Csernobil és az orvosi radiológia 3.

Hírek - Radiológia Világa | 2019. július 15. 07:00 | Utolsó módosítás dátuma - 2019. október 20. 19:42 | Forrás: dr. Olajos Eszter Ajna - radiologia.hu

A sugárvédelem alapjai 3.

Csernobil és az orvosi radiológia 3.

Sorozatunk befejező részében tisztázunk három dózisméréssel kapcsolatos fogalmat, amely segít értelmezni a különböző dózis(küszöb)értékeket és a lehetséges egészségügyi kockázatok mértékét, bemutatjuk az ionizáló sugárzás hatásait, a hatások megjelenési formáit, végül fényt derítünk arra a kérdésre, hogy hányadik CT vizsgálat után alakul ki daganat.

Elnyelt dózis, egyenérték dózis, effektív dózis

Az elnyelt dózis az a sugárzásból származó energiamennyiség, amely a besugárzott anyag egységnyi tömegében elnyelődött. Mértékegysége a Gray (Gy), amelynek SI megfelelője a J/kg. Ez az érték független a sugárzás fajtájától és a besugárzott szövet sugárérzékenységétől, azonban ahhoz, hogy közelebbi becslést lehessen adni az ionizáló sugárzás okozta egészségügyi hatásokról, nem lehet elhanyagolni az ezekból a faktorokból származó különbségeket, ezért sugárzási és szöveti súlytényezőt kell alkalmazni.

Az egyenérték dózis az adott típusú és minőségű sugárzás súlytényezőjéval súlyozott, adott szövetben vagy szervben elnyelt dózis, egyszerűbben: a sugárzási súlytényező és az elnyelt dózis szorzata. Mértékegysége a Sievert (Sv), amelynek SI megfelelője J/kg.

CSERNOBIL_04_01

Az effektív dózis szövetre vagy szervre vonatkozó súlytényező és az egyenérték dózis szorzata, tehát végeredményben az elnyelt dózis, a sugárzási és a szöveti súlytényező szorzata. Mértékegysége a Sievert (Sv), amelynek SI megfelelője a J/kg. Az effektív dózis a különböző szövetekre számított egyenérték dózis súlyozott átlaga. Vegyük észre, hogy az egyenérték dózis és az effektív dózis mértékegysége azonos.

CSERNOBIL_04_02

Determinisztikus hatás

Az ionizáló sugárzásból származó determinisztikus hatás (sejthalál) nem jelenik meg a sugárhatás alatt vagy közvetlenül utána és nincs szoros arányban a sugárdózissal. Magas, ionizáló sugárzásból származó elnyelt dózis hatása napok vagy hetek múlva alakul ki a bőrön, ezzel ellentétben jelentős (napból vagy szoláriumból származó) UV sugárzásnak kitett bőrfelületen néhány órán belül megjelenik a pír. Az ionizáló sugárzásból származó determinisztikus sugárhatásnak dózis-küszöbértéke van, amely felett a hatás súlyossága a dózissal növekszik. Ezeket a hatásokat szövetspecifikus/ helyi és az egész testet érintő hatásokra oszthatjuk szét. Determinisztikus hatás például a bőrpír/bőrelhalás, hajhullás, időszakos és maradandó meddőség, vérképzés zavara.

Az ionizáló sugárzás determinisztikus hatásait sejtkultúrákon, állatkísérletekben és emberi epidemiológiai vizsgálatokkal kutatták. Ennek eredményeképpen kimondható, hogy a küszöbérték 0,1Gy, azaz determinisztikus hatás ez alatt az elnyelt dózisérték alatt nem alakul ki.

A sejtek javító mechanizmusai folyamatosan működnek, így előzhetők meg a determinisztikus hatások, eredjenek ezek folyamatos vagy szakaszosan előforduló sugárzásból. Ez két dolog miatt fontos:

  • a 0,1Gy vagy magasabb elnyelt dózisnak kitett személyeknek csak egy részénél alakulnak ki determinisztikus hatások
  •  a 0,1Gy elnyelt dózis magasabb, mint az a dózis, ami bármely diagnosztikus vizsgálat során a vizsgált személyt érheti.

Tehát a diagnosztikai vizsgálat során a vizsgált személy által elnyelt dózisnak determinisztikus hatása általában nincs, azonban vannak olyan intervenciós radiológiai beavatkozások (pl. complex embolizációk, TIPS), amelyek során számottevő lehet a szöveti sérülés. Az intervenciós radiológusok mindig ennek tudatában igyekeznek csökkenteni a kockázatot.

Ha az elnyelt dózis elég magas, szöveti sérülés lép fel. Ezen felül, a legtöbb szövetféleség esetében a sérülés és a megbetegedés súlyosabb, ha a szerv/szövet sugárzásnak kitett része is nagyobb, pl. ha az egész szervet besugarazzák. A szervek besugárzásra adott reakciója működési/funkcionális alegységeken (functional subunit – FSU) alapul. Az egyes FSU-k sugárreakcióját az alkotó sejtek egyéni sugárérzékenysége, illetve regeneratív képessége szabja meg, de az egészséges szövet károsodását az FSU-k működése, illetve elrendeződése határozza meg. Az egész szervet vagy funkcionális alegységet ért sugárzás csökkenti vagy teljesen meggátolja a regenerációt, de ha az FSU némely része érintetlen marad, részleges működés és regeneráció még lehetséges.

Parallel funkcionális alegység (kritikus térfogat modell): a vesék párhuzamosan működő alegységet alkotnak, mert egymástól függetlenül képesek működni. Ha az egyik alegység működésképtelen lesz, az egész rendszer teljesítménye csökken, de ez a csökkenés a vártnál kisebb lehet.

Soros funkcionális alegység (kritikus elem modell): a gyomor-bélrendszer példa a sorosan működő alegységre. Habár csak a gyomor-bélrendszer egy részét (például a gyomrot) éri károsító sugárhatás, a nettó következmény az egész gastro-intestinalis rendszer működésének csökkenése lesz.

Sztochasztikus hatás

Olyan sugárhatás, amelynek küszöbdózisa nincs, előfordulásának valószínűsége arányos a dózissal, súlyossága azonban független a dózistól (tehát nem szükségszerűen nő vele). A sztochasztikus hatás random természetű, esetleges, az egyes következmények megjelenése megjósolhatatlan, habár statisztikai módszerekkel az összes előfordulásból számítva egy minta felrajzolható. A sztochasztikus hatás (maradandó DNS változás) két csoportba osztható: mutációt okozó és rákkeltő hatásra. A hatás esetleges kialakulása miatt a genetikai változások vagy a daganat kialakulása egy adott személy esetében tekintet nélkül az elnyelt dózisra nem jósolható meg, nincs olyan küszöbdózis, amely esetében ezek az elváltozások mindig megjelennek.

Mutagenezis és öröklődő hatások

A mutagén egy olyan hatóanyag vagy hatás, amely változást idéz elő az örökítőanyagban. Az öröklődő hatás olyan elváltozás az utódokban, amely a szülőket ért sugárzás következtében alakult ki. A spontán mutáció megkétszereződéséhez kb. 1Gy elnyelt dózis szükséges. Hiroshimából és Nagaszakiból származó adatok szerint a sugárzásnak nem volt számottevő genetikai hatása a besugárzott lakosság első generációjára. Nincs közvetlen bizonyíték arra, hogy a szülők besugárzása genetikai betegséget okoz az utódokban akármekkora is legyen a dózis. Egereken végzett vizsgálatokból (Megamouse projekt) tudjuk, hogy a Hiroshimából/Nagaszakiból származó adatokkal összevetve az ember biztosan nem érzékenyebb a sugárhatásra, és valószínűleg sokkal kevésbé érzékeny a sugárzásból származó öröklődő hatásokra, mint az egér. A sugárzás következtében nem alakul ki újfajta mutáció (tehát egycsapásra nem lesz senkiből Hulk vagy Mystique); a spontán is kialakuló mutációk előfordulási gyakorisága nő meg.

Daganatkeltő hatás

A sugárzás egyik legfontosabb (mellék)hatása a daganatkeltés. Az ionizáló sugárzás felfedezése óta a sugárzás daganatkeltő hatását állati és humán vizsgálatok is igazolták. Eleinte a humán tapasztalatok mind védőfelszerelés nélkül vagy a károsító hatás lehetőségének ismerete nélkül végzett munkából eredő magas elnyelt dózisból származtak. Később a Hiroshima és Nagaszaki atombomba támadás túlélőin és a diagnosztikus vagy terápiás besugarazáson átesett betegeken végzett kutatások alacsonyabb elnyelt dózisértékek esetén is kimutatták a daganatos betegségek előfordulásának növekedését.

A determinisztikus hatáshoz hasonlóan a sztochasztikus hatásnak is van latencia ideje a besugárzás és a hatás megjelenése között. A determinisztikus hatástól eltérően a sztochasztikus hatás latencia ideje években mérhető: 5-15év leukemia és 20-60 év a szolid tumorok esetén. Emiatt nehéz igazolni, hogy a daganat kialakulása a besugárzásból közvetlenül következik vagy más hatások okozzák vagy más hatások is hozzájárulnak a kialakulásukhoz. Ezt a tényt érdemes észben tartani, amikor olyan epidemiológiai vizsgálat eredményeit olvassuk, amely a sugárzás és a dagatok kialakulása közötti kapcsolatról ír.

A dagatképződés esélyének mGy-ként való változása függ a daganatok típusától és a szervektől. Daganatképzés tekintetében a csontvelő, az emlő, a vastagbél, a tüdő és a gyomor különösen sugárérzékenyek (lásd szöveti súlytényező).

A többlet relatív kockázat (excess relative risk, ERR) megmutatja, hogy mennyivel nagyobb az esélye a megbetegedésre/elhalálozásra a besugárzottaknak, mint azoknak, akiket nem ér sugárzás. A sugárzásra való érzékenység adott szövetben függ a sejtek életkorától és a mitotikus ciklustól. A fokozott növekedés és sejtdifferenciálódás miatt a gyermekek többlet relatív kockázata a felnőttekénél magasabbra becsült.

CSERNOBIL_04_03

A gyermekeknek 10-15% eséllyel alakul ki életük folyamán a besugárzásból következően daganatos betegségük, míg a 60 év feletti korosztályban minimális vagy nincs esélye a besugárzás miatt daganat kialakulásának (a legtöbb daganatképződés hosszú latencia ideje és a várható élettartam miatt). A gyermekek érzékenysége a besugárzásból származó káros hatásokra 2-3-szorosa a középkorúakénak és 5-10-szerese az idősekének. A nők és a férfiak besugárzásból származó kockázata is eltér: a besugárzásból származó rákkockázat nőkben nagyobb, és a fiatalkori besugárzás esetén a különbség még kifejezettebb. 

Összefoglalásul - és tanulságként

Az igen gyakran feltett kérdésre, hogy hányadik CT vizsgálat után alakul ki daganat, a válasz az, hogy nem lehet tudni. A rákkeltő hatás valószínűsége az elnyelt dózissal nő, de hogy ez a hatás mennyire súlyos, az esetleges, nem függ az elnyelt dózistól. Lehet, hogy az adott egyén számára már az első vizsgálat is számottevő daganatképző hatással bír, és az is lehet, hogy a sokadik vizsgálat után sem alakul ki daganat. Ezért is rendkívül fontosak a sugárvédelmi alapelvek: csak indokolt vizsgálatot kérjünk/végezzünk el, ott észszerűség mellett a legalacsonyabb dózist alkalmazzuk és ahol lehetőség van, használjunk védőfelszerelést.