59 IZPOSTAVLJENOST IONIZIRAJOIM SEVANJEM V MEDICINI IN UINKI NA ZDRAVJE Urban Zdešar UVOD Ljudje smo vsak dan izpostavljeni raznim sevanjem. Ena od oblik sevanja, ki ji reemo ionizirajoe, je sevanje z dovolj visoko energijo, da lahko pov- zroi ionizacijo atomov. Takšne spremembe na atomski in molekularni ravni pa lahko nadalje povzroijo poškodbe celic in tkiv. Obsevanost oziro- ma škodo zaradi nje obiajno opišemo z efektivno dozo. V osnovi gre za fizikalno koliino (absorbirana doza), pri kateri upoštevamo še biološko uinkovitost posamezne vrste sevanja in relativno obutljivost posameznih obsevanih tkiv ali organov. Zato efektivna doza in s tem tveganje za obse- vanega posameznika ni neposredno merljiva koliina, mogoe jo je le bolj ali manj natanno oceniti. Glede na nain nastanka oziroma naravo vira sevanja ionizirajoe sevanje pogosto delimo na naravno in umetno. Naravno sevanje je povsod na Zemlji. Obsevani smo zaradi radioaktivnih izotopov v lastnem telesu, zaradi radioaktivnih snovi v zemeljski skorji in zaradi sevanja iz vesolja (imenujemo ga tudi kozmino sevanje). Za veino prebivalcev je obsevanost zaradi naravnih virov sevanja najveji vir ob sevanosti. Prejeto povpreno dozo zaradi naravnega ozadja v Sloveniji ocenjujejo na 2,5 mSv do 2,8 mSv (1). Poleg iz naravnih pa ionizirajoe sevanje izhaja tudi iz virov, ki jih je lovek izdelal sam; tem pravimo umetni viri sevanja. Zelo pogosto se umetni viri sevanja uporabljajo v medicini, tako za odkrivanje bolezni in poškodb (dia- gnostika) kot za zdravljenje nekaterih bolezni (terapija). Obsevanost ljudi je zaradi uporabe ionizirajoega sevanja v zdravstvu in zobozdravstvu danes precej veja, kot je obsevanost zaradi katere koli druge lovekove dejavnosti. Ocenjujejo, da se v državah z razvitim zdrav- stvenim sistemom v povpreju opravi ve kot en radiološki poseg na pre- bivalca na leto (2). Povprena efektivna doza zaradi medicinske uporabe ionizirajoega sevanja je ocenjena na okrog 0,6 mSv (2), pri emer je v najrazvitejših državah precej veja. Tako za ZDA, ki vsaj na podroju diagnostine radiologije velja za najrazvitejšo državo na svetu, ocenjujejo, da medicinsko sevanje prispeva že skoraj polovico k povpreni efektivni dozi prebivalstva (3). Ionizirajoe sevanje se v medicini uporablja na treh podrojih: (i) v dia gno- stini in intervencijski radiologiji, (ii) v nuklearni medicini in (iii) v radioterapiji. Dale najpogostejši radiološki posegi (tako s skupnim imenom imenujemo 60 medicinske postopke, ki vkljuujejo izpostavljenost pacientov ionizirajo- emu sevanju) so razne rentgenske preiskave, veinoma namenjene dia- gnosticiranju raznih bolezni in poškodb. To podroje imenujemo diagno- stina radiologija in vkljuuje obiajna rentgenska slikanja (npr. slikanja plju, skeleta, zob itd.), slikanja dojk (mamografijo), razne dinamine dia- skopske preiskave (npr. preiskave prebavil in seil) in preiskave z uporabo raunalniške rekonstrukcije slik (raunalniška tomografija). Poleg tega med diagnostino radiologijo prištevamo tudi razne intervencijske posege, pri katerih s pomojo rentgenskega sevanja uporabljamo majhne inštrumente, uvedene v lovekovo telo skozi žilne katetre. Pri nuklearnomedicinskih posegih se uporabljajo odprti viri sevanja – radio- farmaki. Gre za posebna zdravila, na katere so kemino vezani radioaktivni izotopi, ki se po injiciranju (ali zaužitju) nabirajo v raznih telesnih organih ali patoloških tkivih, sorazmerno z delovanjem izbranih organov. Zato z nuklear- nomedicinskimi preiskavami prikazujemo ne le morfologijo, ampak tudi funkcijo organov ali bolnih tkiv v telesu. Radioterapija je zdravljenje z ionizirajoim sevanjem, najpogosteje rakavih bolnikov. Za obsevanje se uporabljajo razlini viri sevanja, ki v zelo visokih dozah unii rakave celice. Danes se najpogosteje uporablja obsevanje z linearnimi pospeševalniki (teleradioterapija), lahko pa se radioaktivni viri sevanja tudi vnesejo neposredno v tumor (brahiradioterapija). V prispevku se bomo omejili na podroje diagnostine radiologije, ki je po številu oprav- ljenih posegov dale najveje. SISTEM VARSTVA PACIENTOV PRED SEVANJEM Škodljivih posledic ionizirajoega sevanja so se ljudje zaeli zavedati kmalu po samem odkritju sevanja. Najprej posledic visokih doz, ki povzroijo deter- ministine uinke (sevalne poškodbe), kasneje pa tudi kasnih posledic (ime- nujemo jih tudi stohastini uinki), med katerimi je najpogostejši rak. Logina posledica je bil razvoj sistema varstva pred sevanjem ali radiološke zašite. Glavni namen tega sistema je zagotoviti uinkovito zašito ljudi brez preti- ranega omejevanja koristne uporabe sevanja. Uinkovito varstvo pred seva- njem tako pomeni predvsem prepreev anje nepotrebne ali neproduktivne obsevanosti, kar dosegamo z doslednim upoštevanjem treh osnovnih nael: ionizirajoe sevanje uporabljamo, le e skupna korist zaradi uporabe presega škodo zaradi izpostavljenosti sevanju – naelo upravienosti ; zašita pred sevanjem mora biti urejena tako, da so prejete doze tako nizke in število izpostavljenih posameznikov tako majhno, kot je le mo- goe, da se še doseže namen uporabe sevanja ob upoštevanju gospo- darskih in socialnih dejavnikov – naelo optimizacije zašite ; 61 kadar izpostavljeni posamezniki nimajo neposredne koristi zaradi upo- rabe sevanja (npr. kadar je posameznik izpostavljen sevanju pri svojem delu ali v prostem asu), mora tisti, ki sevanje uporablja, poskrbeti, da so prejete doze teh posameznikov pod doloenimi mejnimi vrednostmi – naelo individualnih doznih omejitev . Zaradi svojevrstnosti podroja se medicinska obsevanost oziroma radiološka zašita pacientov obravnavata loeno od obsevano sti prebivalstva in od obsevanosti na delovnih mestih. Bistvena razlika je, da naela omejevanja individualnih doz pri medicinski obsevanosti ne uveljavljamo, ker je korist za pacienta, e je postopek upravien, precej veja od možne škode. Zato sta naeli upravienosti in optimizacije pri medicinski uporabi ionizirajoega sevanja še toliko pomembnejši. Odloitev o upravienosti radiološkega posega je prvi korak pri varstvu pred sevanjem. Poseg je dopusten, le e je zanj jasna klinina indikacija in e je mogoe priakovati, da bo korist zaradi posega veja od škode zaradi prejete doze. Zato bi morala tako napotni zdravnik (ki napoti pacienta na radiološki poseg) kot zdravnik, ki je odgovoren za poseg (obiajno zdravnik specialist radiolog), poznati znailne doze pri posameznih posegih. Naslednji korak pa je optimizacija posega. Dozo, ki jo med posegom prejme pacient, lahko razdelimo na neogibni del, ki ga upraviuje korist za pacienta, ter neupravieni del. Vasih je neupravien kar celotni poseg, na primer za- radi neutemeljene indikacije ali nepotrebnega ponavljanja že opravljenih preiskav. Kadar pa je poseg upravien, vendar zaradi uporabe neustrezne opreme ali tehnike oziroma nestrokovne uporabe sicer dobre tehnike ni optimiziran, je neupravien le del prejete doze. Optimizacija pom eni poiskati tisto najmanjšo dozo, pri kateri še dosežemo namen posega. Vsako nadalj- nje zmanjševanje doze bi bilo pacientu samo v škodo, saj bi zmanjšalo kakovost diagnostinih informa cij in s tem ogrozilo pravilnost diagnoze. Neupravieni del doze je lahko zelo velik. eprav nekoliko presenetljivo, povsod po svetu ugotavljajo, da se vrednosti prejetih doz pri isti preiskavi od ustanove do ustanove oziroma od oddelka do oddelka zelo razlikujejo. Tako so za enak poseg lahko doze tudi do nekaj desetkrat razline. Takih razlik ni mogoe zagovarjati, ampak je treba vzroke identificirati in jih prepreiti. Poznavanje doz je tako tudi osnova za optimizacijo. UINKI SEVANJA NA ZDRAVJE Ko govorimo o uinkih sevanja na loveka, moramo predvsem razlikovati uinke zaradi visokih doz od uinkov nizkih doz. Prve razmeroma dobro poznamo, medtem ko je pri drugih še precej odprtih vprašanj. 62 Pri obsevanju z visokimi dozami je najpomembnejši uinek na ravni celic njihova smrt (celica umre ali se vsaj ni ve sposobna razmnoževati). Tkiva navadno brez vejih težav uspešno preživijo izgubo doloenega števila celic in izgubljene celice preprosto nadomestijo z novimi. e pa je delež umrlih celic dovolj velik, tkivo delno ali popolnoma izgubi svojo funkcijo. Dozo, nad katero je izguba celic tako velika, da vpliva na delovanje tkiva, imenujemo dozni prag in je znailna za deterministine uinke sevanja . Nad pragom je resnost poškodb odvisna od prejete doze. Deterministine uinke lahko brez obotavljanja pripišemo sevanju, pojavijo pa se razmero- ma kmalu po obsevanju. Druga vrsta posledic, ki jih lahko povzroi ionizirajoe sevanje, so stohastini ali nakljuni uinki . Najpomembnejši med njimi je razvoj raka – karcinoge- neza. Nakljune jih imenujemo zato, ker ne moremo zagotovo rei, da so ravno posledica izpostavljenosti sevanju. Za bolnika, na primer, ki je 20 let po znatni izpostavljenosti sevanju zbolel za rakom plju, ne moremo trditi, da je njegova bolezen ravno posledica obsevanja, saj za rakom plju zbo- lijo tudi ljudje, ki niso bili dodatno izpostavljeni, ali ne zbolijo tisti, ki so bili izpostavljeni. Za stohastine uinke je znail no, da nimajo doznega praga in se lahko pojavijo pri še tako nizki dozi. Z narašanjem doze ne naraša resnost stohastinih uinkov, ampak le verjetnost, da bo do uinkov prišlo. Ker ne poznamo natanno vseh mehanizmov karcinogeneze, pri ocenjeva- nju tveganja uporabljamo raunske modele. Z njimi poskušamo im bolje opisati naravno dogajanje, vendar je zaradi množice parametrov, ki v naravi nastopajo, nesmiselno priakovati zanesljivo napovedovanje. Tega se mo- ramo pri uporabi rezultatov modelov vedno zavedati. Za oceno tveganja se veinoma uporabljajo modeli, ki jih predlaga Medna- rodna komisija za radiološko zašito – ICRP (International Commission on Radiological Protection). Po linearnem modelu tveganja, ki se najpogosteje uporablja, se tveganje zaradi obsevanosti linearno vea s prejeto efektivno dozo. Koeficient tveganja je ocenjen na okrog 5 % na 1000 mSv prejete do- ze (4). To pomeni, da bi okrog 5 % ljudi, ki bi prejeli efektivno dozo 1000 mSv, umrlo od raka, ki je posledica obsevanosti. Vendar je 1000 mSv zelo velika doza; veinoma imamo opravka z dozami, ki so veliko manjše. Iz naravne- ga ozadja v celem življenju dobimo okrog 200 mSv. Kakšne so obiajne prejete doze v diagnostini radiologiji, so bomo ogledali v nadaljevanju. DIAGNOSTINA RADIOLOGIJA Obsevanost pacientov je pri razlinih posegih diagnostine radiologije zelo razlina. Pri nekaterih posegih so prejete doze zelo nizke (npr. pri rentgen- skem slikanju zob, slikanju drobnega skeleta, pri rentgenskem merjenju 63 kostne gostote itd.). Nekoliko višje doze so obiajne za slikanja predelov hrbtenice, trebuha in medenice ter za posege, pri katerih se uporablja dia- skopija (npr. preiskave prebavil in seil). Pri raunalniški tomografiji in nekaterih posegih intervencijske radiologije pa so doze obiajno še višje. Poleg tega se celo pri isti preiskavi prejete doze precej razlikujejo od usta- nove do ustanove oziroma od oddelka do oddelka. In nenazadnje, prejeta doza je precej odvisna tudi od pacienta samega oziroma od njegovih antro- pomorfnih lastnosti. Pri vejih pacientih so za enako kakovost diagnostinih informacij potrebni veji ekspozicijski parametri, s tem pa je veja tudi njihova prejeta doza. Kadar govorimo o obsevanosti pacientov, se moramo vseh navedenih dejstev zavedati in zato povprene doze, ki jih bomo navajali v nadaljevanju, vzeti tudi nekoliko z zadržkom. Konvencionalna rentgenska slikanja Obiajna rentgenska slikanja so najpogostejši posegi diagnostine radiolo- gije. Ker gre za splošno znane posege, jih ne nameravamo posebej opiso- vati, v tabeli 1 navajamo le ocenjene znailne doze za nekatera slikanja. Tabela 1: Povprene efektivne doze pre jete pri nekaterih rentgenskih slikanjih Slikani predel telesa Projekcija E (mSv) Prsni organi (pljua) PA 0,02 LAT 0,06 Prsni predel hrbtenice AP 0,19 LAT 0,20 Ledveni predel hrbtenice AP 0,25 LAT 0,47 Ledveno-trtini prehod LAT 0,50 Medenica AP 0,54 Kolk AP 0,31 V tabeli niso navedene doze za slikanja zob in drobnega skeleta, saj je ocenjena efektivna doza pri tem pod 0,01 mSv in s tem na ravni doze, ki jo prejmemo zaradi naravnega ozadja v dnevu ali dveh. 64 Mamografija Mamografija je radiološka preiskava, s katero poskušamo v slikanih dojkah odkriti majhne spremembe (še netipne lezije in zelo majhne mikrokalcinacije), ki so lahko zaetne faze raka dojk. Zato se za mamografijo uporabljajo posebni rentgenski aparati, ki se v nekaterih lastnostih bistveno razlikujejo od rentgenskih aparatov za ostala rentgenska slikanja. Pri mamografiji razlikujemo klinino slikanje, ki ga opravimo ob katerem koli klininem znaku obolelosti dojke, od presejalne mamografije, pri kateri sli- kamo dojke brez klininih znakov bolezni. Gre za eno redkih preiskav (pri nas trenutno edino), pri kateri se uporablja ionizirajoe sevanje pri posa- meznikih, ki nimajo znakov bolezni. Preventivno slikanje dojk upraviuje uspešnost odkrivanja in tudi zdravljenja zgodnjih sprememb, ki jih ni mogoe ugotoviti na noben drug nain. Organizirano presejanje ( screening) se je v ve državah pokazalo kot zelo uspešno za zgodnje odkrivanje raka dojk, ki ob pravilni nadaljnji obravnavi uspešno zmanjša umrljivost zaradi te bolezni. Zato je tudi Slovenija leta 2008 zaela izvajati program preventivnega sli- kanja dojk DORA. Mamografija je nekoliko posebna tudi zaradi tega, ker pri preiskavi obseva- mo praktino le en organ – dojko. Rak dojke se praktino vedno zane v žleznem tkivu dojke, zato je za oceno tveganja pomembna doza, ki jo prej- me to tkivo. Sestava in velikost dojk je pri razlinih ženskah zelo razlina, hkrati pa se sestava dojke zelo spreminja s starostjo ženske, saj žlezno tkivo postopoma nadomeša maševje. Zato za oceno obsevanosti pri ma- mografiji uporabljamo modelsko koliino povpreno žlezno dozo. Iz pov- prene žlezne doze ocenjena efektivna doza pri mamografskem slikanju v Sloveniji znaša nekaj manj kot 0,4 mSv. Raunalniška tomografija Raunalniška tomografija (CT – Computed Tomography) se je zaela upo- rabljati v klinini praksi leta 1972. Nova diagnostina metoda je zelo spre- menila rentgensko diagnostiko, saj je omogoila prikaz prerezov loveko- vega telesa. Hkrati je zagotovila zelo veliko kontrastno loljivost in s tem dobro preglednost tkiv, katerih struktura je slabo kontrastna. Hitri napredek raunalniške tomografije od zaetkov do danes je posledica hitrega tehnološkega razvoja na podroju detektorjev, predvsem pa napred- ka zmogljivosti raunalnikov. Zelo pome mben del naprave za raunalniško tomografijo je namre programska oprema, ki omogoa obdelavo in prikaz zajetih podatkov, prilagojen diagnostinim zahtevam. Zato je postala rau- nalniška tomografija nepogrešljiv del medicinske diagnostike in število CT- posegov povsod po svetu strmo naraša. Ne gre pozabiti tudi na drugo plat 65 medalje. Raunalniška tomografija je diagn ostina metoda, ki razmeroma bolj (vsaj v primerjavi s konvencionalno projekcijsko radiologijo) sevalno obremenjuje paciente. Zaradi vrste možnosti, ki jih omogoa, je optimiza- cija pri izvedbi posameznega posega zelo pomembna. Optimizacija pomeni izbiro takšnih ekspozicijskih parametrov, da so izpolnjene diagnostine zahteve, zaradi katerih se poseg izvaja, pacient pa je obsevan le toliko, kot je nujno. Po ocenah strokovnjakov Evropske unije danes raunalniška tomografija prispeva od 30 do 60 % h kolektivni dozi zaradi diagnostine radiologije (5). Zato je raunalniška tomografija dobila tudi posebno mesto v zakonodaji in jo obravnavamo kot metodo, pri kateri je obsevanost pacientov med vejimi. Povprene efektivne doze pri treh najpogostejših posegih z raunalniško tomografijo so zbrane v tabeli 2. Tabela 2: Povprene efektivne doze, prejete pri treh najpogostejših posegih z raunalniško tomografijo v Sloveniji (ocena je za leto 2008) Preiskava E (mSv) CT Glave 2,0 CT Prsnega koša* 5,1 CT Trebuha* 6,8 * CT-preiskave prsnega koša in trebuha se pogosto izvajajo z uporabo kontrastnih sredstev. Takrat potekajo v ve (2 do 4) fazah. V tabeli navedena vrednost efektivne doze velja za eno fazo, pri ve fazah pa je ustrezno veja Intervencijska radiologija in kardiologija Intervencijska radiologija in intervencijska radiološka kardiologija sta veji radiologije, ki s pomojo ionizirajoega sevanja omogoata uporabo majh- nih inštrumentov, uvedenih v lovekovo telo veinoma skozi žilne katetre. Intervencijski radiološki posegi se razvijajo zelo hitro, k emur je mono pripomogel hiter razvoj tehnike – radiološke opreme na eni in raznih pri- pomokov, ki jih je mogoe uporabiti transluminalno, na drugi strani. Hkrati z narašanjem števila indikacij za posege se tudi manjša število zapletov, zato ti posegi pogosto nadomešajo kirurško zdravljenje. Pri zapletenih posegih pa je vasih neizogibna dolgotrajna uporaba rent- genskega sevanja, s pomojo katerega se poseg spremlja in dokumentira. Posledica tega je lahko razmeroma visoka obsevanost pacienta. To zlasti 66 E(mSv) 0,02 0,06 0,38 0,39 0,50 0,54 0,72 2,0 5,1 6,8 5 11 024681 01 2 PljuaPA PljuaLAT Mamografija(CC+MLO) Prsnah.(AP+LAT) Ledvenotrtiniprehod Medenica Ledvenah.(PA+LAT) CTglave CTprsnegakoša CTtrebuha Koronarnaangiografija Koronarnaangioplastika velja za dozo na koži, na mestu vstopa sevanja v telo. e doza na koži oziroma delu kože preseže doloeni prag, se pojavi sevalna poškodba. Glede na poroila o povzroenih poško dbah kože, ki jih je mogoe najti v literaturi ali na svetovnem spletu, so poškodbe pogostejše pri intervencijski kardiologiji, kjer sta najpogostejši dve vrsti posegov, in sicer diagnostika ožilja srca (koronarna angiografija – CA) in znotrajžilno zdravljenje (angio- plastika – PTCA). Tudi na podroj u intervencijske radiologije so nekateri posegi takšni, da je obsevanost pacientov v nekaterih primerih dovolj velika, da lahko povzroi sevalne poškodbe kože. Takšni posegi so znotraj- žilna zdravljenja sprememb na aorti, krvavitev iz prebavil in zdravljenje znotraj lobanjskih anevrizem in arteriovenskih anomalij, med bolj sevalno obremenjujoe pa štejejo tudi transjugularni portosistemski obvodi (TIPS). Povpreno obsevanost pacientov je pri intervencijskih posegih še zlasti težko oceniti, saj so posegi med seboj po zapletenosti zelo razlini. Pri nas smo zaenkrat dovolj podatkov zbrali le za podroje intervencijske kardio- logije, pa še to le za dva najpogostejša posega. Tako ocenjena povprena efektivna doza pri koronarni angiografiji znaša okrog 5 mSv in pri koronarni angioplastiki (ene koronarne žile) okrog 11 mSv. ZAKLJUEK Ljudje smo izpostavljeni naravnim in umetnim virom ionizirajoega sevanja. Med umetnimi viri dale najveji delež k do zi prispeva medicinska uporaba sevanja, predvsem uporaba rentgenskih aparatov v diagnostini radiologiji. Slika 1. Povprene efektivne doze za nekaj najpogostejših radioloških posegov. Sivi pas na grafu ponazarja povpreno naravno oz adje enega leta v Sloveniji (2,5 mSv) 67 Prejete doze pacientov so zelo razline. Najbolj so odvisne od vrste oprav- ljene preiskave, potem pa še od pacienta samega (predvsem od posamez- nikovih antropomorfnih znailnosti), od radiološke opreme (rentgenskega aparata in druge opreme) in naina njene uporabe. Zato so, eprav neko- liko presenetljivo, doze tudi za enak poseg lahko na razlinih oddelkih zelo razline. Prav zaradi tega je zelo pomembno, da poznamo znailne prejete doze prav na vsakem od rentgenskih aparatov in jih, kadar je to mogoe, brez škode za kakovost preiskave, poskušamo zniževati. Ocenjene povprene efektivne doze za nekaj najpogostejših radioloških posegov diagnostine radiologije so na grafu na sliki 1. Ocena je narejena iz podatkov in meritev, ki smo jih zbrali sodelavci Zavoda za varstvo pri delu od leta 2005 do 2008. Kljub temu, da so prejete doze pri nekaterih posegih razmeroma visoke, je treba poudariti, da je korist za pacienta, e je poseg upravien in optimiziran, veliko veja, kot je škoda zaradi prejete doze. Zato je varstvo pacientov pred sevanji predvsem izogibanje tistemu delu doze, ki se ji je mogoe izogniti brez škode za pacienta (najvekrat nepotrebne napotitve na posege ali pa slabo izvedeni posegi). LITERATURA 1. Poroilo o varstvu pred ionizirajoimi sevanji in jedrski varnosti v Republiki Sloveniji leta 2010. Uprava Republike Slovenije za jedrsko varnost; Ljubljana, 2010. 2. United Nations. Sources and effects of ionizing radiation. United Nations Scientific committee on the effects of atomic radiation. UNSCEAR 2008 Report to General Assembly with scientific annexes. New York, 2010. 3. National council on radiation protection and measurements. Ionizing radiation exposure of the population of the United States. NCRP Report No. 160. Bethesda, 2009. 4. International commission on radiological protection. The 2007 recommendations of the International commission on radiological protection. ICRP Publication 103, 2007. 5. European Commission. European guidance on estimating population doses from medical X- ray procedures. Annex 1. Review of recent national surveys of population exposure from medical X-rays in Europe. Radiation protection No. 154, 2008.