INTRODUZIONE

COSA SONO LE RADIAZIONI
Energia in movimento.

CLASSIFICAZIONE

IN BASE ALLA COMPOSIZIONE

CORPUSCOLARI
Energia veicolata da particelle con una massa che possono essere cariche elettricamente o meno.

  • Neutroni
  • Protoni
  • Elettroni

ELETTROMAGNETICHE
L'energia viene veicolata da un campo elettrico. Le radiazioni elettromagnetiche sono prive di massa ma sono caratterizzate da una lunghezza d'onda e da una frequenza che sono inversamente proporzionali per la Legge di Plank --> energia = lunghezza d'onda x frequenza.

  • Sono fotoni (raggi X e gamma).

IN BASE ALL'EFFETTO che determinano attraversando la materia o dei tessuti.

IONIZZANTI
Le radiazioni hanno un'energia sufficiente a determinare l'espulsione di. un elettrone dall'atomo portando alla formazione di due ioni, l'elettrone (-) e il resto dell'atomo (+). Gli ioni reagiscono con la materia determinando tipi diversi di danno.

ECCITANTI
Le radiazioni hanno energia sufficiente a far passare l'elettrone ad un orbitale più esterno di quello nel quale si trova.

DIRETTAMENTE
Particelle elettricamente cariche in grado di determinare ionizzazione attraverso un danno diretto alla catena del DNA.

  • Protoni, ioni carbonio, particelle alfa, beta e positroni.

INDIRETTAMENTE
Particelle elettricamente neutre o onde elettromagnetiche che determinano un danno al DNA attraverso degli intermediari.

  • Neutroni, raggi gamma ed x.

COME NASCONO LE RADIAZIONI

  • Atomo = nucleo centrale di neutroni e protoni circondato da elettroni disposti su livelli energetici differenti (orbitali).
  • Il nucleo dell'atomo sta assieme per azione delle forze nucleari che agiscono a distanze molto ridotte (10^-13 cm)
  • Stabilità di un atomo dipende dalla differenza numerica tra neutroni e protoni: se ci sono troppi pochi neutroni i protoni sono troppo vicini tra loro e tendono ad allontanarsi, vcvs se ci sono troppi neutroni i protoni sono troppo distanti per rimanere compatti.
  • Quando un atomo è instabile cede energia sotto forma di particelle corpuscolari o radiazioni elettromagnetiche = radiazioni.

RADIAZIONI IONIZZANTI

  • Caratterizzate dal range = distanza che percorrono attraverso la materia. Dipende da una serie di fattori: tipo di radiazioni, tipo di materiale ed energia della radiazione (a parità di altri fattori le radiazioni con energia > hanno range >).

RADIAZIONI ALFA

  • Atomi di elio
  • Massa elevata perchè costituiti da due neutroni e due protoni.
  • Carica positiva (2+)
  • Range in aria = 2.5-5 cm.
  • Utilizzo in ambito clinico (es. radium 223 usato per trattamento metastasi ossee da carcinoma prostatico).
  • Schermate attraverso foglio di carta, strato superficiale della cute e vestiti.
  • Danno biologico se inalate o ingerite perchè hanno massa elevata e sono elettricamente cariche = capacità di determinare danno biologico in area molto ristretta.

RADIAZIONI BETA

ELETTRONI

  • Massa piccola
  • Carica negativa (1-)
  • Range in aria di alcune centinaia di m
  • utilizzo in ambito clinico per trattamento neoplasie
  • Schermate attraverso materiali a basso Z come plastica, vetro e stagnola.
  • Danno biologico a cute ed occhio.

POSITRONI

  • Massa piccola
  • Carica positiva (1+)
  • Sono gli elettroni dell'antimateria, quando entrano in contatto con un elettrone vanno in contro ad un processo che prende il nome di annichilazione e che porta alla formazione di due raggi gamma con la stessa energia (511 KeV9 ma direzione opposta (base della PET).

RAGGI GAMMA ED X

  • Range di alcune centinaia di m
  • Schermati attraverso calcestruzzo, piombo o acciaio.

INTERAGISCONO CON MATERIA ATTRAVERSO TRE FENOMENI DIFFERENTI
Quale dei tre fenomeni avvenga dipende dall'energia e densità del fascio elettromagnetico e dal numero atomico (z = numero elettroni. Invece A = numero di massa = protoni+neutroni) del materiale attraversato.

  1. EFFETTO COMPTON
    Fascio di radiazioni determina espulsione di un elettrone dall'atomo ma il fascio viene deviato. Ad energie superiori rispetto all'effetto fotoelettrico.
  1. EFFETTO FOTOELETTRICO
    Fascio completamente assorbito dalla materia e determina l'espulsione di un elettrone. A basse energie.
  1. PRODUZIONE DI COPPIE
    Fascio determina espulsione di elettrone e formazione di un positrone che va in contro ad annichilazione. Ad energie nettamente superiori rispetto agli altri due fenomeni.

NEUTRONI

  • Stessa massa dei protoni
  • Elettricamente neutri
  • Schermati attraverso materiali idrogenati o leggeri

RADIAZIONI ECCITANTI

  • Caratterizzate da energia e frequenza --> seguono legge di Planck
  • Dalle radiazioni UV in giù (radiofrequenza impiegate nella RM e nell'ipertermia, apparecchiature laser, ultrasuoni che sono onde meccaniche ed hanno bisogno di un mezzo per propagarsi,

CONCETTI GENERALI

  • Z = numero atomico = numero elettroni (=numero protoni)
  • A = numero di massa = protoni + neutroni
  • Neutroni = A-Z
  • Isotopi = elementi con lo stesso numero atomico ma numero di massa diverso (stesso numero di elettroni, diverso numero di neutroni)
  • Sorgenti di radiazioni = sorgenti radioattive naturali o macchine radiogene.
  • UdM energia = elettronVolt
  • LET = trasferimento lineare di energia = misura della densità di ionizzazione lungo il percorso della radiazione. Dipende da: tipo di particella, energia della particella, mezzo attraversato della particella.
  • Attività radioattiva in Becquerel
  • Emivita = tempo che impiega metà degli atomi radioattivi a decadere.
  • Dose assorbita = energia assorbita x unità di massa (Gray, 1 Gray = 1J di energia radiante per kg di materia)
  • Dose equivalente = dose assorbita x fattore peso che tiene conto del tipo di radiazione (Sievert)
  • Dose efficace = dose assorbita x fattore peso che tiene conto del tipo di tessuto o organo che viene irradiato (Sievert)

ADROTERAPIA

  • Radiotp che utilizza adroni = protoni o ioni carbonio, quindi particelle elettricamente cariche con meccanismo di ionizzazione diretto.
  • Penetrano in profondità e ad un certo punto cedono la maggior parte della loro energia in un picco definito picco di Bragg dopo il quale non si ha più cessione di energia. Dal pdv pratico vengono risparmiati i tessuti che si trovano prima e dopo il picco di Bragg, cosa che non avviene ad es. con i raggi X.
  • Applicazioni: trattamento melanoma della coroide.