1. No category

Ionisoiva Säteily
Koe-eläintöissä
FinLAS Seminaari
3.12.2012
Mari Raki, FT
Lääketutkimuksen keskus
Helsingin yliopisto
Sisältö
Mitä ionisoiva säteily on
Säteilyn käytön valvonta
Työturvallisuus säteilytyössä
Mari Raki | 4 December 2012 | 2
Atomi
Atomi on aineen perusosa
elektroni
protoni
Atomit rakentuvat alkeishiukkasista
• Ydin: protonit ja neutronit
• Kuori: elektronit
neutroni
Atomin järjestysluku on protonien määrä
•Tietyllä alkuaineella aina sama
Atomin massaluku on protonien ja neutronien määrä
•Neutronien lukumäärä voi vaihdella
•Alkuaineen eri isotoopit
Mari Raki | 4 December 2012 | 3
Radiokemian perusteita
Lähes jokaisella alkuaineella on pysyviä ja epästabiileita
isotooppeja
13h
123I
stable 15.7 mil.y. 8d
127I 129I
131I
I-123 I-127 I-129 I-131
Radionuklidit
•
•
Epästabiileja isotooppeja jotka hajoavat radioaktiivisen hajoamisen kautta
Atomin ydin on virittyneessä tilassa
Radioaktiivinen hajoaminen
•
Ytimen viritys purkautuu kun epästabiili isotooppi muuttuu stabiiliksi ytimeksi
ja energiaa vapautuu radioaktiivisen säteilyn muodossa
Radioaktiivinen aine
•
Aine joka hajoaa itsestään ja lähettää ionisoivaa säteilyä
Mari Raki | 4 December 2012 | 4
Ionisoiva säteily
Korkea energia
Ionisoiva säteily
Matala energia
Ionisoimaton säteily
Ionisoivalla säteilyllä on tarpeeksi energiaa pystyäkseen
irrottamaan kohteeksi joutuvan aineen atomeista
elektroneja ja rikkomaan molekyylejä
Mari Raki | 4 December 2012 | 5
Ionisoiva säteily
Hiukkassäteily
• Alfa
• Beeta
• Neutroni
Sähkömagneettinen säteily
• Gamma
• Röntgen
Mari Raki | 4 December 2012 | 6
Hiukkassäteily
Alfasäteily ( )
•
•
•
•
Raskas ydin pienentää massaansa poistamalla -hiukkasen
Ison massan ja varauksen takia -hiukkanen liikkuu
suoraviivaisesti ja vuorovaikuttaa voimakkaasti aineen kanssa
Kantama lyhyt, vaarallista vain sisäisesti nautittuna
Paikallinen tuhovaikutus suuri
Beetasäteily ( )
• Atomin ydin pyrkii tasaamaan liian suurta neutroni- tai
protonimääräänsä
•
•
•
-:
neutroni muuttuu protoniksi, vapautuu elektroni ja neutriino
+: protoni muuttuu neutroniksi, vapautuu positroni ja neutriino
EC: ydin kaappaa elektronin, protoni muuttuu elektroniksi, vapautuu neutriino
• -hiukkasen massa ja varaus on pienempi kuin -hiukkasen
• Kantama pidempi, voi läpäistä ihon
• Tuhovoima pienempi
Mari Raki | 4 December 2012 | 7
• Muuttaa helposti kulkusuuntaansa, siroaminen
Sähkömagneettinen säteily
Gammasäteily ( )
• Beeta- tai alfasäteilyn tuloksena syntynyt uusi ydin on usein
•
•
•
•
aluksi epästabiilissa (virittynyt) tilassa
-säteilyä syntyy kun epästabiilissa tilassa oleva ydin purkaa
ylimääräistä viritysenergiaansa
Pitkä kantama, läpitunkevaa
Paikallinen tuhovoima pieni
Suojautuminen hankalaa (lyijy)
Röntgensäteily (x)
• Kuten -säteily, mutta ydinmuutosten sijasta syntyy atomin
elektronikuoren viritysten purkautumisesta
• Tuotetaan röntgenputkessa
Mari Raki | 4 December 2012 | 8
Vaimeneminen väliaineeseen
Mari Raki | 4 December 2012 | 9
Radioaktiivisuus ja puoliintumisaika
Radioaktiivisen aineen aktiivisuus kertoo aineessa
tapahtuvien ydinmuutosten määrän yhdessä
sekunnissa (Bq)
Puoliintumisaika tarkoittaa sitä aikaa, jonka kuluessa
aineen radioaktiivisuus vähenee puoleen
alkuperäisestä
Biologinen
puoliintumisaika
lyhyempi
Mari Raki | 4 December 2012 | 10
Ionisoivan säteilyn biologiset haitat
Säteily vaikuttaa solun perimään haitallisesti
Pienten säteilyannosten vaikutuksia vaikea tutkia
Suorat vaikutukset
• Koko kehoon kohdistuneen kerta-annoksen akuutti
vaikutus
• Säteilysairaus
• Harvinainen
Satunnaiset vaikutukset
• Ilmaantuminen sattumanvaraista
• Ei voida osoittaa tietystä altistuksesta johtuvaksi
• DNA-vauriot -> mutaatioiden kertyminen ajan myötä
-> esim. syöpäriski lisääntyy
Mari Raki | 4 December 2012 | 11
Ionisoivan säteilyn lähteitä
koe-eläintöissä
Kuvantaminen
•
•
•
•
•
Röntgenkuvaus
Tietokonetomografia (CT)
Gammakuvaus
Yksifotoniemissiotietokonetomografia (SPECT)
Positroniemissiotomografia (PET)
Sädehoitokokeet
Autoradiografia
Biodistribuutiokokeet gammalaskijalla
x
x
-,
EC,
-, EC,
+
,
-
,x
-,
EC,
-,
EC,
Mari Raki | 4 December 2012 | 12
Ionisoivaan säteilyyn perustuvat
eläinten kuvantamislaitteet Suomessa
SPECT/CT
• Helsingin yliopisto
• Itä-Suomen yliopisto, Kuopio
• CRL Discovery Services, Kuopio
PET/CT
• Turun yliopisto
• CRL Discovery Services, Kuopio
CT
• Oulun yliopisto
Kliiniset laitteet eläin- ja ihmissairaaloissa
Yhteensä 279 eläinlääketieteellistä laitetta, joista 233
tavanomaista röntgenlaitetta (STUK vuosiraportti 2011)
Mari Raki | 4 December 2012 | 13
Yleisimmät SPECT ja PET radionuklidit
SPECT
Radionuclide
Decay Mode
Half-Life
Main Emission Energy
Tc-99m
IT
6.02 h
142 keV
In-111
EC,
2.80 days
171 and 245 keV
I-123
EC,
13.22 h
159 keV
8.03 days
364 keV
Half-Life
Main Emission Energy
I-131 (radiotherapy)
-,
PET
Radionuclide
Decay Mode
O-15
+,
2 min
511 keV
N-13
+,
10 min
511 keV
C-11
+,
20.4 min
511 keV
F-18
+,
110 min
511 keV
Mari Raki | 4 December 2012 | 14
Esimerkki ihminen vs. hiiri
Tc-99m-MDP luustokuvaus
terve luusto
luustometastaasi
Annos n. 400 MBq
Annos n. 40 MBq
Mari Raki | 4 December 2012 | 15
Vapaaraja ja turvallisuuslupa
Säteilyn käyttöön vaaditaan turvallisuuslupa jos aineen
aktiivisuus ylittää sallitun vapaarajan
• Poikkeus! Eläintyöt vaativat aina turvallisuusluvan
• Kullekin radionuklidille on oma vapaarajansa
Luvan myöntää hakemuksesta Säteilyturvakeskus
(STUK)
• Tilat ja menetelmät tarkastetaan ennen työn aloittamista
Luvan haltija
• Vastaa säteilyn käytön turvallisuudesta
Säteilyn käytöstä vastaava johtaja
• Luvanhaltijan nimeämä vastuuhenkilö (vaatii pätevyyden)
Organisaatioselvitys
Mari Raki | 4 December 2012 | 16
Säteilyn käytöstä vastaavan
johtajan tehtävät
Turvallisuuden valvonta ja raportointi
Henkilökunnan säteilysuojakoulutus
• 1-4 tuntia täydennyskoulutusta vuodessa
Huolehtiminen siitä, että käytössä riittävä määrä
toimivia säteilysuojaimia ja –mittareita
Annosseurannan ja terveystarkkailun järjestäminen
Huolehtiminen siitä, että turvallisuuslupa ja
käyttöorganisaatio ajan tasalla
Muu kirjanpito (radioaktiiviset lähetykset ja
varastointi, työolojen monitorointi yms.)
Mari Raki | 4 December 2012 | 17
Säteilytyö
Työ, jossa työntekijän altistus voi ylittää
väestölle säädetyt enimmäisarvot (annosrajat)
• Luokka A
• Luokka B
Terveystarkkailu
• Alkutarkastustus: luokka A ja B
• Säännöllinen seuranta: luokka A
Luokkaan A ei saa luokitella alle 18-vuotiasta
henkilöä eikä raskaana olevaa naista
Annostarkkailu (dosimetrit)
• Luokka A: 1kk
• Luokka B: 3kk
STUK ylläpitää annosrekisteriä
Mari Raki | 4 December 2012 | 18
Säteilytyöntekijöiden yhteenlasketut
annokset toimialoittain
STUK vuosiraportti 2011
Mari Raki | 4 December 2012 | 19
Radionuklidilaboratoriot
Vapaarajan ylittävien aktiivisuuksien
käsittely tapahtuu
radionuklidilaboratoriossa
Laboratoriotyyppi
Kerralla käsiteltävä enimmäisaktiivisuus
C
10 x vapaaraja
B
10 000 x vapaaraja
A
Suurempi kuin 10 000 x vapaaraja
Eläinkokeet: muuntokerroin 0.1
Valvonta-alueet ja tarkkailualueet
Mari Raki | 4 December 2012 | 20
Säteilysuojelun periaatteet
Oikeutusperiaate
• Säteilyn käytöstä saatavan hyödyn on oltava
suurempi kuin siitä aiheutuvan haitan
Optimointiperiaate
• ALARA-periaate: As Low As Reasonably Achievable
Säteilyn käytöstä aiheutuva säteilyaltistus on
pidettävä niin pienenä kuin kohtuudella on
mahdollista
Yksilönsuojaperiaate
• Työntekijöiden ja väestön yksilön säteilyaltistus ei saa
ylittää vahvistettuja enimmäisarvoja, annosrajoja
Mari Raki | 4 December 2012 | 21
Suojautuminen ulkoiselta
säteilyltä (avo- ja umpilähteet)
Etäisyys
Aika
Suojaus
Mari Raki | 4 December 2012 | 22
Suojautuminen sisäiseltä säteilyltä
Avolähteitä käsiteltäessä on suojauduttava
ulkoisen säteilyn lisäksi myös sisäiseltä
säteilyltä
Radioaktiivinen kontaminaatio
• Aineen, pinnan, ympäristön tai henkilön
saastuminen radioaktiivisella aineella
• Tiloja on monitoroitava säännöllisesti
kontaminaatioiden varalta
Keinoja kontaminaation välttämiseksi
•
•
•
•
•
Työn suunnittelu
Työskentelypaikan oikea valinta
Työhygienia
Suojainten käyttö
Varautuminen poikkeaviin tilanteisiin
Mari Raki | 4 December 2012 | 23
Yleiset työskentelyohjeet (ST 6.1)
Asiaton oleskelu radionuklidilaboratoriossa kielletty
Laboratorio on pidettävä siistinä
Laboratoriokohtainen suojavaatetus
Laboratoriossa ei saa syödä, juoda, tupakoida eikä meikata
Työt, jossa käsitellään haihtuvia tai pölyäviä aineita, tehdään
vetokaapissa
Yksintyöskentelyä on syytä välttää
Työalustat on suojattava kontaminaation leviämisen estävällä
materiaalilla
Säteilysuojuksia on aina käytettävä kun mahdollista (lyijylinnat,
ruiskunsuojat yms.)
Säteilylähteet on merkittävä
Kontaminaation poistamiseksi on oltava saatavilla tarpeelliset välineet
Säteilyn annosnopeutta ja kontaminaation määrää on tarkkailtava
riittävän usein
Saapuneista radioaktiivista ainetta sisältävistä lähetyksistä sekä
Mari Raki | 4 December 2012 | 24
varastossa olevista aineista on pidettävä kirjaa
Suojautuminen
eläintiloissa
Mari Raki | 4 December 2012 | 25
Radioaktiiviset jätteet
Vaarattomaksi tekeminen
• Lyhytikäinen jäte vanhennetaan raja-arvoja noudattaen
• Pitkäikäinen jäte säilytetään valvotuissa olosuhteissa
• Pitkäikäinen nestemäinen jäte voidaan päästää sopivasti
laimennettuna ympäristöön
Jätteet pakattava ja merkittävä hyvin
Ennen siirtämistä tavanomaiseen laboratoriojätteseen
kaikki säteilyvaaraa osoittavat merkinnät on
poistettava
Päästöistä pidettävä
kirjaa
Mari Raki | 4 December 2012 | 26
Toiminta poikkeavassa tilanteessa
Suunnittelu ja ennakointi
Säteilyn käyttöpaikalla oltava kirjalliset toimintaohjeet
Säteilyaltistus rajataan mahdollisimman vähäiseksi
Ilmoitus vastaavalle johtajalle (ja tarvittaessa STUK:lle)
Radioaktiivisten aineiden leviäminen on estettävä
eristämällä ja puhdistamalla saastunut alue
(dekontaminaatio märällä menetelmällä)
Annokset mitattava tai arvioitava
Annosmittarit toimitetaan luettavaksi
Sisäisen ja biologisen annoksen määritys (STUK:n
laboratorioissa)
Tapahtuneesta laadittava selonteko STUK:lle
Mari Raki | 4 December 2012 | 27
Kiitos!
Lisää tietoa Säteilyturvakeskuksen ST-ohjeissa:
http://www.stuk.fi/julkaisut_maaraykset/viranomaisohjeet/fi_FI/stohjeet/
Mari Raki | 4 December 2012 | 28