UNIDADES E GRANDEZAS

EFEITOS BIOLÓGICOS

Tecnólogo Nathanael Mel. Brancaglione

Disciplina: Radioproteção e Higiene das

Radiações

Curso Técnico em Radiologia Médica

COLÉGIO TÉCNICO RENASCER-2013

Unidades para atividades

No Sistema Internacional de Unidades (SI), o becquerel

(Bq) é definido como uma transformação nuclear

atômica por segundo, ou seja Dps( desintegrações por

segundos)

O curie (Ci) foi definido como a atividade de 1 g de Ra-

226, porém foi redefinido mais tarde como a atividade

de material radioativo em que o núcleo de 3,7x10 à 10

átomos se desintegra por segundo (dps).

Conseqüentemente, um Curie é igual a 2,2x10 a 12

desintegrações por minuto (dpm).

Submultiplos do Ci e

multiplos de becquerel

Unidades para exposição a

Radiação

O coulomb porquilograma (C/kg) é aunidade do SI usada paramedir a ionizaçãoinduzida pela radiaçãonum volume cuja massa éunitária

O roentgen (R) é aunidade antiga definidacomo a quantidade deradiação que produz íons,portando um coulomb decarga de ambos os sinaispor centímetro cúbico dear

Unidades para dose

absorvidadas A unidade do SI usada para medir a energia

cedida para a matéria irradiada é chamada degray (Gy). É definida como a dose de radiaçãoabsorvida de um joule por Kg.

O RAD (Radiação Absorvida Dose) era a unidadeusada anteriormente e, portanto, é maisconhecida que o gray, e é definida como umadose de radiação absorvida de 100 ergs/g ou 0,01Joules/kg.

1 gray (Gy) = 1 J/kg

1 gray = 100 rads

Unidade de Eficácia Biológica

Relativa

EBR O sievert (Sv) é a unidade do SI que leva em conta o

efeito biológico de um tipo de emissão de radiação nadose absorvida

O sievert substitui a unidade antiga RoentgenEquivalente ao Homem ou REM (RAD x Q). DOSEEQUIVALENTE NO HOMEM

O fator de qualidade Q relaciona o efeito de diferentes tipos de radiação em termos de danos aos tecidos

1 Sv =100 rem

1 mSv = 100 mrem

1μSv = 0,1 mrem

Dosimetria da Radiação

Todos os usuários de fontes de radiação

devem seguir todos os procedimentos de

dosimetria interna e externa conforme tenha

sido estabelecido nos termos e condições da

licença para uso de material radioativo.

Monitoração individual externa

A dosimetria termo luminescente é o método mais preciso utilizado para

determinar a exposição individual a radiação externa.

Os componentes funcionais de um dosímetro termo luminescente (DTL) são

as pastilhas de fluoreto de lítio que possuem uma estrutura cristalina que

varia quando ionizada pela radiação.

Esta alteração estrutural aprisiona os elétrons livres num estado

metaestável até que a pastilha seja aquecida, com a conseqüente emissão

de um foco de luz.

A quantidade de luz produzida é proporcional à quantidade de radiação

absorvida, e pode ser medida e registrada.

Monitoração individual externa

Qualquer indivíduo que for trabalhar com mais de50MBq necessita portar um dosímetro paraextremidades.

Evitar a contaminação do dosímetro e leituras deexposição não recebida pelo indivíduo.

Monitoração individual externa

As câmaras de ionização de bolso são usadas em áreas

com altos níveis de radiação onde uma estimativa

imediata da dose é necessária após períodos de

exposição bastante curtos. Estes dosímetros podem ser

do tipo leitura direta, ou com um sinal de alarma pré-

estabelecido e deve ser utilizado juntamente com o

dosímetro termoluminescente. Em condições específicas

são fornecidos pelo SRP.

Dose máxima permitida

Exposição interna

A dosimetria interna é mais difícil de ser avaliada comprecisão que as doses externas, portanto, em muitoscasos a medida direta da quantidade e distribuição dosradioisótopos é praticamente impossível,especificamente se os isótopos ingeridos ou inaladosforem emissores de radiação beta.

Os cálculos para a dose interna estão baseados nasquantidades destes isótopos que podem serencontradas no ar exalado ou na urina.

Efeitos biológicos das Radiações

Ionizantes Em geral, resulta uma das duas

coisas seguintes:

Primeiro a célula pode morrer, isto é

conhecido como efeito agudo;

Segundo a célula pode ser

danificada.

Se a célula danificada for reparada,

não existirá efeito.

Se a célula não for reparada, porém,

as funções da célula não foram

alteradas, continuará a não existir

efeito.

Porém, se o dano causado à célula

provocar uma disfunção, a célula

sofre uma mutação.

Algumas mutações podem dar

origem ao câncer.

Efeitos biológicos das Radiações

IonizantesExistem dois modos básicos de medida da interação da

radiação. O primeiro modo é determinar quanto existe de

radioatividade, em bequerel, o que pode ajudar a prever

quantas interações irão ocorrer. O outro modo é medir

realmente quanta radiação foi absorvida pelo corpo ou

material, em milisievert.

Tempo de latência: É o tempo que decorre entre o

momento da irradiação e o aparecimento de um dano

biológico visível.

Reversibilidade: A reversibilidade de um efeito dependerá

do tipo de célula afetada e da possibilidade de restauração

desta célula. Existem, porém, os danos irreversíveis como

o câncer e as necroses.

Transmissibilidade: A maior parte das alterações causadas

pelas radiações ionizantes que afetam uma célula ou um

organismo não são transmitidos a outras células ou outros

organismos a não ser danos causados aos ovários e aos

testículos, esses danos podem ser transmitidos através da

reprodução.

Limiar de dose: Certos efeitos biológicos necessitam de

pelo menos 1 mSv para se manifestar.

Características gerais dos

efeitos biológicos das radiações

Características gerais dos efeitos

biológicos das radiações

Especificidade: Os efeitos biológicos dasradiações ionizantes podem ser provocadospor outras causas que não as radiações, istoé, não são característicos ou específicos dasradiações ionizante.

O câncer é um tipo de efeito que pode sercausado tanto pelas radiações ionizantescomo por outros agentes.

Radiosensibilidade: Nem todas as células,tecidos, órgãos e os organismos respondemigualmente à mesma dose de radiação.

Efeitos biológicos das Radiações

Ionizantes

Efeitos agudos

Efeitos determinísticos ou (agudo) são

aqueles para os quais existe uma relação

causal clara entre a quantidade de exposição

e o efeito observado.

Uma certa dose mínima deve ser excedida

antes que um efeito em particular seja

observado, em cujo ponto a intensidade ou

gravidade do efeito aumenta com o valor da

dose.

Efeitos tardios

Os efeitos estocásticos são aqueles para os quais um

aumento na dose aumenta a probabilidade de ocorrência de

um efeito ao invés de sua amplitude ou gravidade.

Ocorrem por acaso e aparecem entre as pessoas expostas

bem como em indivíduos não expostos.

Quando estamos considerando a radiação ionizante, os

principais efeitos estocásticos são as enfermidades malignas

e os efeitos genéticos.

Estudos epidemiológicos indicam que estes efeitos surgem

alguns anos após a exposição a radiação e não possuem

limiar de dose para o seu aparecimento, o que significa dizer

que até mesmo para pequenas doses existe

proporcionalmente um aumento pequeno na probabilidade

de ocorrência do efeito.

Relembrando:

Um trabalhador que decide aceitar este risco mínimo,fará todos os esforços para manter a exposição aradiação tão baixa quanto racionalmente alcançável –ALARA.

Os usuários de fontes de radiação possuem aresponsabilidade primária de proteger-se dos riscosassociados com suas tarefas.

Admitindo-se uma dose máxima ideal de 5mSv por ano

para trabalhadores e criando condições para que a dose

média de trabalhadores expostos seja menor que 0,1mSv

por ano, o risco de contrair efeitos causados pela radiação

a longo prazo provocados pela exposição ocupacional é

mínimo.

Exposição a Radiação

Menos de 250 mSv, não existem efeitos

observáveis diretos.

Existem variações em algumas células que

podem ser observadas com um microscópio

em exposições acima de 100 mSv.

De 250 mSv a 500 mSv, não ocorrerá

sintomas, mas pode existir alterações na

química do sangue do indivíduo.

Síndrome Aguda da Radiação

Para doses de aproximadamente 2 Sv (200 rem), as célulasmais danificadas serão aquelas com maior sensibilidade,como as células da medula óssea.

Desta forma, os efeitos observáveis durante a manifestaçãodeste estágio da síndrome são relativos a danos nessascélulas. Temos então a observação de anemia, leucopenia,plaquetopenia, infecção, febre e hemorragia. Esta éconhecida como forma hematopoiética da síndrome aguda daradiação.

Com doses mais altas, acima de 8 Sv (800 rem), as célulasmais danificadas serão as células do tecido epitelial (mucosa)que revestem o trato gastrointestinal.

Para doses acima de 50 Sv (5000 rem), as célulasrelativamente resistentes do sistema nervoso central serãodanificadas e o indivíduo afetado rapidamente apresentarásintomas de dano nesse órgão, apresentando convulsões,estado de choque, desorientação.

Dose equivalente (H T)

Para um mesmo valor de dose absorvida , observa se que algumas

radiações são mais efetivas do que outras em causar efeitos

estocásticos.

Para considerar isto, foi introduzida uma grandeza mais apropriada,

a dose equivalente, Ht definida como o produto da dose absorvida

média em um órgão ou tecido pelo fator de peso da radiação, wR.

Foi então definida a grandeza dose equivalente, cujo símbolo é H.

A dose equivalente é numericamente igual ao produto da dose

absorvida (D) pelos fatores de qualidade Q e N.

Dose equivalente efetiva (E )

A dose recebida em

cada órgão do corpo

humano é

multiplicada por um

fator de ponderação

(WT), o qual leva

em conta o risco de

efeitos estocásticos.

HE = ∑ WT. HT

WT - fator de ponderação: considera o

grau de dano que um órgão causaria

independentemente para o corpo todo

Na tabela é apresentado um resumo das

principais unidades e grandezas usadas em

radioproteção.

PRINCÍPIOS DE PROTEÇÃO

RADIOLÓGICA

A principal finalidade da proteção radiológica é

proteger os indivíduos, seus descendentes e a

humanidade como um todo dos efeitos

danosos das radiações ionizantes, permitindo,

desta forma, as atividades que fazem uso das

radiações.

Para atingir essa finalidade, três princípios

básicos da proteção radiológica são

estabelecidos: Justificação, Limitação de dose

e Otimização.

Justificação

Qualquer aplicação da radiação que conduza

a um aumento da exposição do homem deve

ser justificada, para garantir que o benefício

decorrente dessa aplicação seja mais

importante que o risco devido ao aumento à

exposição.

Limites de dose

Limites de dose representam um valor máximode dose, abaixo do qual os riscos decorrentesda exposição à radiação são consideradosaceitáveis. No caso das radiações ionizantes,são estabelecidos limites de dose anuaismáximos admissíveis (LAMA),

Para o estabelecimento dos limites máximosadmissíveis para trabalhadores foramconsiderados os efeitos somáticos tardios,principalmente o câncer.

Limites primários

As medidas adotadas para situações normais de operação devem

ser tais que os limites de dose para trabalhadores e para indivíduos

do público não excedam aos níveis recomendados pela CNEN.

Limites Derivados para

Irradiação Externa

São função da fração de tempo gasto para executar as

tarefas projetadas para o ano nos locais de trabalho. Por

exemplo, o limite derivado para um trabalhador, baseado

numa semana de 40 horas trabalhadas, para 50 semanas

em um ano de trabalho, equivale a 25 mSv/h.

Este limite garante a concordância com o limite de 50 mSv

por ano, conforme mostrado a seguir.

Limites Derivados para

Contaminação de Superfície

Outro limite derivado é estabelecido emtermos da quantidade de material radioativoque é permitida em superfícies, roupas e pele.

Ele é baseado no limite primário de doseequivalente para trabalhadores e noradionuclídeo de maior radiotoxicidademanuseado na área de trabalho.

Considerações quanto ao

sistema de limitação de doses

a) A dose total recebida por ano por um trabalhadorcorresponde à soma da dose externa mais a dose interna.

b) Existem limites especiais para várias categorias de pessoas,tais como:

• Mulheres com capacidade de procriação

• Mulheres grávidas

• Estudantes e estagiários

• Visitantes

c) Para o caso de gestantes, estas não devem trabalhar emáreas controladas, locais cujas doses podem exceder a 0,30do LAMA.

d) Com relação à gravidez, uma vez constatada a concepção, adose no feto não deverá exceder a 1 mSv durante todo operíodo de gestação.

e) Para o caso de estudantes, estagiários e visitantes, os limitesde dose serão:

• menores de 16 anos: não devem receber por ano, dosessuperiores aos limites primários para público, e emexposições independentes, não devem exceder a 0,10 destelimite;

• entre 16 e 18 anos: não devem receber por ano, dosessuperiores a 0,30 do LAMA para trabalhadores;

• maiores de 18 anos: não devem receber por ano, dosesmaiores que o limite primário para trabalhadores.

f) Em situações de emergência, as doses previstas não devemexceder a 2 vezes os limites primários. Caso a dose sejaexcedida, a participação nas tarefas devem ser voluntárias.Os voluntários só poderão ser trabalhadores que estejampreviamente informados a respeito dos riscos envolvidos naexecução das tarefas de intervenção.

Considerações quanto ao

sistema de limitação de doses

Otimização

Ainda que a aplicação das radiações

ionizantes seja justificada e que os limites de

dose sejam obedecidos, é necessário otimizar

os níveis de radiação, ou seja, a exposição de

indivíduos a fontes de radiação deve ser

mantido “tão baixo quanto razoavelmente

exequível”, filosofia ALARA (as low as

reasonably achievable),

Kv = Ex. 2 + Constante do aparelho

Tipos de fonte

(eletromagnéticas) As fontes de radiação ionizante de maior interesse para a

radioproteção são os aparelhos de raios X, os aceleradores de

partículas, as substâncias radioativas e os reatores nucleares.

Nos aparelhos de raios X, um filamento de lâmpada produz um feixe

de elétrons que é acelerado num campo elétrico e lançado contra um

alvo metálico de número atômico elevado e densidade alta.

Ao atingir o alvo, os elétrons são freados, emitindo sua energia na

forma de radiação de frenamento que é o raios X.

Nos aceleradores de partículas, gases ionizados são injetados em

um campo magnético onde são acelerados e lançados contra um

alvo onde provocam reações nucleares.

Estes dois tipos de aparelhos são fontes de radiação somente

enquanto estão conectados à rede elétrica

Tipos de fonte (nucleares)

As fontes de radiação constituídas de substânciasradioativas, ao contrário, emitem radiaçãocontínua e independentemente da ação dohomem, até que todos os átomos da fontetenham se desintegrado.

Radiações emitidas depende da massa doradionuclídeo na amostra e varia continuamente,de acordo com as leis do decaimento radioativo.

Proteção contra a irradiação

externa

Desta forma existem duas maneiras para se reduzir a dose equivalente do trabalhador, ou seja, fornecer-lhe proteção adequada.

A primeira considera a variação do tempo de irradiação

A segunda considera a redução da taxa de dose, conseguida por redução da atividade da fonte.

O aumento da distância fonte-indivíduo.

Blindagem.

Será examinado a seguir, com mais detalhes, como esta redução da dose pode ser conseguida.

MODOS DE EXPOSIÇÃO

Entende-se por exposição externa aquela em que a

fonte de radiação, aparelhos de raios X ou fontes radioativas, estão fora do corpo da pessoa

irradiada.

Entende-se por exposição interna aquela em que a fonte de radiação está

dentro do corpo da

pessoa irradiada

Exposição externa Exposição interna

Redução do tempo de

irradiação A dose recebida por irradiação externa é diretamente

proporcional ao tempo.

Quanto maior o tempo de irradiação maior a dose recebida.Evidentemente, a redução do tempo de irradiação deve sercompatível com a correta realização das operaçõesnecessárias para o bom funcionamento da instalação.

Redução da atividade da fonte:

Aumento da distância fonte-indivíduo: A dose de radiaçãorecebida por um indivíduo é inversamente proporcional aoquadrado da distância entre o indivíduo e a fonte, ou seja, àmedida que um indivíduo se afasta da fonte de radiação, adose por ele recebida diminui.

Em aparelhos de raio-x

controlamos facilmente o

tempo e devemos usar com

respeito as doses.

Aumento da distância fonte-

indivíduo

A dose de radiação

recebida por um

indivíduo é

inversamente

proporcional ao

quadrado da distância,

entre o indivíduo e a

fonte.

A medida que um

indivíduo se afasta da

fonte de radiação, a

dose por ele recebida

diminui

H1 / H2 = (d2)2 / (d1)2

Uso de blindagem

Particulasalfa

• Não é necessário proteção externa para radiação alfa

Partículas Beta

• tem por objetivo evitar a irradiação da pele,cristalino dos olhos e gônadas

Radiação Gama ou X

• A camada semiredutora de um material utilizadopara blindagem é a espessura necessária parareduzir a intensidade de radiação à metade.

Materiais para blindagem

Proteção contra a contaminação

y , X

• Usa-se chumbo, a espessura dependerá da atividade dafonte e da energia da radiação emitida. Também sãousados concreto, ferro e outros materiais de altadensidade

Beta

• Normalmente usa-se 1 cm de lucite ou outro materialplástico seguido de uma folha de chumbo de 1 cm deespessura, que é usado para blindar a radiação defreiamento (bremsstrahlung).

• Para fontes de baixa atividade pode ser dispensável o usodesta folha de chumbo.

Proteção contra a

contaminação

Os EPIs tais como: luvas botas, aventais,óculos pumbliferos e máscaras ou fazendo ocontrole de acessos a áreas contaminadas

O confinamento dos materiais radioativosdeve ser feito utilizando uma capela ou “glovebox” (caixa de luvas), com sistema deexaustão e filtração adequados.

A contaminação interna acontece quando omaterial radioativo é incorporado peloindivíduo por inalação, ingestão ou absorçãoatravés da pele.

Proteção contra a inalação de

materiais radioativos

Ao trabalhar com substâncias radioativas na forma depó, voláteis e gasosas deve se ter o cuidado paraevitar sua dispersão no ar e manipulá-las em locaisapropriados, como capelas e caixas com luvas.

Além disso, pode ser necessário o uso de máscarasou outros equipamentos de proteção respiratória.

Proteção contra a ingestão de material

radioativo.

Na manipulação de substâncias radioativasdevem ser utilizadas luvas e os materiais delaboratório não devem ser levados à boca.

A higiene das mãos após a saída da área detrabalho é fundamental para se evitar umacontaminação interna.

Proteção contra a absorção

através da pele

Muitos radionuclídeos podempenetrar no corpo através dapele. Em trabalhos queenvolvam tal risco deve-seutilizar aventais, macacões,luvas e botas apropriadas.

Pode ocorrer a penetração demateriais radioativos no corpohumano através de cortescausados por agulhas, bisturis,vidros quebrados, ou outrosinstrumentos cortantescontaminados, e até mesmoatravés de feridas já existentesna pele.

Controle de acesso em áreas

restritas

A entrada numa área com potencial de contaminaçãoexige o uso de roupas de proteção, as quais devemser removidas ao deixar o local.

As roupas de proteção são basicamente compostaspor sapatilhas, galochas, macacões, luvas, toucas, emáscaras de proteção respiratória.

Nas áreas de trabalho onde é necessário um controlemais rigoroso, o acesso é feito através de vestiários,que devem contar com, pias para lavar as mãos,recipientes para recolher as roupas de proteçãoutilizadas na área, instruções para operação normal eem emergência e monitores para detectar acontaminação.

Referências

SANCHES, M. P. FUNDAMENTOS DE RADIOPROTEÇÃO. Manual de

Radioproteção, São Paulo, 2002. 78.

CARDOSO, E. D. M. et al. Apostila educativa. Radioatividade, Rio de

Janeiro. 19.

CENEN. Diretríses Básicas de Proteção Radiológica. Nuclear,

Comissão Nacional de Energia, Rio de Janeiro, jan. 2005. 24.