background image

Dr. Nadia Aziz Nasir 

C.A.B.C.M 

Department of Community Medicine 

Baghdad Medical college 

 


background image

 Objectives 

Define Radiation & Ionizing Radiation 

Describe types  & sources of Ionizing Radiation 

Understand measurement of Ionizing Radiation 

Describe biological & clinical effects  

Describe preventive measures 

 


background image

Radiation 

Definition

: Energy emitted from a source e.g.  

heat or light from the sun  

microwaves from an oven 

 X rays from an X-ray tube 

 gamma rays from radioactive elements 
 


background image

Ionizing Radiation 

Radiation with 

enough energy 

so that during 

an interaction with an atom, it can remove 
tightly bound electrons from the orbit of an 
atom, causing the atom to become charged or 
ionized. 

Occurs in two forms - 

waves 

or 

particles

.   

 


background image

Ionizing Radiation

 

Forms of electromagnetic radiation differ only in 

frequency

 and 

wave length

Heat waves 

Radio waves 

Infrared light 

Visible light 

Ultraviolet light 

X rays 

Gamma rays 
 


background image

Ionizing Radiation

 

Longer wave length, lower frequency waves (heat 
and radio) have less energy than shorter wave 
length, higher frequency waves (X and gamma rays). 

 Not all electromagnetic (EM) radiation is ionizing. 

 Only the 

high frequency 

portion of the 

electromagnetic spectrum which includes X rays 

 


background image

Ionizing Radiation

 

Ionizing Radiation occurs in two forms : 

 

waves  

particles

.   

 


background image

Ionizing Radiation

 

 

Waves 

Most of the types of electromagnetic radiation (e.g. 
visible light, radio waves) exhibit “wave-like” behavior 
in their interaction with matter.  

Photons are 

chargeless

 bundles of energy that travel in 

a vacuum at the velocity of light, which is 300 000 
km/sec. 

 


background image

Ionizing Radiation

 

Particulate 

Particulate radiation, consisting of 

atomic

 or 

subatomic 

particles

 (electrons, protons, etc.) which carry energy in 

the form of 

kinetic energy

Alpha

 particles and 

beta

 particles are considered 

directly ionizing

 because they 

carry a charge 

and can, 

therefore, interact directly with atomic electrons 


background image

Ionizing Radiation

 

2- 

Electromagnetic

 

type of ionizing radiation includes    

gamma

 and 

X rays

. These are indirectly ionizing because 

they are 

electrically neutral 

(as are all electromagnetic 

radiations) and do not interact with atomic electrons 

 


background image

background image

Ionizing Radiation

 

Atoms

, in their normal state, are 

electrically neutral 

because the negative charge of electrons outside the 
nucleus equals the positive charge of the nucleus. 


background image

Isotopes 

 

Are atoms with the 

same number of protons 

and 

different number of neutrons

. An isotope may be 

one or more forms of the same element having the 

same

 

atomic

 number, 

differing mass 

numbers.

 


background image

Isotopes 

The different forms of an element may be 

stable

 or 

unstable

 (radioactive).  

Since they are forms of the same element, they possess 
identical 

chemical

 and 

biological

  

    properties. 

 


background image

Isotopes

 

Activity of a radioisotope  

Is measured by how many atoms 

undergo radioactive 

decay

 per a unit of time. 

 Only the amount of energy of ionizing radiation that 

absorbed

 by the human body can cause 

harm to health


background image

Measures of Ionizing Radiation 

The 

international (SI) unit 

of measure for absorbed dose 

is the 

gray

 (Gy) 

The 

gray

 is defined as 

1 joule of energy deposited in 1 

kilogram of mass.  

The old unit of measure for this is the 

rad

, which stands 

for "

radiation absorbed dose

."  

1 Gy = 100 rad. 

 


background image

Measures of Ionizing Radiation

 

 

Equivalent dose :

 the biological effect depends on: 

The amount of the 

absorbed

 dose  

The 

intensity

 of ionization in living cells caused by 

different type of radiations. 

The unit of equivalent dose is the 

sievert

 (Sv).  

The old unit of measure is the 

rem

.  1 Sv = 100 rem. 

 


background image

Alpha particles 

 

 

Are identical to a 

helium

 nucleus. 

They are a 

highly ionizing 

form of particle radiation 

have 

low penetration 

depth. 

 They can be 

stopped 

by a few centimeters of air, or by 

the skin.  

 


background image

Beta particles 

Are 

high-energy

 & high-speed 

electrons

  

Emitted by certain types of radioactive nuclei, such 
as 

potassium-40.  

The production of beta particles is termed beta 
decay.  

 


background image

 

 

 

 

Gamma radiation

 

 

It’s a type of 

electromagnetic

 radiation of extremely 

high 

frequency.  

Shielding

 from gamma rays requires 

large amounts of mass

in contrast to alpha particles which can be blocked by paper 
or skin, and beta particles which can be shielded by foil.  

Lead shield is better 

as a gamma shield, than an equal mass 

of another shielding material such as aluminum, concrete, 
water or soil.  

 


background image

X-rays  

 

 Due to their 

penetrating

 ability, X-rays are widely 

used to image the inside of objects, e.g. in 

medical 

radiography

 and 

airport security 

 


background image

background image

Sources of Radiation

 

 

Large proportion of the average annual radiation dose 
received by people results from 

natural environmental 

sources (air, water, food & soil). 

Each member of the world population is exposed, on 
average, to 

2.4 mSv/yr 

of ionizing radiation from 

natural sources. 

In some areas, the natural radiation dose may be 5 to 
10-times higher to large number of people 


background image

Sources of Radiation

 

a- 

cosmic rays

, which originate in outer space are 

higher in mountains & much higher at aircraft altitudes.   

b- 

Terrestrial radiation

, which emanate from thorium, 

uranium, radium & other radioactive constituents of 
the earth crust 

 


background image

Sources of Radiation

 

c- 

internal radiation

, which is emitted by the 

potassium-40, carbon-14, radium and other 
radionuclides normally present in living cells 

d- 

radon

 & its daughter elements, which are inhaled 

in indoor air. 

  

 


background image

Sources of Radiation

 

On average, 

80% 

of the annual dose that a person 

receives is due to 

naturally

 occurring terrestrial and 

cosmic radiation.  

Human exposure to radiation also comes from 

human-

made 

sources ranging from nuclear power generation to 

medical uses of radiation diagnosis or treatment. 

The most common human-made sources of ionizing 
radiation are 

X-ray

 machines and other medical devices. 

 


background image

Sources of Radiation

 


background image

Radiation exposure 

may be

 

1- Instantaneous (atomic bomb)

 

2-chronic (uranium miners)

 

3-fractionated (radiotherapy)

 

4-partial-body

 

 


background image

Radiation exposure

 

   The whole-body exposure is 

more harmful

 than         

  partial-body exposure for a given dose.

 

Radioisotopes decay with time into stable elements 
and have physical half- lives of various lengths, from 
fractions of a second to millions of years. 


background image

Biological & clinical  

effects  

     Atoms or molecules that become ionized attain stability   
     again by forming substances that may 

alter molecular       

     processes

 within a cell or its environment.  

 

 Ionizing radiation, in colliding with a cell, can cause 
changes in its constituents, including 

deoxyribonucleic 

acid(DNA). 

 Such damage, if unrepaired, may 

disable

 or 

kill

 the cell.  


background image

Biological & clinical  

effects 

 

The most sensitive: 

Blood forming organs 

Reproductive organs  

Skin 

Bone and teeth 

Muscle 

Least sensitive: nervous system 

 

 


background image

Biological & clinical  

effects  

Developing 

embryo

 is most sensitive to radiation 

during the 

early stages of differentiation

, and an 

embryo/fetus is more sensitive to radiation 
exposure in the 

first trimester 

than in later 

trimesters. 

 


background image

Acute Effects 

 

All ionizing radiation causes 

similar damage 

at a 

cellular level 

 Alpha and Beta particles cause only 

localized damage

e.g. radiation burns to the skin. 

 Gamma rays are more penetrating, causing 

diffuse 

damage

 throughout the body (e.g. radiation sickness, 

cell's DNA damage, cell death& increasing incidence of 
cancer).  
 


background image

Acute radiation syndrome  

 

The onset and type of symptoms depends on the 
radiation exposure.  

smaller 

doses result in 

gastrointestinal

 effects such as 

nausea and vomiting and symptoms related to 

falling 

blood counts

 such as infection and bleeding.  

larger

 doses can result in 

neurological

 effects and 

rapid 

death.  

 


background image

Delayed effects

 

 

Largely are due to 

1- Mutagenesis 

2- Teratogenesis 

3- Carcinogenesis 

 


background image

Mutagenesis

 

 

Ionizing radiation is a 

germ- cell mutagen 

&causes 

chromosome breaks in somatic cells

 


background image

Teratogenesis 

 

Intrauterine exposure 

to ionizing radiation may 

cause 

small head size 

alone or with 

severe mental 

retardation

.  

Susceptibility to severe mental retardation is 
greatest at 

8 to 15 weeks 

of gestational age. 

 


background image

Carcinogenesis 

 

The maternal exposure to 

diagnostic x-rays 

during 

pregnancy was associated with 

1.5 fold 

excess of 

almost every type of cancer in children younger than 10 
years. 

Its believed that 

leukemia

 is associated with 

in utero

 

exposure to radiation and an increase in 

thyroid cancer 

occurred in children exposed to the atomic bomb 

 


background image

Radon

 

 

Accounts for 

55%

 of background radiation. Radon gas 

comes from radioactive decay of radium, a product of 
ubiquitous uranium deposits in rocks & soil.  

Radon enters homes through 

cracks in the foundation

 & 

granite walls. Thus radiation exposures in basement may 
be higher than those on the first floor level. 

 


background image

Prevention of exposure    

 

External Radiation 

The 

risk of cancer 

associated with most diagnostic 

radiation is 

low

, and use of radiation should 

not be 

restricted 

when needed for correct diagnosis. 

Limitation of radiation

shielding sensitive

 body parts 

such as the thyroid, and ensuring a 

non pregnant 

state 

are components of good medical practice. 


background image

Prevention of exposure    

 

External Radiation 

Computed tomography(CT) scan require radiation 
exposures that 

induce cancer 

later in life, so more 

active 

reduction in CT exposure 

setting was 

recommended. 

 

 


background image

Prevention of exposure

 

RADON 

Radon exposure can be reduced by 

1- 

Increasing

 

ventilation 

2- 

Reducing the influx 

of radon in the home, by sealing 

cracks in the foundation, creating negative pressure 
under the basement floor, and prohibiting the use of 
building materials containing excessive radium. 

 


background image

Prevention of exposure

 

Fallout(Internal Emitters) 

Radioiodines

 are expected to be released after a 

malfunction

 or 

terrorist

 event occurring at a nuclear 

power plant or after the detonation of a nuclear 
weapon.  

Potassium iodide 

(KI) should be administered promptly 

to protect the thyroid from radioiodines. 

 


background image

Good Luck  




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 9 أعضاء و 148 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل