Curso Engenharia Biomédica - IST Luís Freire

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Protecção e Segurança Radiológica em Medicina Nuclear Curso Engenharia Biomédica - IST Luís Freire Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

1. Introdução 1.1 Noções gerais
Percepção do risco: A percepção do risco potencial associado a uma determinada actividade humana é, por vezes, errada. Em particular, as pessoas têm a noção de que todas as actividades relacionadas com a saúde são inerentemente seguras. No entanto, o (des)conhecimento crescente em relação à utilização de radiações (electromagnéticas) em várias actividades humanas - não só em medicina mas também nas telecomunicações, no transporte e produção de energia – cria grandes desconfianças em relação a essas mesmas actividades. Atente-se no seguinte exemplo: 1.02 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Ordem alfabética Aviação Comercial Armas de fogo Tabaco Bebidas alcoólicas Caça Veículos motoriz. Energia nuclear Raios-X Natação Caminhos de ferro Vacinas Combate incêndios Pesticidas Alunos universitários Energia nuclear Armas de fogo Tabaco Pesticidas Veículos motoriz. Bebidas alcoólicas Combate incêndios Aviação Comercial Raios-X Caça Caminhos de ferro Vacinas Natação Seguradoras Tabaco (150k) Bebidas alcoólicas (100k) Veículos motoriz. (50k) Armas de fogo (17k) Natação (3k) Raios-X (2.3k) Caminhos de ferro (2k) Caça (0.8k) Combate incêndios (195) Aviação Comercial (130) Energia nuclear (100) Vacinas (10) Pesticidas 1.03 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Outra forma de relacionar o risco potencial de uma dada actividade é através da perda média de esperança de vida; atente na seguinte tabela: Fumar um cigarro minutos Trabalho na construção civil 94 dias Acidentes domésticos 95 dias Mineiro desde os 20 anos 155 dias Excesso de peso de 20% 2,7 anos Os valores nela contidos permitem, entre outras coisas, perceber que os resultados devem ser devidamente contextualizados (geográfica, social e economicamente) e que a nossa percepção pode ser errada. 1.04 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Para as exposições a radiação ionizantes, também é possível fazer uma estimativa da perda média de esperança de vida: 1 mrad de radiação 1,5 minutos 10 mSv de exposição ocupacional 1 dia 5 mSv/ano desde os 20 anos 7 dias 50 mSv/ano desde os 20 anos 68 dias 1.05 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

1. Introdução 1.2 Fontes de radiação ionizante
Antes de continuarmos, vejamos os diferentes tipos de fontes de radiação que existem. Fontes naturais: Radiação cósmica - protões (90%), partículas  (9%) e electrões (1%); Radioisótopos naturais (por exemplo, gás de 222Rn libertado das paredes nas casas graníticas); K-40 presente no cimento. 1.06 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Fontes artificiais: aparelhos de raios-X utilizados em diagnóstico (responsáveis por 90%* da irradiação artificial da espécie humana); Aparelhos de raios X destinados à investigação e à indústria; Medicina Nuclear e Radioterapia; Radioisótopos produzidos em: navios de propulsão nuclear; aceleradores; centrais nucleares; armas e ensaios nucleares (fallout). Lâmpadas de radiação ultravioleta. *Fonte: National protocol for patient dose measurements in diagnostic radiology, 1992. 1.07 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

% mSv/ano Radiação cósmica ,40 Radiação  terrestre ,46 Radioisótopos presentes no corpo ,23 Rn-222 e descendentes ,41 Exposições médicas ,31 Exposições ocupacionais 0,2 0,005 Fallout ,4 0,01 Outros ,4 0,01 Total ~ 3 1.08 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

1.09 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

1. Introdução 1.3 Radiação ionizante (classificação IARC)
Importância Biológica: Radiação X e  causa danos biológicos (Grupo 1 da classificação IARC – international agency for research in cancer). Classificação IARC: Radiação Solar (Grupo 1), UV-A (Grupo 2A) UV-B (Grupo 2A) UV-C (Grupo 2A) Lâmpadas solares e solários (Grupo 1*) Exposição a luz fluorescente (Grupo 3) * alteralção de 2A para 1 em 2009 Evidências de carcinogénese:  Grupo 1 (suficientes),  Grupo 2A (provável),  Grupo 2B (possível),  Grupo 3 (inadequadas),  Grupo 4 (não cancerígeno). 1.10 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

2. Princípios de protecção radiológica 2.1 Grandezas dosimétricas
As grandezas dosimétricas podem-se dividir em três grandes grupos: físicas (incluindo a radioactividade); de protecção; operacionais. 2.01 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

(Radio)actividade (física): A (radio)actividade é uma medida da taxa de desintegração nuclear (decaimento) de um determinado radioisótopo. A unidade do sistema métrico é o Becquerel, [Bq], que tem dimensões de frequência [s-1], ou seja, número de desintegrações por segundo. Tradicionalmente, era utilizado o curie [Ci], que se relaciona com o [Bq] através da expressão: 1 Ci = 3,7  1010 Bq 2.02 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Exposição (física): A exposição mede a ionização do ar produzida por radiação X ou gama de energia inferior a 3 MeV, por unidade de massa do ar. A ionização é expressa em unidades de carga eléctrica (Coulomb [C] = [As]). A unidade do sistema métrico é, por isso, [C/kg] (coulombs por quilograma de ar). Esta grandeza é, frequentemente, referida como exposição no ar. No sistema tradicional, era utilizado o Roentgen, [R], o qual se define como: 1 R = 2,58  10-4 C/Kg 2.03 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Dose absorvida média (protecção): A dose absorvida média, DT, mede a energia depositada pela radiação ionizante por unidade de massa de um determinado material. Considerando um órgão ou tecido T, DT é calculada através da expressão: em que mT é a massa do tecido ou órgão e D a dose absorvida no elemento de massa dm. 2.04 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

A unidade da dose absorvida média (daqui em diante referida apenas como dose absorvida), é o Gray, [Gy]. Como a energia tem dimensões de Joule [J] e a massa de quilograma [Kg], o Gray (Gy) é definido como: 1 (Gy) = 1 (J/Kg). Tradicionalmente, era utilizado o rad (radiation absorbed dose). A sua relação com o Gray é dada por: 1 Gy = 100 rad. 2.05 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Dose equivalente (protecção): A dose equivalente, HT, permite quantificar a dose recebida num dado órgão ou tecido, T, no caso de um campo de irradiação misto. Para isso, é definido um parâmetro de ponderação wR – adimensional – para cada tipo de radiação, obtendo-se: em que DT,R é a dose absorvida (média) no tecido T devido ao tipo de radiação R. 2.06 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

A unidade do sistema métrico para a dose equivalente é o Sievert (Sv), o qual também tem dimensões de [J/Kg]. A unidade tradicional é o rem (radiation equivalent man), que se relaciona com o Sievert da seguinte forma: 1 Sv = 100 rem O parâmetro wR é obtido através da tabela apresentada no slide seguinte. Para neutrões, pode-se ainda utilizar a expressão apresentada a seguir à tabela (obtida de acordo com a última publicação da ICRP). 2.07 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Dose efectiva (protecção): É sabido que certos tecidos são mais sensíveis à radiação; por exemplo, olhos, medula e gónadas. Para que o tecido seja tomado em consideração, pode-se calcular a dose eficaz (ou efectiva). Esta é obtida multiplicando a dose equivalente em cada órgão por um factor característico desse órgão. A unidade é a mesma da dose equivalente [Sv]. em que T indica o tecido celular. 2.09 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Exemplo 1: Durante um acidente nuclear, um trabalhador recebeu, em diferentes órgãos, as seguintes doses: - Pulmões: 0,2 Gy (), 0,3 Gy (n, E = 120 keV); - Pele: 0,9 Gy (), 0,3 Gy (); - Tiróide: 0,8 Gy (X), 0,3 Gy (n, E = 80 keV). Calcule a dose equivalente para cada órgão e a dose eficaz (de acordo com a publicação ICRP 60). Respostas: 6,2 Sv, 6,9 Sv, 3,8 Sv; 1,003 Sv 2.11 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

A TLE é definida como a taxa a que a energia da radiação é transferida para os tecidos, por unidade de comprimento percorrida dentro destes. A TLE é expressa em keV/m. Está, por isso, relacionada com a grandeza Kerma. Na figura seguinte, apresentam-se algumas das propriedades mais importantes das radiações com baixa e alta TLE. 2.12 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Partículas  têm TLE até 200 keV/m na água, enquanto os electrões de 1 MeV têm TLE iniciais de 0,2 keV/m, aumentando depois a taxa de deposição de energia. Partículas com elevado TLE causam maiores danos biológicos, para a mesma energia depositada por unidade de massa, o que indica que QR é uma função da TLE. 2.14 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Quando se define a TLE de uma radiação, há que ter em conta que um determinado tipo de radiação tem associado uma gama de energias e, por isso, deve considerar-se um valor médio. Radiações X e  são consideradas radiações de baixa TLE / baixa IE; partículas  têm elevadas TLE. Em radiobiologia, em vez de TLE, é frequentemente utilizado o Equivalente Radiobiológico (ERB). 2.15 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

O ERB mede o dano biológico provocado pela radiação, e é calculado através da razão inversa entre a dose de um determinado tipo de radiação (radiação em teste) e a dose de radiação X com 250 keV capaz de provocar o mesmo dano biológico. O ERB varia não só com o tipo de radiação, mas também com o tipo de tecido e com o estado fisiológico celular. 2.16 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

1 R = 2,58  10-4 C/Kg 1 Gy = 100 rad  1 rad = 0,01 Gy 1 Sv = 100 rem  1 rem = 0,01 Sv 1Ci = 3,7  1010 Bq Dose equivalente: Dose eficaz: Equivalente de dose: R – tipo de radiação T – tipo de tecido 2.17 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

2. Princípios de protecção radiológica 2.2 Noções de Radiobiologia
Na Radiobiologia, existem algumas noções básicas que ajudam a compreender não só a interacção da radiação com as estruturas biológicas, mas também as principais limitações subjacentes aos estudos realizados nesta área. Assim, sabe-se que: 1) efeitos biológicos das radiações ocorrem ao nível celular ou sub-celular; 2) todas as interacções da radiação com as estruturas biológicas são descritas por funções de probabilidade. Por esse motivo, eventos individuais não podem ser previstos; apenas eventos globais podem ser descritos. 2.18 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3) dada a ordem de tempo em que estas interacções ocorrem (entre os e os 10-5 segundos), é impossível medir, instantaneamente, o que está a acontecer. 4) a interacção da radiação ionizante com a célula pode ser de ionização (electrão é removido do átomo) ou de excitação (electrão transita para um nível mais elevado). 5) o dano biológico (efeitos estocásticos) causado pela radiação X ou  não pode ser distinguido do dano causado por outras fontes (ex: reacções químicas, calor). 6) os efeitos da radiação podem-se manifestar após períodos que variam entre os segundos e as décadas (período de latência); 2.19 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

7) a interacção da radiação com as estruturas celulares pode ser directa (15% a 30%) ou indirecta (70% a 85%): 7.1) Interacção directa: Ocorre quando a energia da radiação ionizante é absorvida por biomoléculas (DNA, RNA, enzimas, proteínas estruturais), originando alterações estruturais/funcionais da célula; Tal acontece preferencialmente com radiação de elevada TLE (ex: neutrões rápidos, partículas ), mas os efeitos da radiação X e  podem ser consideráveis; Em certos casos, o dano biológico pode não ser fatal, permitindo a reparação da célula; Se o dano ocorrer no DNA, pode transformar-se em mutação genética, passando para as futuras gerações da célula. 2.20 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

7.2) Interacção indirecta: As interacções indirectas ocorrem por radiólise (i.e., quebra por radiação) da molécula de água: O electrão libertado pode recombinar-se com o HOH+ ou então juntar-se a uma molécula de água não ionizada, criando um radical livre (•) HOH•. Estas moléculas de HOH• são quimicamente instáveis e tendem a separar-se em OH- e num radical livre de hidrogénio, H•. 2.21 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Os radicais H• tendem a combinar-se com o oxigénio formando radicais de hidroperóxil, os quais podem provocar dano biológico, ou separar-se em peróxido de hidrogénio e oxigénio: Por outro lado, o ião HOH+ pode interagir com outra molécula de água, criando um radical hidróxilo OH• e H3O, ou pode separar-se num ião de hidrogénio e num radical hidróxilo: 2.22 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Nestes dois casos, os radicais hidróxilo podem combinar-se com outros radicais hidróxilo, formando peróxido de hidrogénio H2O2. 2/3 de todo o dano biológico são provocados pelo H2O2 resultante destes dois processos. Teoriza-se que a presença de oxigénio na terceira reacção apresentada contribui para o facto de o nível de oxigenação celular afectar a radiossensibilidade do tecido. Este facto pode ser aproveitado, por exemplo, em Radioterapia, fazendo com que o paciente respire uma atmosfera rica em oxigénio (o que fará com que as células tumorais fiquem mais radiossensíveis). 2.23 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

2. Princípios de protecção radiológica 2
2. Princípios de protecção radiológica 2.3 Efeitos estocásticos e determinísticos Os efeitos da radiação sobre as estruturas biológicas podem-se dividir em dois grupos: estocásticos e determinísticos. Efeitos estocásticos: São efeitos cuja probabilidade de ocorrência aumenta com a dose de radiação, mantendo-se, no entanto, improváveis. São descritos por curvas dose-resposta sem limite inferior (não thresholded). Exemplos: efeitos hereditários e carcinogénicos da radiação. Analogia: lotaria, totoloto, viajar de avião. 2.24 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

2. Princípios de protecção radiológica 2.3 Efeitos estocásticos e determinísticos Efeitos determinísticos: São efeitos que sucedem garantidamente para certos níveis de dose (doses elevadas). No entanto, para doses baixas, nenhum efeito é induzido. Estes efeitos são, geralmente, descritos por curvas dose-resposta com limite inferior (thresholded). Exemplos: indução de cataratas, indução de danos na pele após sessões de radiologia de intervenção, alterações ao nível da fertilidade, radioterapia. Analogia: dinheiro investido no banco com depósito mínimo. 2.25 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

2. Princípios de protecção radiológica 2.3 Efeitos estocásticos e determinísticos Veja que se uma pessoa receber uma dose de radiação elevada na pele, isso pode provocar o aparecimento de efeitos determinísticos sem que, no entanto, isso dê lugar ao aparecimento de qualquer efeito estocástico. Pelo contrário, outra pessoa pode receber uma dose menor na pele, incapaz de dar lugar ao aparecimento de qualquer efeito determinístico, mas capaz de despoletar um efeito estocástico. O objectivo da Protecção Radiológica é evitar a ocorrência de efeitos determinísticos e minimizar a ocorrência de efeitos estocásticos decorrentes da utilização de radiações ionizantes para fins pacíficos. 2.26 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

2. Princípios de protecção radiológica 2.4 Curvas dose-resposta
As curvas dose-resposta (DR) são gráficos que representam a relação entre a quantidade de radiação absorvida pela célula (dose) e a quantidade de dano (resposta) daí resultante. A forma das curvas DR não é sempre igual. Estas podem traduzir uma relação linear ou não-linear (sigmóide, linear-quadrática), com ou sem limite inferior (threshold), entre a dose e a resposta. O limite inferior (threshold) define uma região de dose para a qual não existe resposta, isto é, dano biológico (ex: olho humano). 2.27 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Por vezes, não existe consenso sobre a forma da curva que melhor descreve o efeito da radiação sobre certas estruturas biológicas, mas estas estão na base das directivas sobre protecção radiológica. 2.28 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Na figura anterior, estão representadas várias curvas DR: A e C – lineares com e sem limite inferior: são utilizadas para modelar doses pequenas a moderadas. B – linear-quadráticas: são utilizadas para descrever a resposta global do ser humano à radiação. D – sigmóide com threshold: são utilizadas para modelar doses elevadas, como em radioterapia. Podem ainda existir curvas DR cuja ordenada na origem é maior do que zero, as quais indicam a existência de incidência natural de um dado efeito. 2.29 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

2. Princípios de protecção radiológica 2.5 Lei de Bergonié e Tribondeau A lei de Bergonié e Tribondeau postula que a radiossensibilidade de uma célula é directamente proporcional à sua actividade reprodutiva e inversamente proporcional ao seu grau de diferenciação. A actividade reprodutiva está relacionada com o nível de metabolismo. Logo, os maiores danos são observados em células de baixa maturidade e especialização, que se dividem rapidamente. Esta lei foi inicialmente postulada para células germinais, mas verificou-se a sua validade para outros tipos de células. 2.30 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

2. Princípios de protecção radiológica 2.6 Factores condicionantes
Existem factores que podem afectar a resposta à radiação: 1) Dose e taxa de absorção: doses elevadas provocam, geralmente, maiores danos biológicos. No entanto, uma dose elevada pode provocar um dano reduzido se for absorvida durante um intervalo de tempo longo. 2) Oxigenação: o nível de oxigenação das células modifica a resposta à radiação (em radioterapia, por exemplo). Células pouco oxigenadas exibem menores danos biológicos, o que se teoriza devido ao facto da formação de radicais livres após a radiólise da água exigir a presença de oxigénio; (OER=3 para radiação X e ). 2.31 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3) Idade: Em estados precoces (embrião/feto), existe uma elevada radiosensibilidade. Esta decresce até se atingir a idade adulta, mantendo-se até à 3ª idade, podendo aumentar novamente para pessoas de grande longevidade. 4) Efeitos nos cromossomas: a interacção da radiação com os cromossomas pode provocar uma ou duas quebras da cadeia de açucar-fosfato (strand) da molécula de DNA (SSB – single strand break e DSB – double strand break). É esta cadeia que confere à molécula de DNA a sua forma em espiral característica. 2.32 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

No primeiro caso (SSB), três situações podem ocorrer: (A) perda de terminal, (B) inversão ou (C) duplicação do cromossoma. No segundo caso (DSB), pode ocorrer, (A) remoção intersticial, (B) inversão, (C) duplicação e (D) translocação. 2.33 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Pode ainda ocorrer a formação de fragmentos acêntricos e dicêntricos. Fragmentos acêntricos representam, geralmente, perda de informação genética importante, o que leva à morte da célula. Geralmente, a medição do número de fragmentos dicêntricos nos cromossomas existentes nos leucócitos da pessoa exposta à radiação ionizante pode fornecer uma estimativa da dose recebida. 2.35 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Outra hipótese é a formação de cromossomas esféricos em detrimento de fragmentos dicêntricos e de cromossomas em forma de anel. Para além das interacções com os cromossomas vistas atrás, pode ainda ocorrer a formação de dímeros de timina, perda de uma base ou quebra de pontes de hidrogénio. 2.36 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

No caso - visto anteriormente - de quebra da cadeia de fosfatos-açúcares (PS) que serve de suporte às bases (ATCG – adenina, timina, citosina e guanina), estas mutações são geralmente reparáveis por enzimas, no caso de uma quebra. No caso de duas quebras, a reparação pode ser mais difícil. Pode ainda ocorrer alteração da sequência de bases (ex: substituição de timina por uracil - U). Geralmente, a formação de fragmentos dicêntricos e em forma de anel são letais para a célula. 2.37 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

8) Hormése: Existe a teoria de que pequenas doses de radiação podem funcionar como uma espécie de vacina que ajudam o sistema imunitário na resposta a doses mais elevadas. No entanto, apesar da existência de algumas evidências que suportam esta teoria, ela ainda é alvo de acesa controvérsia. A interacção da radiação com as células podem provocar efeitos letais ou alterações funcionais. Os efeitos letais incluem morte instantânea, morte mitótica e apoptóse. As alterações funcionais incluem atraso mitótico e falha reprodutiva (morte reprodutiva, mitóse descontrolada). 2.39 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3
3. Protecção e segurança radiológica 3.1 Princípios de protecção radiológica Risco vs. benefício para o paciente: A realização de um exame de diagnóstico utilizando radiação ionizante comporta um risco que terá de ser sempre inferior ao benefício que advém do exame. A consciência deste risco por parte do paciente é importante, e chama a atenção do técnico para a sua função de comunicador e de educador. Quando se realiza um exame de diagnóstico utilizando radiação ionizante, deve-se minimizar sempre o risco a que o paciente está sujeito, sem nunca comprometer a qualidade do exame (benefício). 3.01 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.1 Princípios de protecção radiológica Existem 3 princípios fundamentais que devem ser observados durante a utilização de radiações ionizantes para fins pacíficos, ou em resultado de acidentes ou catástrofes radiológicas ou nucleares: Princípio da justificação (das práticas): Nenhuma prática, envolvendo exposição a radiações, deve ser adoptada se dessa prática não resultar um claro benefício para o homem ou para a sociedade. No caso de exposições médicas, este princípio é aplicável aos pacientes. 3.02 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.1 Princípios de protecção radiológica Princípio da limitação da dose: A exposição dos indivíduos deve ser sujeita a limites de dose estabelecidos ou, no caso de exposições potenciais, ao controlo do risco, de modo a assegurar que nenhum indivíduo seja exposto a riscos de radiação julgados inaceitáveis para estas práticas em situações normais. No caso das exposições médicas, este princípio não é aplicável aos pacientes, mas apenas aos profissionais expostos. 3.03 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.1 Princípios de protecção radiológica Optimização (ALARA): Todas as exposições às radiações e o número de indivíduos expostos devem ser mantidos a um nível tão baixo quanto razoavelmente possível, tendo em atenção diversos factores de natureza económica e social. ALARA é o acrónimo de (as low as reasonably achievable). No caso das exposições médicas, este princípio é aplicável não só aos pacientes, mas também aos trabalhadores profissionalmente expostos. Este princípio foi recentemente mudado para ALARP (as low as reasonably possible). 3.04 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.2 Protecção contra fontes externas de radiação A protecção dos médicos, técnicos e de outro pessoal deve ser feita através da: minimização do tempo de exposição; maximização da distância à fonte; optimização da blindagem de protecção; comunicação com o paciente. A protecção do paciente deve ser feita através: da efectiva comunicação com este; da selecção de parâmetros técnicos adequados; do correcto posicionamento e utilização de dispositivos de imobilização sempre que necessários; 3.05 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.2 Protecção contra fontes externas de radiação Tempo: Os médicos e técnicos devem minimizar a quantidade de tempo despendida na área da fonte de radiação. A exposição (dose) à radiação é directamente proporcional ao tempo de exposição, de acordo com a expressão: Exame RF Act. [mCi] T [min] X [mR] Osso (Cintigrafia óssea) 99mTc 20 51 0,15 Coração (Cintigrafia de Perfusão) 43 0,45 Pulmão (Cintigrafia de Perfusão) 133Xe 10-20 16 0,11 201Tl 2,2 32 0,04 3.06 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.2 Protecção contra fontes externas de radiação Distância: A distância é o meio mais eficaz (de entre os três mencionados primeiramente) de reduzir a exposição à radiação. A variação da intensidade de exposição (dose recebida pelo profissional de saúde) é inversamente proporcional ao quadrado da distância à fonte (primária ou secundária). Esta é dada segundo a expressão: em que d1 e d2 são, respectivamente, as distâncias à fonte na primeira e segunda exposições. 3.07 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.2 Protecção contra fontes externas de radiação A expressão anterior é válida se forem mantidas as outras variáveis (tempo e blindagem). Exemplo 2: Se um técnico é exposto a uma dose efectiva de 0,3 mrem estando à distância de 2 metros da fonte, qual é a dose efectiva se estiver a 1 metro (assumindo todos os outros factores constantes)? Resposta: 1,2 mrem. 3.08 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.2 Protecção contra fontes externas de radiação Blindagem: É feita através do uso de estruturas fixas (feitas em chumbo ou betão), ou de dispositivos móveis e pessoais de protecção feitos em chumbo ou noutros materiais com número atómico elevado. O chumbo (Z = 82) é utilizado devido à sua grande capacidade em absorver fotões por efeito fotoeléctrico. As estruturas são classificadas como primárias, se forem colocadas para proteger do feixe principal (ex: parede atrás do paciente), ou como secundárias, se forem colocadas para proteger da radiação difusa (ex: tecto, sala de comando). 3.09 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.2 Protecção contra fontes externas de radiação A blindagem é medida em termos de HVL (x1/2) e varia com a energia da radiação. No caso de um feixe monoenergético, com N0 fotões, incidente sobre uma placa de espessura x, o feixe será atenuado em N fotões, de acordo com a expressão: 3.10 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.2 Protecção contra fontes externas de radiação em que  é constante de proporcionalidade. Resolvendo a equação anterior, obtém-se a expressão: Exemplo 3: Sabendo que um feixe de radiação X com 120 keV atravessa uma placa de chumbo com 0,8 mm, calcule o valor da atenuação. Resposta: a atenuação é de 95,4%. 3.11 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.2 Protecção contra fontes externas de radiação Os dispositivos de protecção pessoal compreendem: Avental: É um dispositivo fundamental na protecção contra a radiação difusa, sendo geralmente feito à base de chumbo e borracha ou vinil. Este dispositivo cobre cerca de 80% da medula óssea. Para que funcione correctamente não deve apresentar vincos, pelo que não deve nunca ser dobrado. 3.12 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.2 Protecção contra fontes externas de radiação Luvas: As luvas são geralmente feitas de chumbo, fornecendo uma protecção de chumbo equivalente a, pelo menos, 0,25 mm. O seu uso é fortemente aconselhado a quem tem de manusear material radioactivo. 3.13 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.2 Protecção contra fontes externas de radiação Protecções para a tiróide: Estudos de dosimetria mostram que uma das zonas do organismo do técnico sujeitas a maiores doses é a zona da tiróide (até 6 mrad por exame). Por isso, o uso de protecções para a tiróide é fortemente aconselhável, sobretudo nas mulheres, pois pode reduzir a dose absorvida na região do pescoço por um factor de 10. 3.14 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.2 Protecção contra fontes externas de radiação Protecções para a face e olhos: Pode ainda ser aconselhável o uso de óculos protectores, os quais são, geralmente, feitos à base de elementos com elevado número atómico (ex: chumbo ou bário). Esta preocupação deve-se ao facto de a radiação ter propriedades cataratogénicas. A protecção da face pode ser feita recorrendo a máscaras feitas à base de chumbo ou através de um vidro colocado por forma a proteger toda a cara. Estes dispositivos fornecem uma protecção equivalente àquela que seria proporcionada por 0,75 mm de chumbo. 3.15 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.2 Protecção contra fontes externas de radiação Na Medicina Nuclear, as fontes radioactivas devem ser guardadas em locais blindados. Devem ainda ser utilizadas seringas blindadas durante a preparação e administração do radiofármaco, se tal não prejudicar significativamente o tempo de manipulação do produto. Geradores de materiais radioactivos deverão igualmente estar protegidos com uma blindagem de chumbo especialmente concebida para o efeito. Durante a preparação/manuseamento de radiofármacos, devem ser utilizados vidros blindados, os quais proporcionam uma protecção razoável para os olhos e tronco. 3. 16 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.2 Protecção contra fontes externas de radiação No caso de manipulação de substâncias radioactivas emissoras de partículas  (electrões) (32P), devem ser utilizados dispositivos de blindagem de plástico ou Lucite. Dispositivos de blindagem feitos chumbo aumentariam a dose recebida pelo técnico, devido à produção de radiação de travagem (bremsstrahlung) – mecanismo físico semelhante ao que acontece no ânodo de uma ampola de raios X. 3.17 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.2 Protecção contra fontes externas de radiação A comunicação com o paciente constitui uma das principais maneiras dos médicos e técnicos se protegerem a si mesmos (e, obviamente, de proteger o paciente). Ao estabelecer a comunicação, baixam-se os níveis de ansiedade do paciente, garante que este compreende e executará os seus pedidos, e cumpre-se, caso seja lhe seja solicitada qualquer informação, a sua função de formador. Diminui-se assim, a probabilidade de repetição do exame, e contribui-se para que os pacientes fiquem mais esclarecidos sobre a Medicina Nuclear. Além disso, ao comunicar-se com o paciente, transmite-se uma imagem de competência e à vontade. 3.18 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.3 Protecção contra fontes internas de radiação Exposição interna: Os técnicos de Medicina Nuclear podem ser sujeitos a exposições internas motivadas pela inalação, ingestão ou absorção cutânea de substâncias radioactivas. Este tipo de exposição não é facilmente monitorado. Devem ser tomadas medidas de precaução que incluem a proibição de comer, beber, fumar ou aplicar cosméticos em áreas aonde são usadas substâncias radioactivas. Soluções preparadas com iodo radioactivo são particularmente perigosas devido ao facto do iodo ser pouco solúvel em água, o que potencia a formação de vapor de iodo o qual pode ser, posteriormente, inalado. 3.19 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.3 Protecção contra fontes internas de radiação A administração e a realização de estudos de ventilação com 133Xe ou aerossóis de 99mTc deve igualmente ser feita em salas com um bom sistema de ventilação, afim de reduzir a exposição interna (dos técnicos e de outros pacientes) por inalação. Segurança de uma médica/técnica grávida: Durante o período de gestação, o embrião/feto não deve receber uma dose superior a 1 mSv (valor válido para qualquer trabalhadora profissionalmente exposta). 3.20 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.4 Segurança durante a gravidez
Antes da gravidez, as candidatas a mãe devem monitorar a dose mensal, assegurando-se que esta não excede 1 mSv. No caso de isto acontecer, deverá ser feita a monitorização da dose nas gónadas. Após suspeitado/conhecido o estado de gravidez, uma técnica de Medicina Nuclear não deverá trabalhar com o gerador de radionúclidos ou ministrar tratamentos com iodo radioactivo. A monitorização da dose deverá ser feita recorrendo a TLD’s. Deve ter-se em conta que a exposição da superfície do abdómen sobrestima a dose fetal. O risco devido à radiação é mínimo quando comparado com outros riscos. 3.21 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.5 Classificação dos trabalhadores expostos Os trabalhadores profissionalmente expostos podem ser classificados em duas categorias, consoante o nível de radiação recebido. Categoria A: dose efectiva anual ≥ 6 mSv. dose equivalente: cristalino > 45 mSv; pele > 150 mSv; mãos, pés > 150 mSv. Categoria B: qualquer trabalhador não incluído na categoria A. 3.22 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.6 Protecção do paciente
Antes da realização de qualquer exame, o registo clínico do paciente deverá ser consultado. No caso de dúvidas acerca do exame pretendido, o técnico deverá procurar esclarecimentos junto do médico, de forma a evitar expor o paciente a procedimentos desnecessários ou a utilizar procedimentos alternativos mais eficazes. A colocação de questões não deve ser encarada como um acto que põe em causa o trabalho de quem prescreveu o exame ou projectou o tratamento. Pelo contrário, deve ser visto como um acto que visa garantir o melhor para o paciente. 3.23 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Certas patologias, terapias ou medicações podem levar ao aparecimento de alterações na distribuição do radiofármaco. O conhecimento antecipado destas situações pode sugerir a mudança do exame, a aquisição de outras imagens ou complementar a interpretação dos resultados. É importante manter a noção de que o órgão que se pretende visualizar pode não ser o órgão mais irradiado. Nestes casos, é a dose nesse órgão crítico que vai influenciar a programação do exame. 3.24 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

A correcta instrução do paciente é outra maneira de aplicar o princípio ALARA. Uma falha na transmissão das instruções ou erros na avaliação da capacidade do paciente em cooperar resultam, por vezes, na necessidade de repetir o exame. 3.25 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Na maioria dos casos, o resultado do exame é comprometido devido ao facto do paciente: não parar de tomar certos medicamentos; não se abster de comer certos alimentos; não respeitar o horário estabelecido para a aquisição de outras imagens. O médico/ técnico deve igualmente encorajar o paciente a beber muitos líquidos ou a ingerir laxantes depois do exame. Doses mais elevadas do que o recomendado são prejudiciais; doses mais pequenas são contra-producentes (eventualmente mais prejudiciais). 3.26 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Em certas situações, como por exemplo após terapia com radionuclídeos, é aconselhável uma redução no contacto com outras pessoas, especialmente crianças. Mães em fase de aleitamento deverão interrompê-lo após realizarem um exame de Medicina Nuclear, não só devido à radiação gama emitida pela mãe, mas também ao facto do leite materno poder conter radionuclidos. 3.27 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Sempre que for necessário imobilizar o paciente, dever-se-á recorrer a dispositivos de imobilização apropriados. Por vezes, a utilização de dispositivos de imobilização é criticada, alegando-se que se deve procurar acalmar o paciente (geralmente crianças) até se conseguir realizar o exame. Como não há uma resposta clara para este problema, os médicos e os técnicos deverão continuar a reflectir acerca deste problema e a adaptar-se à situação. 3.28 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Em termos de equipamento, estes deverão estar precisamente calibrados de maneira a que as medidas sejam o mais fidedignas possível. A calibração deve ser feita tendo em conta parâmetros de uniformidade, resolução e sensibilidade (e geometria). Os equipamentos, radiofármacos e doses devem estar optimizados de maneira a permitir a aquisição do exame no menor tempo possível e com a máxima qualidade, o que permite reduzir o desconforto para o paciente. 3.29 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

3. Protecção e segurança radiológica 3.7 Resíduos radioactivos
No caso de resíduos radioactivos com períodos de semi-desintegração reduzidos e baixas actividades (típicos da Medicina Nuclear), deve-se proceder ao seu armazenamento para decaimento. Estes resíduos devem ser separados por períodos de semi-desintegração. Após o decaimento radioactivo, os resíduos são monitorados e os símbolos de radioactividade removidos. A partir desta altura, os resíduos são tratados como quaisquer outros resíduos. 3.30 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Assim, resíduos com materiais perigosos como agulhas ou seringas devem ser incinerados; líquidos com actividades baixas podem ser eliminados pelo esgoto. Resíduos com períodos de semi-desintegração superiores a 65 dias devem ser entregues a empresas especializadas. Os gases com baixa actividade podem ser eliminados directamente para a atmosfera. Em estudos de perfusão pulmonar são usados gases radioactivos de Xe, ou aerossóis de 99mTc que exigem cuidados redobrados de maneira a evitar uma contaminação. 3.31 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

Uma vez que administração destes gases tem de ser feita recorrendo a sistemas de ventilação em circuito fechado, deve-se despender o tempo necessário para que o paciente apreenda a maneira correcta de o fazer. Por vezes, a cooperação do paciente pode ser difícil. Estes exames deverão ser realizados numa sala ventilada e mantida a uma pressão atmosférica inferior às salas contíguas. Este segundo requisito garante que, num caso de fuga em que exista comunicação directa com a sala de exame, o ar desta não sai para as salas contíguas, sendo expelido para a atmosfera. 3.32 Curso de Engenharia Biomédica Prof. Luís Freire

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