CURSO DE RADIOPROTEÇÃO COM ÊNFASE NO USO, PREPARO E MANUSEIO DE FONTES RADIOATIVAS NÃO SELADAS

RADIAÇÃO Forma de Energia propagação independe da existência do meio

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICAS DOIS GRANDES GRUPOS: RADIAÇÃO IONIZANTE X RADIAÇÃO NÃO IONIZANTE DIFERENÇA: ENERGIA

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICAS RADIAÇÃO IONIZANTE 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 - 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 - CARACTERÍSTICAS Estrutura 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

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICAS Estrutura Atômica e Nuclear da Matéria 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.

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICAS Estrutura Atômica e Nuclear da Matéria 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 - CARACTERÍSTICAS Introdução à Radioatividade Meia Vida Física - T1/2 Tempo necessário para que a atividade inicial seja reduzida à metade Característica física de cada isótopo radioativo.

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICAS Introdução 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 - CARACTERÍSTICAS TIPOS 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 - CARACTERÍSTICAS TIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES 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 - CARACTERÍSTICAS TIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES 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 - CARACTERÍSTICAS TIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES 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 - CARACTERÍSTICAS TIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES 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 - CARACTERÍSTICAS TIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES 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.

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICAS TIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES 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

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICAS TIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES Relação entre Energia e Alcance Radiação Alfa

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICAS TIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES Relação entre Energia e Alcance Radiação Beta

RADIAÇÃO - CARACTERÍSTICAS TIPOS E CARACTERÍSTICAS DAS RADIAÇÕES Relação entre Energia e Alcance Radiação Gama ou X

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

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES MECANISMOS DE AÇÃO Possibilidades da radiação incidindo em uma célula: Passar sem interagir Atingir uma molécula: Não produzir dano Produzir dano.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 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.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 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 IONIZANTES PROPRIEDADES 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.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES PROPRIEDADES DOS EFEITOS 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.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES PROPRIEDADES DOS EFEITOS 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.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES PROPRIEDADES DOS EFEITOS 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

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES PROPRIEDADES DOS EFEITOS 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.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS Classificam-se conforme sua variação quanto: ao tempo de manifestação ao tipo de célula atingida à quantidade de energia depositada

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 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.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS QUANTO AO TEMPO DE MANIFESTAÇÃO: Efeitos Tardios: característicos de exposições a pequenas doses manifestam-se em anos ou dezenas de anos (seres humanos) Exemplo: câncer.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS QUANTO AO 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.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS QUANTO AO 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.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 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

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS QUANTO À QUANTIDADE DE ENERGIA DEPOSITADA: Efeitos Estocásticos: A gravidade do efeito independe da dose. Exemplo: câncer Por menor que seja a dose, está sempre associada uma probabilidade diferente de zero para a ocorrência deste tipo de efeito.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS QUANTO À 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.

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES RADIOSENSIBILIDADE Os 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 Wilhelm Conrad Röentgen

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 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.

GRANDEZAS E UNIDADES USADAS EM RADIOPROTEÇÃO 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.

GRANDEZAS E UNIDADES USADAS EM RADIOPROTEÇÃO 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 Equipamentos emissores de radiação ionizante: Fornecer energia para o funcionamento. Materiais Radioativos: Naturais ou produzidos artificialmente Emitem radiação continuamente.

TIPOS DE FONTES E MODOS DE EXPOSIÇÃO Exemplos 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 FONTES E MODOS DE EXPOSIÇÃO Exemplos 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 FONTES E MODOS DE EXPOSIÇÃO Exemplos de equipamentos emissores de radiação ionizante: Outros: Aceleradores de partículas: Pesquisas em física de partículas Radioterapia Tokamak: Pesquisa em física de plasmas

TIPOS DE FONTES E MODOS DE EXPOSIÇÃO Exemplos 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 FONTES E MODOS DE EXPOSIÇÃO Exemplos 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

TIPOS DE FONTES E MODOS DE EXPOSIÇÃO Exemplos de materiais radioativos: 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.

TIPOS DE FONTES E MODOS DE EXPOSIÇÃO Exemplos de materiais radioativos: Fontes Não Seladas (há possibilidade de contato com o material radioativo): Medicina Nuclear: Diagnóstico e terapia Naturais: Análises ambientais

TIPOS DE FONTES E 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.

TIPOS DE FONTES E 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.

TIPOS DE FONTES E MODOS DE EXPOSIÇÃO EXEMPLO: O CÉSIO-137 DE GOIÂNIA Características 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.

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO FILOSOFIA DA PROTEÇÃO RADIOLÓGICA Estabelecimento de três princípios básicos: Princípio da justificação Princípio da otimização Princípio da limitação de doses.

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO 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.

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO 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.

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO 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.

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO 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.

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO LIMITAÇÃO DAS DOSES Os limites de dose, tanto para trabalhadores com radiação quanto para indivíduos do público, devem ser respeitados.

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO 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.

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO 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.

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO PERDA DE EXPECTATIVA DE VIDA POR DIVERSAS CAUSAS (1979) (Estudo com população norte americana) Redução (em dias) Causa 3500 Ser solteiro 2250 Fumante, sexo masculino 2100 Doença cardíaca 1600 Ser solteira 1300 Obeso, 30 % acima do normal 1100 Trabalhar em mina de carvão 980 Câncer

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO PERDA DE EXPECTATIVA DE VIDA POR DIVERSAS CAUSAS (1979) (Estudo com população norte americana) Redução (em dias) Causa 800 Fumante, sexo feminino 520 Hemorragia cerebral 207 Acidentes com veículos 130 Alcoolismo 95 Diabetes 74 Acidentes no trabalho 40 Trabalhador com radiação

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO PERDA DE EXPECTATIVA DE VIDA POR DIVERSAS CAUSAS (1979) (Estudo com população norte americana) Redução (em dias) Causa 11 Acidentes com armas de fogo 8 Radiação natural 6 Raios X para fins médicos 6 Café 5 Anticoncepcional oral - 300 Participar deste curso

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO Limites Primários Anuais de Dose Equivalente Norma CNEN-NE-3.01

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO Outros Limites Anuais de Dose Equivalente Norma 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.

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO Outros Limites Anuais de Dose Equivalente Norma 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.

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO Limites Anuais de Dose Equivalente ICRP-60 e Portaria MS-453 (radiodiagnóstico) * Limite de dose efetiva de 100 mSv em 5 anos consecutivos e 50 mSv em um único ano.

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO Outros Limites Anuais de Dose Equivalente ICRP-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.

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE RADIOPROTEÇÃO Evolução dos Limites Anuais de Dose Equivalente

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.

FATORES DE PROTEÇÃO RADIOLÓGICA FATORES QUE SEMPRE TENHO À DISPOSIÇÃO: 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.

FATORES DE PROTEÇÃO RADIOLÓGICA FATORES QUE SEMPRE TENHO À DISPOSIÇÃO: 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.