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Radiazioni: tra misticismo e realtà

Spesso le parole nucleare o radiazioni ci fanno paura e vengono viste con scetticismo nell’immaginario collettivo. La scienza ci dice tuttavia che sono dei fedeli alleati in molti ambiti. Andiamo a vedere in che modo.

Cos’è una radiazione ionizzante

Benefici delle radiazioni 

Rischi delle radiazioni

Nuove scoperte

Risposta adattativa alle radiazioni 

Conclusioni

Cos’è una radiazione ionizzante

La radiazione ionizzante è un tipo di energia rilasciata dagli atomi che viaggia sotto forma di onde elettromagnetiche (gamma o raggi X) o particelle (neutroni, beta o alfa). La disintegrazione spontanea degli atomi è chiamata radioattività e l’energia in eccesso emessa è una forma di radiazione ionizzante.

Le radiazioni ionizzanti possono essere raggruppate come direttamente ionizzanti o indirettamente ionizzanti.

Qualsiasi particella carica con massa può ionizzare gli atomi direttamente per interazione fondamentale attraverso la forza di Coulomb se trasporta energia cinetica sufficiente. Tali particelle includono nuclei atomici, elettroni, muonipioni carichi, protoni e nuclei carichi energetici privati ​​dei loro elettroni. Quando si muovono a velocità relativistiche (vicino alla velocità della luce) queste particelle hanno energia cinetica sufficiente per essere ionizzanti e danneggiare il DNA.

La radiazione indirettamente ionizzante è elettricamente neutra e non interagisce fortemente con la materia. Quindi, la maggior parte degli effetti di ionizzazione è dovuta alla ionizzazione secondaria, tramite formazione di ROS (Specie Reattive dell’Ossigeno).

Benefici

Grazie alla scoperta delle radiazioni la scienza ha fatto balzi da giganti. Una delle principali applicazioni delle radiazioni è rappresentata dalla diagnostica in ambito medico.

Nel 1895 Wilhelm Conrad Röntgen ha scoperto ed eseguito la prima radiografia della storia, cambiando la medicina in modo radicale. Oggi, infatti,  è indispensabile l’uso delle radiazioni non solo nella diagnosi, ma anche nella cura di molte malattie.

Con la radiografia, ad esempio, risulta possibile lo studio dello scheletro, ma anche dei tessuti molli, sebbene con una proiezione bidimensionale. Con la TC si possono studiare le più disparate lesioni d’organo con delle ricostruzioni tridimensionali. Ancora, sfruttiamo tecniche come la PET che ci permette di valutare il metabolismo delle cellule e quindi di studiare patologie tumorali e infiammatorie.

In ambito non medico le radiazioni hanno svariati utilizzi: dalla Cristallografia a raggi X, che permette di studiare la struttura tridimensionale di ogni molecola a livello atomico, alla sterilizzazione di materiali tramite l’utilizzo di raggi UV o Gamma, a seconda dei vari usi.

Crediti immagine: https://iycr2014.cristallografia.org/

Ancora, è possibile usare le radiazioni di decadimento del Carbonio14 per riuscire a datare l’età di qualunque oggetto. Infatti questo isotopo del Carbonio ha un tempo di dimezzamento 5734 anni, calcolando quanti atomi di esso sono presenti in un oggetto, è possibile definirne la vita.

Rischi

Effetti delle radiazioni sul corpo umano Fonte: concert-h2020.eu

Ma non è tutto oro quel che luccica, infatti ad alte dosi le radiazioni hanno effetti collaterali:

  • Secondo le tabelle dell’Oms, se si viene esposti a 1.000 mSv nell’arco di un’ora si incorre in alterazioni temporanee dell’emoglobina.
  • Quando si sale a 2000-5000 mSv/h si hanno perdita dei capelli, nausea, emorragie, cataratta, danni a: tiroide, midollo osseo, intestino, pelle, organi riproduttivi.
  • Con 4000 mSv/h assorbiti in una settimana si ha la morte nel 50% dei casi, con 6 è morte certa e immediata.

Tuttavia simili livelli di radiazioni sono impossibili da raggiungere in condizioni normali, infatti una radiografia del torace espone a circa 0.7 mSv, mentre una TAC con mezzo di contrasto espone a circa 6-7 mSv.

Livelli di radiazioni in ambito medico – Fonte: UFSP

Nuove scoperte

Attualmente il sistema usato per la radioprotezione si chiama LNT (modello lineare senza soglia) che si basa sostanzialmente sul diminuire le radiazioni alla minima dose necessaria (As Low As Reasonably Achievable). Questo sistema però, si basa non su dati certi ma sulla credenza popolare, dato che quando fu istituito si ignoravano gli effetti delle radiazioni.

Nuovi studi dimostrano come questo concetto limita troppo l’uso delle radiazioni, infatti è stato provato che sotto i 100 mSv all’anno non ci sono effetti collaterali sulla salute, neanche lievi. Anzi, è stato dimostrato da una metanalisi su più di 1 milione di lavoratori a rischio che minime dosi di radiazioni, stimolando i processi di riparazione del DNA, si sono rivelate protettive nei confronti di alcuni tumori solidi.

Differente risposta molecolare ai diversi dosaggi di radiazioni ©Jacopo Burgio

Sempre nello stesso studio hanno analizzato popolazioni che vivono in alcune regioni come Guarapari (Brasile), Kerala (India), Ramsar (Iran) e Yangjiang (Cina), dove la radiazione di fondo naturale (data per lo più dal gas Radon) può raggiungere diverse centinaia di mSv/anno. Inizialmente, i ricercatori si aspettavano di trovare una relazione positiva tra i livelli di radiazioni di fondo e il rischio di malattia. Nella maggior parte di questi studi i ricercatori non hanno riscontrato alcun rischio per la salute, confrontando le popolazioni residenti in aree di radiazioni di fondo di alto livello con quelle residenti in luoghi di radiazioni di fondo di basso livello. Inoltre, diversi studi hanno dimostrato alcune prove che i livelli di radiazione di fondo naturale sono inversamente correlati con la mortalità per cancro.

Risposta adattativa alle radiazioni

Il nostro organismo, tende ad adattarsi ai vari stimoli esterni.

Una radiazione che va a colpire il DNA o che genera ROS, andrà a stimolare tutti quei processi di riparazione del danno cellulare insiti nel nostro genoma. Si va dalla morte programmata della cellula (apoptosi) all’attivazione delle elicasi e nucleotidasi. Esse andranno ad aprire il DNA tagliando la parte danneggiata, per andarla poi a sostituire con un frammento corretto (Riparazione per escissione di base, Riparazione per escissione di nucleotidi, Mismatch repair, ecc.) generato dalla DNA polimerasi.

Quando questo tipo di risposta adattativa alle radiazioni si attiva, un suo leggero eccesso può essere responsabile di un “plus di riparazione”, andando a riparare altre zone del DNA che magari erano danneggiate per altri motivi. Ecco spiegato il meccanismo attraverso cui minime dosi di radiazione sono protettive nei confronti di diversi tumori solidi.

Effetti fisiologici indotti dalle radiazioni ionizzanti ©Jacopo Burgio

Conclusioni

È chiaro che il modello LNT sia ormai obsoleto, e che, in generale, la concezione del nucleare “cattivo” sia sbagliata,come abbiamo analizzato in altri due precedenti articoli. Le radiazioni ed il nucleare ci proferiranno ulteriori soddisfazioni e opportunità se solo noi saremo capaci di vederli come tali senza pregiudizi. 50 anni fa saremmo morti perché la mancanza della TAC avrebbe fatto sfuggire le giuste diagnosi, oggi questo non accade. Dati gli imprevedibili progressi della scienza un domani, magari cureremo molto più facilmente patologie odierne di difficile gestione. Fidiamoci della Scienza!

Quest’oggi noi riscattiamo il mondo dal misticismo e dalla tirannia e lo accompagniamo in un futuro più radioso di quanto lo si possa immaginare.

 

Gabriele Galletta & Roberto Palazzolo

Covid-19: cosa accade nelle terapie intensive

In questi giorni di quarantena che sembrano interminabili, scanditi da bollettini della protezione civile e dai telegiornali, si sono diffuse molte immagini provenienti dai reparti in cui si trovano i pazienti affetti da SARS-CoV-2.
I soggetti più gravi, che non riescono a ventilare autonomamente, vengono trasferiti in dei settori speciali chiamati terapie intensive.
Ma cosa sono questi reparti?
Come si evince dal nome si tratta luoghi in cui vengono ricoverati coloro che necessitano di attenzioni e cure speciali come per esempio il supporto delle funzioni vitali.


Di cosa dispone un reparto di terapia intensiva?

Solitamente ogni posto letto è dotato di un ventilatore meccanico autonomo, un defibrillatore, un impianto di aspirazione e un infusore, tutto il necessario per far fronte a qualsiasi emergenza.
Si è parlato tanto ultimamente della mancanza di spazio in questi reparti e la ragione sta proprio nella complessità delle apparecchiature richieste e nella difficoltà nel reperirle in tempi brevi.
Le terapie intensive italiane, infatti, non erano state progettate per sostenere un’epidemia di così vasta portata.

Vite sospese

Molti si chiedono come sia la permanenza in ospedale per i pazienti che hanno contratto il nuovo coronavirus. Molti sono intubati e sedati e dalle foto che ogni tanto trapelano, condivise sui social, spesso li si vede riversi a pancia in giù.
Questa posizione apparentemente innaturale ha generato delle domande nella popolazione del web e anche, a volte, paura per qualcosa che non capita di vedere spesso.
Ma perché i pazienti vengono pronati?

La pronazione

C’è un motivo per cui la pronazione è preferita rispetto alla supinazione nel trattamento dei pazienti con insufficienza respiratoria.
Uno studio del 1976 ha dimostrato un miglioramento nella ventilazione nei pazienti che vengono pronati, con un incremento della sopravvivenza del 10-17%.
La ragione del miglioramento è da ricercarsi nel reclutamento di aree polmonari prima non ventilate o dallo spostamento della perfusione dalle aree non ventilare a quelle ventilate.
Adesso, sorge spontanea un’altra domanda: perché il nuovo coronavirus ha costretto al ricovero di così tante persone in terapia intensiva?

La polmonite interstiziale

Il Covid-19 è un virus dalle manifestazioni multiformi: la presentazione clinica può variare da asintomatica a un lieve raffreddore fino a una polmonite interstiziale con grave insufficienza respiratoria. È proprio quest’ultima la ragione della pericolosità del patogeno, unita alla sua elevata contagiosità.
La gravità del quadro clinico nei pazienti appare subito evidente se si dà uno sguardo agli esami radiologici: 

  • nelle prime fasi si evidenziano delle opacità dette “a vetro smerigliato”, bilaterali, per aumento dello spessore del tessuto polmonare, e un ispessimento dei setti alveolari.
  • successivamente, queste opacità si estendono a tutto il polmone, arrivando nel tempo a consolidarsi grazie all’azione del virus stesso.

Questa situazione può prendere due strade, quella della risoluzione e quindi della guarigione o, purtroppo, quella della Sindrome da Distress Respiratorio Acuto.

Altre indagini strumentali

Molto utile si sta rivelando la TC del torace, considerata l’esame di scelta per lo studio del Covid-19, soprattutto nelle fasi iniziali, che mostrano sempre quelle aree di consolidamento e opacità disposte prevalentemente nei lobi inferiori e posteriori.
Tuttavia, questi sono reperti aspecifici, ritrovabili in altri quadri patologici.

L’ecografia invece, è strettamente riservata all’utilizzo da parte dei medici che lavorano in terapia intensiva perché prevede un contatto molto stretto tra operatore e paziente, oltre a richiedere una certa esperienza.

Si può prevedere l’andamento della malattia?

Purtroppo ad oggi, pur con le conoscenze che abbiamo acquisito in tempi da record, non è possibile sapere se un paziente andrà incontro a insufficienza respiratoria o meno.
L’unico parametro affidabile sembra essere la storia clinica pregressa della persona e le sue eventuali patologie, ma ogni giorno la ricerca fa un piccolo passo verso la risoluzione di questo enigma che è il SARS-CoV-2.
Si spera quindi che presto le terapie intensive diventino un luogo di speranza e di vita e non di morte.

 

 

Maria Elisa Nasso

Covid-19: il rischio per bambini e donne in gravidanza

In uno scenario mondiale in cui la pandemia di COVID-19 desta preoccupazioni e miete nuove vittime sono molte le questioni lasciate irrisolte. Tra queste, la convinzione speranzosa che la SARS-CoV2 non colpisca i pazienti di età pediatrica. Ma, è proprio così? 

La malattia da COVID-19 (o malattia respiratoria acuta da SARS-CoV2) è una condizione patologia su base infettiva eziologicamente associata al virus SARS-Cov2, che comporta da un punto di vista clinico:

  1. Un quadro asintomatico;
  2. Un quadro sintomatico con febbre, tosse secca, astenia, mialgie, congestione nasale, vomito, diarrea. Nei casi più severi: polmonite, sindrome respiratoria acuta grave, insufficienza renale.

La COVID-19, che ha reso l’Italia il Paese con il maggior numero di contagi dopo la Cina, colpisce meno frequentemente i pazienti di età pediatrica. Tale caratteristica accomuna il SARS-CoV2 con il SARS-CoV (responsabile della SARS, nel contesto della quale non furono registrati morti tra bambini ed adulti di età posta al di sotto dei 24 anni). Il più grande studio cinese nell’ambito di COVID-19, pubblicato su JAMA l’11 febbraio, riportava determinate cifre significative: dei 44.672 casi confermati all’identificazione del genoma virale sul tampone, solo meno dell’1% era associato a pazienti di età al di sotto dei 10 anni. Attualmente in Italia tra i contagiati:

  • meno dello 0,5% presenta un’età compresa tra 0 e 9 anni;
  • meno dell’1% presenta un’età compresa tra 10 e 19 anni.

Il minor numero di contagi in età pediatrica può essere associato:

  1. A fattori esterni: la popolazione di età pediatrica, rapportata alla popolazione adulta, è meno esposta a luoghi che potrebbero favorire la rapida diffusione del virus quali treni, aerei, stazioni, aeroporti;
  2. A fattori intrinseci al sistema immunitario. Secondo studi recenti la popolazione pediatrica presenta una resistenza intrinseca al SARS-CoV2 per una maggior espressione della risposta immunitaria innata e per una minor espressione dei recettori indicati con l’acronimo di ACE2 (Angiotensin-converting enzyme 2),  evenienza che deriva da uno studio condotto nel 2006 sui topi. Il SARS-CoV2 lega tale recettore per invadere sia gli elementi cellulari polmonari che altri distretti (cuore, mucosa del cavo orale, mucosa del distretto gastrointestinale, distretto epatobiliare).

I bambini rappresentano vettori per la trasmissione dell’infezione?

I pazienti di età pediatrica possono comunque infettarsi, risultando dei vettori per la trasmissione dell’infezione, motivo per il quale uno dei provvedimenti, precocemente messo in atto dal governo cinese e successivamente italiano, comprende la chiusura delle scuole. I pazienti di età pediatrica possono di fatto ammalarsi, anche se meno frequentemente rispetto ai pazienti di età adulta, presentando nella maggior parte dei casi sintomi lievi e/o moderati. 

La COVID-19 si manifesta con gli stessi sintomi nei pazienti adulti e pediatrici?

Secondo i dati raccolti dal Children Hospital di Wuhan, l’infezione sintomatica da COVID-19, comprende:

  1. Tosse (65% dei casi);
  2. Febbre (60% dei casi);
  3. Diarrea (15% dei casi);
  4. Scolo mucoso in retrofaringe (15% dei casi);
  5. Rantoli (15% dei casi);
  6. Distress respiratorio (5% dei casi);
  7.  Linfopenia  (35% dei casi);
  8. La TC del torace mostra immagini simili a quelle rilevabili in età adulta: aree di addensamento a livello subpleurico, con caratteristiche a vetro smerigliato, oppure aree di addensamento caratterizzate da alone infiammatorio circostante; la quasi totalità dei casi presenta, tuttavia, un quadro radiologico lieve.

COVID-19 e gravidanza: che rischio corre il feto?

Nelle scorse settimane un neonato londinese è risultato positivo al virus dopo essere nato da madre con polmonite COVID-19. Sono noti anche altri casi in Cina, tra cui Xiao Xiao, la neonata guarita spontaneamente dopo soli 17 giorni di vita.
Uno studio recentemente pubblicato su The Lancet ha esaminato nove donne incinte tra i 26 e i 40 anni con polmonite da SARS-CoV-2; sono stati analizzati:
–  Campioni di liquido amniotico;
– Sangue cordonale;
– Latte materno;
Successivamente sono stati eseguiti tamponi faringei sui neonati, tutti risultati negativi, concludendo che non c’è evidenza di infezione intrauterina attraverso la placenta, o tramite latte materno. Bisogna aggiungere, tuttavia, che le nove donne hanno subito un parto cesareo al terzo trimestre e che la limitata casistica non ha consentito di effettuare ulteriori studi.
Ad oggi, un’eventuale infezione neonatale da SARS-CoV-2 potrebbe essere acquisita per via respiratoria dalla madre nel post partum, basti pensare alla vicinanza tra il viso della madre e quello del bimbo durante l’allattamento.
Caterina Andaloro
Bibliografia
1.Epidemia COVID-19. Istituto superiore di sanità, Roma.
integrata-COVID-19_09-marzo-2020.pdf [accesso in data 11/03/2020]
2. Lee P-I et al., Are children less susceptible to COVID-19? Journal of Microbiology,
Immunology and Infection. 2020. https://doi.org/10.1016/j.jmii.2020.02.011.
3. Xia W et al. Clinical and CT features in pediatric patients with COVID‐19 infection:
Different points from adults. Pediatric Pulmonology. 2020;1–6.
4. General Office of the National Health Commission of China. Diagnosis and
Treatment Protocol for 2019‐nCoV. 5th ed. Beijing, China: National Health
Commission of China;