Danni da radiazioni

Le radiazioni ionizzanti danneggiano i tessuti in modi diversi, a seconda del tipo di radiazione, della sua dose, dell'intensità e del tipo di esposizione esterna. I sintomi possono essere locali (ad esempio, ustioni) o sistemici (ad esempio, malattia acuta da radiazioni). La diagnosi si basa sull'anamnesi di esposizione alle radiazioni e talvolta su contatori alfa o contatori Geiger. Il trattamento del danno da radiazioni consiste nell'isolamento e (se indicato) nella decontaminazione, ma generalmente è indicata una terapia di supporto. In caso di contaminazione interna con radionuclidi specifici, vengono utilizzati inibitori dell'assorbimento o agenti chelanti. La prognosi viene valutata misurando la conta linfocitaria durante le prime 24-72 ore.

Le radiazioni sono onde elettromagnetiche ad alta energia (raggi X, raggi gamma) o particelle (particelle alfa, particelle beta, neutroni) emesse da elementi radioattivi o da fonti artificiali (come tubi a raggi X e apparecchiature per la radioterapia).

Le particelle alfa sono nuclei di elio emessi da vari radionuclidi (ad esempio plutonio, radio, uranio), che non penetrano nella pelle a una profondità superiore a 0,1 mm. Le particelle beta sono elettroni ad alta energia emessi da nuclei di atomi instabili (in particolare, ¹³⁷ Cs, ¹³¹ I). Queste particelle possono penetrare nella pelle a una profondità maggiore (1-2 cm) e causare danni all'epitelio e allo strato sottoepiteliale. I neutroni sono particelle elettricamente neutre emesse dai nuclei di alcuni atomi radioattivi e formate a seguito di reazioni nucleari (ad esempio nei reattori, negli acceleratori lineari); possono penetrare in profondità nei tessuti (oltre 2 cm), dove le loro collisioni con atomi stabili provocano l'emissione di particelle alfa e beta e radiazioni gamma. Le radiazioni gamma e X sono radiazioni elettromagnetiche ad alta energia (ovvero fotoni) che possono penetrare i tessuti umani a molti centimetri di profondità.

Per queste caratteristiche, le particelle alfa e beta esercitano il loro effetto dannoso primario quando gli elementi radioattivi che le emettono si trovano all'interno del corpo (contaminazione interna) o direttamente sulla sua superficie. I raggi gamma e i raggi X possono causare danni a grande distanza dalla loro sorgente e sono una causa tipica di sindromi acute da radiazioni (vedere la sezione dedicata).

Unità di misura. Si distinguono le seguenti unità di misura: roentgen, gray e sievert. Roentgen (R) è l'intensità dei raggi X o gamma nell'aria. Gray (Gy) è la quantità di energia assorbita dai tessuti. Poiché il danno biologico per Gray varia a seconda del tipo di radiazione (è maggiore per neutroni e particelle alfa), la dose in Gray deve essere moltiplicata per un fattore di qualità, che è un'altra unità di misura: il sievert (Sv). Gray e Sievert hanno sostituito le unità "rad" e "rem" (1 Gy = 100 rad; 1 Sv = 100 rem) nella nomenclatura moderna e sono praticamente equivalenti quando descrivono le radiazioni gamma o beta.

Esposizione alle radiazioni. Esistono due tipi principali di esposizione alle radiazioni: contaminazione e irradiazione. In molti casi, le radiazioni hanno entrambi gli effetti.

• La contaminazione è l'ingresso e la ritenzione di materiale radioattivo nell'organismo, solitamente in polvere o liquido. La contaminazione esterna si verifica sulla pelle o sugli indumenti, da cui può staccarsi o semplicemente sfregare, contaminando altre persone e gli oggetti circostanti. Il materiale radioattivo può anche essere assorbito attraverso i polmoni, il tratto gastrointestinale o penetrare attraverso la pelle (contaminazione interna). Il materiale assorbito viene trasportato in vari siti dell'organismo (ad esempio, il midollo osseo), dove continua a emettere radiazioni fino a quando non viene rimosso o fino a quando non decade. La contaminazione interna è più difficile da rimuovere.
• L'irradiazione è l'effetto di radiazioni penetranti, ma non di sostanze radioattive (ovvero non vi è contaminazione). Di norma, questo effetto è causato da radiazioni gamma e raggi X. L'irradiazione può interessare l'intero corpo, con la formazione di sintomi sistemici e sindromi da radiazioni (vedere la sezione pertinente), o una piccola parte di esso (ad esempio, durante la radioterapia) con manifestazioni locali.

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Fisiopatologia del danno da radiazioni

Le radiazioni ionizzanti danneggiano mRNA, DNA e proteine direttamente o attraverso la formazione di radicali liberi altamente reattivi. Dosi elevate di radiazioni ionizzanti causano la morte cellulare, mentre dosi inferiori compromettono la proliferazione cellulare. Il danno ad altri componenti cellulari provoca ipoplasia progressiva, atrofia e, infine, fibrosi. Il danno genetico può innescare la trasformazione maligna o difetti genetici ereditari.

I tessuti che normalmente si rinnovano rapidamente e continuamente sono particolarmente vulnerabili alle radiazioni ionizzanti. Le cellule linfoidi sono le più sensibili alle radiazioni, seguite in ordine decrescente dalle cellule germinali, dalle cellule in divisione del midollo osseo, dalle cellule epiteliali intestinali, dall'epidermide, dagli epatociti, dall'epitelio degli alveoli polmonari e dei dotti biliari, dalle cellule epiteliali renali, dalle cellule endoteliali (pleura e peritoneo), dalle cellule nervose, dalle cellule ossee, dalle cellule del tessuto connettivo e dalle cellule muscolari.

La dose esatta alla quale inizia la tossicità dipende dalla dinamica dell'irradiazione, ovvero una singola dose rapida di pochi Gray è più distruttiva della stessa dose somministrata nell'arco di settimane o mesi. La risposta alla dose dipende anche dall'area del corpo irradiata. La gravità della malattia è indiscussa, con casi fatali che si verificano con irradiazione corporea totale >4,5 Gy; tuttavia, dosi di decine di Gray possono essere ben tollerate se l'irradiazione è distribuita su un lungo periodo di tempo e concentrata su una piccola area del corpo (ad esempio, trattamento del cancro).

I bambini sono più vulnerabili ai danni delle radiazioni a causa del più elevato tasso di proliferazione cellulare e del maggior numero di divisioni cellulari.

Fonti di radiazioni

Le persone sono costantemente esposte alle radiazioni naturali (radiazione di fondo). La radiazione di fondo include la radiazione cosmica, la maggior parte della quale viene assorbita dall'atmosfera. Pertanto, la radiazione di fondo ha un impatto maggiore sulle persone che vivono in alta montagna o che viaggiano in aereo. Gli elementi radioattivi, in particolare il gas radon, si trovano in molte rocce e minerali. Questi elementi finiscono in varie sostanze, inclusi alimenti e materiali da costruzione. L'esposizione al radon rappresenta solitamente i 2/3 della dose totale di radiazioni naturali.

Fonti di radiazioni

Sintomi di avvelenamento da radiazioni

Le manifestazioni variano a seconda che le radiazioni ionizzanti colpiscano l'intero corpo (sindrome acuta da radiazioni) o solo una parte di esso.

Dopo l'irradiazione di tutto il corpo si verificano diverse sindromi. Queste sindromi si distinguono in tre fasi:

• fase prodromica (da 0 a 2 giorni dopo l'irradiazione) con debolezza generale, nausea e vomito;
• fase asintomatica latente (1-20 giorni dopo l'irradiazione);
• fase acuta della malattia (2-60 giorni dopo l'irradiazione).

Sintomi di avvelenamento da radiazioni

Diagnosi del danno da radiazioni

Dopo l'irradiazione acuta, vengono eseguiti esami di laboratorio, tra cui emocromo, emochimica e analisi delle urine. In caso di trasfusioni di sangue o, se necessario, trapianto di cellule staminali, vengono determinati il gruppo sanguigno, la compatibilità e gli antigeni HLA. La conta linfocitaria viene eseguita 24, 48 e 72 ore dopo l'irradiazione per valutare la dose iniziale di radiazioni e la prognosi. Gli esami del sangue clinici vengono ripetuti settimanalmente. Ciò è necessario per monitorare l'attività del midollo osseo e, se necessario, in base al decorso clinico.

Diagnosi del danno da radiazioni

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Trattamento dei danni da radiazioni

L'esposizione a radiazioni ionizzanti può essere accompagnata da lesioni fisiche (ad esempio a causa di un'esplosione o di una caduta); la lesione concomitante può essere più pericolosa per la vita dell'esposizione alle radiazioni e richiedere un trattamento immediato. Il trattamento delle lesioni gravi non deve essere ritardato fino all'arrivo dei servizi di radiodiagnostica e protezione. Le precauzioni standard utilizzate di routine nella terapia dei traumi sono sufficienti a proteggere i soccorritori.

Trattamento dei danni da radiazioni

Previsione dei danni da radiazioni

In assenza di cure mediche, la DL 50 (la dose che causa la morte nel 50% dei pazienti entro 60 giorni) per l'irradiazione a corpo intero è di circa 4 Gy; dosi >6 Gy sono quasi sempre fatali. A dosi <6 Gy, la sopravvivenza è possibile in modo inversamente proporzionale alla dose totale. Anche il tempo necessario al decesso è inversamente proporzionale alla dose (e quindi ai sintomi). La morte sopraggiunge entro poche ore o pochi giorni per la sindrome cerebrale e solitamente entro 3-10 giorni per la sindrome gastrointestinale. Per la sindrome ematologica, la morte è possibile entro 2-4 settimane a causa di infezione secondaria o entro 3-6 settimane a causa di emorragia massiva. I pazienti che hanno ricevuto dosi di irradiazione a corpo intero <2 Gy di solito guariscono completamente entro un mese, sebbene siano possibili complicazioni tardive (ad esempio, cancro).

Durante il trattamento, la LD 50 è di circa 6 Gy, in alcuni casi i pazienti sono sopravvissuti dopo l'irradiazione con 10 Gy.

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