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CURSO DE RADIOPROTEÇÃO

COM ÊNFASE NO USO, PREPARO E

MANUSEIO DE FONTES RADIOATIVAS

NÃO SELADAS

Forma de Energia

RADIAÇÃO

propagação independe da existência do meio

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASDOIS GRANDES GRUPOS:

RADIAÇÃO IONIZANTEX

RADIAÇÃO NÃO IONIZANTE

DIFERENÇA:

ENERGIA

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICAS

• Energia suficiente para arrancar elétrons de um átomo - produção de pares de íons.

• Partículas carregadas: Alfa, Beta, Prótons, Elétrons

• Partículas não carregadas: Nêutrons

• Ondas eletromagnéticas: Gama, Raios X.

RADIAÇÃO IONIZANTE

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICAS

• Não possui energia suficiente para arrancar elétrons de um átomo

• Pode quebrar moléculas e ligações químicas

• Ultravioleta, Infravermelho, Radiofreqüência, Laser, Microondas, Luz visível.

RADIAÇÃO NÃO IONIZANTE

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASEstrutura Atômica e Nuclear da Matéria

Modelo Simplificado do Átomo

• Carga total igual a zero • Núcleo

prótons: 1,007 u.m.a. 1 carga positiva núcleo atômico - elemento químico Nêutrons: 1,008 u.m.a.

Carga neutra Isótopos

Nêutrons + Prótons = N.º de massa


Modelo Simplificado do Átomo

• Eletrosfera Elétrons orbitais: 5,48 x 10-4 u.m.a.

1 carga negativa Quanto mais externa a órbita, menor a energia de ligação

• Átomo não ionizado possui mesmo número de prótons e elétrons - carga total igual a zero.


Instabilidade Nuclear

• Número “inadequado” de nêutrons

• Desbalanço de energia interna do núcleo

• Busca do estado de menor energia

• Emissão de energia - radiação

• Partículas e/ou ondas eletromagnéticas.

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASIntrodução à Radioatividade

Meia Vida Física - T1/2

• Tempo necessário para que a atividade inicial seja reduzida à metade

• Característica física de cada isótopo radioativo.

2ln

2/1 T

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASIntrodução à Radioatividade

Meia vida física dos principais radioisótopos utilizados em pesquisa:

P-32 14,8 dias

S-35 87,0 dias

C-14 5730 anos

H-3 12 anos

I-125 60 dias

Ca-45 165 dias

Cr-51 27,8 dias

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICASTIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES

RADIAÇÃO BETA• Denominação dada ao elétron emitido pelo núcleo do átomo - partícula leve • Possui uma carga negativa • Perde energia para o meio rapidamente - alcance médio (até alguns metros no ar) • Pequeno poder de ionização - produção de pequena densidade de ionizações.


RADIAÇÃO ALFA• Partículas com dois prótons e dois neutrons - partícula pesada • Possui duas cargas positivas • Perde energia para o meio muito rapidamente - alcance pequeno (alguns centímetros no ar) • Alto poder de ionização - produção de grande densidade de ionizações.


RADIAÇÃO DE NEUTRONS• Partícula pesada • Não possui carga • Perde energia para o meio de forma muito variável - extremamente dependente da energia • Produção de ionizações igualmente variável - indiretamente ionizante - núcleos de recuo.


RADIAÇÃO DE PÓSITRON• Denominação dada ao elétron com carga positiva emitido pelo núcleo do átomo - partícula leve • Possui uma carga positiva • Perde energia para o meio rapidamente – elétrons livres do meio - processo de aniquilação de pares • Pequeno poder de ionização - produção de pequena densidade de ionizações.


RADIAÇÃO GAMA• Ondas Eletromagnéticas emitidas do núcleo de átomos em estado excitado de energia • Não possui carga • Perde energia para o meio de forma muito lenta - grande alcance (centímetros de concreto) •Pequeno poder de ionização - produção de muito poucas ionizações


RADIAÇÃO X• Ondas Eletromagnéticas:

Produzidas pela desaceleração de partículas carregadas (especialmente elétrons) - radiação de freamento ou Brehmstrahlung Ou pela transição de elétrons orbitais para órbitas mais internas do átomo - raio X característico

• Todas as demais características são idênticas à radiação gama.


Relação entre Energia e Alcance• Todo tipo de radiação ionizante, seja partícula ou onda eletromagnética, perde energia nas interações com a matéria • Quanto maior a energia da radiação, mais interações é capaz de produzir, portanto maior o percurso até ser totalmente freada, ou seja, maior o alcance


Relação entre Energia e AlcanceRadiação Alfa

Energia Alcance (no ar)1,0 MeV 0,55 cm3,0 MeV 1,67 cm5,0 MeV 3,50 cm


Relação entre Energia e AlcanceRadiação Beta

Energia máx Alcance máx (no ar)18 keV (H-3) < 10 cm

167 keV (S-35) 50 cm1,71 MeV (P-32) 700 cm


Relação entre Energia e AlcanceRadiação Gama ou X

Energia I/2 (na água)35 keV (I-125) 2,50 cm125 keV (RX) 4,50 cm

1,3 MeV (Co-60) 12,0 cm

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES

• A radiação perde energia para o meio provocando ionizações • Os átomos ionizados podem gerar:

Alterações moleculares

Danos em órgãos ou tecidos

Manifestação de efeitos biológicos


• Possibilidades da radiação incidindo em uma célula:• Passar sem interagir • Atingir uma molécula:

• Não produzir dano • Produzir dano.

MECANISMOS DE AÇÃO


Possibilidades da radiação incidindo em uma célula:- Atingir uma molécula:

- Produzir dano:• Reversível • Irreversível Pode ou não levar à indução de efeito biológico

• morte celular • reprodução - perpetuação do dano.

MECANISMOS DE AÇÃO


MECANISMOS DE AÇÃO• A cada possibilidade está associada uma probabilidade diferente de zero

• O fenômeno da indução de efeitos biológicos pela interação da radiação com organismos vivos é de natureza PROBABILÍSTICA.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTESPROPRIEDADES DOS EFEITOS

SEQÜÊNCIA DE EVENTOS

• Estágio físico:

- Ocorre para tempos 10-14 segundos

- Estágio de absorção e deposição de energia

- Excitação e ionização dos compostos.


SEQÜÊNCIA DE EVENTOS• Estágio físico-químico:

- Ocorre para tempos de 10-14 a 10-12 segundos - Quebra de ligações - Radiólise da água - formação de radicais livres - Começa o dano químico - radicais livres começam a reagir.


SEQÜÊNCIA DE EVENTOS• Estágio químico:

- Ocorre para tempos de 10-12 a 10-7 segundos - Continua a reação dos radicais livres - Formação de produtos tóxicos - Começam os danos ao RNA e DNA - Enzimas são inativadas e ativadas.


SEQÜÊNCIA DE EVENTOS• Estágios químico e biológico coincidem:

- Ocorre para tempos de 10-3 a 10 segundos - Formação de radicais secundários e peróxidos orgânicos - Muitas reações bioquímicas são interrompidas - Começa o reparo do DNA


SEQÜÊNCIA DE EVENTOS• Estágio biológico:

- Ocorre para tempos de 10 segundos a 10 horas - Completa-se a maioria das reações - Diminui a mitose das células irradiadas - São bloqueadas as reações bioquímicas - Rompimento de membrana celular.


CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS

• Classificam-se conforme sua variação quanto:- ao tempo de manifestação - ao tipo de célula atingida - à quantidade de energia depositada


CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS QUANTO AO

TEMPO DE MANIFESTAÇÃO:

• Efeitos Agudos:- característicos de exposições a doses elevadas - manifestam-se em, no máximo, dois meses (seres humanos) -Exemplos: eritema, síndrome aguda.



TEMPO DE MANIFESTAÇÃO:

• Efeitos Tardios:- característicos de exposições a pequenas doses - manifestam-se em anos ou dezenas de anos (seres humanos) -Exemplo: câncer.



TIPO DE CÉLULA ATINGIDA:• Efeitos Somáticos:

- alterações provocadas pela interação da radiação ionizante com qualquer célula do organismo, exceto as reprodutivas - manifestam-se no próprio indivíduo irradiado -Exemplos: câncer, catarata.



TIPO DE CÉLULA ATINGIDA:• Efeitos Genéticos (hereditários):

- Alterações provocadas pela interação da radiação ionizante com as células reprodutivas do organismo.-Manifestam-se nos descendentes do indivíduo irradiado- Exemplos: mutações genéticas.


CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS QUANTO À

QUANTIDADE DE ENERGIA DEPOSITADA:• Efeitos Estocásticos:

- Ocorrem com doses pequenas de radiação - Não apresentam um limiar de dose para sua ocorrência - A probabilidade de ocorrência aumenta com o aumento da dose



QUANTIDADE DE ENERGIA DEPOSITADA:• Efeitos Estocásticos:

- A gravidade do efeito independe da dose. Exemplo: câncerPor menor que seja a dose, está sempre associada uma probabilidade diferente de zero para a ocorrência deste tipo de efeito.



QUANTIDADE DE ENERGIA DEPOSITADA:• Efeitos Determinísticos (não-estocásticos):

- Ocorrem com doses elevadas de radiação - Apresentam um limiar de dose para sua ocorrência - A gravidade do efeito aumenta com o aumento da dose.- Exemplos: eritema, catarata.


RADIOSENSIBILIDADEOs diferentes tecidos e órgãos possuem diferentes

sensibilidades à radiação.Sistema hematopoiético

Sistema gastrointestinal

Sistema nervoso

GRANDEZAS E UNIDADES USADAS EM RADIOPROTEÇÃO

RADIOPROTEÇÃO - HISTÓRICO

• 1895 Wilhelm Conrad Röentgen descobre os

Raios X - revolução na medicina

• 1896 Marie e Pierre Curie e Henry

Becquerel descobrem as substâncias radioativas.

Wilhelm Conrad Röentgen

Pierre e Marie Curie

Em uma de suas experiências, Röentgen colocou a mão de sua mulher, Bertha, na frente do filme e obteve a primeira radiografia da história, mostrando os ossos de Dona Bertha e até seu anel de casamento.

Radiografia tirada por Röentgen de seu rifle de caça. Observe que há um pequeno defeito no cano. Com essa foto, Röentgen antecipou o uso industrial dos Raios-X como controle de qualidade de peças.


RADIOPROTEÇÃO - HISTÓRICO• Revolução na medicina - uso desenfreado

• O ser humano não dispõe de sistemas próprios para a detecção da presença de radiação ionizante:

- incolor, inodora, não palpável e inaudível.


RADIOPROTEÇÃO - HISTÓRICO• Radiação ionizante capaz de produzir alterações celulares no ser humano

• 1928 II Congresso Mundial de Radiologia em Estocolmo - criação da Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP).

TIPOS DE FONTES E MODOS DE EXPOSIÇÃO

TIPOS DE FONTES• Equipamentos emissores de radiação ionizante:

- Fornecer energia para o funcionamento.

• Materiais Radioativos:- Naturais ou produzidos artificialmente - Emitem radiação continuamente.


TIPOS DE FONTESExemplos de equipamentos emissores de radiação ionizante:

• Equipamentos emissores de Raios X:

- Espectrômetros de fluorescência e difratômetros: - identificação do conteúdo de amostras

- Microscópios eletrônicos: - visualização de amostras


TIPOS DE FONTESExemplos de equipamentos emissores de radiação ionizante:• Equipamentos emissores de Raios X:

- Diagnóstico médico e odontológico:- Diagnóstico e terapia - Controle de qualidade - Calibração de detetores - Testes de blindagens.


TIPOS DE FONTESExemplos de equipamentos emissores de radiação ionizante:• Outros:

- Aceleradores de partículas:- Pesquisas em física de partículas - Radioterapia

- Tokamak:- Pesquisa em física de plasmas


TIPOS DE FONTESExemplos de materiais radioativos:

• Fontes Seladas (não há possibilidade de contato com o material radioativo):

- Radioterapia:- Tratamento de tumores

- Irradiadores biológicos:- Indução e estudos de efeitos biológicos

Fonte: Apostila “Aplicações da Energia Nuclear”, Comissão Nacional de Energia

Nuclear.

Fonte: Apostila “Aplicações da Energia Nuclear”, Comissão Nacional de Energia Nuclear.


TIPOS DE FONTESExemplos de materiais radioativos:• Fontes Seladas (não há possibilidade de contato com o material radioativo):

- Fontes de calibração:- Detetores de radiação

- Agricultura:- Estudos de densidade e umidade do solo



• Fontes Não Seladas (há possibilidade de contato com o material radioativo):

- Traçadores e marcadores:- Atividade metabólica - Marcação de DNA - Fluxo de fluidos

Uso de traçadores no estudo do comportamento de insetos:

A marcação de insetos com radioisótopos é também útil para a eliminação de pragas, identificando qual predador se alimenta de determinado inseto indesejável. Neste caso, o predador é usado em vez insetcidas nocivos à saúde.



• Fontes Não Seladas (há possibilidade de contato com o material radioativo):

- Medicina Nuclear:- Diagnóstico e terapia

- Naturais:- Análises ambientais


MODOS DE EXPOSIÇÃO: Irradiação Externa:

• Exposição à radiação emitida pela fonte.- Estar próximo à fonte, considerando a energia de emissão e o tipo de radiação

- Equipamentos emissores de radiação ionizante - Fontes seladas - Fontes não-seladas.


MODOS DE EXPOSIÇÃO: Contaminação:

• Presença indesejável de material radioativo.Contaminação Interna

• Incorporação de material radioativo por ingestão, inalação ou absorção por contato direto com a pele.

- Fontes não seladas - Fontes seladas (pouco provável).

Contaminação Irradiação

Fonte: Apostila “Aplicações da Energia Nuclear”, Comissão Nacional de Energia

Nuclear.


EXEMPLO: O CÉSIO-137 DE GOIÂNIACaracterísticas Gerais

• Fonte selada usada em radioterapia • Cerca de 3000 Ci de atividade • Cabeçote de chumbo roubado - ferro velho • Cápsula que continha o Césio arrebentada • Propagação de contaminação • 6000 toneladas de rejeito radioativo.

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO

FILOSOFIA DA PROTEÇÃO RADIOLÓGICA

Proteção dos indivíduos, de seus descendentes, da humanidade como um todo e do meio ambiente contra os possíveis danos provocados pelo uso da radiação ionizante.

FILOSOFIA DA PROTEÇÃO RADIOLÓGICA

• Estabelecimento de três princípios básicos:- Princípio da justificação - Princípio da otimização - Princípio da limitação de doses.


JUSTIFICAÇÃO

Qualquer técnica que faça uso da radiação ionizante tem que ser justificada em relação

a outras técnicas de modo a produzir um benefício líquido positivo.


JUSTIFICAÇÃO - EXEMPLOS• Emprego de material radioativo luminescente em mostradores de relógio

• Uso de tomógrafo computadorizado (emissão de raios X) ou de equipamento de ressonância magnética para obter a mesma informação diagnóstica.


OTIMIZAÇÃO As exposições à radiação ionizante devem ser mantidas “tão baixas quanto razoavelmente exeqüível” (Princípio ALARA - As Low As

Reasonably Achievable), levando-se em consideração fatores econômicos e sociais.


OTIMIZAÇÃO - EXEMPLOS• Utilizar armário embaixo da bancada de manipulação para o armazenamento de rejeitos radioativos - desnecessário?

• Acréscimo indefinido de placas de chumbo em parede de sala onde se faz uso de equipamento emissor de raios X.


LIMITAÇÃO DAS DOSES

Os limites de dose, tanto para trabalhadores com radiação quanto para indivíduos do

público, devem ser respeitados.


LIMITAÇÃO DAS DOSES - FILOSOFIA Os limites de dose foram estabelecidos para evitar a ocorrência de efeitos determinísticos

(abaixo dos limiares) e minimizar as probabilidades de ocorrência de efeitos

estocásticos a níveis considerados seguros.


LIMITAÇÃO DAS DOSES - FILOSOFIA• Indústria que não faz uso da radiação ionizante:

- Índices seguros: 1 morte para cada 10000 trabalhadores por ano.

• Uso da radiação ionizante:- Dose cuja probabilidade de levar à morte respeite os mesmos índices - Fator adicional de segurança.


PERDA DE EXPECTATIVA DE VIDA POR DIVERSAS CAUSAS (1979)(Estudo com população norte americana)


Redução (em dias)Causa

3500Ser solteiro

2250Fumante, sexo masculino

2100Doença cardíaca

1600Ser solteira

1300Obeso, 30 % acima do normal

1100Trabalhar em mina de carvão

980Câncer




800Fumante, sexo feminino

520Hemorragia cerebral

207Acidentes com veículos

130Alcoolismo

95Diabetes

74Acidentes no trabalho

40Trabalhador com radiação




11Acidentes com armas de fogo

8Radiação natural

6Raios X para fins médicos

6Café

5Anticoncepcional oral

- 300Participar deste curso

Limites Primários Anuais de Dose EquivalenteNorma CNEN-NE-3.01

Região Trabalhadores PúblicoCorpo Inteiro 50 mSv 1 mSvCristalino 150 mSv 50 mSvExtremidades 500 mSv 50 mSvÓrgão ou Tecido T 500 mSv 1 mSv/WT


Outros Limites Anuais de Dose EquivalenteNorma CNEN-NE-3.01

• Estudantes e estagiários maiores de 18 anos: 50 mSv (limite para trabalhadores) • Estudantes, aprendizes e estagiários entre 16 e 18 anos: 15 mSv (3/10 do limite para trabalhadores) • Estudantes, aprendizes e estagiários menores de 16 anos: proibida a exposição ocupacional.


Outros Limites Anuais de Dose EquivalenteNorma CNEN-NE-3.01

• Mulheres com capacidade reprodutiva: 10 mSv no abdômen em qualquer período de 3 meses consecutivos • Mulheres grávidas: a dose acumulada no feto não deve exceder 1 mSv em todo o período de gestação.


Limites Anuais de Dose EquivalenteICRP-60 e Portaria MS-453 (radiodiagnóstico)

Região Trabalhadores PúblicoCorpo Inteiro 20 mSv *

Cristalino 150 mSvExtremidades 500 mSv

1 mSv de dose efetiva

* Limite de dose efetiva de 100 mSv em 5 anos consecutivos e 50 mSv em um único ano.


Outros Limites Anuais de Dose EquivalenteICRP-60 e Portaria MS-453 (radiodiagnóstico)• Mulheres Grávidas: 2 mSv na superfície do abdômen em todo o período restante de gravidez • Estudantes e estagiários entre 16 e 18 anos em estágio profissional: dose efetiva de 6 mSv • Estudantes e estagiários entre 16 e 18 anos em estágio profissional: 150 mSv para extremidades e 50 mSv para o cristalino.


Evolução dos Limites Anuais de Dose Equivalente

1924 2520 mSv1935 360 mSv1946 150 mSv1956 50 mSv1990 20 mSv


FATORES DE PROTEÇÃO RADIOLÓGICA

FATORES QUE SEMPRE TENHO À DISPOSIÇÃO:

• Tempo- Exposição é instantânea

• O mito do “rapidinho” - caso do acidente em instalação de esterilização

- Quanto menor o tempo de exposição, menor a dose.


• Blindagem- Adequada ao tipo de radiação:

• Chumbo para Gama • Acrílico ou Lucite para Beta • Materiais hidrogenados para nêutrons.

- A eficiência da blindagem depende da energia da radiação incidente.



• Distância- Fator Geométrico - Lei do inverso do quadrado da distância. - Atenuação no Ar

• Muito importante para radiação alfa e beta • Não desprezível para radiação gama de baixa energia.


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