e

Gezondheids effecten van ioniserende straling

Stralingsbeschermingsdienst SBD-TU/e

Ioniserende straling bron

zendt straling uit

straling

ontvanger

absorptie van energie:dosis mogelijke biologische effecten Stralingsbeschermingsdienst SBD-TU/e

Celkern

Opbouw van de celkern

Cel

Chromosomen DNA molecuul


Van chromosoom tot DNA molecuul


Beschadiging DNA door ioniserende straling •

Directe beschadiging door ionisatie in DNA molecuul

•

Indirecte beschadiging door vorming van reactieve OH radicalen in het waterige milieu van de cel


Effecten aan cellen – fixatiedood • onmiddellijke vernietiging

– directe celdood • ophouden functioneren na verloop van uren

– indirecte celdood • beschadiging kernstructuur • celdood na deling

– chromosoomabberaties • abnormale cellen en genmutaties • celdood na enkele delingscycli • controle celdelingsproces gaat verloren (woekering)


RBE - factor in radiobiologie en radiotherapie Relatieve Biologische Effectiviteit –

–

onderlinge verhouding tussen de respectievelijke waarden van de geabsorbeerde dosis van verschillende stralingssoorten die hetzelfde radiobiologische effect veroorzaken RBE van een bepaalde stralingssoort is gedefinieerd t.o.v. 250 kV röntgenstraling

RBES = –

RBE is specifiek verschillend naar gelang • • •

–

Dx (250 kV X-ray) __________________ DS (stralingstype S)

stralingssoort en stralingsenergie dosis – dosistempo – fractionering celtype – beschouwde effect / endpoint

RBE is radiologische basis voor de kwaliteitsfactor Q en weegfactor w voor stralingskwaliteit, die gebruikt worden in de R stralingsbescherming


Biologische gevolgen Meerdere indelingen mogelijk op grond van volgende criteria: Waar treedt het effect op? Somatische en genetische effecten (orgaan/weefsel) (nageslacht) Wanneer wordt het effect zichtbaar? acuut, subacuut, laat Wat is de aard van het effect? deterministische en stochastische effecten


Gezondheidseffecten van ioniserende straling Belangrijkste indeling van gezondheidseffecten van straling: •

Deterministische effecten: effecten op korte termijn (uren tot weken) na hoge stralingsdosis (> 200 mSv)

•

Stochastische effecten: mogelijke effecten op lange termijn (jaren) na lage dosis (< 200 mSv)


Deterministische effecten •

Alléén bij hoge doses (>200 mSv):

beschadiging cel > celdood > beschadiging orgaan > verlies orgaanfunctie

•

Effecten zijn op korte termijn waarneembaar

•

Er is een drempeldosis (afhankelijk van effect), onder deze drempel geen effect waarneembaar

•

Ernst van het effect hangt af van de dosis


frequentie ( % )

Deterministische effecten dosis - responscurve

dosis

ernst

variatie in gevoeligheid per individu dosis

drempeldosis Stralingsbeschermingsdienst SBD-TU/e

Effecten na acute,totale lichaamsbestraling Dosis (mSv) < 200

Effect Geen aantoonbare effecten

200 – 1000

Lichte afwijkingen van normaal bloedbeeld, geen blijvende schade

1000- 2000

Verschijnselen beenmergsyndroom met kans op infecties en bloedingen Eerste tekenen maag-darm syndroom: misselijkheid, diarree, verminderde eetlust

2000 - 4000

Zeer ernstig beenmergsyndroom met kans op overlijden na 3 - 4 weken

4000-10.000

Ernstige tekenen maag-darm syndroom met kans op bloedingen

LD 50 – LD 100

Grote kans op overlijden t.g.v. beenmergsyndroom na 3 - 4 weken

10.000 –

Vrijwel zeker overlijden t.g.v. beenmergsyndroom na 3 - 4 weken

100.000

Grote kans op overlijden t.g.v. maag-darm syndroom na 1 week Verschijnselen van schade aan centrale zenuwstelsel binnen 1 dag


Drempelwaarden Orgaandosis in Gy

acuut

rode beenmerg

0,5 2 0,15 3 2,5 2 6 5 6 10 30 1 30

gonaden

man man vrouw

ooglens huid (lokaal)

bot

kind volw.

gefractioneerd

0,4 6 5 10 50 30 40 90 60

deterministisch effect verminderde bloedvorming fatale aplasie tijdelijke steriliteit blijvende steriliteit blijvende steriliteit lenstroebeling cataract haaruitval erytheem droge epidermis necrose groeistoornis necrose Stralingsbeschermingsdienst SBD-TU/e

Stochastische (kansgebonden) effecten •

de schade aan het DNA kan – ongecontroleerde celdeling op gang brengen (woekering) – erfelijke afwijkingen voor het nageslacht veroorzaken (bij bestraling geslachtscellen)

• •

effecten zijn pas op lange termijn (jaren) waarneembaar er is een zogenaamde latentietijd kans van optreden is afhankelijk van de stralingsdosis – toeval speelt een belangrijke rol – grote onzekerheden

•

ernst van de schade is niet afhankelijk van de stralingsdosis


Ontstaan van kanker Initiatie

Promotie


Schema stochastische / deterministische effecten DNA dubbele breuken

celdood

mutatie

geslachtscel

lichaamscel

lichaamscel

steriliteit

verlies orgaanfunctie

tumoren leukemie

Deterministische effecten

geslachtscel

erfelijke afwijkingen

Stochastische effecten Stralingsbeschermingsdienst SBD-TU/e

Hypothese voor stralingsbescherming –

–

ondanks grote diversiteit van cellulaire stralingseffecten geldt dat de effecten zijn terug te voeren op één soort primaire schade : dubbelstrengs - DNA - breuk voor stralingsbescherming : lage dosis & laag dosistempo •

– –

lineaire dosis - effect relatie

redelijk constante RBE per stralingssoort bij lage doses kwaliteitsfactor Q en weegfactor w zijn globale benaderingen om R RBE in rekening te brengen


Epidemiologie – – – – – – – – – – –

-

beperkingen

stochastische effecten zijn niet stralingsspecifiek onbekende andere factoren oorzaak van kanker / leukemie is multifactorieel mogelijk synergisme met andere blootstellingen hoge achtergrondfrequentie onnauwkeurige dosimetrie zeer langdurige studies organisatie en documentatie veeleisend zeer grote studiepopulatie nodig invloed van verschillen in gezondheidstoestand “healthy worker” effect


Studies naar kanker inductie bij hoge doses – overlevenden Hiroshima & Nagasaki RERF Life Span Study T65D Tentative 1965 Dose DS86 Dosimetry System 1986 – medische toepassingen • x - ray therapie • radium - injectie

– beroepsmatige blootstelling • radium painters , uranium mijnwerkers , radiologen en röntgentechnici

– nucleaire ongevallen • fall out Marshall Islands • Tjernobyl


Life span study

1950 - 1985 DS85

aantal overlevenden in de studie totale sterfte aantal kankergevallen aantal leukemiegevallen

T65D

76.000 28.737 5.734 202

91.228 34.261 6.681 235

sterfte solide tumoren sterfte door leukemie leeftijd < 20 20 - 35 > 35

totaal straling 540 1002 4193

50 72 140

totaal 61 44 97

straling 33 16 30


Risico projectie modellen • •

T = leeftijd bij blootstelling L = minimale latentietijd

ADDITIEF

NAT = natuurlijke kankersterfte

MULTIPLICATIEF

straling

straling

NAT

NAT


Schatting “extra” kans op fatale “kanker” bij acute hoge dosis –

risico - coëfficiënt uitgedrukt als kansschatting ( percentage ) bij equivalente dosis = 1000 millisievert totale lichaamsbestraling additief model BEIR 1972 UNSCEAR 1977 BEIR 1980 NUREG 1985 UNSCEAR 1988 BEIR 1990 NRPB 1993

1 2à3 1à3 3 4à5 ---

multiplicatief model 6 -2à5 5 7 à 11 9 6 à 12

DDREF -2,5 2 2à5 2 à 10 > 2 2

voor stralingsbeschermingsdoeleinden wordt de kansschatting gereduceerd met de DREF-factor


Studies naar kanker inductie bij lage doses •

epidemiologische studies bij: – werkers die bij hun beroep werden blootgesteld – omwonenden van kerninstallaties en bevolkingsgroepen die aan fall-out werden blootgesteld

•

vanwege grote onzekerheidsmarge is het onmogelijk gebleken om verband tussen stralingsblootsteling en kankerinductie aan te tonen

•

daarentegen kan ook niet worden uitgesloten dat er wel een verband bestaat

•

Stralingsbescherming: – voorzichtigheidshalve gaan we ervan uit dat er ook bij lage dosis een zeer kleine kans op kankerinductie bestaat – die kans wordt geschat door extrapolatie vanuit hoge dosis


Dosis – effect relatie bij hoge en bij lage dosis

0 - 20 mSv Stralingsbeschermingsdienst SBD-TU/e

Onnauwkeurigheid in kansschatting voor kankersterfte bij lage doses en laag dosistempo –

spreiding in kansschattingen bij hoge dosis en acute bestraling •

–

onzekerheid in reductiefactor voor lage dosis en laag dosistempo •

–

lineaire interpolatie zonder drempeldosis

onzekerheid over multifactoriële invloeden • • •

–

tenminste factor 2

LNT - beschermingshypothese •

–

enkele procenten tot ruim tien procent, per sievert

leeftijd – geslacht – ras individuele gezondheid – leefgewoonten – levensstandaard milieu – mogelijk synergisme met andere agentia

invloed van risicoprojectiemodellen •

multiplicatief model levert hogere schattingen dan additief model


Aanbevelingen ICRP 60 voor stralingsbescherming •

Gezondheidsschade tgv lage doses – Sterfte door tumoren en leukemie – Niet dodelijke effecten – Genetische effecten

•

Kans op stochastische effecten in % per Sievert totale bevolking

beroepsbevolking

Sterfte door tumoren/leukemie

5,0

4,0

Niet dodelijke effecten

1,0

0,8

Genetische effecten

1,3

0,8

Totaal

7,5

6,0


Sterftekans roken vs blootstelling een lage dosis Overlijdensrisico tgv blootstelling aan lage stralingsdosis: 0,005 % per millisievert

Overlijdensrisico tgv roken: 0,005 % per 100 sigaretten

10 microSievert komt dus overeen met één sigaret 10 microSievert is één “sigaret equivalente” dosis


e

Recommend Documents