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CONCEITOS DE RADIOPROTEÇÃO A radioproteção, ou proteção radiológica, é o conjunto de medidas para a manutenção dos níveis de radiação ionizante dentro dos limites estabelecidos pelos institutos oficiais, visando à proteção do homem e do meio ambiente contra seus efeitos indesejáveis. Para isso, algumas normas devem ser seguidas quando se trabalha com material radioativo. Qualquer instituição, como centro de pesquisa, hospital, ou universidade, em que trabalha com material radioativo, deve ser submetida às normas estabelecidas pelos órgãos regulatórios. No Brasil, os principais órgãos regulatórios são: ANVISA e CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear). O CNEN é um órgão específico que licencia pessoas físicas ou estabelecimentos para trabalhar com radiação, e para que essa licença seja conseguida, é preciso que algumas normas de proteção radiológica sejam seguidas por todos que manipularão material radioativo, como o uso de dosímetro pelos funcionários, que informa o quanto o indivíduo está sendo exposto à radiação durante determinado período, para que seja possível avaliar se a exposição está dentro do aceitável, devido ao risco que tal exposição pode acarretar a esse indivíduo. O CNEN, assim como órgãos específicos de outros países, é subordinado a alguns órgãos internacionais: ICRP (Comissão Internacional de Proteção Radiológica) e IAEA (Agência Internacional de Energia Atômica). Logo, o que se segue de norma no Brasil é o mesmo padronizado mundialmente. Tratando-se de radiação, prática se refere a qualquer atividade humana que implica em aumento da exposição à radiação ionizante. Alguns exemplos de práticas na área da saúde são: uso dos raios-X para diagnóstico (Radiologia); uso dos radioisótopos para diagnóstico (Medicina Nuclear); e radioterapia. Antes de se trabalhar com material radioativo, ou seja, antes do início de qualquer prática, devem ser tomadas medidas para limitar as doses e garntir a segurança das pessoas potencialmente expostas, impedindo que estas sejam expostas à radiação mais do que o necessário. As medidas de radioproteção não são para impedir a exposição à radiação, já que isso não é possível, a menos que não se trabalhe com material radioativo. Medidas de proteção são importantes, portanto, para minimizar a exposição desnecessária (acentuada) à radiação, ou seja, para limitar à exposição ao que é aceitável, de acordo com os limites estabelecidos pelas agências oficiais. Princípios básicos de radioproteção: A proteção radiológica segue 3 princípios básicos: princípio da justificação (justificação de uma prática), princípio da otimização (otimização da proteção – ALARA) e princípio da limitação das doses. De acordo com o princípio da justificação, nenhuma prática deve ser autorizada a menos que produza benefício para as pessoas expostas ou para a sociedade em geral, compensado os riscos. Assim, considera que o uso de material radioativo deve ser feito somente quando necessário. Um exemplo da prática do princípio da justificação é a substituição da técnica de radioimunoensaio por ELISA, para realização de dosagem de hormônios e de alguns marcadores. Como a técnica de ELISA apresenta sensibilidade e especificidade bastante similar à técnica de radioimunoensaio, não justifica trabalhar com material radioativo havendo a presença de uma técnica eficaz para o mesmo objetivo. Esse princípio também é cabível quando se pensa em radioterapia, já que se não houver o controle correto na radioterapia, para que a radiação seja o mais seletiva possível para as células tumorais, células normais poderão sofrer um efeito lesivo muito acentuado. Se isso ocorrer, não é justificável a utilização da radioterapia, nesse caso. Logo, deve-se sempre avaliar o risco-benefício, ou seja, avaliar o benefício terapêutico ou de diagnóstico do uso da radiação, mas também o detrimento à saúde que essa prática pode causar, além dos riscos e benefícios de técnicas alternativas. De acordo com o princípio da otimização, a exposição à radiação ionizante deve ser mantida “tão baixa quanto razoavelmente exequível” (ALARA – As Low As Reasonably Achievable), considerando fatores econômicos, sociais e de qualidade do trabalho. Pensando-se no uso de isótopos radioativos para diagnóstico, o princípio da otimização se baseia no uso da menor dose possível de radiação, desde que a mesma produza bons resultados. Ou seja, se é possível obter uma imagem de boa qualidade utilizando-se apenas 10 mCi de radiação, não é necessário utilizar uma dose mais que esta para o mesmo fim. Logo, a técnica deve ser otimizada para que se utilize a menor dose de radiação possível, o que reflete em uma menor exposição e, consequentemente, em um menor possível dano ao funcionário que manipula o material radioativo e ao paciente que em que o mesmo será aplicado. De acordo com o princípio da limitação das doses, os limites de dose, tanto para trabalhadores quanto para indivíduos do público, devem ser respeitados. As agências nacionais e internacionais que regulamentam todo o manuseio de material radioativo e fiscalizam as dependências e instalações dos estabelecimentos em que há manipulação de material radioativo, apresentam normas que devem ser seguidas e limites de doses preconizados para o trabalhador e para “indivíduos do público”. Obviamente, o limite de exposição preconizado para o trabalhador, que tem contato direto com a radiação, é maior que o limite preconizado para indivíduos que não trabalham diretamente com radiação, e esses limites devem ser respeitados. Quando se trata de paciente, não há um limite específico, preconizado, mas deve-se levar em consideração o princípio da justificação, ou seja, deve-se utilizar a técnica de radiação somente quando for necessário e não houver outra técnica eficaz para substituí-la, avaliando-se sempre o risco-benefício e comprovando-se, dessa forma, que os benefícios são maiores que os riscos. Assim, mesmo se a dose de radiação a qual o indivíduo será exposto estiver acima do limite aceitável, justifica-se a utilização da técnica. Limites de doses: Recomendados pela ICRP, limites de doses foram adotadas pelo Ministério da Saúde para radiodiagnóstico médico e odontológico, por meio da Portaria 453/98. Para o trabalhador, que lida diretamente com radiação, a dose média anual não deve exceder o limite de dose de 20 mSv/ano, em um período de 5 anos consecutivos, não podendo exceder 50 mSv em nenhum ano. Assim, se em 5 anos, a dose de exposição for de 15 mSv a cada ano, o limite de dose é respeitado. Da mesma forma, se num período de 5 anos houver 1 ano em que a dose de exposição do trabalhador foi de 40 mSv, o limite também é respeitado. Porém, se algum ano a dose de exposição for próxima de 50 mSv, deve-se ter atenção para que essa exposição seja moderada no próximo ano. Tendo esse limite como o recomendado, normalmente as instituições nas quais se trabalham com material radioativo impõem seu próprio limite mensal (normalmente 50% do limite anual estabelecido pelas agências regulatórias), como uma margem de segurança, principalmente em instituições nas quais a exposição à radiação é muito alta, para que o limite recomendado pelas agências regulatórias não seja alcançado, sendo a dose de exposição monitorada mensalmente. Dessa forma, evita-se trabalhar com o limite de dose, e consequentemente, com a exposição desnecessária do trabalhador. Se um trabalhador atingir o limite, o mesmo deve ser afastado do trabalho durante determinado período. Para indivíduos do público, o limite de dose é de apenas 1 mSv/ano, já que não lidam diretamente com material radioativo. Esse limite pode ser ultrapassado no caso de indivíduos que residem próximo a locais onde ocorreram acidentes nucleares. Nesse caso, o limite de dose deve ser monitorado, já que há um risco maior de exposição desses indivíduos. Os limites de dose foram estabelecidos para evitara ocorrência de efeitos determinísticos (efeitos que apresentam limiar de dose), e minimizar a probabilidade de ocorrência de efeitos estocásticos (efeitos que não apresentam limiar de dose). Modos de exposição: Existem 2 formas de exposição à radiação: irradiação ou exposição externa, e contaminação ou exposição interna. A exposição externa não é possível evitar, ocorrendo quando um indivíduo próximo a uma fonte radioativa, mas sem contato com a mesma, recebe a radiação emitida por ela. Nesse caso, portanto a fonte de radiação está fora do corpo do indivíduo exposto. Em contrapartida, a exposição interna é possível evitar, ocorrendo quando o indivíduo entra em contato direto com uma fonte radioativa, sendo os átomos radioativos incorporados à sua pele, inalados, ou ingeridos, como, por exemplo, em casos de acidentes de trabalho, e realização de exames de medicina nuclear. Nesse caso, a fonte de radiação está, então, dentro do corpo do indivíduo exposto. A deposição de material radioativo na pele de um indivíduo também é considerada como contaminação ou exposição interna. Apesar de a exposição interna também ser chamada de contaminação, nem sempre ocorrerá uma contaminação, o que dependerá de alguns fatores. A exposição externa pode e deve ser minimizada, como, por exemplo, através do uso de protetor solar como forma de proteção à radiação UV proveniente do sol, e através do uso de equipamentos de proteção por indivíduos que trabalham diretamente com material radioativo. Fatores de proteção radiológica contra irradiação ou exposição externa: Alguns fatores que podem ser levados em consideração para minimizar a exposição externa são: tempo, distância e blindagem. Assim, deve-se manter-se pouco tempo junto à fonte de radiação, utilizar blindagem e mante máxima distância da fonte. Com relação ao tempo, a dose de radiação recebida por um indivíduo é diretamente proporcional ao tempo em que ele permanece exposto à radiação. Logo, deve-se levar em consideração o princípio da otimização do processo. Qualquer prática deve ser cuidadosamente programada e realizada no menor tempo possível, mas sem prejudicar a qualidade do trabalho. Assim, deve-se realizar o processo da forma mais ágil possível, porém com bastante cuidado, pois a pressa pode ocasionar um acidente de trabalho e, consequentemente, ao se evitar a exposição externa, há ocorrência de uma exposição interna do indivíduo. Com relação à distância, a intensidade da radiação eletromagnética se reduz à medida que se afasta da fonte de radiação, seguindo a lei do inverso do quadrado da distância. Supondo-se um indivíduo a que esteja a 10 m de distância da fonte de radiação, e outro indivíduo b a 20 m de distância, e que a intensidade de exposição do indivíduo a seja de 20 mSv, a intensidade de exposição do indivíduo b por ser calculada da seguinte forma: Na prática, pode-se aumentar a distância e, consequentemente, minimizar a exposição à radiação, ao manipular a fonte de radiação com uma pinça. A blindagem é o aparato destinado a atenuar a exposição do indivíduo à radiação. O termo blindagem é incorreto, já que este aparato não é capaz de impedir a exposição à radiação, apenas atenuar essa exposição, para que ela ocorra a níveis aceitáveis. A blindagem é o método mais importante para minimizar a exposição à radiação, ou seja, para minimizar a exposição externa (irradiação). Sua eficiência depende do tipo e da espessura do material constituinte da blindagem e da energia da radiação incidente. Alguns exemplos de blindagem são: óculos plumbífero, clolete de chumbo, vidro plumbífero, protetor de tireoide, castelinho de chumbo e porta-seringa de chumbo. A espessura do aparato de blindagem depende do isótopo radioativo manuseado. Para definir essa espessura, utiliza-se a seguinte equação: Onde: I = intensidade do feixe emergente; I0 = intensidade do feixe incidente; e = 2,72 (base do logaritmo neperiano ou natural); µ = coeficiente de atenuação total ou linear; x = espessura do material de blindagem. A camada semi-redutora (X1/2) é a espessura de um determinado material que reduz a intensidade de um feixe de radiação para a metade, e pode ser calculada da seguinte forma: Logo, sabendo-se a camada semi-redutora, é possível calcular o coeficiente de atenuação e, consequentemente, a espessura do material de blindagem. A tabela abaixo apresenta alguns exemplos de camadas semi- redutoras para alguns materiais. Observa-se que para reduzir à metade a intensidade de um feixe de radiação de Cs-137 (emissor de radiação γ), que apresenta energia de 662 keV, utilizando-se uma coluna de ar, é necessária uma espessura de 77 m de ar. Porém, se a coluna for constituída de chumbo, a espessura necessária é de 0,57 cm. Por esse motivo, o chumbo é o material mais utilizado em aparatos de blindagem de radiação γ, por ser bastante eficiente na blindagem desse tipo de radiação. Para radiação β, o chumbo não deve ser utilizado, uma vez que, pelo fato de o chumbo ser um metal pesado, e, portanto, apresentar um núcleo grande com alta positividade, pode ocorrer a interação de frenagem entre a radiação β e o átomo de chumbo, havendo desvio do trajeto da partícula β, quando a mesma encontrar o núcleo positivo do átomo de chumbo. Devido a essa mudança na trajetória, há liberação de energia cinética, que é emitida na forma de raio-X. Assim, há blindagem da radiação β, porém produção de raio-X, logo, o indivíduo estará sendo exposto à radiação da mesma forma. Para radiação β, portanto, são utilizados materiais cujo átomo apresenta menor número atômico. Normalmente utiliza-se acrílico. A espessura da coluna de acrílico para a blindagem de radiação β depende da atividade da mesma. Geralmente a espessura é pequena, uma vez que a radiação β apresenta menor poder de penetração, comparando-se com a radiação γ. Portanto, o cálculo da espessura do material para a blindagem de radiação γ é diferente do cálculo da espessura do material para a blindagem de radiação β, já que a radiação γ é altamente penetrante, e a radiação β apresenta maior poder de interação com a matéria. Fatores de proteção radiológica contra contaminação ou exposição interna: Para evitar a contaminação do organismo, algumas medidas simples e importantes devem ser seguidas. Uma delas é o uso de equipamentos de proteção individual (EPI’s), tais como jaleco de manga comprida, luvas, calça comprida, gorro, óculos de proteção, máscara e calçado fechado. Além disso, deve-se manter a postura adequada no local de trabalho, não devendo comer, beber ou fumar no local, não fazer uso de cosméticos, realizar o reencape correto de agulhas para evitar que o trabalhador se perfure e, consequentemente, se contamine, e lavar as mãos corretamente. Normalmente, as torneiras do local de trabalho são feitas de tal forma que seja possível a sua abertura com o braço, sem que o trabalhador precise utilizar as mãos para abri-la, como mostrado na figura ao lado, evitando a contaminação da torneira e, posteriormente, o contato do trabalhador com o material radioativo novamente. Supervisão de proteção radiológica: A gestão da radioproteção passa necessariamente pela monitorização, tanto da área de trabalho quanto do indivíduo. Para isso, são utilizados alguns equipamentos, tais como o detector de Geiger-Müller e o dosímetro pessoal. O detector de Geiger-Müller é utilizado para monitorar as áreas de trabalho, como superfície de bancada, bem como para avaliar a contaminação da superfície corporal do trabalhador. O dosímetro pessoal é utilizado para verificar a dose de radiação recebida pelo trabalhador em um determinado período de trabalho (normalmente a monitoração é mensal). Se houver suspeita de contaminação da área de trabalhoou do trabalhador, deve-se efetuar imediatamente a monitoração com o detector de Geiger-Müller. Verificando-se a ocorrência de contaminação da área, realiza-se os procedimentos adequados de descontaminação e, em seguida, efetua-se novamente a monitoração com o detector. Além disso, devem ser realizadas monitorações de rotina, em intervalos predeterminados, e não somente quando há suspeita de contaminação. Para evitar a contaminação da área de trabalho, devem ser empregadas embalagens de boa qualidade e evitar que o material radioativo entorne ou respingue. Caso isso ocorra, deve-se remover o líquido com papel adsorvente, utilizando-se luvas, armazenando, posteriormente, o papel e as luvas em local apropriado (normalmente caixas de chumbo destinadas ao armazenamento de material contaminado) para aguardar o decaimento radioativo até o nível do background, para que seja possível realizar o descarte desse material contaminado em lixo comum, sem perigo de exposição de qualquer indivíduo à radiação. Além disso, deve-se sinalizar a área contaminada, caracterizando o radioisótopo. Se houver contaminação do trabalhador, deve-se lavar a superfície contaminada com bastante água corrente fria, até completa descontaminação, e utilizar sabão ou detergente neutro. Além disso, deve-se friccionar levemente a área contaminada. Quando se trabalha com maiores níveis de radiação, o trabalhador deve realizar exames médicos trimestralmente. Normalmente o exame realizado é um hemograma completo, já que o primeiro indício de exposição acentuada à radiação é a baixa de leucócitos (leucopenia). Rejeitos radioativos: O esquema ao lado representa a forma como é feita a se segregação e o acondicionamento de rejeitos radioativos. Normalmente, quando se trabalha com rejeitos cujo tempo de meia-vida é curto, o tratamento é mais simples. Nesse caso, todo material radioativo deve ser acondicionado em recipiente apropriado, como citado anteriormente (caixas de chumbo) para aguardar o decaimento radioativo até o nível do background, para, posteriormente, descartá-los de forma convencional, em lixo comum, de acordo com os critérios de biossegurança. Recipientes para rejeitos radioativos devem ser mantidos em todos os locais onde se trabalha com material radioativo. Seringas e agulhas que foram utilizadas para a manipulação de material radioativo são armazenadas em caixas de chumbo e, posteriormente, colocadas em descarpack que, por sua vez, é armazenado em outra caixa destinada ao acondicionamento do material radioativo, corretamente sinalizada. Frascos do eluato ou dos radiofármacos são armazenados em castelinhos de chumbo que, por sua vez, são acondicionados em local apropriado, corretamente sinalizado. Luvas, papeis-toalha e outros materiais contaminados são armazenados em caixas de chumbo até o decaimento, para que seja descartado em lixo comum ou em lixo infectante, de acordo com a natureza do mesmo. Quando o tempo de meia-vida dos rejeitos radioativos é maior que 100 dias, como aqueles contaminados com material radioativo emissor de radiação α ou β de alta energia, que são materiais potencialmente mais lesivos, o tratamento é um pouco mais complexo. Esses rejeitos são armazenados em uma área específica da instituição, destinada especificamente ao armazenamento desses rejeitos, até o decaimento, que pode demorar anos para ocorrer. Dessa forma, o tamanho da área e o tempo de armazenamento do rejeito deve ser muito bem catalogado e controlado. Só é permitido lavar qualquer material quando estiver seguro de que sua atividade esteja na ordem do background, e os materiais radioativos e contaminados devem ser mantidos dentro da “sala quente” e em locais específicos e exclusivos para este fim. Os rejeitos radioativos devem ser claramente identificados com o nome do radionuclídeo, a forma física do rejeito, a atividade, a data de armazenamento, e a data de possível descarte do rejeito. Ao lado tem-se um exemplo de formulário de identificação que deve ser preenchido quando se trabalha com rejeitos radioativos que apresentam tempo de meia-vida longo. Isso é importante para que se tenha maior controle do descarte de material radioativo. Se isso não for feito, a instituição pode sofrer penalização das agências regulatórias. Deve-se lembrar de que as radiações ionizantes não interagem com os sentidos do organismo, o que contribui para aumentar os riscos de exposições acidentais. Portanto, deve-se sempre seguir os procedimentos de radioproteção. RADIOBIOLOGIA A radiobiologia discute a respeito dos riscos da exposição à radiação, em casos de acidente ou manuseio incorreto de material radioativo, e se esse risco pode trazer benefícios ou não ao indivíduo exposto. Pensando-se em radioterapia, deseja-se que os efeitos produzidos pela radiação ocorram, porém de forma direcionada, sem prejudicar outras áreas do organismo do indivíduo exposto. Quando se fala em radiobiologia, ou seja, em exposição de um organismo a material radioativo, sempre se discute o quanto de radiação esse organismo está absorvendo, logo, o quanto de energia a radiação transfere para o organismo, já que é a energia transferida pela radiação para as moléculas do organismo que gera consequências posteriores, e não a radiação propriamente dita. Essa energia transferida pode levar à formação de radicais livres, e até mesmo à quebra do material genético (DNA), ao interagir com moléculas do organismo, o que desencadeia uma série de eventos que, dependendo do nível de lesão (que dependerá no nível de energia transferida), pode levar o indivíduo a óbito. Assim, ao tratar dos riscos da exposição à radiação, trata-se dos riscos que a energia transferida pela radiação pode ocasionar para o organismo. Unidades: 1) Dose de radiação absorvida (rad): A dose de radiação absorvida (rad) é a medida da energia transferida para um material pela radiação ionizante (α, β, γ, raios X, prótons, nêutrons), ou seja, é a energia depositada por unidade de massa. A unidade correspondente ao rad no SI é o Gray (Gy). Tem-se que 1 Gy equivale a 100 rad, e que 1 rad equivale a 100 erg de energia absorvida pelo tecido. Supondo-se uma pipeta contendo material biológico que não pode ser autoclavada e que, portanto, será esterilizada por radiação, e que a dose de radiação necessária para sua esterilização seja de 10 KgGy, essa dose equivale a 1.000.000 rad, já que 10 KgGy = 10.000 Gy = 1.000.000 rad. Logo, como 1 rad equivale a 100 erg de energia, serão necessários 100.000.000 erg de energia transferida ao material, para que seja possível a esterilização do mesmo. Porém, esse valor não leva em consideração a presença de material biológico na pipeta e nem o tipo de radiação aplicada ao material. É importante especificar a radiação utilizada. No caso da esterilização de pipetas, trata-se de radiação γ. Porém, determinada dose de radiação γ é diferente da dose de radiação α, por exemplo, já que a resposta biológica é diferente para cada tipo de radiação, uma vez que existem radiações mais penetrantes e radiações mais ionizantes. Assim, para avaliar os efeitos da radiação no organismo, algumas correções devem ser feitas dentro da unidade de dose de radiação absorvida (rad; Gy) Por esse motivo, outras unidades de medida são utilizadas, tais como a dose equivalente (rem) e a dose efetiva (E). 2) Dose equivalente (rem): A dose equivalente (rem) é a unidade de energia absorvida que leva em consideração o efeito biológico esperado pelo tipo de radiação que transfere energia para o tecido, ou seja, não considera somente a dose de energia, mas também o dano provocado por cada tipo de radiação. O dano relativo para cada tipo de radiação é dado pelo fator de qualidade (QF), como se fosse um fator de correção, que deve ser levado em consideração. De acordo com a tabela ao lado, para raios X, raios γ e elétrons (radiação β + eβ - ), considera-se o fator de qualidade (QF) = 1. Assim, se a dose de radiação absorvida, ou seja, se a energia transferida para um material for de 10 KgGy, levando-se em consideração o QF a dose de radiação continuará sendo de 10 KgGy para esses tipos de radiação. Porém, o efeito biológico da radiação α é 20 vezes maior do que o efeito biológico dessas radiações, por isso a radiação α é mais lesiva ao organismo e, portanto, raramente tem-se algum uso biológico dessa radiação para fins de diagnóstico ou tratamento, uma vez que se houver algum evento de contaminação com radiação α, os efeitos são mais prejudiciais, ou seja, os riscos associados à exposição à radiação α são muito maiores. Normalmente, o uso de radiação α é justificado apenas para tratamento, mas não para diagnóstico, e deve ser bem direcionado para o local que se deseja irradiar. Um exemplo são sementes de emissores de radiação α utilizadas para tratar câncer de próstata. Essas sementes são implantadas na próstata do paciente, sendo sua ação bem direcionada a este local. Uma vantagem da utilização de radiação α nesse caso é o fato de ser uma radiação pouco penetrante, logo, os riscos de a mesma penetrar em outros órgãos que não a próstata são baixos. O cuidado na produção dessas sementes é importante, uma vez que o invólucro deve ser bem firmo, evitando-se que o mesmo se dissolva, permitindo que o material radioativo seja absorvido, atingindo a corrente sanguínea e se espalhe para os outros órgãos. Porém, o invólucro não deve ser grosso ou muito resistente, uma vez que a radiação α é pouco penetrante, logo, se o invólucro possuir essas características, a radiação estará blindada, não irradiando o local desejado. A unidade rem é utilizada quando se calcula a dose equivalente considerando a dose absorvida em rad, ou seja, considerando a unidade fora do SI. Nesse caso: Considerando-se a unidade adotada pelo SI (Gy), a dose equivalente é calculada em Sv (Sievert): Assim, considerando o limite de dose de exposição de 20 mSv/ano, em um período consecutivo de 5 anos, sem que exceda 50 mSv em qualquer ano, preconizado para o trabalhador que atua diretamente com a radiação, essa dose deve ser calculada levando-se em consideração o tipo de radiação que o trabalhador lida. Além do tipo de radiação, deve-se levar em consideração a área do organismo com a qual a radiação irá interagir, já que existem áreas do organismo que são mais susceptíveis a lesões produzidas pela interação com a radiação e outras menos susceptíveis, ou seja, existem regiões mais sensíveis à radiação e outras menos sensíveis. Assim, dependendo da área, os riscos serão maiores ou menores. Assim, para levar com consideração também esse fator, utiliza-se a unidade de dose efetiva (E). 3) Dose efetiva (E): A dose efetiva é o somatório das doses equivalentes para cada órgão ou tecido irradiado em um indivíduo, levando em consideração a sensibilidade de cada órgão ou tecido. Extremidades (mãos e pés) são menos sensíveis à radiação, diferentemente do cristalino dos olhos, que é um dos tecidos mais sensíveis à radiação. Dessa forma, deve-se ter um fator de correção que também considere a área do organismo envolvida. Onde: Ht = dose equivalente para cada tecido; Wt = fator de ponderação para cada tecido. A tabela ao lado mostra o fator de peso (Wt) que deve ser considerado para cada órgão ou tecido. Os fatores de peso representam a contribuição relativa do órgão ou tecido para o detrimento total devido aos efeitos de uma irradiação uniforme de corpo inteiro. De acordo com a tabela, observa-se que os órgãos mais sensíveis são as gônadas, medula óssea, cólon, pulmão e estômago. Pele e superfície óssea são dos tecidos menos sensíveis, ou seja, são bastante resistentes à radiação. Exemplo: A radiografia de tórax resulta em uma dose média no tecido de 50 µGy. Qual a dose efetiva? Resolução: Para realizar o cálculo, devem ser considerados os fatores de peso para cada um dos órgãos envolvidos na radiografia de tórax, ou seja, deve-se considerar os fatores de peso para pulmão (Wt = 0,12), mama (Wt = 0,05), esôfago (Wt = 0,05) e tireoide (Wt = 0,05). Sendo assim, tem-se: Observa-se, portanto, que a energia transferida pela radiação recebida pelo indivíduo é baixa, considerando que o limite de dose preconizado para indivíduos do público é de 1 mSv/ano. Se a radiação em questão fosse radiação α e não raios X, o QF relativo à essa radiação (QF = 20) também deveria ser considerado no cálculo. Efeitos da radiação ionizante sobre os organismos vivos: A radiobiologia é o ramo da ciência que estudo os efeitos biológicos da radiação ionizante. Esses efeitos podem ser divididos em: efeitos determinísticos ou não-estocásticos, e efeitos estocásticos. O efeito determinístico, também chamado de não-estocástico ou limiar, ocorre por exposição direta a altas doses de radiação, normalmente em decorrência de acidentes envolvendo material radioativo. Ocorre somente em células somáticas, logo, a manifestação do efeito ocorre somente no indivíduo irradiado. Para o efeito determinístico, há um valor limiar de dose, abaixo da qual o efeito não é observado, porém, ao atingir essa dose limiar o efeito é imediato, e para doses acima da dose limiar, a gravidade do efeito aumenta, sendo proporcional a dose de exposição. Um indivíduo exposto à radiação ionizante pode desenvolver catarata a uma dose limiar de exposição de 2-10 Gy, ou pode desenvolver esterilidade permanente a uma dose limiar de 3,5-6,0 Gy, para homens, e de 2,5-6,0 Gy, para mulheres. O efeito estocástico, também chamado de não-limiar, não apresenta um valor limiar de dose, logo, a probabilidade de ocorrência do efeito aumenta com a dose, como se os danos celulares ocasionados pela radiação fossem somados ao longo de um período, até se observar a resposta biológica, não dependendo de altas doses para acontecer. Geralmente ocorre em uma única célula, e não em um grande número de células como ocorre para o efeito determinístico. Pode ocorrer em células somáticas ou hereditárias e, portanto, a manifestação pode ocorrer apenas no indivíduo, mas também pode ser passado a seus descendentes, no caso de irradiação de gônadas. Um exemplo de efeito estocástico é a exposição à radiação solar ao longo dos anos, que pode levar ao desenvolvimento de câncer de pele no indivíduo. É muito difícil a realização de estudos epidemiológicos ou probabilísticos para a verificação de efeitos estocásticos, uma vez que o período de exposição à radiação deve ser longo para que o efeito seja observado, e, além disso, é muito difícil provar que a ocorrência do efeito foi devido ao que se esperava ou por outras variáveis não consideradas. Esse tipo de estudo é possível somente em regiões onde a prevalência do efeito é maior, como, por exemplo, a ocorrência de câncer de tireoide em Hiroshima e Nagasaki. Apesar de ser muito difícil provar a ocorrência de um efeito estocástico, por questões de segurança a radioproteção considera sua existência. Transferência linear de energia (TLE): A transferência linear de energia (TLE) é a transferência média de energia (da radiação) por unidade de comprimento, ao longo do caminho percorrido no meio irradiado, e é dada em keV/µm. Uma radiação que apresenta maior carga, maior massa e maior energia transfere uma maior quantidade de energia para os tecidos, ou seja, maior é a transferência linear de energia dessa radiação. Da mesma forma, quanto menor a velocidade da radiação, ou seja, quanto menos penetrante for a radiação, maior a TLE. Pensando-se em uma radiaçãoα e uma radiação β de mesma energia, pelo fato de a radiação α apresentar maior carga, maior massa, e menor penetração, maior a TLE por ela quando a mesma se chocar com as moléculas do meio irradiado, uma vez que a TLE é a quantidade de energia depositada em relação à distância percorrida, logo, se a radiação é menos penetrante, a distância percorrida é menor, e, consequentemente, a resultante é maior. Considerando uma radiação α e uma radiação β que geram, ambas, 1.000 pares de radicais livres, a radiação β produzirá essa quantidade de radicais livres em uma distância maior que a radiação α. Logo, se a radiação β produz essa quantidade de radicais livres em 10 cm de distância, e a radiação α produz essa mesma quantidade de radicais livres em 1 cm, a TLE para a radiação α será maior que para a radiação β (100 pares de radicais livres/cm para a radiação β, e 1.000 pares de radicais livres/cm para a radiação α). Logo, a chance de lesar células de forma que não seja possível a reparação, como ocorrer quebra de DNA e mutações no material genético, é maior para a exposição à radiação α do que para a exposição à radiação β, uma vez que para a radiação β a exposição das células aos radicais livres gerados será menor. Quanto maior a TLE, maior o dano às células, e essa TLE é diretamente proporcional à carga da radiação, à massa e à energia, e indiretamente proporcional à velocidade. Em linhas gerais, a TLE é maior para a radiação α do que para a radiação β, que é maior que para a radiação γ, da mesma forma que o poder de ionização dessas radiações. Danos provocados pelas radiações ionizantes no DNA: Quando a radiação ionizante entra em contato com o material biológico, ou seja, com as células, pode provocar danos por ação direta ou por ação indireta. Energias de radiações que apresentam alta transferência linear de energia (TLE), como a radiação α e radiação β de alta energia, agem preferencialmente por ação direta no DNA, ou seja, a energia transferida pela radiação atua diretamente no material genético, provocando ionização do DNA, levando à formação de radicais livres, e produzindo danos ao material genético, como quebras, que podem ser simples ou duplas, devido à alta energia transferida por essa radiação. A quebra provocada no DNA pode ser de fita simples ou dupla. Energias de radiações que apresentam baixa TLE, como radiação γ e radiação β de baixa energia, agem preferencialmente por ação indireta no DNA, ou seja, a energia provoca ionização de moléculas vizinhas ao DNA (água, ácido nucleico, proteína, lipídeo, carboidrato), normalmente água, devido à abundância de moléculas de água no organismo, levando à produção de radicais livres, por radiólise da água. Esses radicais livres, por sua vez, atuarão provocando danos no material genético, como quebras de fita simples (não ocorre quebra pode fita dupla por ação indireta). Observa-se, portanto, que radiações que apresentam TLE mais baixa, representam menor risco às células do organismo por exposição às mesmas, ou seja, os danos são menores e mais lentos, o que permite a reparação celular dos mesmos, através de enzimas de reparação do DNA. A ação direta, por ser muito brusca, produz danos mais graves às células, que praticamente não permitem a reparação celular. Resumindo: Radiações ionizantes com alta TLE provocam danos ao DNA por ação direta, enquanto radiações ionizantes com baixa TLE provocam danos ao DNA por ação indireta, via radiólise da água e formação de radicais livres. O DNA lesado pode ser reparado por enzimas de reparação do DNA, restaurando o material genético, levando à formação de uma célula normal, ou pode não ser capaz de reparar ou essa reparação ocorrer de forma errônea, levando à formação de um DNA mutado. Essa mutação pode gerar uma célula mutada viável ou provocar a morte celular. A célula viável mutada pode ser somática ou germinativa. Se a mutação ocorrer em células somáticas, pode ocorrer catarata, malformação e síndrome da radiação no paciente, que são efeitos imediatos, ou seja, determinísticos, proveniente normalmente de uma alta dose de exposição à radiação, ou pode ocorrer diminuição da longevidade, envelhecimento precoce e câncer, que são efeitos estocásticos. Em contrapartida, se a mutação ocorrer em células germinativas, pode ocorrer doenças hereditárias no paciente, ou seja, doenças capazes de serem transmitidas às gerações futuras, que são efeitos estocásticos. Etapas dos efeitos das radiações ionizantes sobre o organismo: Os primeiros efeitos decorrentes da interação das radiações sobre o organismo são chamados efeitos físicos, tais como excitação/ionização, formação de radicais livres, transferência de energia e quebra de ligações, ou seja, são efeitos provenientes do primeiro contato da radiação com o organismo. Em seguida a esses efeitos iniciais, têm-se os efeitos físico-químicos, que ocorrem como tentativa de reorganizar o local lesado, ou seja, como forma de neutralizar os radicais livres formados e reorganizar as moléculas que foram quebradas, ocorrendo a possibilidade de mutações, malformações do DNA e translocações cromossômicas. Mais tardiamente, surgem os efeitos biológicos, que ocorrem como consequência das duas primeiras etapas dos efeitos das radiações ionizantes sobre o organismo. Os efeitos biológicos dependem do nível de exposição à radiação, podendo ser a restauração dos danos, quando o nível de exposição é baixo, mas também morte celular e mutações no DNA, quando o nível de exposição é mais alto. Por fim, têm-se os efeitos orgânicos, como teratogênese, câncer e defeitos hereditários. Os efeitos orgânicos podem ser determinísticos ou estocásticos, dependendo da dose, do nível e do tipo de radiação à qual o indivíduo foi exposto. A distância entre o contato com radiação e o efeito orgânico dependerá do tipo de radiação e da energia que é transferida pela mesma. Relação entre dose absorvida e sintomatologia: A tabela ao lado mostra algumas relações entre a dose absorvida e a sintomatologia apresentada pelo indivíduo exposto. Para doses infra-clínicas ou sub-clínicas (menores que 1 Gy) há ausência de sintomatologia na maioria dos indivíduos. À medida que essa dose aumenta, pode-se ter efeitos ou sintomas que vão desde náuseas e vômitos, em poucas horas de exposição (3 a 6 horas após a exposição), até morte em poucas horas por colapso (para doses acima de 10 Gy). Como dito anteriormente, é importante a realização de exames médicos por indivíduos que trabalham diretamente com material radiológico, pois se observa que doses de 2-4 Gy provocam uma reação hematopoiética leve, na qual um dos sintomas é a leucopenia, já que é capaz de atingir a função medular, e a medula óssea é um dos órgãos mais sensíveis à radiação, logo, é possível observar lesões na medula óssea em doses um pouco mais baixas de exposição, em comparação a outros órgãos. Radiosensibilidade celular: A radiosensibilidade celular é regida pela Lei de Bergonié e Tribondeau, que diz que a radiosensibilidade é indiretamente proporcional à diferenciação celular. Assim, quanto menor a diferenciação celular de um tecido, maior a proliferação celular e, consequentemente, maior é a radiosensibilidade do mesmo. Em contrapartida, quanto maior a diferenciação celular de um tecido, menor a proliferação celular, logo, menor é a radiosensibilidade do mesmo. Tumores são formados por células pouco diferenciadas, que apresentam alta taxa de proliferação, logo, tumores apresentam alta sensibilidade à radiação. Isso é importante considerando-se a utilização de radioterapia para alguns tipos de tumores. A tabela ao lado apresenta a radiosensibilidade para diversos órgãos e tecidos do organismo. Observa-se que medula óssea, baço, timo, linfonodos, gônadas, cristalino e linfócitos apresentam alta radiosensibilidade, enquanto pele,fígado, coração e pulmão apresentam radiosensibilidade intermediária, e músculos, ossos e sistema nervoso apresentam baixa radiosensibilidade. Isso deve à taxa de proliferação celular relativa a esses tecidos. Diversos fatores físicos, químicos e biológicos afetam a radiosensibilidade. Dentre os fatores físicos tem-se a transferência linear de energia (TLE). Quanto maior a TLE, maior a radiosensibilidade, uma vez que há maior risco de gerar lesões teciduais. Além da TLE, a dose de radiação também é um dos fatores físicos que afetam a radiosensibilidade. Quando maior a dose de radiação, maior é radiosensibilidade, também pelo fato de que maior é o risco de produção de lesões teciduais. Dentre os fatores químicos, tem-se a presença de oxigênio, uma vez que a presença de oxigênio contribui para a formação de radicais livres, aumentando o risco de provocar lesões teciduais, logo, tecidos oxigenados são mais radiosensíveis. Tumores maiores normalmente apresentam um centro de hipóxia, logo, se torna menos radiosensível, o que pode prejudicar a radioterapia. Alguns estudos estão sendo produzidos com o intuito de aumentar a oxigenação do tumor antes de realizar a radioterapia, aumentando a radiosensibilidade do mesmo, logo, aumentando a eficácia da radioterapia. De forma contrária à presença de oxigênio, a presença de alguns grupos, como o grupo sulfidrila, presente na cisteína, por exemplo, diminuem a radiosensibilidade do tecido. Isso acontece porque esses grupos reagem com os radicais livres que estão sendo formados, atenuando-os. Esse fator pode ser utilizado quando se deseja proteger o tecido presente ao redor do tumor da radiação proveniente da radioterapia utilizada no paciente. Dessa forma, diminui-se a radiosensibilidade desse tecido, para que a radiação atinja somente a área do tumor. O problema é a toxicidade desses produtos, o que impede sua utilização. Dentre os fatores biológicos, tem-se o estágio do ciclo celular no qual a célula se encontra. Células que se encontram na fase S do ciclo celular, na qual ocorre a síntese do material genético, apresentam menor radiosensibilidade, uma vez que as enzimas de reparo do material genético estão em alta atividade nessa fase do ciclo celular. Assim, mesmo que a radiação provoque algum dano celular, as enzimas rapidamente atuam reparando o material genético. Danos sub-letais podem ser reparados com doses fracionadas, já que há um maior tempo para que as enzimas de reparo do DNA atuem.
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