Sorgenti radioattive per uso medico e industriale

Nelle strutture sanitarie si utilizzano sorgenti radioattive sigillate e non sigillate, a scopo sia terapeutico che diagnostico.

Nel trattamento radioterapico di lesioni tumorali in particolari sedi del corpo (cavo orale, collo dell’utero, retto ecc.) si usano sorgenti radioattive sigillate (cioè inglobate in matrici solide), molto piccole (in forma di semi, aghi), adatte ad essere introdotte in cavità corporee o interstizi. Si parla in questo caso di brachiterapia, cioè radioterapia a distanza ravvicinata, e gli isotopi più utilizzati sono iridio 192 e iodio 125.
In passato si usavano anche sorgenti di cobalto o di cesio per irradiare i tessuti da trattare a distanza; in questo caso si parla di teleterapia. Attualmente per questo tipo di trattamenti è diffuso l’impiego di acceleratori di particelle che producono raggi X ad alta energia e non contengono sorgenti radioattive.  

In alcuni casi il trattamento terapeutico viene effettuato somministrando radiofarmaci in forma liquida che sono scelti in funzione della loro capacità di concentrarsi negli organi o tessuti malati, che devono essere colpiti dalle radiazioni. Si parla in questo caso di radioterapia metabolica.

A scopo diagnostico si utilizzano prevalentemente sorgenti non sigillate, cioè liquide, che vengono somministrate ai pazienti sotto forma di radiofarmaci di cui si sfrutta la capacità di concentrarsi in determinati organi. La distribuzione delle sostanze radioattive nel corpo del paziente viene rivelata con strumenti particolari (gamma-camera, PET-TC) e genera immagini che permettono di individuare anomalie morfologiche o funzionali degli organi interessati. In questi casi la scelta delle sorgenti radioattive da utilizzare ricade su quelle che sono caratterizzate da un tempo di dimezzamento breve o addirittura brevissimo, che entro poco tempo dalla somministrazione (alcune ore o giorni) decadono completamente.

Alcuni dei radionuclidi utilizzati in Medicina Nucleare sono elencati di seguito: carbonio 11, fluoro 18, azoto 13, ossigeno 15, tutti a tempo di dimezzamento brevissimo, prodotti in ciclotroni; tecnezio 99m, iodio 131, iodio 123, tallio 201, indio 111, lutezio 177, erbio 169, ittrio 90, renio 186, samario 153 e radio 223, a tempo di dimezzamento dell’ordine di ore o al massimo giorni.
Tra tutti, il radionuclide più utilizzato è il tecnezio 99 metastabile, usato in diagnostica per le sue emissioni gamma a 140 keV, che ha tempo di dimezzamento di circa 6 ore.
Un altro radionuclide molto utilizzato soprattutto nella terapia dei tumori tiroidei, grazie alle sue emissioni di particelle beta ed al suo comportamento metabolico è lo iodio 131, che ha tempo di dimezzamento di circa 8 giorni.

Le sorgenti impiegate a scopo medico vengono gestite da personale specializzato, in strutture ospedaliere, all’interno di un sistema di gestione controllato anche per quanto riguarda la produzione e l’allontanamento dei rifiuti. In particolare, la legge prevede che nelle prime ore dopo la somministrazione gli escreti dei pazienti trattati con radiofarmaci siano raccolti in apposite vasche collegate ai servizi igienici degli ospedali, in cui rimangono per il tempo necessario al completo decadimento della radioattività prima di essere scaricati in fognatura. La legge regolamenta anche le condizioni che consentono la dimissione dei pazienti che sono stati trattati con radiofarmaci. In alcuni casi, è possibile che il paziente dimesso trattenga ancora in parte la radioattività che gli è stata somministrata, e per questo motivo è possibile ritrovare sia presso i depuratori (cui confluiscono gli escreti) che presso i termovalorizzatori (cui confluiscono i rifiuti urbani costituiti da avanzi di cibo, dispositivi igienici monouso – pannoloni, eccetera) tracce di radioattività, soprattutto iodio 131 e tecnezio 99 metastabile.  

Le sorgenti radioattive vengono utilizzate in svariate attività industriali; elenchiamo di seguito le più diffuse e gli isotopi in esse impiegate.

• Gammagrafie industriali: si utilizzano sorgenti radioattive che emettono raggi gamma altamente penetranti per eseguire radiografie (in questo caso chiamate “gammagrafie”) su manufatti di alta densità. Sono usate soprattutto in metallurgia, per il controllo di saldature o per rilevare difetti di produzione. Alcuni degli isotopi usati sono cesio 137, cobalto 60, iridio 192, selenio 75
• Misure radiometriche di livello, flusso o densità: per questi impieghi, in metallurgia e nell’industria estrattiva si usano cesio 137e cobalto-60
• Processi industriali di sterilizzazione, polimerizzazione, conservazione di derrate alimentari: anche in questi casi si usano sorgenti che emettono raggi gamma, solitamente cesio 137e cobalto 60.

In altri casi si usano sorgenti che emettono radiazioni poco penetranti, cioè particelle alfa o beta, come nel caso di:
• Misure di spessore nell’industria tessile o cartaria, per esempio, con americio 241 o kripton 85
• Misure di umidità con dispositivi contenenti radio-berillio o americio-berillio
• Analisi chimiche con strumenti che contengono sorgenti di nichel 63 o carbonio 14