LK STUK 2013 SÄTEILYN VAIKUTUKSET TERVEYTEEN Wendla Paile
α e - DNA molekyyli säteilyvaurion kohteena 2
Perusvaurio on DNA:n kaksoisjuosteen katkos (DSB) Yhden fotonin sekundaariset elektronit voivat aiheuttaa lukuisia DSB lähellä toisiaan (Clustered damage) Komplisoitunut vaurio korjaantuu huonosti. Normaali aineenvaihdunta: Reaktiiviset happiradikaalit aiheuttavat myös DSB, mutta ne jakautuvat solussa tasaisesti. Tärkeä ero! 3
DNA DSB klustereita ei synny itsestään. Ei ole ollut evoluutiopainetta kehittää hyvää korjausmekanismia. Korjaus: NHEJ, joka on altis virheille. Immuunijärjestelmässä sama korjausmekanismi k ion käytössä, ä ja tässä ä virheet ovat tarkoituksenmukaisia! (Näin syntyy lymfosyyteissa laaja vasta ainekirjo) 4
Johtopäätös: Säteilyvaurio i on ainutlaatuinen: t i lukuisat vauriot toistensa lähellä Yksi fotonin jälki riittää aiheuttamaan klusterin Korjaus tai solujen eliminointi ei ole täydellinen Korjaus tai solujen eliminointi ei ole täydellinen Ei ole syytä olettaa annosta jonka alapuolella ei voisi jäädä vauriota Vaurioituneet solut voivat jäädä eloon ja jakautua 5
Säteilylähde voi olla luonnollinen tai keinotekoinen Säteilyn vaikutusten kannalta tällä ei ole merkitystä Solu ei tunne eroa luonnollisen ja keinotekoisen säteilyn välillä Eri säteilylajit ll vaikuttavat eri tavalla Raskaat hiukkaset (alfasäteily) ovat haitallisimpia 6
Ulkoinen säteilyaltistus: Säteilylähde on kehon ulkopuolella Säteily voi tunkeutua ihmisen sisään Ihminen ei muutu säteileväksi Sisäinen säteilyaltistus: Säteilevä aine on ihmisen sisällä: syöty, juotu tih tai hengitetty tt 7
8
Suorat (deterministiset) vaikutukset, kudosvauriot (säteilysairaus, palovamma, sikiövaurio) Johtuvat laajamittaisesta i solutuhosta Ilmaantuvat yleensä lyhyen ajan sisällä On olemassa säteilyannoksen kynnysarvo, jonka alapuolella haittaa ei esiinny Jos kynnysarvo ylittyy, haitta on varma Hi Haitan vaikeusaste nousee annoksen kasvaessa Liittyvät suuriin äkillisiin altistuksiin Annosnopeus on tärkeä. Jos altistus tapahtuu pitkän ajan kuluessa, kynnysarvo on korkeampi ja haitta pienempi. Yksilön suojaaminen on keskeistä 9
Satunnaiset (stokastiset) vaikutukset (syöpä, geneettinen haitta) Syntyvät perimämuutoksesta t yhdessä altistuneessa t solussa Eivät synny kuolleista soluista Ilmenevät useita vuosia altistuksen t jälkeen Syntyvät täysin satunnaisesti Ei ole olemassa kynnysarvoa, jota pienemmällä annoksella haitta ei voi syntyä Todennäköisyys kasvaa kokonaisannoksen kasvaessa Haitta aste ei kasva annoksen mukana Annosnopeus ei vaikuta riskiin kovin paljon Yksilön riski on pieni korkeankin annoksen jälkeen Väestöannos (kollektiiviannos) on tärkeä kokonaishaitan mitta 10
Vaste 100% 0 Annos 11
Mahdollisetannosvastemallitepidemiologisen annosvastemallit epidemiologisen tiedonperusteella 12
Metalliromun sekaan eksynyt Cs 137 lähde pidetty kädessä hetken. Käsi 7 viikkoa myöhemmin. Viro 1994 13
14
Teollisuuden gammakuvaukseen käytetty Ir 192 lähde pidetty housujen takataskussa 45 min. Pakara 1 kk onnettomuuden jälkeen. Kalifornia 1979 15
50 päivää altistuksesta. Paksu siirrännäinen reidestä 16
6 kuukautta altistuksesta. Uudet haavaumat ilmenneet 17
Puolitoistavuottaaltistuksesta altistuksesta. Uusi haavaumaihonsiirron reunassa 18
Valkovenäjä 1991, sterilointilaitos. Kokokehoannos 11 Gy. Kuva 32 päivää altistuksesta. Kuoli keuhkojen aspergilloosiin 4 kk jälkeen
Polonium 210 Marraskuussa 2006 Alexander Litvinenko kuoli sairaalassa Lontoossa Kuolinsyy : myrkytetty kttt radioaktiivisella poloniumilla ill 20
Jasser Arafat 2004? 21
40 vuotias amerikkalainen mies, jolle tehtiin läpivalaisussa koronaariangiografia, pallolaajennus, toinen angiografia sekä ohitusleikkaus, kaikki samana päivänä. Kuva 18 kuukautta toimenpiteen jälkeen. 22
Suorien kudosvaikutusten kynnysarvoja Säteilysairaus: pahoinvointia > 1 Gy kuolema > 8 Gy Palovamma (paikallinen annos): punotus, hiusten lähtö > 3 Gy rakkuloita haavauma > 15 Gy Sikiövaurio: vakava jälkeenjääneisyys > 0.5 Gy lievästi alentunut älykkyys, pienipäisyys > 100 mgy muu kehitysvamma > 1 Gy 23
Sepelvaltimo 16 vuotiaalla pojalla, joka kuoli sydäninfarktiin vuosi Hodgkinin taudin sädehoidon jälkeen, annos 40 Gy.
Silmän mykiö on herkkä säteilylle. Vuosien kuluessa voi kehittyä samentuma (harmaakaihi) Harmaakaihi saattaa yleistyä jonkin verran jo 500 mgy:n jälkeen, ehkämyös kroonisen altistuksen seurauksena. Korkeampi annos lyhyempi latenssiaika 25
SÄTEILYANNOS Absorboitunut annos: 1 J/kg = 1 Gy (gray) Tärkeä ä paikallisen kudosvamman kannalta! Ekvivalenttiannos: Punnittu säteilyn laadun mukaan sovitulla tekijällä. Yksikkö: sievert (Sv) Rtg, gamma, beeta: 1 Gy = 1 Sv (paikallinen annos!) Efektiivinen annos: Punnittu elinkohtaisella tekijällä. Yksikkö: sievert (Sv). Kuvaa satunnaishaitan riskiä väestötasolla keskimäärin. Ei kuvaa kudosvaurion vaaraa! 26
Efektiivisen annoksen painotekijät: Elin Painotekijä w T Σw T Keuhkot, luuydin, mahalaukku, hl paksusuoli, rintarauhanen, muut 0,12 x 6 = 0,72 Sukurauhaset 0,08 x 1 = 0,08 Kilpirauhanen, maksa, ruokatorvi, virtsarakko 004 0,04 x 4 = 016 0,16 Luun pinta, aivot, sylkirauhaset, iho 0,01 x 4 = 0,04 Yhteensä 1,00
kaikki muut syöpätyypit yhteensä leukemia Säteilyaltistuksesta kulunut aika, vuosia 28 Säteilyn aiheuttamaa syöpäriski (kuolemantapauksiaa vuodessa)
A pommitus Japanissa 1945 Syöpäkuolleisuus 1950 2003, kiinteät kasvaimet Annos (Sv) Ihmisiä Syöpäkuolemia Ylimäärä < 0.005 38 509 4 621 2 0.005 005 01 0.1 29 961 3 653 49 0.1 0.2 5 974 789 46 0.2 0.5 6 356 870 109 0.5 1 3 424 519 128 1 2 1 763 353 123 > 2 624 124 70 Yhteensä 86 611 10 929 527 29
30
Kollektiivinen annos ja syöpäriski LNT malli: Syöpäriski nousee lineaarisesti annoksen mukana ilman kynnysarvoa y Syöpäkuoleman riski väestössä 5 10% per Sv Jos kollektiiviannos on 10 000 mansv 500 1000 syöpäkuolemaa Syöpäkuolemia ilman säteilyä 10 000 x 1 Sv 2 000 100 000 x 100 msv 20 000 1000 000 x 10 msv 200 000 31
Taustasäteily: 0,1 0,2 mikrosv / h Jos 100 mikrosv / h 1 millisv / 10 h Jos 1000 000 ihmistä 1000 mansv 50 syöpäkuolemaa Kehotus suojautua sisätiloihin vältetään 90% annoksesta Oireita (pahoinvointia) vasta tuhatkertaisella annoksella! (Suojaa kuitenkin myös hengitysilman radioaktiivisilta aineilta) 32
Rtg tutkimusten vaikutus väestön syöpäriskiin Suomalaisten keskimääräinen annos rtg tutkimuksista: 0,5 msv vuodessa Kollektiiviannos 2500 Sv vuodessa Laskennallisesti satakunta ylimääräistä syöpäkuolemaa vuodessa Suomessa vuosittain 10 000 syöpäkuolemaa Noin 1% saattaa johtua rtg kuvauksista Yksilön riski pieni; vaihtelee iän mukana 33
Kuvausten syöpäriski Keuhkokuvaus, k efektiivinen fktiii annos 01 0,1 msv syöpäkuoleman riski 1 : 200 000 Kolografia, efektiivinen fktiii annos 10 msv syöpäkuoleman riski 1 : 2 000 Väestön elinikäinen syöpäkuoleman riski 1 : 5 34
Eri iässä altistuneiden syöpäriski
Pienten lasten elinikäinen riski saada säteilystä syöpä on kymmenkertainen verrattuna vanhempiin ihmisiin Koko väestön keskimääräiseen k riskiin verrattuna lasten riski on kolminkertainen Suurin osa syöpätapauksista ilmenee vasta vanhalla iällä Nuoren tytön abdominaalinen TT kuvaus 1:1000 elinikäinen syöpäkuoleman riski Yksilön riski pieni, mutta kollektiivinen haitta merkittävä, jos kuvataan paljon 36
Lasten TT tutkimusten riskistä suora näyttö Lancet 2012 (Pearce ym): 178 000 kuvattua lasta ja nuorta, ikä alle 22. Seuranta aikana 74 leukemiaa ja 135 aivokasvainta. Merkitsevä annosvaste. aste Jos luuytimen annos 50 mgy kolminkertainen leukemiariski. Vastaa 5 10 pään TT kuvausta Jos aivojen annos 60 mgy kolminkertainen aivokasvainriski. Vastaa 2 3 pään TT kuvausta Alle 10 vuotiaiden pään TT: 10 000 tutkimuksesta aiheutuu 10 vuoden sisällä 1 ylimääräinen leukemia ja 1 aivokasvain Tulos sopusoinnussa A pommitulosten kanssa 37
Säteilysuojelutähtää tähtää syöpäriskin vähentämiseen Yksilön riski saada altistuksesta syöpä on pieni 1/3 meistä saa syövän, 1/5 kuolee siihen Hyvin yleinen tauti, etenkin vanhalla iällä Jos on työssään tai laskeumatilanteessa altistunut säteilylle, ja sitten sairastuukin syöpään, helposti luulee että on syy yhteys Kuitenkin melko suurella varmuudella näin ei ole 38
Probability of causation eli syy osuus: Millätodennäköisyydellämäärätty syöpä, johonon on määrätyssä iässä sairastunut, johtuu määrätystä säteilyaltistuksesta? Yleensä tämä on hyvin pieni. Poikkeus: Jos 20 vuoden iässä altistuu 100 msv annokselle ja sairastuukin 5 vuoden kuluttua leukemiaan 70 % todennäköisyydellä syy yhteys Jos sama henkilö sairastuu vasta 60 vuotiaana enää 5 % todennäköisyys 39
Säteilyaltistus kohdussa Säteily voi aiheuttaa sikiön kuoleman, kehityshäiriöitä, vakavaa jälkeenjääneisyyttä, älykkyyden alenemista ja kasvuhäiriöitä. Nämä ovat suoria kudosvaurioita. On olemassa säteilyannoksen kynnysarvo, jonka alapuolellavaikutustaeiole ei ole. Kynnys riippuu raskauden vaiheesta. Säteily voi myös lisätä sikiön syöpäriskiä tai aiheuttaa geneettistä haittaa Nämä ovat satunnaisia vaikutuksia eikä säteilyannoksen kynnysarvoa ole 40
Varhainen alkio Organogeneesi 1 mm 3 - noin 10 6 solua 1 : 10 6 solua 1 mm 3 10 12 solua (1000 g)
Kehityshäiriöt organogeneesin aikana: Eläinkokeidenperusteella kynnysarvo 100 200 mgy Ihmisillä keskushermosto vaurioituu herkimmin Henkinen jälkeenjääneisyys, pienipäisyys ja yleinen kasvuhäiriö ovat säteilyn merkkivauriot. Sädehoidon jälkeen on kuvattu näiden yhteydessä myös silmämuutoksia, luustomuutoksia ja genitaali elinten muutoksia Pienet annokset eivät voi aiheuttaa ttaakehit kehitysvammoja satunnaisesti organogeneesin aikana 42
Raskausviikkoina 10 17 on keskushermoston säteilyherkkyys suurimmillaan Vakava jälkeenjääneisyys yleinen, josannos on ollut yli 500 mgy Alhaisemmilla annoksilla voi olla lievempi vaikutus älykkyyteen Jopa alle 100 mgy saattaa ehkä vaikuttaa marginaalisesti lapsen älykkyyteen Viikkoina 18 27 herkkyys on alhaisempi. Vakava jälkeenjääneisyys, josannos yli 1000 mgy. 43
Altistunut atomipommituksessa kohdussa 8 9 viikkoa hedelmöityksestä (11. raskausviikko) Säteilyannos 860 mgy. Pienipäinen, jälkeenjäänyt. Aivojen magneettikuvaus 41 vuotiaana: runsaasti ektooppista, harmaata aivosubstanssia i aivokammioiden seinämässä 44
Herkimmässä vaiheessa (raskausviikot 10 17) laajalla lantion kuvauksella voisi olla lievä vaikutus älykkyyteen yy Muuten ei kehitysvammoja odottavan äidin röntgentutkimuksista Herkimmässä vaiheessa raskaus on jo tiedossa Tahaton altistus ei mahdollinen (?) Radiologiset toimenpiteet tai sädehoito: Huomattavasti korkeampia annoksia, jotka voivat vaurioittaa sikiötä. 45
Koko raskauden aikana säteily lisää sikiön syöpäriskiä. Lapsuudenaikaisen syövän yleisyys ilman altistusta on noin 1 : 400 eli 25 : 10 000 Äidin alavatsankuvaus: Jos 10 mgy sikiölle 6 : 10 000 eli 25% lisää 46
Laaja lantion tutkimus, esim. TT kuvaus: 40 mgy sikiölle kaksinkertainen riski Jos tällainen lapsi sairastuu lapsena syöpään probability of causation (syy osuus) 50% Syöpäriski jatkuuaikuisikään aikuisikään. Suuruudesta ei tarkkaa tietoa Syöpäriskin vuoksi laajat röntgentutkimukset vältettävä läpi raskauden Vaihtoehtoiset menetelmät ensisijaisia Kuvauksesta voi olla hyötyä hötä myös lapselle ll 47
Oikeutettu raskauden aikainen TT kuvaus Liikenneonnettomuudessa vammautunut tnainen Sikiön kallo kylkiluita Verta kohdun ulkopuolella Sikiön annos 20 mgy48
3 minuutin TT tutkimus, jonka jälkeen päivystysleikkaus. Nainen ja lapsi jäiväthenkiin. Vapaata verta Munuainen irti aortasta t (ilman kontrastia) Pernassa repeämiä 49
Mahdollisuus saada terve lapsi säteilyaltistuksen jälkeen Sikiön säteilyannos yli luonnon taustan ( G ) Mahdollisuus ettei ole kehityshäiriötä (%) Mahdollisuus ettei sairastu syöpään 0 19 d iä ä (%) (mgy) (%) vuoden iässä (%) 0 97 99,7 1 97 99,7 5 97 99,7 10 97 99,6 50 97 99.4 100 97 99,1 > 100 Mahdollisesti Korkeampi riski 50
Jos lantion kuvaus on tehty ja jälkeenpäin paljastuu, että potilas olikin raskaana, tämä ä ei anna aihetta raskauden keskeytykseen. Epämuodostuman vaara ei ole tavanomaista suurempi. Lisääntynyt syöpäriski ei ole mikään syy keskeytykseen. yy Altistus ei lisää epämuodostumien määrää satunnaisesti ICRP: keskeytys k ei ole oikeutettu säteilyaltistuksen vuoksi, jos sikiön annos on alle 100 mgy 51
Perinnöllinen riski Säteilyn aiheuttama perimävaurio on etupäässä suuria deleetioita (perimäaineksen häviötä), voi käsittää useita geenejä Vain pieni osa näistä voi johtaa elinkelpoisen lapsen syntymään Jos lapsi syntyy, sen lisääntymiskyky huono Monet muutokset valikoituvat pois ensimmäisen sukupolven aikana. Tilastollisesti merkitsevää perinnöllisten haittojen lisäystä ei ole toistaiseksi ti iosoitettu tt ihmisillä. i illä Riskinarvio i perustuu eläinkokeisiin. Arvioitu i riski iki väestötasolla on 02% 0,2 / mansievert 52