Le lesioni ai tessuti causate da radiazioni ionizzanti variano in base alla dose di radiazione, alla velocità di esposizione, al tipo di radiazione e alla parte del corpo esposta. I sintomi possono essere locali (p. es., le ustioni) o sistemici (p. es., la sindrome acuta da radiazioni). La diagnosi si basa sull'anamnesi, sulla sintomatologia e, talvolta, sull'uso di rivelatori di radiazioni per localizzare e identificare una contaminazione da radionuclidi. Il trattamento si concentra sulle lesioni traumatiche associate, sulla decontaminazione, su misure di supporto e sulla minimizzazione dell'esposizione per gli operatori sanitari. I pazienti con grave sindrome acuta da radiazioni ricevono isolamento inverso, agenti antimicrobici e antinfiammatori, e terapie di supporto del midollo osseo. Ai pazienti contaminati internamente da alcuni radionuclidi specifici si possono somministrare inibitori dell'assorbimento o agenti chelanti.
Le radiazioni ionizzanti sono emesse da elementi radioattivi e da strumenti come le apparecchiature radiologiche e per la radioterapia.
Tipi di radiazione
Le radiazioni comprendono
Particelle (particelle alfa, particelle beta, neutroni)
Onde elettromagnetiche ad alta energia (raggi X, raggi gamma)
Le particelle alfa sono nuclei energetici di elio emessi da alcuni radionuclidi a elevato numero atomico (p. es., il plutonio, il radio, l'uranio); non possono penetrare attraverso la pelle oltre spessori minimi (< 0,1 mm).
Le particelle beta sono elettroni ad alta energia emessi dai nuclei di atomi instabili (p. es., il cesio-137, lo iodio-131). Queste particelle possono penetrare più profondamente nella cute (1-2 cm) e causare danni sia al tessuto epiteliale sia a quello subepiteliale.
I neutroni sono particelle elettricamente neutre emesse da alcuni radionuclidi (p. es., il californio-252) e prodotte nelle reazioni di fissione nucleare (p. es., nei reattori nucleari); la loro profondità di penetrazione può variare da alcuni millimetri a diverse decine di centimetri, a seconda della loro energia. Essi collidono con i nuclei degli atomi stabili, causando l'emissione di protoni energetici, di particelle alfa e beta e di radiazioni gamma.
I raggi gamma e i raggi X sono radiazioni elettromagnetiche (ossia, fotoni) con una lunghezza d'onda molto corta che possono penetrare in profondità nei tessuti (per molti centimetri). Mentre alcuni fotoni depositano tutta la loro energia nel corpo, altri fotoni della stessa energia possono depositare unicamente una frazione della loro energia e altri possono attraversare completamente il corpo senza interagire.
A causa di tali caratteristiche, le particelle alfa e beta causano il danno maggiore quando gli atomi radioattivi che le emettono sono dentro il corpo (contaminazione interna) o, nel caso dei beta-emittori, direttamente sul corpo; viene colpito soltanto il tessuto in stretta prossimità del radionuclide. I raggi gamma e X possono causare lesioni lontano dalla propria sorgente e sono tipicamente responsabili delle sindromi acute da radiazioni. Le sindromi acute da radiazioni possono essere causate da una dose sufficiente di alcuni radionuclidi depositati internamente che sono ampiamente distribuiti nei tessuti e negli organi e hanno un'alta attività specifica. Per esempio, il polonio-210 (Po-210) ha un'attività specifica di 166 terabecquerel per grammo (TBq/g) e 1 mcg (circa le dimensioni di un granello di sale) di Po-210 eroga una dose su tutto il corpo di 50 Sv (circa 20 volte la dose letale mediana).
Misura delle radiazioni
Le unità di misura convenzionali sono il roentgen, il rad e il rem.
Il roentgen (R) è un'unità di misura di esposizione che misura la capacità ionizzante dei raggi X o gamma in aria.
La dose di radiazione assorbita (rad) è la quantità di energia di radiazione assorbita per unità di massa.
L'equivalente roentgen per l'uomo (rem) viene utilizzato perché il danno biologico per rad varia con il tipo di radiazione (p. es., è più alto per i neutroni che per i raggi X o gamma). La dose in rad è corretta da un fattore di qualità del tipo di radiazione; l'unità di dose equivalente risultante è il rem.
Al di fuori degli Stati Uniti e nella letteratura scientifica, vengono utilizzate le unità del Sistema Internazionale (SI), in cui il rad è sostituito dal gray (Gy) e il rem dal sievert (Sv); 1 Gy = 100 rad e 1 Sv = 100 rem. Il rad e il rem (e quindi il Gy e il Sv) sono sostanzialmente uguali (ossia, il fattore di qualità è uguale a 1) quando descrivono raggi X o gamma o beta.
La quantità di radioattività è espressa in termini di numero di disintegrazioni nucleari (trasformazioni) al secondo. Il becquerel (Bq) è l'unità di misura SI della radioattività; un Bq equivale a 1 disintegrazione al secondo (dps). L'unità convenzionale, Curie (Ci), è talvolta ancora utilizzata negli Stati Uniti, dove 1 curie corrisponde a 37 miliardi di Bq. Ciò equivale a 37 000 megabecquerel (MBq) o 37 gigabecquerel (GBq).
Tipi di esposizione
L'esposizione a radiazioni può derivare da
Contaminazione
Irradiazione
La contaminazione radioattiva è causata dal contatto accidentale e la ritenzione di materiale radioattivo, in genere sotto forma di polvere o liquido. La contaminazione può essere
Esterna
Interna
La contaminazione esterna si verifica sulla cute o sugli indumenti, dai quali in parte può cadere o essere spazzolata via, contaminando altri oggetti e persone.
La contaminazione interna deriva da materiali radioattivi all'interno del corpo, che possono entrare accidentalmente per ingestione, inalazione o attraverso lesioni cutanee. Una volta nel corpo, il materiale radioattivo può essere trasportato in vari siti (p. es., nel midollo osseo), dove continua a emettere radiazioni fino a quando viene rimosso o decade. La contaminazione interna è più difficile da rimuovere.
Sebbene una contaminazione interna sia possibile con qualsiasi radionuclide, storicamente la maggior parte dei casi in cui la contaminazione ha determinato un rischio significativo per il paziente è stata causata da un numero relativamente esiguo di radionuclidi, come il fosforo-32, il cobalto-60, lo stronzio-90, il cesio-137, lo iodio-131, lo iodio-125, il radio-226, l'uranio-235, l'uranio-238, il plutonio-238, il plutonio-239, il polonio-210 e l'americio-241.
L'irradiazione è l'esposizione a radiazioni, ma non a materiale radioattivo (ossia, non è presente alcuna contaminazione).
L'esposizione a radiazioni può avvenire senza che la sorgente di radiazione (p. es., il materiale radioattivo, o un dispositivo a RX) sia in contatto con la persona. Quando la sorgente di radiazione viene rimossa o spenta, l'esposizione termina.
L'irradiazione può coinvolgere tutto il corpo o una piccola parte del corpo (p. es., dalla radioterapia). Se la dose è sufficientemente elevata, la radioterapia su tutto il corpo può causare sintomi sistemici e sindromi da radiazioni. L'irradiazione di una piccola parte del corpo può provocare effetti locali. La radioterapia può anche causare lesioni ai tessuti normali adiacenti al tessuto bersaglio.
In seguito all'irradiazione, i soggetti esposti non emettono radiazioni (ossia, non diventano radioattivi).
Fonti di esposizione
Le fonti di esposizione alle radiazioni possono essere di origine naturale o artificiale (vedi tabella ).
La popolazione è costantemente esposta a bassi livelli di radiazione naturale detta radiazione di fondo. La radiazione di fondo deriva dai raggi cosmici e da elementi radioattivi nell'acqua, nell'aria e nel terreno. La radiazione cosmica è concentrata ai poli dal campo magnetico terrestre ed è attenuata dall'atmosfera. Pertanto, l'esposizione è maggiore nei soggetti che vivono ad alte latitudini, ad altitudini elevate o in entrambe le condizioni; l'esposizione aumenta inoltre durante i viaggi aerei.
Le fonti terrestri di esposizione esterna alle radiazioni sono dovute principalmente alla presenza di elementi radioattivi con emivita paragonabile all'età della terra (~ 4,5 miliardi di anni). In particolare, in molte rocce e minerali sono presenti l'uranio-238 e il thorio-232 insieme a diverse dozzine di prodotti radioattivi del loro decadimento, e un isotopo radioattivo del potassio (K-40).
Piccole quantità di questi radionuclidi si trovano nel cibo, nell'acqua e nell'aria, e pertanto contribuiscono a un'esposizione interna poiché vengono inevitabilmente incorporati nell'organismo. La maggior parte della dose derivante da radionuclidi incorporati internamente proviene dai radioisotopi del carbonio (C-14) e del potassio (K-40) e, poiché questi ed altri elementi (forme stabili e radioattive) vengono costantemente reintegrati nell'organismo tramite ingestione ed inalazione, ci sono approssimativamente 7000 atomi che subiscono un decadimento radioattivo ogni secondo nel corpo.
Negli Stati Uniti, l'esposizione interna causata dall'inalazione di isotopi radioattivi del gas nobile radon (Rn-222 e Rn-220) è responsabile della maggior parte della dose pro capite media di radiazioni da sorgenti naturali nella popolazione statunitense. Le radiazioni cosmiche, gli elementi radioattivi nel corpo e le radiazioni terrestri esterne sono fonti meno frequenti di esposizione alle radiazioni (1, 2). La popolazione riceve una dose media efficace di circa 3 millisievert (mSv)/anno da fonti naturali (con un range che va da ~0,5 a 20 mSv/anno). Tuttavia, in alcune parti del mondo, le persone ricevono > 50 mSv/anno. Le dosi derivanti dalla radiazione naturale di fondo sono di gran lunga troppo basse per causare lesioni da radiazioni.
Negli Stati Uniti, si ricevono in media circa 3 mSv/anno da sorgenti artificiali, la maggior parte delle quali è costituita da apparecchiature di diagnostica per immagini. Considerando la dose pro capite, il contributo dell'esposizione per motivi diagnostici è più alto in seguito a una TC ed a procedure di cardiologia nucleare. Tuttavia, le procedure diagnostiche mediche raramente impartiscono dosi sufficienti a causare lesioni da radiazioni. Tra le eccezioni vi sono alcune procedure interventistiche prolungate condotte sotto guida fluoroscopica (p. es., la ricostruzione endovascolare, l'embolizzazione vascolare, l'ablazione cardiaca o tumorale con radiofrequenza) che hanno causato lesioni della cute e dei tessuti sottostanti. Vi è un piccolo aumento teorico del rischio di cancro a causa di un'esposizione sufficiente all'imaging medico.
Radiodermatite cronica sul sito della mastectomia dovuta alla radioterapia postoperatoria. Notare le placche ipercheratosiche da radiazioni sovrastanti un'area della pelle costituita da ipopigmentazione, iperpigmentazione, telangectasie e atrofia (una condizione nota come poichiloderma).
© Springer Science+Business Media
Una minima parte dell'esposizione media per la popolazione generale deriva da incidenti e dal fallout radioattivo in seguito a test su armamenti nucleari. Gli incidenti possono coinvolgere apparecchiature industriali per irradiazione o radiografia e reattori nucleari. Tali incidenti in genere avvengono per il mancato rispetto delle procedure di sicurezza (p. es., quando i dispositivi di blocco vengono bypassati).
Anche la perdita o il furto di sorgenti industriali o mediche contenenti grandi quantità di radionuclidi sono stati causa di lesioni da radiazioni. I soggetti in cerca di cure mediche per tali lesioni possono non essere a conoscenza di essere stati esposti a radiazioni.
Si sono verificati rilasci non intenzionali di materiali radioattivi, tra cui quello nella centrale di Three Mile Island in Pennsylvania nel 1979, nel reattore di Chernobyl in Ucraina nel 1986, e nella centrale nucleare di Fukushima Daiichi in Giappone nel 2011 (3, 4, 5).
L'esposizione in seguito all'incidente di Three Mile Island fu minima perché non ci fu una rottura dell'involucro di contenimento, come invece accadde a Chernobyl, e non avvenne un'esplosione di idrogeno, come a Fukushima. Le persone che vivevano nel raggio di 1,6 km da Three Mile Island ricevettero al massimo solo circa 0,08 mSv (una frazione della dose a cui si è esposti in un mese a causa di fonti naturali).
Al contrario, le 115 000 persone che alla fine furono evacuate dalla zona intorno alla centrale di Chernobyl ricevettero una dose efficace media di circa 30 mSv e una dose media alla tiroide di circa 490 mGy. Le persone che lavoravano presso la centrale di Chernobyl al momento dell'incidente ricevettero dosi significativamente maggiori. Più di 30 tra gli operai e il personale di pronto intervento morirono entro alcuni mesi dall'incidente, e molti altri accusarono una sindrome acuta da radiazione. Bassi livelli di contaminazione derivati da tale incidente furono rilevati fino in altre parti di Europa, Asia, e addirittura (in misura minore) nel Nord America. È stato stimato che l'esposizione cumulativa media per la popolazione generale in varie regioni colpite della Bielorussia, della Russia e dell'Ucraina per un periodo di 20 anni dall'incidente sia stata circa 9 mSv.
Il terremoto e lo tsunami in Giappone nel 2011 hanno portato al rilascio nell'ambiente di materiale radioattivo proveniente da diversi reattori della centrale nucleare di Fukushima Daiichi. Non ci sono state gravi lesioni indotte da radiazioni tra i lavoratori in loco. Nei quasi 400 000 residenti nella prefettura di Fukushima, la dose efficace stimata (sulla base di interviste e modelli di ricostruzione della dose) è stata < 2 mSv per il 95% della popolazione e < 5 mSv per il 99,8%. Le stime dell'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) erano un po' più elevate a causa di ipotesi sull'esposizione volutamente più conservative. La dose efficace nelle prefetture non immediatamente adiacenti a Fukushima è stata stimata tra 0,1 e 1 mSv, e la dose in popolazioni al di fuori del Giappone è stata trascurabile (< 0,01 mSv).
L'esposizione alle radiazioni più significativa per una popolazione si è verificata in seguito alla detonazione di due bombe atomiche sul Giappone nell'agosto del 1945, che causò circa 110 000 morti per il trauma immediato dell'esplosione e del calore. Un numero molto inferiore (< 1000) di decessi aggiuntivi a causa di cancro indotto dalle radiazioni si è verificato negli anni successivi. La sorveglianza sanitaria continua dei sopravvissuti rimane tra le più importanti fonti per la stima del rischio di cancro indotto da radiazioni.
Anche se sono stati segnalati svariati casi criminali di contaminazione intenzionale di individui, l'esposizione alle radiazioni di una popolazione come risultato di attività terroristiche non si è mai verificata, ma rimane una preoccupazione (vedi anche Armi radiologiche). Un possibile scenario riguarda l'uso di un dispositivo per contaminare un'area disperdendo materiale radioattivo (p. es., da una sorgente industriale di cesio-137 o cobalto-60 per radioterapia in disuso). Un dispositivo per la dispersione di radiazioni che utilizza esplosivi convenzionali è definito una bomba sporca. Altri scenari terroristici comprendono l'utilizzo di una sorgente nascosta di radiazione per esporre persone ignare a grandi dosi di radiazioni, l'attacco a un reattore nucleare o a un deposito di materiale radioattivo e la detonazione di un'arma nucleare (p. es., un ordigno nucleare improvvisato, un'arma rubata).
Esposizione annuale media alle radiazioni negli Stati Uniti*
Fonte | Dose efficace (mSv) |
|---|---|
Fonti di radiazione di origine naturale | |
Gas radon | 2,3 |
Altre sorgenti terrestri | 0,2 |
Radiazione solare e cosmica | 0,3 |
Elementi radioattivi naturali | 0,3 |
Subtotale | 3,1 |
Fonti di radiazione artificiali (esposizione media della persona) | |
Diagnostica radiografica e medicina nucleare | 3,0 |
Prodotti di consumo | 0,1 |
Ricadute di test di armi nucleari | < 0,01 |
Industria nucleare | < 0,01 |
Subtotale | 3,1 |
Esposizione annua totale | 6,2 |
Altre fonti di esposizione alle radiazioni (media per esposizione o procedura) | |
Viaggi in aereo† | 0,001-0,014/h di volo |
Radiografie dentali | 0,005 |
RX torace (proiezione postero-anteriore) | 0,02 |
RX torace (2 viste: postero e laterale) | 0,1 |
Mammografia | 0,4 |
TC, cranio | 2 |
TC al corpo (torace, addome, pelvi) | 6–8 |
Clisma opaco | 8 |
Medicina nucleare (p. es., scintigrafia ossea) | 4,2 |
* National Council on Radiation Protection and Measurements. Ionizing radiation exposure of the population of the United States. NCRP Report No. 160 National Council on Radiation Protection and Measurements, Bethesda, MD, 2009. | |
† I dispositivi di screening per i passeggeri a raggi X non sono stati utilizzati negli Stati Uniti dal 2014, ma potrebbero essere utilizzati in altri paesi. Negli Stati Uniti, i dispositivi di screening dei passeggeri utilizzano onde millimetriche (mmW) che sono un tipo di radiazione non ionizzante. Queste stesse frequenze sono utilizzate in sistemi di telecomunicazione senza fili 5G. | |
Riferimenti
1. United States Environmental Protection Agency (EPA). Radiation Sources and Doses. Accessed January 2, 2025.
2, Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Radiation Emergencies: Radiation Thermometer. Accessed January 2, 2025.
3. United States Nuclear Regulatory Commission. Backgrounder on the Three Mile Island Accident. Accessed January 2, 2025.
4. International Atomic Energy Agency. The 1986 Chornobyl nuclear power plant accident. Accessed January 2, 2025.
5. World Nuclear Association. Fukushima Daiichi Accident. Accessed January 2, 2025.
Fisiopatologia dell'esposizione e della contaminazione da radiazioni
Le radiazioni ionizzanti possono danneggiare direttamente DNA, RNA e proteine. Tuttavia, il danno a queste molecole è in genere indiretto, causato dai radicali liberi altamente reattivi generati per interazione della radiazione con le molecole intracellulari di acqua.
Dosi elevate di radiazioni possono causare la morte cellulare, e dosi minori possono interferire con sistemi endogeni di riparazione molecolare, omeostasi, e proliferazione cellulare. I danni a queste e ad altre componenti cellulari possono portare a progressiva ipoplasia, atrofia e, infine, fibrosi del tessuto. Tuttavia, la sola uccisione cellulare non può spiegare molte reazioni tissutali, perché tali reazioni dipendono anche da eventi complessi tra cui le reazioni infiammatorie, ossidative croniche e immunitarie, così come il danno al sistema vascolare e alla matrice extracellulare.
In generale, le reazioni precoci, come nella cute e nel tratto gastrointestinale, comportano l'uccisione delle cellule staminali/progenitrici precoci che riforniscono le cellule funzionali mature nel tessuto, così come le reazioni infiammatorie.
Le reazioni tardive (p. es., nel polmone, nei reni e nel cervello) coinvolgono interazioni complesse e dinamiche tra più tipi di cellule nei tessuti e negli organi e comprendono infiltrazione di cellule immunitarie, produzione di citochine e fattori di crescita, spesso in cascate cicliche e persistenti, e stress ossidativo cronico.
Fattori che influenzano la risposta
La risposta biologica alla radiazione varia con
Radiosensibilità del tessuto
Dose
Dosaggio
Durata dell'esposizione
Grado della risposta infiammatoria
Età
Comorbidità
Presenza di disturbi del difetto genetico di riparazione del DNA (p. es., atassia-telangectasia, sindrome di Bloom, anemia di Fanconi)
Cellule e tessuti hanno radiosensibilità diverse. In generale, le cellule indifferenziate e quelle che hanno tassi mitotici elevati (p. es., le cellule staminali, le cellule tumorali) sono particolarmente vulnerabili alle radiazioni. Poiché le radiazioni eliminano preferenzialmente le cellule staminali in rapida divisione rispetto alle cellule mature più resistenti, di solito c'è un periodo di latenza tra l'esposizione alle radiazioni e la manifestazione del danno da radiazioni. Le lesioni non si palesano prima che una frazione significativa di cellule mature sia morta per senescenza naturale e, a causa della perdita di cellule staminali, non venga sostituita.
La sensibilità cellulare approssimativa in ordine decrescente dal tipo cellulare più sensibile a quello meno sensibile è
Cellule linfoidi
Cellule germinali
Cellule proliferanti del midollo osseo
Cellule epiteliali intestinali
Cellule staminali epidermiche
Cellule epatiche
Epitelio degli alveoli polmonari e dei dotti biliari
Cellule epiteliali renali
Cellule endoteliali (pleura e peritoneo)
Cellule del tessuto connettivo
Cellule del tessuto osseo
Cellule di muscolo, cervello e midollo spinale
La gravità del danno da radiazioni dipende dalla dose e dal periodo di tempo in cui tale dose viene ripartita. Una dose alta, singola rapida è più dannosa della stessa dose somministrata nel corso di settimane o mesi. L'effetto di una data dose dipende inoltre dalla frazione corporea esposta. In seguito a una dose su tutto il corpo > 4,5 Gy somministrata in un breve intervallo di tempo (da minuti a ore), è certo che si verifichino lesioni significative e il decesso è possibile (1); tuttavia, dosi pari a decine di Gy possono essere ben tollerate se sono erogate in un periodo di tempo lungo su una superficie limitata di tessuto (p. es., nel trattamento delle neoplasie) (1).
Altri fattori possono aumentare la sensibilità al danno da radiazioni. I bambini sono più sensibili al danno da radiazioni in quanto hanno un maggiore tasso di proliferazione cellulare. Nei bambini, alcuni organi e tessuti come il cervello, il cristallino e la ghiandola tiroide, sono più sensibili alle radiazioni rispetto agli adulti. I soggetti omozigoti per il gene dell'atassia telangectasia mostrano una sensibilità notevolmente maggiore al danno da radiazioni. Alcuni disturbi, come i disturbi reumatici sistemici e il diabete, possono aumentare la sensibilità al danno da radiazioni. Alcuni farmaci e agenti chemioterapici (p. es., la dactinomicina, la doxorubicina, la bleomicina, il 5-fluorouracile e il metotrexato) possono anche aumentare la sensibilità al danno da radiazioni. Alcuni agenti chemioterapici (p. es., la doxorubicina, l'etoposide, il paclitaxel, l'epirubicina), antibiotici (p. es., il cefotetan), le statine (p. es., la simvastatina), e preparazioni a base di erbe (p. es., l'erba di San Giovanni [iperico]) possono produrre una reazione infiammatoria cutanea nel sito di una precedente irradiazione (richiamo di radiazioni) settimane o anni dopo l'esposizione nella stessa posizione (2).
Effetti cancerogeni, teratogeni ed ereditabili
Il danno genetico indotto dalle radiazioni alle cellule somatiche può causare una trasformazione maligna. L'esposizione in utero alle radiazioni può portare a effetti teratogeni e a un danno alle cellule germinali aumenta la possibilità teorica di difetti geneticamente trasmissibili.
Si ritiene che l'esposizione protratta di tutto il corpo aumenti il rischio di mortalità per cancro nella vita di un adulto medio (3).
Il rischio di insorgenza di cancro dovuto a dosi comunemente riscontrate (ossia, quelle che derivano dalla radiazione di fondo e da procedure diagnostiche tipiche [vedi Rischi delle radiazioni ionizzanti]) è molto inferiore e potrebbe essere nullo.
Le stime di aumento del rischio di cancro indotto da radiazioni a causa delle dosi tipicamente basse ricevute da persone in prossimità di incidenti a reattori nucleari come Fukushima sono state fatte estrapolando gli effetti per dosi basse dagli effetti noti di dosi molto più elevate. L'effetto teorico molto piccolo che ne risulta viene moltiplicato per una vasta popolazione producendo quello che potrebbe sembrare un preoccupante numero di decessi aggiuntivi per cancro. La validità di tali estrapolazioni non può essere confermata perché l'ipotizzato aumento del rischio è troppo piccolo per essere rilevato da studi epidemiologici, e non si può escludere la possibilità che non vi sia un aumento del rischio di cancro a causa di questo tipo di esposizioni.
I bambini sono più sensibili al rischio di cancro indotto dalle radiazioni perché hanno davanti a sé un maggior numero di divisioni cellulari e un tempo di vita più lungo durante il quale il cancro può manifestarsi. Si stima che una TC dell'addome effettuata su un bambino di 1 anno aumenti il rischio assoluto stimato del bambino di sviluppare un cancro nel corso della vita dello 0,1-0,2% circa (4).
I radionuclidi incorporati in tessuti specifici sono potenzialmente cancerogeni in tali siti (p. es., l'incidente del reattore di Chenorbyl causò un considerevole aumento nell'assunzione di iodio radioattivo a causa del consumo di latte contaminato, e tra i bambini esposti si verificò un aumento del numero di casi di cancro alla tiroide).
Il feto è eccezionalmente suscettibile al danno da radiazioni ad alte dosi. Tuttavia, a dosi < 100 mGy, gli effetti teratogeni sono improbabili. Il rischio per il feto di danno da radiazioni alle dosi tipicamente usate in procedure diagnostiche alle quali è probabile che si sottopongano le donne in gravidanza è molto piccolo rispetto al rischio complessivo di difetti congeniti (dal 2 al 6% dei casi osservabili alla nascita) e al potenziale beneficio diagnostico dell'esame. L'aumento del rischio di insorgenza di cancro a seguito dell'esposizione a radiazioni in utero è circa lo stesso di quello che deriva dall'esposizione a radiazioni di bambini, che è circa da 2 a 3 volte il rischio per un adulto pari a 5%/Sv (5).
Nel caso del feto, l'esposizione a più di 300 mGy per 8-15 settimane dopo il concepimento può causare una riduzione dell'intelligenza (6).
I potenziali rischi di esposizione alle radiazioni impongono un'attenta considerazione della necessità di sottoporsi (o delle alternative) a test di imaging che comportano l'uso di radiazioni, l'ottimizzazione dell'esposizione alle radiazioni per habitus corporeo e questione clinica posta, e anche l'attenzione all'uso di adeguate procedure di protezione dalle radiazioni, in particolare nei bambini e nelle donne incinte.
È stato dimostrato che il danno alle cellule riproduttive provoca anomalie congenite nella progenie di animali gravemente irradiati. Tuttavia, non si sono riscontrati effetti ereditari nei bambini nati da soggetti esposti a radiazioni, compresi i figli dei sopravvissuti alle bombe atomiche in Giappone o i figli dei sopravvissuti a tumori trattati con la radioterapia.
Riferimenti relativi alla fisiopatologia
1. Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Acute Radiation Syndrome: Information for Clinicians. Accessed January 2, 2025.
2. Balter S, Hopewell JW, Miller DL, et al. Fluoroscopically guided interventional procedures: A review of radiation effects on patients' skin and hair. Radiology. 254(2):326-341, 2010. doi:10.1148/radiol.2542082312
3. National Research Council of the National Academies, Committee to Assess Health Risks from Exposure to Low Levels of Ionizing Radiation. Health risks from exposure to low levels of ionizing radiation: BEIR VII, Phase 2. Accessed January 2, 2025.
4. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Sources, Effects and Risks of Ionizing Radiation. Scientific Annex B: Effects of radiation exposure of children. Accessed January 2, 2025.
5. National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP). Report No. 174 – Preconception and Prenatal Radiation Exposure: Health Effects and Protective Guidance (2013). Accessed January 2, 2025.
6. Moon EK, Wang W, Newman JS, Bayona-Molano Mdel P. Challenges in interventional radiology: the pregnant patient. Semin Intervent Radiol. 2013;30(4):394-402. doi:10.1055/s-0033-1359734
Sintomatologia dell'esposizione e della contaminazione da radiazioni
Le manifestazioni cliniche variano a seconda che l'esposizione alle radiazioni coinvolga tutto il corpo (sindrome acuta da radiazioni) o sia limitata a una piccola area (lesione focale da radiazioni).
Sindromi acute da radiazioni
Dopo che tutto il corpo, o gran parte di esso, riceve una dose elevata di radiazioni penetranti, si possono verificare varie sindromi distinte:
Sindrome cerebrovascolare
Sindrome gastrointestinale
Sindrome ematopoietica
Queste sindromi hanno 3 differenti fasi:
Fase prodromica (da pochi minuti a 2 giorni dopo l'esposizione): sono possibili letargia e sintomi gastrointestinali (nausea, anoressia, vomito, diarrea).
Fase asintomatica latente (da qualche ora a 21 giorni dopo l'esposizione)
Fase di malattia sistemica conclamata (da qualche ora a > 60 giorni dopo l'esposizione): la malattia è classificata a seconda del principale sistema d'organo interessato
Il tipo di sindrome che si sviluppa, la sua gravità e la rapidità della sua progressione dipendono dalla dose di radiazioni (vedi tabella ). I sintomi e il decorso sono relativamente costanti per una data dose di radiazioni e perciò possono aiutare a stimare il livello di esposizione.
La sindrome cerebrovascolare è la manifestazione predominante in seguito a dosi estremamente elevate di radiazioni distribuite su tutto il corpo (> 30 Gy) ed è sempre fatale. La fase prodromica si sviluppa da pochi minuti a 1 h dall'esposizione. La fase latente è minima o nulla. I pazienti sviluppano tremori, epilessia, atassia e edema cerebrale, e muoiono in un tempo compreso tra alcune ore e 1-2 giorni.
La sindrome gastrointestinale è la manifestazione principale in seguito a dosi su tutto il corpo di circa 6-30 Gy. Il periodo prodromico, spesso marcato, si sviluppa entro 1 h circa e si risolve entro 2 giorni. Durante il periodo di latenza di 4-5 giorni, le cellule della mucosa gastrointestinale muoiono. La morte cellulare è seguita da nausea intrattabile, vomito e diarrea, che conducono a grave disidratazione e squilibri elettrolitici, riduzione del volume plasmatico e collasso circolatorio. Può anche insorgere la necrosi intestinale, che predispone alla perforazione intestinale, alla batteriemia e alla sepsi. La morte è frequente. I pazienti che ricevono > 10 Gy possono manifestare sintomi cerebrovascolari (ciò suggerisce che siano stati esposti a una dose letale). I sopravvissuti sviluppano anche la sindrome ematopoietica.
La sindrome ematopoietica è la manifestazione dominante in seguito a dosi su tutto il corpo di circa 1-6 Gy e consiste in una pancitopenia generalizzata. Una lieve manifestazione prodromica può iniziare dopo 1-6 h e dura 24-48 h. Le cellule staminali del midollo osseo si riducono notevolmente, ma le cellule mature del sangue in circolazione rimangono in gran parte inalterate. I linfociti circolanti costituiscono un'eccezione, e una linfopenia può diventare evidente entro ore o giorni dall'esposizione. Quando le cellule in circolo muoiono per senescenza, non vengono rimpiazzate in numero sufficiente, con conseguente pancitopenia. Dunque, i pazienti restano asintomatici per un periodo di latenza che può arrivare a 4,5 settimane dopo una dose di 1 Gy, durante il quale si aggrava il blocco dell'ematopoiesi. Il rischio di varie infezioni aumenta a causa della neutropenia (più importante da 2 a 4 settimane) e della diminuita produzione di anticorpi. Le petecchie e il sanguinamento delle mucose derivano dalla trombocitopenia, che si sviluppa entro 3 o 4 settimane e può persistere per mesi. L'anemia insorge lentamente, perché i globuli rossi preesistenti hanno una vita maggiore dei globuli bianchi e delle piastrine. Nei sopravvissuti si riscontra un aumento dell'incidenza di neoplasie indotte da radiazioni, tra cui la leucemia.
Effetti dell'irradiazione su tutto il corpo da radiazioni esterne o per assorbimento interno
Fase della sindrome | Caratteristica | Intervallo di dose (Gy)*,† | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
1–2 | 2–6 | 6–8 | 8–30 | > 30 | ||
Fase prodromica | Incidenza di nausea e vomito | 5–50% | 50–100% | 75–100% | 90–100% | 100% |
Tempo di insorgenza di nausea e vomito dopo l'esposizione‡ | 2-6 h | 1-2 h | 10-60 minuti | < 10 minuti | Minuti | |
Durata di nausea e vomito | < 24 h | 24-48 h | < 48 h | < 48 h | N/A (i pazienti muoiono in < 48 h) | |
Gravità e incidenza della diarrea | Assente | Da nulla a lieve (< 10%) | Da moderata a grave (> 10%) | Grave (> 95%) | Grave (100%) | |
Tempo di insorgenza della diarrea dopo l'esposizione | — | 3-8 h | 1-3 h | < 1 h | < 1 h | |
Gravità e incidenza della cefalea | Leggera | Da lieve a moderata (50%) | Moderata (80%) | Grave (80-90%) | Grave (100%) | |
Insorgenza della cefalea dopo l'esposizione | — | 4-24 h | 3-4 h | 1-2 h | < 1 h | |
Gravità della febbre | Afebbrile | Moderato aumento | Da moderato a grave | Grave | Grave | |
Incidenza della febbre | — | 10–100% | 100% | 100% | 100% | |
Tempo di insorgenza della febbre dopo l'esposizione | — | 1-3 h | < 1 h | < 1 h | < 1 h | |
Funzione del sistema nervoso centrale | Nessuna compromissione | Deterioramento cognitivo per 6-20 h | Deterioramento cognitivo per > 24 h | A dosi più elevate, rapida perdita di capacità Si può avere un intervallo di lucidità di alcune ore | Atassia Convulsioni Tremore Letargia | |
Periodo di latenza | Nessun sintomo | 28-31 giorni | 7-28 giorni | < 7 giorni | Assente | Assente |
Malattia conclamata | Manifestazioni cliniche | Leucopenia da lieve a moderata Stanchezza Debolezza | Leucopenia da moderata a grave Porpora Emorragia Infezioni Depilazione oltre i 3 Gy | Leucopenia grave Febbre elevata Diarrea Vomito Capogiri e disorientamento Ipotensione Squilibri elettrolitici | Nausea Vomito Diarrea grave Febbre elevata Squilibri elettrolitici Shock | N/A (i pazienti muoiono in < 48 h) |
Sindrome del sistema d'organo dominante | Ematopoietica | Ematopoietica | Gastrointestinale (cellule della mucosa) | Gastrointestinale (cellule della mucosa) | Sistema nervoso centrale | |
Ricovero | Osservazione ambulatoriale | Da consigliato a necessario | Urgente | Trattamento palliativo (solo sintomatico) | Trattamento palliativo (solo sintomatico) | |
Mortalità acuta senza assistenza medica | 0–5% | 5–100% | 95–100% | 100% | 100% | |
Mortalità acuta con assistenza medica | 0–5% | 5–50% | 50–100% | 100% | 100% | |
Morte | 6-8 settimane | 4-6 settimane | 2-4 settimane | 2 giorni-2 settimane | 1-2 giorni | |
* 1 rad = 1 cGy; 100 rad = 1 Gy. | ||||||
† È improbabile che l'irradiazione di tutto il corpo con dosi fino a 1 Gy causi alcun sintomo. | ||||||
‡ Sebbene il tempo che intercorre tra l'esposizione e la comparsa dell'emesi sia un metodo rapido e poco costoso per stimare la dose di radiazione, deve essere utilizzato con cautela perché è impreciso e produce un alto tasso di falsi positivi. Ulteriori informazioni, come la conta linfocitaria e i dettagli sulla potenziale esposizione, migliorano la precisione. | ||||||
Adapted from Military Medical Operations Armed Forces Radiobiology Research Institute: Medical Management of Radiological Casualties, edition 3. June 2010. | ||||||
Le lesioni cutanee da radiazione consistono in danni alla cute e ai tessuti sottostanti dovuti a dosi acute di radiazioni a partire da 3 Gy (vedi tabella ). Le lesioni cutanee da radiazione possono verificarsi nelle sindromi acute da radiazioni o in seguito a esposizione focale alle radiazioni, e possono variare da un lieve eritema transitorio fino alla necrosi. Tra gli effetti tardivi (> 6 mesi dopo l'esposizione) vi sono l'iperpigmentazione e l'ipopigmentazione, la fibrosi progressiva e la telangectasia diffusa. La sottile pelle atrofica può essere facilmente danneggiata da un lieve trauma meccanico. La pelle esposta ha un maggiore rischio di sviluppare un carcinoma a cellule squamose. In particolare, la possibilità di esposizione alle radiazioni deve essere presa in considerazione quando i pazienti si presentano con un'ustione cutanea dolorosa che non guarisce senza un'anamnesi positiva per danno termico.
Lesione focale da radiazioni
L'irradiazione può causare effetti avversi sia acuti sia cronici in quasi tutti gli organi (vedi tabella ). Nella maggior parte dei pazienti, tali effetti avversi conseguono alla radioterapia. Altre fonti comuni di esposizione sono il contatto accidentale con irradiatori di alimenti non protetti, apparecchiature per radioterapia, apparecchiature per diffrazione a raggi X e altre fonti di radiazioni industriali o mediche in grado di produrre elevate intensità di dose. Inoltre, può causare lesioni cutanee da radiazione l'esposizione prolungata ai raggi X durante alcune procedure interventistiche condotte sotto guida fluoroscopica. Le piaghe o ulcere indotte dalle radiazioni possono impiegare mesi o anni per svilupparsi pienamente. I pazienti con gravi lesioni cutanee da radiazione hanno forte dolore e spesso è necessario un intervento chirurgico.
Lesioni focali da radiazioni*
Tessuto esposto | Effetti avversi |
|---|---|
Cervello | Vedi Terapia radiante cranica e neurotossicità da radiazioni |
Cuore e vasi sanguigni | Dolore toracico, pericardite da radiazioni, miocardite da radiazioni |
Cute | Dose da 2 a 4 Gy: eritema transitorio Dose da 4 a 5 Gy: eritema transitorio, epilazione temporanea (entro 2-3 settimane di esposizione a > ~ 4 Gy) Dose da 5 a 10 Gy: eritema prolungato, possibile epilazione permanente, desquamazione secca (con esposizioni nella fascia alta del range) Dose da 10 a 15 Gy: desquamazione secca (entro 2-8 settimane di esposizione) Dose da 15 a 20 Gy: desquamazione umida (entro 2-4 settimane di esposizione) Dose da 15 a 25 Gy: formazione di flittene (entro 2-3 settimane di esposizione) Dose > 20 Gy: ulcerazione (entro 2-3 settimane di esposizione) Dose > 25 Gy: necrosi (> 3 settimane dall'esposizione) |
Gonadi | Riduzione della spermatogenesi, amenorrea, diminuzione della libido Dose soglia per la sterilità (incidenza ~1%):
|
Testa e collo | Mucosite, odinofagia, carcinoma tiroideo |
Tessuto muscolare e osseo | Miopatia, alterazioni neoplastiche, osteosarcoma |
Occhi | Dose > ~ 0,5 Gy: cataratta (dopo ~ 20 anni di latenza; maggiore è la dose e minore l'età al momento dell'esposizione, più breve è il periodo di latenza) |
Polmoni | Polmonite acuta Esposizione frazionata > 30 Gy: a volte fatale (LD50 ~ > 10 Gy per singola esposizione ad alte dosi) Fibrosi polmonare |
Reni | Riduzione della velocità di filtrazione glomerulare, diminuzione della funzione tubulare renale Alte dosi (dopo un periodo di latenza di 6 mesi-1 anno): proteinuria, insufficienza renale, anemia, ipertensione Dose cumulativa > 20 Gy in < 5 settimane: fibrosi da radiazione, insufficienza renale oligurica |
Midollo spinale | Dose > 50 Gy: mielopatia |
Feto | Ritardo di crescita, malformazioni congenite, difetti congeniti del metabolismo, morte fetale Dose < 0,1 Gy: nessun effetto significativo Futuro rischio di cancro circa lo stesso che per l'esposizione di un bambino: ~ 10-15% per Gy |
Authors on behalf of ICRP, Stewart FA, Akleyev AV, et al. ICRP publication 118: ICRP statement on tissue reactions and early and late effects of radiation in normal tissues and organs--threshold doses for tissue reactions in a radiation protection context. Ann ICRP. 2012;41(1-2):1-322. doi:10.1016/j.icrp.2012.02.001 Gy = gray; LD-50 = dose attesa fatale per il 50% dei pazienti. | |
*In genere causate dalla radioterapia. | |
Diagnosi dell'esposizione e della contaminazione da radiazioni
Sintomi, gravità e latenza dei sintomi
Conta linfocitaria assoluta seriale e livelli di amilasi sierica
La diagnosi viene formulata con l'ausilio dell'anamnesi dell'esposizione, della sintomatologia e delle analisi di laboratorio. L'esordio, il decorso e la gravità dei sintomi possono aiutare a determinare la dose di radiazione e quindi facilitano anche il triage dei pazienti in base alle probabili complicanze. Tuttavia, alcuni sintomi prodromici (p. es., nausea, vomito, diarrea, tremori) non sono specifici, e si devono prendere in considerazione anche cause diverse dall'irradiazione. Molti pazienti senza un'esposizione sufficiente a causare una sindrome acuta da radiazioni possono presentarsi con simili sintomi non specifici, in particolare dopo un attacco terroristico o un incidente a un reattore, quando l'ansia è forte.
Dopo un'esposizione acuta a radiazioni, si effettuano l'emocromo con formula leucocitaria e la conta linfocitaria assoluta; tali esami si ripetono 24, 48, e 72 h dopo l'esposizione per stimare la dose iniziale di radiazione e la prognosi (vedi tabella ). Il rapporto tra la dose e la conta linfocitaria può essere alterato da un trauma fisico, che può spostare i linfociti dagli spazi interstiziali al sistema vascolare, aumentando la conta dei linfociti (1, 2). Questo aumento dovuto allo stress è transitorio e si risolve in genere entro 24-48 h dopo la lesione fisica. Questo aumento transitorio della conta linfocitaria può suggerire una prognosi falsamente ottimistica fino a quando la conta linfocitaria non diminuisce. L'emocromo viene ripetuto settimanalmente per monitorare l'attività del midollo osseo e poi in base alle necessità del decorso clinico. Il livello di amilasi nel siero aumenta in maniera dose-dipendente a partire da 24 h dopo un'esposizione significativa a radiazioni, per cui vengono misurati i livelli basali e poi monitorati quotidianamente. L'esecuzione di altri esami di laboratorio è indicata laddove possibile:
Livello di proteina C-reattiva: la proteina C-reattiva aumenta con la dose di radiazioni; i livelli possono discriminare tra i pazienti con esposizione minima e pesante.
Livello ematico di citrullina: una diminuzione nei livelli di citrullina indica danni gastrointestinali.
Livelli ematici del ligando del recettore tirosin-chinasi-3 fms-like (FLT-3): il ligando del recettore tirosin-chinasi-3 fms-like è un marker di danno ematopoietico.
Interleuchina-6 (IL-6): questo marker di infiammazione è aumentato ad alte dosi di radiazioni.
Test quantitativo per il fattore stimolante le colonie di granulociti: i livelli sono aumentati a dosi di radiazioni più elevate.
Studi citogenetici con indice di sovradispersione: questi esami sono utilizzati per valutare l'esposizione parziale del corpo.
Relazione tra conta linfocitaria assoluta a 48 h dose di radiazione*,†, e prognosi nell'adulto
Conta linfocitaria assoluta minima (cellule/mL) | Dose di radiazione (Gy) | Prognosi |
|---|---|---|
> 1500 (adulti normali)‡ (> 1,5 × 109/L) | 0,0–0,4 | Ottima |
1000-1499 (1–1,499 × 109/L) | 0,5-1,9 | Buona |
500-999 (0,5-0,999 × 109/L) | 2,0-3,9 | Discreta |
100-499 (0,1-0,499 × 109/L) | 4,0-7,9 | Scarsa |
< 100 (< 0,1 × 109/L) | ≥ 8,0 | Quasi sempre fatale |
*Irradiazione a corpo intero (dose approssimativa). | ||
† La relazione dose-risposta della conta linfocitaria assoluta mostrata in questa tabella può essere perturbata da un trauma fisico concomitante. La risposta allo stress da trauma fisico si associa a una leucocitosi generale nel sangue periferico con varie alterazioni della formula leucocitaria e dei subset linfocitari. | ||
‡ I bambini normalmente hanno conte più alte che diminuiscono con l'età da una mediana di 4600/mL (4,6 × 109/L) a 0-2 anni a 3100/mL (3,1 × 109/L) a 2-6 anni, fino a 2300/mL (2,3 × 109/L) a 7-17 anni. | ||
Adapted from Mettler FA Jr, Voelz GL. Major radiation exposure—what to expect and how to respond. New Engl J Med.346:1554–1561, 2002. doi: 10.1056/NEJMra000365 | ||
Contaminazione radioattiva
Quando si sospetta una contaminazione, è necessario esaminare tutto il corpo con una sonda Geiger-Müller a finestra sottile collegata a un misuratore (contatore Geiger) per identificare la localizzazione e l'estensione della contaminazione esterna. Inoltre, per rivelare una possibile contaminazione interna, si passano nelle narici, nelle orecchie, in bocca e sulle ferite dei tamponi umidi che vengono poi testati con il contatore. In caso di sospetta contaminazione interna, è necessario testare la radioattività anche in campioni di urina, feci e vomito.
Riferimenti relativi alla diagnosi
1. Toft P, Tønnesen E, Helbo-Hansen HS, et al. Redistribution of granulocytes in patients after major surgical stress. APMIS. 102(1):43-48, 1994. doi: 10.1111/j.1699-0463.1994.tb04843.x
2. DeRijk R, Michelson D, Karp B, et al. Exercise and circadian rhythm-induced variations in plasma cortisol differentially regulate interleukin-1 beta (IL-1 beta), IL-6, and tumor necrosis factor-alpha (TNF alpha) production in humans: high sensitivity of TNF alpha and resistance of IL-6. J Clin Endocrinol Metab. 82(7):2182-2191, 1997. doi: 10.1210/jcem.82.7.4041
Trattamento dell'esposizione e della contaminazione da radiazioni
Trattamento prioritario di gravi lesioni traumatiche o condizioni mediche pericolose per la vita
Minimizzazione dell'esposizione e della contaminazione da radiazioni del personale sanitario
Trattamento della contaminazione esterna e interna
Talvolta misure specifiche per particolari radionuclidi
Precauzioni e trattamento del sistema immunitario compromesso
Minimizzazione della risposta infiammatoria
Terapia di supporto
L'esposizione a radiazioni può essere accompagnata da lesioni fisiche (p. es., derivanti da ustioni, esplosioni o cadute). Il trauma associato espone a un rischio di vita più immediato dell'esposizione alle radiazioni e deve essere trattato rapidamente (vedi Approccio al paziente traumatizzato: valutazione e trattamento). La rianimazione post-trauma del paziente con lesioni gravi ha la priorità rispetto alle misure di decontaminazione e non deve essere ritardata in attesa degli strumenti e del personale dedicati alla gestione dell'emergenza radiazioni. Le precauzioni standard universali routinariamente impiegate nella gestione dei traumi proteggono adeguatamente la squadra di terapia intensiva.
Consigli ed errori da evitare
|
Gestione delle sindromi acute da radiazioni
Sindrome | Raccomandazione e la sua forza* |
|---|---|
Ematopoietica | G-CSF (fattore stimolante le colonie di granulociti) o GM-CSF (fattore stimolante le colonie di granulociti e macrofagi) quando la conta assoluta dei neutrofili è < 0,5 × 109cellule/L (↑) Agenti stimolanti eritropoietici in pazienti con anemia prolungata (↓) Cellule staminali ematopoietiche dopo l'insuccesso di 2-3 settimane di trattamento con citochine nell'indurre il recupero dall'aplasia midollare in assenza di insufficienza d'organo non ematopoietica (↓) |
Gastrointestinale | Fluorochinolone o un antibiotico simile da 2 a 4 giorni dopo l'esposizione alle radiazioni (↓) Decontaminazione intestinale e antibiotici parenterali quando indicato (↓) Antagonista profilattico del recettore della serotonina quando l'esposizione sospetta è > 2 Gy (↓) Loperamide, se necessario per il controllo della diarrea (↓) |
Cutanea | Corticosteroidi topici di classe II-III, antibiotici topici e antistaminici topici applicati a ustioni da radiazioni, ulcere o vesciche (↑) Corticosteroidi sistemici per ustioni da radiazioni, ulcere o necrosi in assenza di un'indicazione specifica per l'uso di corticosteroidi sistemici (forte contro la pratica) Asportazione chirurgica e innesto di ulcere da radiazioni o necrosi localizzata con dolore intrattabile (↑) |
Neurovascolare | Terapia di supporto con un antagonista del recettore della serotonina, mannitolo, furosemide e analgesici (↑) |
Terapia intensiva | Liquidi, terapia di sostituzione elettrolitica e sedativi in pazienti con ustioni significative, ipovolemia, e/o shock (↑) Ventilazione meccanica con una strategia di protezione polmonare in pazienti con insufficienza respiratoria acuta (↑) Decontaminazione orofaringea selettiva o decontaminazione selettiva del tratto digestivo (↓) Mantenere una glicemia media di 140-180 mg/dL (7,8-10 mmol/L) per la maggior parte dei pazienti in terapia intensiva (↓) Anti-H2 o un inibitore della pompa protonica (↓) |
* Forza della raccomandazione a favore della pratica: ↑ = Forte; ↓ = Debole | |
Modified from Dainiak N. Medical management of acute radiation syndrome and associated infections in a high-casualty incident. J Radiat Res. 59(suppl 2):ii54-ii64, 2018. doi:10.1093/jrr/rry004 | |
Preparazione
Come parte dei loro piani di preparazione alle emergenze, gli ospedali devono avere protocolli e personale addestrato a disposizione per trattare i pazienti contaminati con materiali pericolosi, tra cui materiale radioattivo. Le autorità di regolamentazione e di accreditamento (p. es., i dipartimenti di salute dello Stato o la Joint Commission negli Stati Uniti) spesso impongono di avere questi piani.
Se fattibile, le superfici dell'area in cui avviene il trattamento possono essere ricoperte con fogli di plastica per facilitare la decontaminazione della struttura. Questa preparazione non deve mai avere la precedenza sulle procedure necessarie per la stabilizzazione medica. Devono essere prontamente disponibili recipienti per i rifiuti (marcati con la dicitura "Attenzione, materiale radioattivo"), contenitori per i campioni e contatori Geiger. Tutto il materiale che è stato in contatto con la stanza o con il paziente (comprese le apparecchiature dell'ambulanza) deve rimanere isolato fino alla verifica dell'assenza di contaminazione. Un'eccezione è costituita da un incidente di massa, durante il quale apparecchiature critiche leggermente contaminate, come elicotteri, ambulanze, sale traumi e dispositivi per RX, TC e procedure chirurgiche, devono rapidamente essere decontaminate per quanto possibile e tornare in servizio.
Il personale coinvolto nel trattamento o nel trasporto del paziente deve seguire le precauzioni standard, indossando cappellini, maschere, camici, guanti e copriscarpe. Gli indumenti usati devono essere posti in apposite borse o contenitori marcati. Si devono indossare dosimetri per monitorare l'esposizione alle radiazioni. Il personale sanitario può avvicendarsi in turni per minimizzare l'esposizione e il personale in gravidanza deve essere escluso dall'area di trattamento.
A causa dei bassi tassi di esposizione previsti dalla maggior parte dei pazienti contaminati, è improbabile che i membri dello staff medico che assistono i pazienti tipici ricevano dosi superiori al limite di esposizione professionale di 0,05 Sv/anno (1). Persino nel caso estremo delle vittime di radiazioni a seguito dell'incidente al reattore nucleare di Chernobyl, il personale medico che curò i pazienti in ospedale ricevette < 0,01 Sv. Molte fonti autorevoli suggeriscono che una dose fino ad almeno 0,5 Gy possa essere considerata un rischio accettabile per l'attività di salvataggio.
Identificazione della contaminazione
L'identificazione di una contaminazione radioattiva nei pazienti deve indurre prontamente al loro isolamento in un'area apposita (se fattibile), alla decontaminazione e alla notifica al responsabile della radioprotezione ospedaliera, alle autorità della sanità pubblica, alle squadre che gestiscono i materiali pericolosi e alle forze dell'ordine, in modo che possano indagare sulla fonte della radioattività.
La contaminazione esterna deve essere determinata mediante scintigrafia con un misuratore di radiazioni appropriato per i pazienti che si presume siano contaminati da materiale radioattivo (p. es., contatore Geiger) (2).
Decontaminazione esterna
La sequenza tipica e le priorità sono
Rimuovere l'abbigliamento e i detriti esterni
Decontaminare le ferite prima di decontaminare la pelle intatta
Pulire prima le aree più contaminate
Utilizzare un rivelatore di radiazioni per monitorare i progressi della decontaminazione
Continuare la decontaminazione fino a che le parti interessate non producano conte inferiori a 2-3 volte la radioattività di fondo o non vi sia alcuna riduzione significativa tra i tentativi di decontaminazione
I vestiti vanno rimossi con cautela per ridurre la diffusione della contaminazione e posti in recipienti appropriatamente marcati. La rimozione dei vestiti elimina circa il 90% della contaminazione esterna. I corpi estranei devono essere considerati contaminati fino a che non siano stati controllati con un rivelatore di radiazioni.
Le ferite contaminate vanno decontaminate prima della pelle intatta; si irrigano con soluzione fisiologica e si strofinano delicatamente con un tampone di garza sterile. Si può effettuare un minimo sbrigliamento/debridement dei lembi della ferita se vi è contaminazione residua dopo vari tentativi di pulizia. Lo sbrigliamento/debridement oltre il margine della ferita non è necessario. Tuttavia, le schegge radioattive incorporate possono avere tassi di esposizione alle radiazioni molto elevati e quindi devono essere rimosse usando una pinza lunga o un dispositivo simile e poste in un contenitore di piombo.
La cute e i capelli contaminati vanno lavati con acqua tiepida e detergenti blandi finché i valori letti dal rivelatore di radioattività non sono al di sotto di 2-3 volte la radioattività di fondo normale o finché i lavaggi successivi non riducono più i livelli di contaminazione in maniera significativa. Tutte le ferite vanno ricoperte durante il lavaggio per prevenire l'introduzione di materiale radioattivo. Lo strofinio deve essere deciso ma non deve causare abrasioni cutanee. È necessaria un'attenzione particolare per le unghie e le pieghe cutanee. I capelli che restano contaminati vanno rimossi con forbici o regolatori elettrici; va evitata la rasatura. Indurre sudorazione (p. es., mettendo un guanto di gomma su una mano contaminata) può contribuire a rimuovere eventuali contaminazioni residue della pelle.
Le ustioni vanno sciacquate delicatamente piuttosto che strofinate perché strofinare può aumentare la gravità delle lesioni. I successivi cambi di medicazione contribuiscono a rimuovere la contaminazione residua.
La decontaminazione non è necessaria per i pazienti che sono stati irradiati da una sorgente esterna e non sono contaminati.
Decontaminazione interna
Il materiale radioattivo ingerito deve essere rimosso prontamente inducendo il vomito o mediante una lavanda gastrica, se l'esposizione è recente. Per la contaminazione orale è indicato il lavaggio frequente della bocca con soluzione fisiologica o perossido di idrogeno diluito. Gli occhi che sono stati esposti devono essere decontaminati dirigendo il flusso di acqua o di soluzione fisiologica lateralmente e lontano dal naso, per evitare di contaminare il dotto nasolacrimale.
L'urgenza e l'importanza di ricorrere a misure di trattamento più specifiche dipendono dal tipo e dalla quantità dei radionuclidi, dalla loro forma chimica e dalle caratteristiche metaboliche (p. es., solubilità, affinità per specifici organi bersaglio), dalla via di contaminazione (p. es., per inalazione, ingestione, o attraverso ferite contaminate) e dall'efficacia del metodo terapeutico. La decisione di trattare la contaminazione interna richiede la conoscenza dei potenziali rischi; è consigliata la consultazione di uno specialista (p. es., Centers for Disease and Control and Prevention (CDC): Radiation Emergencies: Clinical Guidance and Resources for Professionals, Radiation Emergency Assistance Center/Training Site [REAC/TS] negli Stati Uniti, International Atomic Energy Agency: Incident and Emergency Centre).
I metodi usati per la rimozione dei contaminanti radioattivi (3) dal corpo (la cosiddetta decorporation) comprendono
Saturazione dell'organo bersaglio (p. es., ioduro di potassio [KI] per gli isotopi dello iodio) (vedi U.S. Department of Health and Human Services Radiation Emergency Medical Management: Guidance on Diagnosis and Treatment for Healthcare Providers)
La chelazione nel sito di ingresso o nei liquidi corporei seguita da escrezione rapida (p. es., usando il dietilentriammina penta-acetato [DTPA] di calcio o zinco per l'americio, il californio, il plutonio e l'ittrio)
L'accelerazione del ciclo metabolico del radionuclide per diluizione isotopica (p. es., impiegando l'acqua per l'idrogeno-3)
La precipitazione del radionuclide nel lume intestinale seguita da escrezione fecale (p. es., con soluzioni orali di fosfato di calcio o di alluminio per lo stronzio-90)
Lo scambio ionico nel tratto gastrointestinale (p. es., usando il blu di Prussia per il cesio-137, il rubidio-82, il tallio-201)
Poiché un grave incidente nel reattore di una centrale nucleare che rilasciasse prodotti di fissione nell'ambiente potrebbe causare l'esposizione di cospicui gruppi di persone allo iodio radioattivo, la decorporation mediante lo ioduro di potassio per via orale è stata studiata in dettaglio (4). Lo ioduro di potassio satura i recettori dello iodio della tiroide. La decorporazione con ioduro di potassio orale impedisce alla ghiandola di assorbire iodio radioattivo, che è la principale causa di morbilità. Lo ioduro di potassio è efficace al >95% se somministrato al momento ottimale (1 ora prima dell'esposizione). Tuttavia, l'efficacia si riduce significativamente col tempo (~80% efficace 2 h dopo l'esposizione e la somministrazione dopo 24 h dall'esposizione non offrirà alcuna protezione). Lo ioduro di potassio può essere somministrato sotto forma di compresse o come soluzione sovrasatura (dosaggio: adulti e bambini > 68 kg, 130 mg; dai 3 ai 18 anni [< 68 kg], 65 mg; da 1 a 36 mesi, 32 mg; per età < 1 mese, 16 mg). Il composto è efficace solo per la contaminazione interna da ioduri radioattivi e non ha alcun beneficio nella contaminazione interna da nessun altro elemento radioattivo. La maggior parte degli altri farmaci utilizzati per la decontaminazione è molto meno efficace e riduce la dose sul paziente solo del 25-75%. Tra le controindicazioni allo ioduro di potassio vi sono le allergie allo iodio e alcune disturbi cutanei associati a ipersensibilità allo iodio (p. es., dermatite erpetiforme, vasculite orticarioide).
Trattamento specifico
La terapia di supporto viene fornita al bisogno e comprende la gestione dello shock e dell'ipossia e il sollievo del dolore e dell'ansia. Frequentemente le benzodiazepine (p. es., lorazepam) sono necessarie per controllare le convulsioni, gli antiemetici (p. es., metoclopramide, proclorperazina, ondansetron) per controllare il vomito e gli antidiarroici orali (p. es., caolino/pectina, loperamide) per la diarrea.
Non esiste alcun trattamento specifico per la sindrome cerebrovascolare. È inesorabilmente fatale; la terapia deve garantire il comfort del paziente.
La sindrome gastrointestinale è trattata con rianimazione aggressiva di liquidi e sostituzione elettrolitica. La nutrizione parenterale deve essere avviata per promuovere il riposo intestinale. Ai pazienti febbrili devono essere somministrati immediatamente antibiotici ad ampio spettro (p. es., fluorochinoloni). Lo shock settico a causa di infezioni ingravescenti è la più frequente causa di morte.
La terapia della sindrome ematopoietica è simile a quella dell'ipoplasia midollare e della pancitopenia dovute a qualsiasi causa. Gli emoderivati devono essere trasfusi per trattare l'anemia e la trombocitopenia, e i fattori di crescita ematopoietici (fattore stimolante le colonie di granulociti e fattore stimolante le colonie di granulociti-macrofagi) quando la conta assoluta dei neutrofili è < 0,5 × 109/L (< 500/mm3)). Gli antibiotici ad ampio spettro devono essere somministrati per il trattamento della neutropenia e della febbre neutropenica (vedi Trattamento di neutropenia e linfocitopenia) (5). I pazienti affetti da neutropenia devono anche essere messi in isolamento inverso. Con una dose di radiazioni su tutto il corpo > 4 Gy, la probabilità di recupero del midollo osseo è scarsa e i fattori di crescita ematopoietici devono essere somministrati il più presto possibile. Il filgrastim può essere utilizzato per il trattamento della mielosoppressione da radiazioni. Il trapianto di cellule staminali ematopoietiche ha riscontrato un successo limitato, ma deve essere preso in considerazione per esposizioni > 7-10 Gy.
Le citochine possono essere d'ausilio (5). I farmaci e i dosaggi raccomandati sono
Filgrastim (granulocyte colony-stimulating factor [G-CSF]) somministrato per via sottocutanea il più presto possibile dopo la sospetta o confermata esposizione a dosi di radiazioni superiori a 2 Gy
Sargramostim (fattore stimolante le colonie di granulociti macrofagi, granulocyte macrophage colony-stimulating factor [GM-CSF]) sottocute
Pegfilgrastim (G-CSF pegilato) sottocute
Le piaghe o ulcere indotte dalle radiazioni che non riescono a guarire in modo soddisfacente possono essere curate mediante un innesto cutaneo o altre procedure chirurgiche.
A parte il regolare monitoraggio per i segni di alcuni disturbi (p. es., l'esame oftalmico per la cataratta, i test di funzionalità tiroidea per le tireopatie), non vi sono esami o trattamenti particolari per specifici danni d'organo o cancro.
Riferimenti relativi al trattamento
1. Mettler FA, Upton A.C, Hendee W. 2008. Medical Effects of Ionizing Radiation: 3rd Edition. United States. https://doi.org/10.1118/1.3021455
2. US Department of Health and Human Services. Radiation Emergency Medical Management: Guidance on Diagnosis and Treatment for Healthcare Providers. Accessed January 2, 2025.
3. US Department of Health and Human Services. Managing Internal Radiation Contamination. Accessed January 2, 2025.
4. Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Radiation Emergencies; Potassium Iodide (KI). Accessed January 2, 2025.
5. Armed Forces Radiobiology Research Institute (AFRRI). Medical Management of Radiological Casualties Handbook. 5th ed. Bethesda, MD: AFRRI; 2023. Accessed January 2, 2025.
Prognosi dell'esposizione e della contaminazione da radiazioni
Senza assistenza medica, la LD50/60 (dose che si prevede sia fatale per il 50% dei pazienti entro 60 giorni) per l'irradiazione di tutto il corpo è di circa 3 Gy; l'esposizione a > > 6 Gy è quasi sempre fatale. Il tempo che intercorre fino al decesso diminuisce all'aumentare della dose. Il decesso si verifica nell'arco di ore o di pochi giorni in pazienti affetti da sindrome cerebrovascolare e, di solito, da 2 giorni ad alcune settimane nel caso di pazienti colpiti da sindrome gastrointestinale. In pazienti affetti da sindrome ematopoietica, il decesso può avvenire nel giro di 4-8 settimane se subentra un'infezione o un'emorragia pesante.
Per esposizioni < 6 Gy, la sopravvivenza è possibile ed è inversamente correlata alla dose totale. I pazienti esposti a dosi a corpo intero < 2 Gy recuperano completamente entro 1 mese, sebbene si possano manifestare sequele a lungo termine (p. es., neoplasie).
Con cure mediche, la LD-50/60 è di 6 Gy. Occasionalmente alcuni pazienti sono sopravvissuti a dosi fino a 10 Gy. Comorbilità significative, lesioni e ustioni peggiorano la prognosi.
Prevenzione dell'esposizione e della contaminazione da radiazioni
La protezione dall'esposizione alle radiazioni è assicurata da
Evitare la contaminazione con materiale radioattivo
Ridurre al minimo la durata dell'esposizione
Massimizzare la distanza dalla sorgente di radiazione
Schermare la fonte
Questi principi possono essere applicati all'esposizione a radiazioni mediche, nonché a incidenti industriali ed eventi terroristici con esposizione a radiazioni.
Prevenzione dell'esposizione e della contaminazione da radiazioni dei pazienti
Durante la radioterapia, le parti del corpo che sono vicine, ma non sono il bersaglio della procedura terapeutica, devono essere schermate per quanto possibile con piombo. Tuttavia, la schermatura gonadica non è più raccomandata di routine per le radiografie diagnostiche o la tomografia computerizzata (1, 2). È stato stabilito che la schermatura può interferire con l'imaging diagnostico potenzialmente oscurando aree critiche del corpo, portando a ripetere gli esami, che possono inavvertitamente portare a una maggiore esposizione alle radiazioni durante un esame di imaging. Inoltre, la principale fonte di esposizione alle radiazioni agli organi adiacenti al campo di imaging proviene dalla dispersione interna dei raggi X da tessuti all'interno del campo di imaging (1, 3-5).
Prevenzione dell'esposizione e della contaminazione da radiazioni del personale medico
Il personale medico con esposizione di routine a sorgenti di radiazioni deve rispettare procedure per ridurre al minimo la durata dell'esposizione, massimizzare la distanza dalla sorgente di radiazioni e indossare una protezione adeguata.
Sebbene la schermatura del personale con i grembiuli di piombo o gli schermi trasparenti disponibili in commercio riduca efficacemente l'esposizione ai raggi X a bassa energia dispersi dalle apparecchiature di diagnostica per immagini e per procedure a guida fluoroscopica, tali grembiuli e schermi sono pressoché inutili per ridurre l'esposizione ai raggi gamma ad alta energia prodotti dai radionuclidi che verrebbero probabilmente utilizzati in un incidente terroristico o rilasciati da un incidente in una centrale nucleare. In questi casi, le misure che possono ridurre l'esposizione comprendono l'uso di precauzioni standard, l'esecuzione di procedure di decontaminazione e il mantenimento della distanza da pazienti contaminati a meno che non si stia fornendo attivamente assistenza.
Tutti coloro che lavorano in prossimità di sorgenti di radiazioni devono indossare dosimetri se sono a rischio di esposizioni > 10% della dose massima consentita per esposizioni occupazionali (0,05 Sv) (6). I dosimetri elettronici ad autolettura sono utili per monitorare la dose cumulativa ricevuta durante un incidente.
Risposta del pubblico
In seguito a una contaminazione ambientale diffusa di alto livello a causa di un incidente a una centrale nucleare o del rilascio accidentale o intenzionale di materiale radioattivo, l'esposizione può essere ridotta
Cercando riparo sul posto
Evacuando la zona contaminata
La raccomandazione da seguire dipende da molte variabili evento-specifiche, tra cui
Il tempo trascorso dal rilascio iniziale
Se il rilascio è stato interrotto o è in corso
Condizioni meteorologiche
Disponibilità e tipo di riparo
Condizioni di evacuazione (p. es., traffico, disponibilità di trasporto)
Messaggi coerenti e concisi da parte delle autorità della sanità pubblica possono contribuire a ridurre il panico inutile e a diminuire il numero di visite al pronto soccorso da parte di soggetti a basso rischio, impedendo così che il pronto soccorso sia intasato. Un tale piano di comunicazione deve essere sviluppato prima di qualsiasi evento. Si raccomanda un piano per ridurre la domanda di risorse di pronto soccorso, fornendo un percorso alternativo per il primo soccorso, la decontaminazione, e l'assistenza a persone senza problemi di salute urgenti.
I funzionari della sanità pubblica devono consigliare al pubblico di seguire le indicazioni dei funzionari sanitari locali come indicato nei sistemi di notifica di emergenza. In caso di dubbio, cercare riparo in loco è la migliore opzione fino a quando non siano disponibili ulteriori informazioni. Se viene consigliato di cercare rifugio, la scelta migliore è la parte centrale di una struttura in cemento o metallo, sopra o sotto il livello del suolo (p. es., in un seminterrato). Se l'evento è la detonazione di un'arma nucleare, cercare un riparo efficace il più rapidamente possibile nelle prime ore dopo la detonazione, quindi seguire le indicazioni dei funzionari locali addetti alla risposta alle emergenze.
Farmaci preventivi
Le persone che vivono entro 16 km da una centrale nucleare devono avere pronto accesso alle compresse di ioduro di potassio nel caso in cui lo iodio radioattivo, che è un sottoprodotto della fissione, viene rilasciato dalla centrale. Lo ioduro di potassio aiuta a prevenire la captazione di iodio radioattivo dalla tiroide (7). Tali compresse possono essere reperite nelle farmacie locali e in alcune agenzie di sanità pubblica.
I farmaci radioprotettivi, come i composti tiolici con proprietà di rimozione dei radicali, si sono dimostrati capaci di ridurre la mortalità se somministrati prima o durante l'irradiazione in pazienti sottoposti a chemioterapia e/o radioterapia. Ulteriori indagini sono necessarie per dimostrare il beneficio nel caso di esposizioni a radiazioni non mediche (p. es., incidenti in centrali nucleari).
L'amifostina è un potente agente radioprotettivo iniettabile. È usato clinicamente per prevenire la xerostomia nei pazienti sottoposti a radioterapia. Gli effetti avversi comprendono nausea e vomito, ipotensione e riduzione del calcio sierico. L'esposizione di un nascituro a questo farmaco può causare malformazioni congenite (8).
Il palifermin, un fattore di crescita epiteliale mucocutaneo, è una versione modificata di una proteina umana naturale chiamata fattore di crescita dei cheratinociti che viene prodotto in laboratorio (vedi U.S. Food & Drug Administration: Palifermin). È usato per ridurre le possibilità di sviluppare mucosite grave e per diminuire la durata della mucosite nei pazienti che ricevono alte dosi di chemioterapia e radioterapia, seguite da trapianto di cellule staminali. Il palifermin può interagire con l'eparina, pertanto le linee endovenose devono essere risciacquate con soluzione fisiologica prima e dopo la somministrazione di palifermin. Gli effetti avversi comprendono rash cutaneo, pancreatite, febbre ed edema periferico. L'esposizione del feto a questo farmaco può causare malformazioni congenite.
Riferimento relativo alla prevenzione
1. National Council on Radiation Protection and Measurements. NCRP Recommendations for Ending Routine Gonadal Shielding During Abdominal and Pelvic Radiography. NCRP Statement No. 13. January 12, 2021. Accessed January 2, 2025.
2. National Council on Radiation Protection and Measurements. NCRP Recommendations for Ending Routine Gonadal Shielding During Abdominal and Pelvic Radiography: Companion to NCRP Statement No. 13. January 12, 2021. Accessed January 2, 2025.
3. American Association of Physicists in Medicine. Publications: Medical Physics Practice Guidelines. Accessed January 2, 2025.
4. American College of Radiology. Patient Gonadal and Fetal Shielding Education Module. Accessed January 2, 2025.
5. American College of Radiology. NCRP Recommends Against Routine Gonadal Shielding. Accessed January 2, 2025.
6. United States Code of Federal Regulations Title 10. Energy § 10.20.1502 Conditions requiring individual monitoring of external and internal occupational dose. Accessed January 2, 2025.
7. United States Code of Federal Regulations Title 10. Energy § 10.50.47 Emergency plans. Accessed January 2, 2025.
8. Singh VK, Seed TM.The efficacy and safety of amifostine for the acute radiation syndrome. Expert Opin Drug Saf 18(11):1077-1090, 2019. doi: 10.1080/14740338.2019.1666104
