Riassunto beve sulle radiazioni: definizione e punti principali

Radiazione è un termine generico che indica un trasporto di energia in qualsiasi mezzo, sia attraverso il vuoto che un mezzo materiale.

Quando l’energia trasportata è maggiore dell’energia di legame dell’elettrone con il nucleo atomico, la radiazione produce ionizzazione.

Le radiazioni ionizzanti sono quelle radiazioni che hanno un’energia che è in grado di spostare le cariche dell’atomo, in particolare spostano gli elettroni dall’orbita atomica. Questo equilibrio una volta alterato fa sì che l’atomo di una molecola tenda a reagire con un altro atomo della stessa o di un’altra molecola per recuperare l’equilibrio. Questa cosa da un punto di vista biochimico può generare grossi problemi e i danni da radiazioni, determinati soprattutto alla molecola di DNA, sono dovuti a questo fenomeno, ovvero alla distorsione della molecola bersaglio.

Le radiazioni ionizzanti si distinguono in :

  1. radiazioni elettromagnetiche, definite anche come fotoniche perché hanno una natura simile a quelle della luce, che sono i raggi X (innocue usate in medicine) e raggi gamma.
  2. radiazioni corpuscolari, in particolare i protoni ,ioni carbonio,elettroni e fotoni che sono quelli piu usati, che costituiscono radiazioni con caratteristiche particolari che costituiscono quella branca della radiotgerapia definita “adroterapia” .

I raggi X sono quelle piu utilizzati sia in diagnostica che in terapia. Sono quelle radiazioni prodotte dal frenamento di elettroni che vengono mobilizzati per la differenza di potenziale, quindi vanno dal catodo verso l’anodo, e sbattendo su questo catodo, che in genere è un target metallico il piu delle volte dci tungsteno, generano raggi X.

Quando le radiazioni attraversano la materia possono succedere molte cose.

Esempi di ionizzazione, cioè del famoso furto di elettroni delle radiazioni dall’atomo, servono a comprendere perché in radioterapia servono alcune tecniche.

I processi di interazione dei fotoni x e gamma con la materia sono:

  1. Quello che può succedere nella ionizzazione è che il raggio incidente, quindi il fotone, il raggio x o gamma, ceda tutta l’energia nello scontro con l’atomo all’elettrone.L’elettrone urtato acquista l’energia cinetica del fotone incidente meno quella di legame propria dell’elettrone. Questo effetto che si chiama “fotoelettrico” utilizzato anche in diagnostica, è una ionizzazione in cui il raggio incidente si annichila quindi cede tutta l’energia e l’elettrone forma un’altra radiazione ionizzante questa volta corpuscolare che andrà a sua volta ionizzare altri atomi.
  1. Nell’effetto compton succede quasi la stessa cosa, la differenza è che in questo effetto il raggio incidente non cede tutta l’energia, che viene in parte conservata e quindi il prodotto netto di questa ionizzazione è un elettrone, che si forma anche nella ionizzazione di tipo fotoelettrico, ma anche un fotone che avrà l’energia incidente meno quella ceduta dall’elettrone per staccarlo dall’atomo. Fotone Compton
  1. In radioterapia si verificano anche altri fenomeni. Un fenomeno particolare che si chiama produzione di coppie, si verifica solo per certe energie, per questo si verifica soprattutto in radioterapia. Mentre noi per la diagnostica per immagini usiamo decine di Kv di energia, per la radioterapia usiamo energia nell’ordine dei megavolt. L’effetto di produzione di coppie che ha a che fare con la conservazione dell’energia e con la conservazione della carica è un effetto che si verifica solo al di sopra di 1,024 Megavolt perché 511 Kv sono l’energia di massa dell’elettrone. C’è bisogno di questa energia affinchè si verifichi perché in questo effetto l’energia si annichila nello scontro con il nucleo atomico. Nella natura l’energia si trasforma e non si distrugge e in questo caso si trasforma in massa, in particolare in elettrone.Siccome l’elettrone è carico e il raggio incidente non è carico, c’è bisogno che per verificarsi ci deve essere anche una conservazione della carica. Quello che succede è che si formano due elettroni di cui uno ha una carica positiva, quindi in questa maniera con la carica negativa e positiva si conserva sia la carica, perché neutra, sia la quantità di energia, perché si forma la massa dell’elettrone.Però la cosa che c’è in comune di queste reazioni che avvengono nello scontro con la materia e che sono alcune delle reazioni che avvengono è il fatto che si generino radiazioni ionizzanti questa volta corpuscolari che sono altre radiazioni ionizzanti.

Uno degli elementi fondamentali per l’esposizione alle radiazioni è la distanza dalla sorgente, vale a dire la dose dell’esposizione alle radiazioni si riduce mano mano che mi allontano dalla sorgente, addirittura si riduce con il quadrato della distanza. Cioè si riduce di 1, 4, 8 ecc.

La legge della distanza vale però se mi trovo in un mezzo omogeneo, cioè se ci fosse sempre aria tra la sorgente e la distanza. Se però ho densità differenti che incontrano le radiazioni, come succede normalmente nell’irradiazione di un paziente, la sorgente sta a circa 80-90 cm dal paziente e le radiazioni passano nell’aria che è abbastanza assimilabile al vuoto, tutti quei fenomeni appena visti non avvengono, perchè le radiazioni non incontrano niente, cedono poca energia e non generano le radiazioni secondarie elettroniche. Quando invece succede che incontrano un corpo più denso cominciano i fenomeni di ionizzazione con la genesi di radiazioni secondarie. Questo provoca il fenomeno del build up (che significa montare), ovvero implica che la dose “monti”, cioè ad un certo punto la dose in funzione dell’energia di partenza delle radiazioni monta fino ad un massimo che sarà ad una certa profondità rispetto alla superficie, in questo caso del paziente, piu vicina rispetto alla sorgente.

Fenomeno per cui quando una radiazione colpisce un corpo la quota maggiore di energia non viene ceduta alla superficie, ma ad una certa profondità di esso, in rapporto alle caratteristiche del materiale e della radiazione.

A seconda dell’energia, questa massima dose scende di profondità. E’ chiaro che nel momento in cui avevamo la radioterapia convenzionale, il trattamento dei tumori profondi prevedeva l’utilizzo di energie piu alte perché il build up, il massimo di dose di questa energia, era piu profonda e quindi piu vicina al bersaglio.

Se noi mettiamo una vasca d’acqua con i dosimetri a certe profondità, ci rendiamo conto che alla superficie dell’acqua vicino alla sorgente di radiazioni la dose è piu bassa che ad una certa profondità. Il massimo è ad una certa profondità e non in superficie.

A seconda delle radiazioni utilizzate, la distribuzione in profondità dell’energia e quindi della dose è variabile. I raggi X sono molto penetranti e sparsamente ionizzanti, ionizzano in maniera sparsa (la decadenza della dose è molto lenta e c’è dose anche a 30 cm di profondità); i protoni hanno un modo di rilascio di dose particolare (il picco a destra si chiama picco di Bragg) ed è molto “appeeling” per un trattamento che vuole dare molta dose ad una parte del corpo e poca all’altro, perché dopo il picco la dose va a zero.

(appunti universitari gentilmente condivisi col nostro sito sulle radiazioni, utile riassunto per la scuola).

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

*