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 protoni elektroni 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 Radionuklidit 13h Epästabiileja isotooppeja jotka hajoavat radioaktiivisen hajoamisen kautta Atomin ydin on virittyneessä tilassa Radioaktiivinen hajoaminen stable 15.7 mil.y. 8d 123 I 127 I 129 I 131 I I-123 I-127 I-129 I-131 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
Alfasäteily ( ) Hiukkassäteily 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 Muuttaa helposti kulkusuuntaansa, siroaminen Mari Raki 4 December 2012 7
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
SPECT PET Yleisimmät SPECT ja PET radionuklidit 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 I-131 (radiotherapy) -, 8.03 days 364 kev Radionuclide Decay Mode Half-Life Main Emission Energy 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 B A 10 x vapaaraja 10 000 x vapaaraja 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 varastossa olevista aineista on pidettävä kirjaa Mari Raki 4 December 2012 24
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