλυσίδα όσο και στα «σκαλοπάτια» 28. Στο Σχήμα 4 28 δίνονται παραδείγματα θραύσεων του DNA. Θραύσεις στην αλυσίδα του DNA προκαλούνται και από τα άμεσα «χτυπήματα» της ακτινοβολίας. Τα απλά σπασίματα της έλικας του DNA είναι εφικτό να διορθωθούν από τους διορθωτικούς μηχανισμούς που διαθέτει το κύτταρο. Τα διπλά σπασίματα είναι πολύ δύσκολο να διορθωθούν και οδηγούν σε μετάλλαξη ή θάνατο του κυττάρου. Συνεπώς υπάρχουν 3 περιπτώσεις που ακολουθούν την ακτινοβόληση του κυττάρου και δίνονται στο Σχήμα

31 Σχήμα 4: (α) Απλό και (β) διπλό σπάσιμο της έλικας του DNA από τη δράση ελεύθερων ριζών Σχήμα 5: Η μετάλλαξη του DNA που προήλθε από τη δράση της ακτινοβολίας οδηγεί σε 3 πιθανές περιπτώσεις 25

32 Αν σημαντικός αριθμός κυττάρων θανατωθεί τότε έχουμε την εμφάνιση άμεσων αποτελεσμάτων. ηλαδή σε σχετικά μικρό χρονικό διάστημα που εξαρτάται από το είδος των κυττάρων θα εμφανιστούν οι συνέπειες του κυτταρικού θανάτου. Για παράδειγμα, μπορεί να εμφανιστεί δερματική πληγή από τη θανάτωση δερματικών κυττάρων ή αιμορραγία από τη θανάτωση κυττάρων του εντέρου. Στην περίπτωση που το κύτταρο επιζήσει αλλά είναι μεταλλαγμένο τότε πρέπει να μιλήσουμε για την πιθανότητα εμφάνισης στοχαστικών (απώτερων) αποτελεσμάτων. Απώτερα αποτελέσματα είναι η εμφάνιση καρκίνου ή η μετάδοση της αλλοιωμένης κληρονομικής πληροφορίας στους απογόνους (αυτό μπορεί να συμβεί στην περίπτωση που ακτινοβολήθηκαν και μεταλλάχτηκαν γενετικά κύτταρα του ανθρώπου δηλαδή τα ωάρια ή τα σπερματοζωάρια) Ντετερμινιστικά Καθορισμένα Αποτελέσματα Τα αποτελέσματα αυτά προέρχονται από τη θανάτωση των κυττάρων και εμφανίζονται σε σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα μετά την ακτινοβόληση. Από μελέτες έχει βρεθεί ότι τα καθορισμένα αποτελέσματα συμβαίνουν μετά την υπέρβαση μιας συγκεκριμένης τιμής δόσης η οποία ονομάζεται κατώφλι (Σχήμα 6). Αν η δόση που έλαβε ένας ιστός ή όργανο είναι μικρότερη από τη δόση κατωφλίου για την εμφάνιση ενός άμεσου αποτελέσματος τότε η πιθανότητα εμφάνισης της βλάβης είναι μηδενική. Αν όμως η δόση υπερβεί το κατώφλι η βλάβη θα εμφανιστεί, και με την αύξηση της δόσης θα αυξηθεί η σοβαρότητα της βλάβης 28. Σχήμα 6 26

33 Στον Πίνακα 5 παρουσιάζονται η δόση κατωφλίου και το χρονικό διάστημα στο οποίο κάνουν την εμφάνιση τους κάποια καθορισμένα αποτελέσματα 28 Πίνακας 5 Βλάβη Σύνδρομο αιμοποιητικού Συστήματος Σύνδρομο Γαστρεντερικού Συστήματος Σύνδρομο Κεντρικού Νευρικού Συστήματος Συμπτώματα Λεμφοπενία, αιμορραγία, Αναιμία Ναυτία, εμετός, διάρροια, έλκη, εντερική αιμορραγία Εγκεφαλικό οίδημα, μείωση του ενδαγγειακού όγκου αίματος Δόση κατωφλίου 2Gy 7Gy 50Gy Χρόνος Εκδήλωσης 24ώρες 3-10 ημέρες Θάνατος σε 1-4 ημέρες Όπως φαίνεται στον Πίνακα 5, οι δόσεις κατωφλίου είναι πάρα πολύ μεγάλες. Για λόγους σύγκρισης αναφέρεται ότι η δόση από μια τυπική ακτινογραφία θώρακος είναι 0,0005 Gy, ενώ από μια ολόσωμη αξονική τομογραφία 0,015 Gy. ηλαδή οι δόσεις από κοινές διαγνωστικές εξετάσεις είναι τουλάχιστον 1000 φορές μικρότερες από τις δόσεις κατωφλίου. Υψηλές τιμές δόσης οι οποίες προσεγγίζουν ή ξεπερνούν τις δόσεις κατωφλίου εμφανίζονται μόνο σε σοβαρά πυρηνικά ατυχήματα, σε απροσεξία κατά τον χειρισμό πολύ ισχυρών ραδιενεργών πηγών και στην ακτινοθεραπεία. Στην ακτινοθεραπεία γίνεται προσεκτικός σχεδιασμός των δόσεων, έτσι ώστε να θανατωθούν τα καρκινικά κύτταρα φροντίζοντας ταυτόχρονα την προστασία των παρακείμενων υγιών κυττάρων

34 4.3.2 Στοχαστικά Αποτελέσματα (απώτερα) Σε αντίθεση με τα καθορισμένα αποτελέσματα, τα στοχαστικά δεν παρουσιάζουν κατώφλι εμφάνισης και η πιθανότητα εμφάνισης τους ξεκινά από τη μηδενική δόση έως πολύ μικρές δόσεις (Σχήμα 7). Τα στοχαστικά αποτελέσματα προέρχονται από μεταλλάξεις των κυττάρων οι οποίες προκαλούν βλάβες που εμφανίζονται μετά από αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα (20-30 χρόνια) στο άτομο ή στους απογόνους του ή δεν εμφανίζονται καθόλου. Στα στοχαστικά αποτελέσματα μιλάμε αποκλειστικά για πιθανότητα εμφάνισης. Στην κατηγορία των στοχαστικών αποτελεσμάτων περιλαμβάνεται η ανάπτυξη καρκίνου, λευχαιμίας και μετάδοσης γενετικών ανωμαλιών στους απογόνους. Αυτές οι βλάβες είναι πιθανό να προκληθούν και από άλλους παράγοντες άσχετους με τις ακτινοβολίες όπως το περιβάλλον, η διατροφή, ο τρόπος ζωής και η κληρονομικότητα. Η δόση από ακτινοβολία στην ουσία αυξάνει την πιθανότητα που ήδη υπάρχει να εμφανιστεί η βλάβη. Στον Πίνακα 7 καταγράφονται διάφορα στοχαστικά αποτελέσματα και η αύξηση της πιθανότητας εμφάνισής τους από την ακτινοβολία 28. Ας χρησιμοποιήσουμε ένα παράδειγμα για να καταλάβουμε τα στοιχεία του Πίνακα Η πιθανότητα εμφάνισης θανατηφόρου καρκίνου κατά τη διάρκεια ζωής του ανθρώπου είναι 25%. Αν κάποιος υποβληθεί σε εξέταση ολόσωμης αξονικής τομογραφίας η δόση που δέχεται είναι 0,015 Sv. Η δόση αυτή αυξάνει την πιθανότητα εμφάνισης καρκίνου στα επόμενα 20 έτη κατά 0,075% (= 5% ανά Sv x 0,015 Sv). Παρατηρούμε ότι η αύξηση της πιθανότητας είναι σχεδόν αμελητέα σε σχέση με την ίδια την πιθανότητα (25%)

35 Πίνακας 6 Βλάβη Θανατηφόρος Καρκίνος Μη θανατηφόρος Καρκίνος Χρόνος Αύξηση πιθανότητας εμφάνισης Φυσιολογική πιθανότητα εμφάνισης χρόνια 5% ανά SV 25% χρόνια 1% ανά SV Λευχαιμία 8-10 χρόνια 0,5% ανά SV 0,015% Γενικά Αποτελέσματα Επόμενες γενιές 1,3% ανά SV 3-6% Οι ορισμοί των ντετερμινιστικών και στοχαστικών αποτελεσμάτων είναι υποθετικές έννοιες και μπορεί πάντα να μην περιγράφουν με ακρίβεια ένα αποτέλεσμα. Για παράδειγμα, δεν είναι δυνατόν να αποδειχθεί εάν απαιτείται κατώφλι για την πρόκληση καρκίνου, το οποίο θεωρείται στοχαστικό αποτέλεσμα. Επιπλέον, υπάρχουν ορισμένα στοιχεία που υποδηλώνουν ότι η σοβαρότητα ορισμένων επιπτώσεων που θεωρούνται στοχαστικά μπορεί στην πραγματικότητα να αυξηθεί καθώς η δόση σε ένα άτομο αυξάνεται. Αυτά τα ζητήματα είναι πολύ δύσκολο να επιλυθούν και οι ορισμοί των στοχαστικών και ντετερμινιστικών επιδράσεων είναι περιγραφές που βασίζονται στις τρέχουσες περιορισμένες γνώσεις μας σχετικά με τους μηχανισμούς για τα αποτελέσματα που προκαλούνται από την ακτινοβολία 30. Η δόση ακτινοβολίας λαμβάνεται υπόψη αθροιστικά, κάθε δόση που λαμβάνουμε προστίθεται στις προηγούμενες. Απαραίτητο στο σχεδιασμό των συστημάτων ακτινοπροστασίας και στη θέσπιση των ορίων δόσεων για το γενικό πληθυσμό - ασθενείς και τους εργαζόμενους σε ακτινοβολίες. Σκοπός των ορίων δόσεων είναι η ελαχιστοποίηση της πιθανότητας εμφάνισης στοχαστικών και μη αποτελεσμάτων

36 5.1 Διεθνές Σύστημα Ακτινοπροστασίας Η ακτινοπροστασία είναι επιστήμη που έχει ως αντικείμενο την προστασία του ανθρώπου και του περιβάλλοντος από τις ακτινοβολίες, με παράλληλη διατήρηση του οφέλους που προκύπτει από την ορθολογική χρήση τους στους τομείς της υγείας, της βιομηχανίας, της ενέργειας και της έρευνας. Ο βασικός σκοπός της ακτινοπροστασίας είναι η παροχή ενός υψηλού βαθμού ασφάλειας στους εκτιθέμενους σε ιοντίζουσες ακτινοβολίες εργαζόμενους, γενικό πληθυσμό και ασθενείς- χωρίς να περιορίζεται το όφελος που αποκομίζεται από τη χρήση τους. Το διεθνές σύστημα ακτινοπροστασίας στηρίζεται στα επιστημονικά δεδομένα που αφορούν στην βλαπτικότητα των ακτινοβολιών και προέρχονται όπως προαναφέρθηκε από μακροχρόνιες συστηματικές επιδημιολογικές και ραδιοβιολογικές μελέτες πληθυσμών που ακτινοβολήθηκαν με μεγάλες δόσης ακτινοβολίας. Τα αποτελέσματα αυτά παρακολουθεί η Επιστημονική Επιτροπή του Οργανισμού των Ηνωμένων Εθνών για τις Επιδράσεις της Ατομικής Ακτινοβολίας (UNSCEAR United Nations Scientific Committee on the Eff ects of Atomic Radiation) και ενημερώνει σχετικά την επιστημονική κοινότητα με περιοδικές εκδόσεις της. Οι συστάσεις της ICRP στηρίζονται στα επιστημονικά δεδομένα της UNSCEAR, τα οποία αποτελούν αντικείμενο μελέτης και επεξεργασίας των υποομάδων εργασίας της επιτροπής. Στην έκδοσή της Publication , η ICRP εμπλούτισε με νέες γνώσεις το περιεχόμενο των προηγουμένων εκδόσεών της σχετικών με θέματα ακτινοπροστασίας και ακτινοβιολογίας, αναθεώρησε το ισχύον σύστημα ακτινοπροστασίας και πρότεινε νέα όρια δόσεων για τους εκτιθέμενους εργαζομένους και τον πληθυσμό από τις εφαρμογές των ιοντίζουσων ακτινοβολιών 28. Το 1996, ο Διεθνής Οργανισμός Ατομικής Ενέργειας (IAEA) υιοθέτησε το προτεινόμενο από την ICRP σύστημα ακτινοπροστασίας και εξέδωσε τα Διεθνή Βασικά Πρότυπα Ασφάλειας για την Προστασία έναντι των Ιοντίζουσων Ακτινοβολιών, International Basic Safety Standards for Protection against Ionising Radiation - BSS. Η έκδοση αυτή πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με τους σχετιζόμενους με τη χρήση των ακτινοβολιών διεθνείς και παγκόσμιους 30

37 οργανισμούς εργασίας, υγείας και ενέργειας σε μία προσπάθεια διεθνοποίησης του συστήματος ακτινοπροστασίας. Η Ευρωπαϊκή Ένωση με βάση τα διεθνή BSS, εξέδωσε το 1996 και 1997, δύο οδηγίες, (96/29 και 97/43 της Euratom), αναφορικά με την ακτινοπροστασία του κοινού, των εργαζομένων και των ασθενών αντίστοιχα, οι οποίες σύμφωνα με τη συνθήκη της Euratom όφειλαν να ενσωματωθούν στη νομοθεσία των κρατών - μελών της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Το 2001 εκδόθηκαν οι ισχύοντες Κανονισμοί Ακτινοπροστασίας (ΚΥΑ 1014 (ΦΟΡ) 94, ΦΕΚ 216, 6 Μαρτίου 2001), οι οποίοι εναρμονίζουν την ελληνική νομοθεσία με τις οδηγίες της Euratom 28. Το 2008, η ICRP δημοσίευσε νέες συστάσεις (ICRP -103), βασισμένες σε επικαιροποιημένα επιστημονικά δεδομένα (UNSCEAR 2000) και στην εμπειρία που αποκομίστηκε διεθνώς από την εφαρμογή των συστάσεων της του Με βάση τις νέες συστάσεις της ICRP άρχισε η αναθεώρηση τόσο του διεθνούς όσο και Ευρωπαϊκού συστήματος ακτινοπροστασίας. Στη συνέχεια περιγράφονται συνοπτικά οι αρχές ακτινοπροστασίας, όπως αυτές προβλέπονται από την ICRP-60 (1991), και εφαρμόζονται στα διεθνή BSS (1996), τις οδηγίες της Ευρωπαϊκής Ένωσης ( ), και τους Εθνικούς Κανονισμούς Ακτινοπροστασίας (2001) Εθνικό Σύστημα Ακτινοπροστασίας Το Εθνικό σύστημα ακτινοπροστασίας στηρίζεται στο αντίστοιχο σύστημα της ICRP - 60 και εφαρμόζεται στις πρακτικές και στις επεμβάσεις που ορίζονται ως ακολούθως: Πρακτικές καλούνται όλες οι ανθρώπινες δραστηριότητες που μπορούν να αυξήσουν την έκθεση των ατόμων σε ιοντίζουσα ακτινοβολία, πέραν αυτής στην οποία υποβάλλονται από την υφιστάμενη ακτινοβολία του φυσικού υποστρώματος του περιβάλλοντος 28. Οι δραστηριότητες που περιλαμβάνουν τη χρήση ακτινοβολιών στην ιατρική κατατάσσονται στις πρακτικές. Ως ιατρικές εκθέσεις σε ακτινοβολία σύμφωνα με τους κανονισμούς ακτινοπροστασίας νοούνται οι ακόλουθες εκθέσεις: α) η έκθεση των ασθενών που υποβάλλονται σε ιατρική διάγνωση ή θεραπευτική αγωγή, 31

38 β) η έκθεση των ατόμων λόγω ιατρικής παρακολούθησης στα πλαίσια της εργασίας τους, γ)η έκθεση ατόμων στα πλαίσια προγραμμάτων προληπτικής ιατρικής σε φυσιολογικές ομάδες πληθυσμού, (όπως π.χ. η εξέταση μαστογραφίας σε γυναίκες άνω των 40 ετών), που χαρακτηρίζονται ως υψηλού κινδύνου για την εμφάνιση κάποιας νόσου. Επεμβάσεις καλούνται αντίστοιχα οι ανθρώπινες δραστηριότητες που αποσκοπούν στη μείωση της έκθεσης των ατόμων από υπάρχουσες πηγές ή καταστάσεις έκτακτης ανάγκης όπως π.χ. η αποκατάσταση μιας ραδιορυπασμένης περιοχής. Οι Εθνικοί Κανονισμοί Ακτινοπροστασίας εφαρμόζονται σε όλες τις πρακτικές και επεμβάσεις που συνεπάγονται κινδύνους από ιοντίζουσες ακτινοβολίες που εκπέμπονται από φυσικές ή τεχνητές πηγές. Κάθε φυσικό ή νομικό πρόσωπο προκειμένου να προβεί σε οποιαδήποτε πρακτική, ή επέμβαση, πρέπει να έχει την ειδική άδεια από την Αρμόδια Αρχή Βασικές Αρχές Ακτινοπροστασίας Εθνική Αρμόδια Αρχή για θέματα ακτινοπροστασίας είναι η Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας (ΕΕΑΕ), η οποία συντάσσει και μεριμνά για την εφαρμογή των Κανονισμών και εισηγείται πρόσθετα μέτρα, οποτεδήποτε κρίνει σκόπιμο, προκειμένου να εξασφαλίζεται ο περιορισμός των ατομικών και συλλογικών δόσεων, που προκύπτουν από τις πρακτικές εφαρμόζοντας τρεις βασικές αρχές 28 : 1. την Αρχή της Αιτιολόγησης, 2. την Αρχή της Βελτιστοποίησης και 3. την Αρχή των Ορίων Δόσεων, οι οποίες μπορούν να αποδοθούν περιληπτικά ως εξής : Αρχή της Αιτιολόγησης: Μία πρακτική που ενέχει έκθεση ή δυνητική έκθεση ενός ατόμου σε ιοντίζουσα ακτινοβολία, μπορεί να εφαρμοστεί μόνον εφόσον αυτή αποφέρει ικανοποιητικό όφελος στα εκτιθέμενα άτομα ή το κοινωνικό σύνολο, έτσι ώστε να αντισταθμίζεται η πιθανή βλάβη την οποία αυτή μπορεί να προκαλέσει. 32

39 Η αρχή της αιτιολόγησης στις ιατρικές εκθέσεις σε ακτινοβολία, εφαρμόζεται σε δύο επίπεδα: α) Σε επίπεδο πρακτικής: Οι διαγνωστικές και θεραπευτικές τεχνικές αιτιολογούνται σε εθνικό επίπεδο ως προς το προσδοκώμενο όφελος από Ειδική Επιτροπή Εμπειρογνωμόνων του Υπουργείου Υγείας. β) Σε επίπεδο εξεταζόμενου ή θεραπευόμενου : Η εφαρμογή μιας πρακτικής πρέπει να είναι κλινικά αιτιολογημένη εν όψη των στόχων της έκθεσης και προσαρμοσμένη στα κλινικά γνωρίσματα του εκτιθέμενου. Την τελική ευθύνη για την αιτιολόγηση της έκθεσης και την αποφυγή περιττής έκθεσης έχει ο ιατρός που πραγματοποιεί την έκθεση. Αρχή της βελτιστοποίησης: Τόσον οι πηγές όσο και τα μηχανήματα παραγωγής ακτινοβολιών στα πλαίσια μιας πρακτικής, πρέπει να προσφέρουν κάτω από τις επικρατούσες συνθήκες λειτουργίας τους την καλύτερη δυνατή προστασία και ασφάλεια, έτσι ώστε : (α) το μέτρο της ενεχόμενης έκθεσης, (β) η πιθανότητα μη αναμενόμενης έκθεσης και (γ) ο αριθμός των εκτιθέμενων ατόμων, να είναι τόσο μικρά όσον αυτό είναι λογικά εφικτό (γνωστή ως αρχή της ALARA As Low As Reasonably Achievable), λαμβανομένων υπόψη οικονομικών και κοινωνικών παραγόντων. Ειδικότερα η διαδικασία βελτιστοποίησης πρέπει να περιλαμβάνει την επιλογή του κατάλληλου εξοπλισμού, τη διασφάλιση της ποιότητας των χρησιμοποιουμένων μεθόδων συμπεριλαμβανομένων: 1)τυποποιημένων πρωτοκόλλων για την εφαρμογή των διαγνωστικών και θεραπευτικών τεχνικών 2)τυποποιημένων πρωτοκόλλων διαγνωστικών και θεραπευτικών τεχνικών για την ακτινοπροστασία ευαίσθητων ομάδων πληθυσμού όπως εγκύων και παιδιών 3)γραπτά πρωτόκολλα ελέγχων ποιότητας των μηχανημάτων παραγωγής και ανίχνευσης των ιοντίζουσων ακτινοβολιών 4)της εκτίμησης και αξιολόγησης των δόσεων του ασθενή ή της χορηγούμενης ραδιενέργειας, 5)της συνεχούς εκπαίδευσης του προσωπικού, 6)της χρήσης Διαγνωστικών Επιπέδων Αναφοράς ( ΕΑ). Ως ΕΑ ορίζονται τα επίπεδα δόσης για ιατρικές ακτινοδιαγνωστικές πράξεις, ή στην περίπτωση των ραδιοφαρμάκων τα επίπεδα ραδιενέργειας για τυποποιημένες εξετάσεις ομάδων ασθενών κανονικής διάπλασης και για ευρέως χρησιμοποιούμενους τύπους 33

40 εξοπλισμού. Τα επίπεδα αυτά δεν θα πρέπει να υπερβαίνονται όταν εφαρμόζεται μία ορθή και κανονική πρακτική κατά τις τυποποιημένες αυτές διαδικασίες. Τα επίπεδα αυτά αναφοράς καθορίζονται σε εθνικό επίπεδο με βάση τις υπάρχουσες εφαρμοζόμενες πρακτικές για κάθε εξέταση 28. Τα ιατρικά εργαστήρια ακτινοβολιών πρέπει να διαθέτουν τον κατάλληλο ακτινολογικό εξοπλισμό και τα συναφή προς αυτόν εξαρτήματα (π.χ. προστατευτικές καλύπτρες οργάνων, συστήματα ακινητοποίησης ασθενών) που είναι αναγκαία για την ακτινοπροστασία κατά τις ιατρικές εκθέσεις πέραν των άλλων και των ευαίσθητων ομάδων πληθυσμού όπως, π.χ. παιδιών και γυναικών) και να διαθέτουν ειδικά για το σκοπό αυτό καταρτισμένο προσωπικό. Θα πρέπει να διαθέτουν ειδικά γραπτά πρωτόκολλα εργασίας για την προστασία και δοσιμετρία των ασθενών και ειδικότερα των γυναικών σε αναπαραγωγική ηλικία, εγκυμοσύνη ή γαλουχία όσο και του κυοφορούμενου ή θηλάζοντος παιδιού. Απαραιτήτως, θα πρέπει να υπάρχουν αναρτημένες σε εμφανή θέση προειδοποιητικές πινακίδες για την ανάγκη ενημέρωσης από την εξεταζόμενη του θεράποντος ιατρού για την περίπτωση εγκυμοσύνης ή γαλουχίας 28. Κατά τις πρακτικές πρέπει να εφαρμόζονται περιοριστικά επίπεδα δόσεων. Τα περιοριστικά επίπεδα δόσεων (ΠΕ ), αντιστοιχούν σε τιμές μετρήσιμων μεγεθών (π.χ., ενεργός δόση, Bq/ m 3, Bq/m 2 κλπ.) και καθορίζονται στη φάση σχεδιασμού της ακτινοπροστασίας μιας πρακτικής. Η τιμή των ΠΕ καθορίζεται έτσι ώστε να είναι αποδεκτή κατά την ορθή εφαρμογή μιας πρακτικής, με βάση την υπάρχουσα γνώση και εμπειρία. Όταν η πρακτική εφαρμόζεται σωστά, δεν προβλέπεται υπέρβαση των ΠΕ στην προγραμματισμένη κατανομή των ατομικών δόσεων. Θα πρέπει να τονισθεί ότι τα ΠΕ δεν πρέπει να συγχέονται με τα όρια δόσης τα οποία αναφέρονται στην ατομική δόση που μπορεί να λάβει ένα μεμονωμένο άτομο από όλες τις πρακτικές που μπορεί να ενέχουν κίνδυνο έκθεσης στο παρόν και στο άμεσο μέλλον. Αντίθετα με τα όρια δόσεων η υπέρβαση των οποίων απαγορεύεται, η υπέρβασή των ΠΕ δεν επιτάσσει την άμεση απομάκρυνση του εργαζομένου από τα καθήκοντά του με ιοντίζουσες ακτινοβολίες. Η συστηματική όμως υπέρβαση των ΠΕ, αποτελεί αιτία έρευνας η οποία ενδεχομένως να οδηγήσει στην αναθεώρηση των μέτρων βελτιστοποίησης της ακτινοπροστασίας. Τα ΠΕ καθορίζονται για τις εγκεκριμένες πρακτικές, τόσο σε κρατικό επίπεδο όσον και στα προγράμματα ακτινοπροστασίας των επιμέρους πρακτικών κατά τη φάση του 34

41 σχεδιασμού τους ώστε να αποτελέσουν εσωτερικούς στόχους των μέτρων βελτιστοποίησης. Αρχή των ορίων δόσεων : Οι ατομικές εκθέσεις σε ακτινοβολία, που οφείλονται στο σύνολο των πηγών ακτινοβόλησης στα πλαίσια των εγκεκριμένων πρακτικών, πρέπει να υπόκεινται σε όρια δόσεων ή όρια κινδύνων, η υπέρβαση των οποίων θεωρείται μη αποδεκτή (απαγορεύεται η υπέρβαση των ορίων δόσεων) Προτεινόμενα Όρια Δόσης Τα όρια δόσεως για τους επαγγελματικά εκτιθέμενους και για μεμονωμένα άτομα του κοινού είναι διαφορετικά. Για τους επαγγελματικά εκτιθέμενους το ετήσιο όριο της ενεργού δόσεως είναι κατά μέσον όρο 20 msv με μέγιστο τα 50 msv, ενώ κατά τη διάρκεια περιόδου πέντε συνεχόμενων ετών δεν πρέπει να ξεπερνά τα 100 msv. Για μεμονωμένα άτομα του κοινού, το όριο της ενεργού δόσης καθορίζεται σε 1 msv κατά τη διάρκεια ενός έτους για το σύνολο των εφαρμοζόμενων πρακτικών. Στα όρια αυτά δεν περιλαμβάνονται οι δόσεις που οφείλονται στην ακτινοβολία του υποστρώματος και στις ιατρικές εκθέσεις για διαγνωστικούς και θεραπευτικούς σκοπούς. Τα όρια ενεργού δόσεως θεσπίστηκαν με σκοπό περιορισμό του κινδύνου σε αποδεκτά επίπεδα των επαγγελματικά εκτιθέμενων και των μεμονωμένων ατόμων του κοινού από τα στοχαστικά αποτελέσματα των ακτινοβολιών. Τα όρια ισοδύναμης δόσης για φακούς οφθαλμού, δέρμα και άκρα που περιλαμβάνονται στον πίνακα θεσπίστηκαν με σκοπό την αποσόβηση άμεσων αποτελεσμάτων της ακτινοβολίας των επαγγελματικά εκτιθέμενων 28. Τα όρια δόσεως για τους επαγγελματικά εκτιθέμενους και για μεμονωμένα άτομα του κοινού δίδονται στον Πίνακα 7. 35

42 Πίνακας 7: Όρια δόσεως για τους επαγγελματικά εκτιθέμενους και για μεμονωμένα άτομα του κοινού Μέθοδοι Μέτρησης Ενεργούς Δόσης Υπολογισμός του Monte Carlo Συνήθως βασίζονται σε προγράμματα προσομοίωσης και εμπεριέχουν σφάλμα στα αποτελέσματά τους. Τα εξελιγμένα προγράμματα Monte Carlo έχουν σχεδιαστεί για να υπολογίζουν τις δόσεις σε συγκεκριμένα σημεία ή τις μέσες δόσεις οργάνων με phantoms ξεκινώντας από τις ακτινογραφικές παραμέτρους ή / και το KAP ή DAP (Σχήμα 8 ). Τα αποτελέσματα αυτών των προσεγγίσεων είναι διαθέσιμα κυρίως για τυποποιημένες, καθιερωμένες ακτινολογικές διαδικασίες. Η χρήση αυτών των κωδικών Monte Carlo απαιτεί σημαντική εμπειρογνωμοσύνη όταν εφαρμόζεται για συγκεκριμένες ή ασυνήθιστες διαδικασίες

43 PATIENT DOSIMETRY FOR X RAYS USED IN MEDICAL IMAGING Figure 8. Visual representation of the photon tracks (primary and scattered radiation) and energy distribution (colour code: light gray, kv; medium gray, kv; dark gray, kv) of a Monte Carlo simulation for a PA view of a pelvic exposure, as part of an angiographic examination of the lower limbs. The exposure was assumed to be performed at a peak tube voltage of 80 kv, a total filtration of 4.6 mm Aleq, and a focus-to-skin distance of 55 cm. As model for the patient, the mathematical phantom BODYBUILDER was used. Conversion coefficients can be retrieved between different calculated values, such as a specific organ dose or DAP/KAP. Reproduced with permission from Dr. L. Struelens Phantoms και Μετρήσεις in vivo Διαφορετικοί τύποι phantoms έχουν σχεδιαστεί (Έκθεση ICRU 44, 1989b, Έκθεση ICRU 48, 1992b). Χρησιμοποιούν κυρίως δοσίμετρα θερμοφωταύγειας TLD ή ομοίωμα ανθρωπίνου σώματος. Σχετικά δαπανηρή μέθοδος χιλ.. Αποτελέσματα δόσεων που προκύπτουν από μετρήσεις χρησιμοποιώντας phantoms σε δόσεις για μεμονωμένους ασθενείς ή σε ομάδες ασθενών απαιτεί κατάλληλη φροντίδα, αλλά ορισμένα προγράμματα επιτρέπουν την εισαγωγή μεμονωμένων παραμέτρων των ασθενών (φύλο, ηλικία, σχήμα, διαστάσεις, μέγεθος οργάνου και θέση, κ.λπ.)(tapiovaara et al., 1997)

44 Στα δοσίμετρα θερμοφωταύγειας (Thermoluninescence Dosimeters TLDs) χρησιμοποιούνται ανόργανα υλικά, μονωτές ή ημιαγωγοί, όπως για παράδειγμα το φθοριούχο λίθιο (LiF) με προσμίξεις Mg και Ti, το βορικό λίθιο, το θειϊκό και το φθοριούχο ασβέστιο που εμπεριέχουν διάφορες προσμίξεις. Χαρακτηριστικό των υλικών αυτών είναι ότι μπορούν να απορροφήσουν και να αποθηκεύσουν ενέργεια από ιοντίζουσα ακτινοβολία, την οποία κατά τη θέρμανσή τους αποδίδουν, μετατρέποντάς τη σε φωτεινή ακτινοβολία. Η χαρακτηριστική αυτή ιδιότητα των παραπάνω υλικών καλείται θερμοφωταύγεια. Το ποσό της φωτεινής ενέργειας που αποδίδουν τα TLD είναι ενδεικτικό της δόσης που έχουν απορροφήσει. Τα δοσίμετρα θερμοφωταύγειας χρησιμοποιούνται ευρύτατα στην ατομική δοσιμέτρηση των επαγγελματικά εκτιθέμενων σε ακτινοβολία ατόμων (βλ. Εικόνα 10), αλλά και για τη δοσιμέτρηση ασθενών 28. Εικόνα 10: Ατομικά δοσίμετρα με παστίλιες TLD 28 Ορισμένα υλικά θερμοφωταύγειας, όπως το φθοριούχο λίθιο (LiF) με προσμίξεις Mg και Ti, είναι ισοδύναμα ιστού, γεγονός που σημαίνει ότι κατά την απορρόφηση της ακτινοβολίας προσομοιάζουν τον ανθρώπινο ιστό. Είναι συνήθως σε μορφή κρυστάλλων και η διαδικασία της μέτρησης μπορεί να αυτοματοποιηθεί. Όσον αφορά στα δοσιμετρικά αποτελέσματα, οι μετρήσεις με TLD προσφέρουν μεγάλη ευαισθησία και ακρίβεια, χαμηλά όρια ανίχνευσης και γραμμικότητα σε μεγάλη περιοχή δόσεων. Παράλληλα, έχουν πολύ καλή μακροχρόνια απόκριση και μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν. Είναι ιδιαίτερα χρήσιμα στη δοσιμετρία άκρων και ανίχνευση βήτα σωματίων και για το λόγο αυτό βρίσκουν εφαρμογή στην επεμβατική ακτινολογία και στην Πυρηνική Ιατρική

45 Έως τέσσερις ανιχνευτές (παστίλιες) μπορούν να τοποθετηθούν στον υποδοχέα της εικόνας 11. Το κάλυμμα του υποδοχέα φέρει ανοιχτό παράθυρο μπροστά από τη μία παστίλια και τρία ειδικά φίλτρα πάνω από τις άλλες τρεις. Με τη διάταξη αυτή τα δοσίμετρα TLD μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε πεδία ακτινοβολιών με διαφορετικά είδη και ενέργειες 28 Εικόνα 11: ομή ενός ατομικού δοσίμετρου με παστίλιες TLD 28 Οι μετρήσεις των ασθενών μπορούν να θεωρηθούν ως επικύρωση (σε κλινικές συνθήκες) phantoms μετρήσεων για τη λήψη των δόσεων. Ωστόσο, στην ακτινολογία, αυτές οι μετρήσεις συχνά δεν είναι ένα ρεαλιστικό σενάριο για κάθε τύπο διαδικασίας σε συστηματική βάση. Εν τούτοις, συνιστάται κυρίως σε περιορισμένη σειρά ασθενών για τυποποιημένες KAP or DAP Στην παρούσα μελέτη χρησιμοποιήσαμε την μέθοδο KAP ή DAP που παρέχει συνεχή παρακολούθηση της εξόδου του σωλήνα ακτίνων Χ και ένδειξη της απορροφούμενης δόσης στα σημεία αναφοράς στο δέρμα και τη δυνατότητα υπολογισμού των δόσεων των οργάνων για τυποποιημένες διαδικασίες. Άλλωστε το KAP ή DAP μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ποσότητες ομαλοποίησης για τη λήψη σχετικών δοσιμετρικών ποσοτήτων, όπως δόσεις των οργάνων, χρησιμοποιώντας συντελεστές μετατροπής