Arbo- en Milieudienst

Arbo- en Milieudienst
Risico’s van röntgenstraling
1
Stralingshygiëne bij gebruik van CBCT
Risico’s van röntgenstraling
fundamenten
Vraag
1. Ioniserende straling is gevaarlijk; waar zijn we feitelijk ‘bang’
voor?
Antwoord:
Stochastische effecten:
Kanker als manifestatie van stralingsschade
Schade aan DNA met als gevolg een
verhoogde kans op kanker
•
•
•
•
•
•
•
•
deterministische effecten:
‘Verbranding’ van de huid
Staarvorming
Orgaanfunctieverlies
Dood
Indeling stralingsschade
vroeg (acuut)
laat (chronisch)
genetisch
somatisch
volwassen
foetaal
(teratogeen)
Deterministisch vs. stochastisch
deterministisch
♦ wel drempeldosis
♦ ernst neemt toe met dosis
stochastisch
♦ geen drempeldosis
♦ ernst is onafhankelijk van dosis
De cel
cel
chromosoom
kern (nucleus)
chromosomen
DNA
DNA
genfunctie
Vraag
1. Schade aan DNA; waar praten we dan feitelijk over?
Wat voor typen schade kunnen we onderscheiden?
•
•
Antwoord:
Oxidatieve schade via directe of indirecte wisselwerking
met stralingsdeeltjes (fotonen)
Substitutie/modificatie, additie, deletie, verbreking Hbruggen; cross linkage (inter- en intrachain);
strengbreuken (enkel- en dubbelstrengs)
DNA-schade
schade aan DNA (desoxyribosenucleïnezuur):
♦
indirecte schade (ionisatie) via radicalen, 2/3 deel
♦
directe schade (ionisatie), 1/3 deel
typen DNA-schade:
♦
♦
♦
♦
enkelstrengsbreuk (± 1000 per Gy)
dubbelstrengsbreuk (± 40 per Gy)
crosslinking (inter-/intrachain)
schade aan base (deletie, additie, substitutie)
Radicalen
indirecte schade (ionisatie):
♦ 50% via ionisatie van water (+)
♦ 50% via excitatie van water (*)
timescale:
♦ fysische fase (10-18 – 10-12 seconde)
♦ chemische fase (10-12 – 10-3 seconde)
♦ biologische fase (10-3 seconde – jaren)
De aanwezigheid van radicalen verhoogt de stralingsgevoeligheid; door
radicalen weg te vangen, b.v. door antioxidanten als vitamine C en E, wordt
de stralingsgevoeligheid gereduceerd.
Met zgn. sensitizers kunnen meer radicalen gevormd worden, waardoor de
stralingsgevoeligheid toeneemt.
Vraag
1. Hoe zit dat nu met die radicalen? Hoe ontstaan die en
wat doen ze dan?
•
Antwoord:
Radicalen ontstaan wanneer fotonen ‘botsen’ met
(baan)elektronen, waarbij zo’n elektron verwijderd wordt
(foto-elektrisch effect, Compton effect);
er resteert dan een restmolecuul met een ‘ongepaard’
elektron, b.v. een OH-radicaal;
deze zijn zeer reactief
DNA-schade
Chromosoomafwijkingen (aberraties):
♦ stabiel: translokatie, deletie, insertie
♦ niet-stabiel: dicentrisch, acentrisch fragment
DNA-repair
DNA herstel (repair):
♦ herstel van DNA-breuk: end-joining/recombinatie,
excisie; gebeurt in enkele minuten
♦ schade aan base: base excision repair (BER)
gebeurt in enkele uren tot dagen
♦ schade aan nucleotide (door UV): nucleotide
excision repair; gebeurt in enkele uren tot dagen
DNA herstelmechanismen zijn altijd actief binnen een cel omdat schade aan
DNA continu plaatsvindt, vnl. door het gewone celmetabolisme; hierbij worden
veel radicalen gevormd; een gebrekkig DNA herstelsysteem verhoogt de
stralingsgevoeligheid.
DNA-repair
DNA-repair (ds) defecten:
(stralingsgevoeligheid syndromen)
♦ ataxia telangiectasia: ATM-gen
translokaties bij chromosoom 7 and 14
autosomaal recessief overervend
frequentie: 1:40.000 geboorten
kankerincidentie: 38% van patiënten (lymphoma, leukemie)
duidelijk hogere stralingsgevoeligheid (1000x)
♦ nijmegen breakage syndrome: NBS1-gen
(C. Weemaes, 1981)
translokaties bij chromosoom 7 and 14
autosomaal recessief overervend
frequentie: 1:100.000 geboorten
kankerincidentie: 35% van patiënten (B-cel lymphoma)
duidelijk hogere stralingsgevoeligheid
Vraag
1.
Welke (f)actoren zijn van invloed op het uiteindelijke biologische effect c.q. biologische
schade?
Antwoord:
•
•
•
Soort en energie stralingsdeeltje (foton)
Dosistempo
Stralingsgevoeligheid van cellen/weefsels
Relatief biologisch effect, ionisatiedichtheid
Relatief biologisch effect, fotonenergie
stralingsweegfactor
stralingsweegfactoren WR (ICRP, 1991):
♦ fotonen, alle energieën
1
♦ elektronen, alle energieën
1
♦ neutronen
5-20
♦ protonen
5
♦!!!-deeltjes
20
HT = WR * DT
voor stralingsbescherming bij röntgen geldt: Sv = Gy
Dosistempo effect
Dose and dose rate effectiveness factor
(DDREF)
Voor stralingsbeschermingsdoeleinden: DDREF = 2
Vraag
1. Wat maakt dat sommige cellen/weefsels stralingsgevoeliger zijn
dan andere?
Antwoord:
Genetische samenstelling (proto-oncogenen,
tumorsuppressorgenen, DNA-repairsysteem)
Fysiologische parameters:
Doorbloeding (zuurstofvoorziening)
Temperatuur
Hormoonhuishouding
Delingsactiviteit cellen
Concentratie radicaalvangers (glutathion, cysteamine,
vitamine C, E)
•
•
•
•
•
•
•
Weefselweegfactoren
gonaden
beenmerg
dikke darm
longen
maag
blaas
borst
lever
slokdarm
schildklier
0,20
0,12
0,12
0,12
0,12
0,05
0,05
0,05
0,05
0,05
huid
0,01
bot-oppervlak 0,01
overige
0,05 +
totaal
1,00
WT: ICRP 1991, ICRP 2007, risico bij 1 Sv
WT WT extra rel. sterfterisico aan kanker
♦
Blaas 0,05 0,04 0,058
♦
Borst 0,05 0,12 0,041
♦
Botoppervlak 0,01 0,01
♦
Dikke darm 0,12 0,12 0,174
♦
Huid 0,01 0,01
♦
Lever 0,05 0,04
♦
Longen 0,12 0,12 0,168
♦
Maag 0,12 0,12 0,229
♦
Rood beenmerg 0,12 0,12 0,096
♦
Schildklier 0,05 0,04
♦
Slokdarm 0,05 0,12 0,061
♦
Gonaden 0,20 * 0,08 0,022 *
♦
Hersenen 0,01
♦
Speekselklieren 0,01
♦
Rest 0,05 0,12 0,15 +
♦
Totaal 1,00 1,00 0,999
Effectieve dosis
alleen voor stralingsrisico’s = stochastische effecten:
•
•
Kans op kanker
Kans op genetische effecten
niet voor deterministische effecten
Voorbeeld frontale schedelfoto
Bij een AP schedelfoto ontvangen alle weefsels in de bundel 4 mGy




1% van het totale huidoppervlak wordt bestraald
1% van het totale botoppervlak wordt bestraald
de volledige hersenen worden bestraald
de volledige speekselklieren worden bestraald
Effectieve dosis volgens ICRP 60 (1991)
Voorbeeld frontale schedelfoto (2)
Effectieve dosis volgens ICRP 103 (2007)
• E 100×groter door nieuwe WT !
• Verschil werkelijkheid kleiner door:
- absorbtie in huid en botweefsel
- Grotere fractie bestraalde huid en bot
Maar hoe gevaarlijk is dit nu?
25
Life Span Study (1)
•
•
•
•
gegevens Hiroshima en Nagasaki
1950 – 1990
86.572 bestraalde personen
0 – 5 Gy
intussen 38.100 overleden
controlegroep op 2,5 – 10 km afstand
Kwantificering van stralingsrisico's
Life Span Study (2)
solide tumoren
leukemie
86 572 mensen
7578
249
controle groep
7244
162
extra
334
87
Kwantificering van stralingsrisico's
Lifespan studie
lifespan studie 1950-1990 atoombomslachtoffers Japan
(Pierce, 1996)
♦ cohort: 86.572 personen
♦ extra doden ten gevolge van kanker:
solide tumoren: 334 doden
leukemie: 87
kans op kanker:
♦ ICRP, 1991:
bevolking:
5% per Sv
werkers:
4% per Sv
Kwantificering van stralingsrisico's
Life Span Study (3)
Kwantificering van stralingsrisico's
Life Span Study (4)
Voorheen:
Ondergrens van statistische significantie van extra kankergevallen:
0,2 Sv
•
Sinds 1997:
Ondergrens voor leukemieën nog steeds 0,2 Sv
Ondergrens voor solide tumoren: 50 mSv
•
•
Kwantificering van stralingsrisico's
Life Span Study (5)
Leukemie risico
Hoogst begin 50-er jaren
Daarna langzame afname
Na 30-35 jaar weer terug op normale niveau
•
•
•
Solide tumoren
Toename pas later waargenomen (latentietijd >10 jaar)
Nog steeds verhoogd risico
•
•
Kwantificering van stralingsrisico's
DDREF
•
•
Dose and Dose Rate Effectiveness Factor
< 0,2 Gy en < 0,1 Gy/h
Kwantificering van stralingsrisico's
Risicogetallen in % per Sv
uit LSS, na correctie DDREF
werkers
burgers
4,0
5,0
niet-fatale kanker
1,0
0,8
genetische effecten
0,8
1,3
totaal
5,6
7,3
fatale kanker
Kwantificering van stralingsrisico's
Drielandenstudie
•
•
95.000 werkers uit UK, VS, Canada
•
sterfte kans lager dan bevolking
•
tot 400 mSv geen verhoging
•
spreekt LSS niet tegen
gemiddelde cumulatieve dosis 40 mSv
Healthy worker effect
Kwantificering van stralingsrisico's
BEIR V
ICRP 60
Brenner et al. AJR
01
oorzaken van kanker
oorzaken van kanker in perspectief:
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
♦
dieet (voedsel)
tabak (roken)
infecties
sexueel gedrag
beroep
alcohol
geofysische factoren
milieuverontreiniging
straling (2 mSv/j)
35%
30%
10%
8%
5%
4%
4%
3%
2%
Acceptabele risico’s?
toelaatbaar risico
• Maximaal
volgens VROM: 10 overlijdenskans
-6
Bronnen met 10-6 overlijdenskans:
vliegreis
autorit
roken
drinken
bergbeklimmen
leven
straling
650 km
100 km
¾ sigaret
½ fles wijn
1½ minuut
20 minuten, 60-jarige leeftijd
0,4 mSv (ICRP 26, 1977)
Kwantificering van stralingsrisico's
stochastische stralingseffecten bij radiologen: hormese?
♦ 100 years of observation on British radiologists: mortality from cancer
and other causes 1897-1997; Berrington, 2001:
inschrijving
1897-1920:
1921-1954:
1955-1979:
extra mortaliteit
1,45 (+45%)
0,90 (-10%)
0,61 (-39%)
effectieve dosis
1000 mSv/jaar
<5 mSv/jaar
<0,5 mSv/jaar
♦ Decreased cancer mortality of British radiologists; Daunt, 2002
♦ Radiation increased the longevity of British radiologists; Cameron, 2002
Kwantificering van stralingsrisico's
Dosis-effect relatie
Veel of weinig straling?
effect
dosis
ontvangen in
LD50
10 Gy
korte tijd
voelbare schade
1 Gy
korte tijd
aantoonbare schade
200 mGy
korte tijd
dosislimiet
20 mSv
per jaar
natuurlijke straling
2 mSv
per jaar
Vragen
?

Download Report