Le radiazioni ionizzanti esercitano effetti biologici su molteplici scale, dalle interazioni molecolari fino alle manifestazioni cliniche, e pertanto costituiscono un fattore di rischio per gli organismi viventi. Ne discende l’esigenza di un sistema organizzato di protezione che tuteli le diverse componenti della popolazione: il pubblico generale, i lavoratori professionalmente esposti e i soggetti che, per motivi sanitari o di ricerca, possono venire in contatto con sorgenti di radiazioni ionizzanti in contesti quali strutture sanitarie, impianti energetici, industrie e laboratori di fisica nucleare e delle particelle.

È utile distinguere due modalità fondamentali di esposizione dei sistemi biologici:

• Irraggiamento esterno, quando la sorgente (apparecchiature radiogene o materiali radioattivi) si trova all’esterno del corpo, con radiazione che lo attraversa o lo colpisce dall’esterno;
• Contaminazione interna, quando radionuclidi vengono introdotti nell’organismo (per inalazione, ingestione o attraverso lesioni cutanee), si distribuiscono o si localizzano in specifici tessuti e irradiano i tessuti circostanti in modo continuo e da posizioni interne.

La pericolosità relativa di queste esposizioni dipende dal tipo e dall’energia della radiazione (per esempio particelle α, β, fotoni γ, neutroni) e dalle caratteristiche biocinetiche del contaminante (organo bersaglio, tempo di permanenza, eliminazione). In generale, la contaminazione interna con emettitori α è particolarmente critica per via dell’elevata densità di ionizzazione su brevi distanze, mentre l’irraggiamento esterno da fotoni penetranti richiede misure di schermaggio e distanza adeguate. La protezione efficace si fonda su misure operative di base – tempo, distanza e schermatura – integrate da procedure di controllo della contaminazione, monitoraggio dosimetrico personale e sorveglianza sanitaria.

Per gli effetti stocastici (tumori radioindotti e danni ereditari), la valutazione prudenziale del rischio adotta comunemente un’ipotesi di proporzionalità tra dose efficace e probabilità di effetto, senza soglia, nota come modello lineare senza soglia: \( P(\text{effetto}) \propto D \). Poiché il rischio va contenuto quanto più possibile, il sistema di protezione radiologica, riconosciuto a livello internazionale (ICRP, IAEA, Direttiva 2013/59/Euratom, d.Lgs. 101/2020), si articola in tre principi, applicati in ordine logico e gerarchico:

1. Giustificazione: ogni pratica o sorgente che comporti esposizione deve essere introdotta e mantenuta solo se produce un beneficio netto, cioè se i vantaggi sanitari, sociali o economici superano il detrimento radiologico potenziale per individui e collettività;
2. Ottimizzazione: le esposizioni devono essere mantenute al livello più basso ragionevolmente ottenibile, alla luce di fattori economici e sociali (principio ALARA, As Low As Reasonably Achievable), utilizzando opportuni vincoli di dose per singole sorgenti e riferimenti operativi per guidare le scelte tecniche;
3. Limitazione delle dosi individuali: la somma delle dosi ricevute da ciascun individuo nell’ambito delle pratiche pianificate non deve superare i limiti fissati per lavoratori, apprendisti, studenti e popolazione generale; non sono previsti limiti di dose per i pazienti, in quanto l’esposizione è parte integrante del percorso diagnostico-terapeutico che procura un beneficio diretto.

Gli effetti deterministici, caratterizzati da una soglia dose-dipendente, sono prevenuti mantenendo le dosi al di sotto dei valori soglia per i tessuti critici. Per gli effetti stocastici, non essendo identificabile una soglia sicura, il controllo del rischio si attua differenziando i limiti di dose in funzione della categoria esposta e delle condizioni individuali, con particolare tutela delle donne in gravidanza o in allattamento e con limiti specifici per il nascituro.

La protezione dei soggetti esposti è garantita, in terza istanza, mediante limiti di dose individuali annuali riportati in (Tabella 07.31-01) per anno solare (d.Lgs. 101/2020). Tali limiti riducono la probabilità di effetti deterministici a livelli trascurabili e mantengono accettabile il rischio stocastico residuo. Per i lavoratori, il valore di riferimento è pari a 20 mSv come dose efficace annuale; la normativa europea, recepita in ambito nazionale, prevede che tale limite sia rispettato come media su periodi definiti di 5 anni, senza superare 50 mSv in un singolo anno, e introduce vincoli specifici per i tessuti radiosensibili, come il cristallino dell’occhio. Per studenti e apprendisti si applicano limiti più restrittivi in funzione dell’età e delle attività consentite.

Considerato che la dose media annua dovuta al fondo naturale è circa 3,2 mSv, l’aggiunta di 1 mSv per anno da sorgenti artificiali è ritenuta compatibile con l’omeostasi biologica della popolazione generale e costituisce il limite internazionale di dose efficace per i non esposti professionalmente (Tabella 07.31-01). Sebbene il rischio per il singolo individuo a questi livelli sia molto basso, l’adozione di un limite severo è giustificata dalla necessità di contenere gli effetti su scala collettiva, inclusi i possibili impatti genetici e sanitari a lungo termine.

Per i soggetti professionalmente esposti che operano in ambienti con sorgenti naturali o artificiali, il limite di 20 mSv per anno è considerato compatibile con la tutela della salute sulla base delle conoscenze radiobiologiche e delle evidenze epidemiologiche disponibili, in presenza di un sistema robusto di sorveglianza dosimetrica personale, controlli ambientali e sorveglianza sanitaria periodica. In aggiunta, è richiesta l’adozione sistematica di misure ALARA, quali:

• riduzione dei tempi di esposizione e pianificazione dei processi per minimizzare le permanenze in aree controllate;
• aumento della distanza da sorgenti non schermate e uso di manipolatori o barriere per mantenere il corpo al di fuori dei campi più intensi;
• schermatura adeguata con materiali idonei alla qualità della radiazione (per esempio piombo per fotoni, polietilene per neutroni);
• prevenzione e controllo della contaminazione con procedure, confinamenti, monitoraggi d’aria e bioassay, oltre a dispositivi di protezione individuale.

Il principio di limitazione non si applica ai pazienti sottoposti a procedure mediche, ai soggetti che forniscono assistenza e conforto ai pazienti al di fuori dell’attività professionale e ai volontari coinvolti in programmi di ricerca biomedica. In questi casi la tutela è assicurata da specifiche disposizioni del d.Lgs. 101/2020: la giustificazione clinica e l’ottimizzazione della singola esposizione sono responsabilità del medico prescrittore e del medico specialista, con il supporto dell’esperto di radioprotezione. Per le esposizioni mediche si utilizzano livelli diagnostici di riferimento come strumenti operativi per l’ottimizzazione, pur non essendo limiti di dose.

Esempio operativo di ottimizzazione: per una indagine TC addominale di controllo, due protocolli equivalenti per qualità diagnostica possono comportare dosi efficaci medie rispettivamente di 7,5 mSv e 6,0 mSv; la selezione del protocollo più parsimonioso, compatibile con l’obiettivo clinico, realizza il principio ALARA senza compromettere l’esito diagnostico.

In sintesi, il sistema di protezione radiologica integra valutazioni di beneficio-rischio (giustificazione), scelte tecniche e organizzative per ridurre l’esposizione (ottimizzazione) e un quadro di limiti che tutelano gli individui nelle pratiche pianificate (limitazione), con attenzione particolare alle categorie vulnerabili, alla variabilità del fondo naturale e all’insieme delle esposizioni che concorrono alla dose complessiva di ciascun individuo.

La protezione contro l’irraggiamento esterno e la contaminazione interna si fonda sui principi della giustificazione e dell’ottimizzazione (ALARA, As Low As Reasonably Achievable), affiancati da misure tecniche, organizzative e procedurali definite dalla normativa vigente (direttiva 2013/59/Euratom recepita dal d.Lgs. 101/2020) e dalle raccomandazioni delle Commissioni internazionali (ICRP, IAEA). Per l’irraggiamento esterno l’intervento più efficace deriva dal controllo coordinato di quattro fattori:

• la distanza, poiché l’intensità di dose decresce rapidamente all’allontanarsi dalla sorgente secondo la legge dell’inverso del quadrato, \( \dot{D} \propto 1/r^{2} \);
• il tempo, dato che la dose assorbita cresce in proporzione alla durata dell’esposizione, per cui la pianificazione e l’addestramento riducono i tempi in campo e, quindi, la dose;
• le schermature, fisse o mobili o indossabili, che attenuano il fascio per assorbimento e diffusione secondo \( I = I_{0} e^{-\mu x} \), con spessori equivalenti espressi in mm Pb, acciaio o calcestruzzo e grandezze di riferimento come lo spessore semiriducente \( \text{HVL} = \ln(2)/\mu \ );
• la sorgente, intervenendo per minimizzare l’emissione alla fonte (attività minima necessaria di radionuclidi, potenza o kVp/mAs degli impianti a raggi X, collimazione del campo, filtrazione aggiuntiva, modalità pulsata in fluoroscopia).

La prevenzione della contaminazione interna richiede di impedire l’ingresso di materiale radioattivo nell’organismo: si adottano sistemi di contenimento (cappe, glove box, ventilazione a pressione negativa), dispositivi di protezione delle vie respiratorie e della cute, procedure igieniche rigorose, controllo delle superfici e dei materiali in uscita, oltre a tecniche di decontaminazione personale in caso di contatto. Interventi di decorporazione farmacologica (ad esempio chelanti per attinidi) sono riservati a situazioni specifiche e non sostituiscono la prevenzione primaria.

La radioprotezione include anche misure antecedenti e concomitanti all’esposizione, di natura organizzativa e gestionale: definizione e segnalazione delle aree (zone controllate e sorvegliate) con regolamentazione degli accessi; classificazione dei lavoratori (esposti/non esposti; categorie A/B); sorveglianza fisica delle radiazioni (dosimetria personale con TLD/OSL o elettronica e monitoraggio ambientale), sorveglianza sanitaria, uso appropriato di DPI e formazione/informazione continua degli operatori. I limiti di dose stabiliti dal d.Lgs. 101/2020, in linea con la direttiva 2013/59/Euratom, comprendono tra l’altro: per il pubblico 1 mSv/anno di dose efficace; per i lavoratori esposti 20 mSv/anno in media, limite al cristallino di 20 mSv/anno e alla pelle di 500 mSv/anno; per la lavoratrice in gravidanza, protezione del nascituro con vincolo di 1 mSv per il periodo residuo di gestazione.

La sorveglianza fisica è affidata all’esperto di radioprotezione, figura professionale prevista dal d.Lgs. 101/2020, che:

• valuta i rischi connessi all’impiego di radiazioni ionizzanti e propone il programma di radioprotezione;
• definisce e verifica la classificazione di aree e lavoratori, stabilendo le modalità di accesso e permanenza;
• cura la dosimetria individuale e ambientale, la scelta e la taratura della strumentazione e il controllo dei livelli di riferimento;
• indica misure tecniche e procedurali di prevenzione e ottimizzazione e verifica la loro efficacia.

L’attuazione delle misure e dei programmi di radioprotezione indicati dall’esperto ricade sul datore di lavoro e, per le rispettive competenze, su dirigenti e preposti.

La sorveglianza sanitaria dei lavoratori esposti è svolta dal medico autorizzato secondo i principi della Medicina del Lavoro: giudizio di idoneità alla mansione su base preventiva, controlli periodici modulati sul profilo di rischio, visite straordinarie in caso di superamenti o incidenti, tutela della gravidanza e idonei provvedimenti di idoneità con limitazioni ove necessario.

Nelle strutture sanitarie opera inoltre lo specialista in fisica medica, responsabile di: accettazione e controlli di qualità delle apparecchiature radiologiche e di medicina nucleare; valutazione e registrazione delle dosi al paziente (inclusi i livelli diagnostici di riferimento, LDR); collaborazione ai piani di radioterapia e ai protocolli di garanzia di qualità; supporto clinico per la riduzione della dose mantenendo l’adeguatezza diagnostica o l’efficacia terapeutica.

Esposizioni mediche. L’uso clinico delle radiazioni ionizzanti, tanto in diagnostica quanto in terapia, è in espansione: un aumento del volume di indagini del 10% può associarsi, in alcuni contesti, a incrementi medi per esame dell’ordine del 20%. Le radiografie del torace e degli arti sono tra le procedure più frequenti, mentre le tomografie computerizzate (TC), la PET, la SPECT, le angiografie, le pratiche interventistiche e della medicina nucleare contribuiscono maggiormente alla dose del paziente (Tabella 07.31-02). La riduzione dell’esposizione si persegue con la giustificazione dell’esame da parte del medico prescrivente e dello specialista, l’ottimizzazione dei parametri tecnici (AEC, collimazione, filtrazione, algoritmi ricostruttivi), l’adozione di protocolli specifici per età e costituzione, la verifica rispetto ai LDR e l’eliminazione di indagini non necessarie.

Radon in ambienti confinati. Il gas radon di origine geologica, in particolare l’isotopo ²²²Rn con i suoi prodotti di decadimento, costituisce la principale sorgente di esposizione naturale della popolazione. Le stime nei Paesi industrializzati indicano un ordine di grandezza di 120–450 decessi per milione di abitanti attribuibili annualmente al carcinoma polmonare indotto dal radon; in Italia si valuta che circa il 5%–20% delle neoplasie polmonari nella popolazione sia correlabile a tale esposizione, pari a circa 1.500–6.000 casi/anno. Il d.Lgs. 101/2020, in recepimento degli standard europei, fissa per gli ambienti chiusi (incluse le abitazioni) un livello di riferimento di 300 Bq/m³ come media annua di ²²²Rn. Le azioni di risanamento comprendono: a) impedire l’ingresso del gas dagli ipogei mediante barriere, sigillatura di fessure e sistemi di depressurizzazione del sottosuolo con scarico all’esterno; b) diluire o trattare l’aria interna tramite incremento della ventilazione, eventuale ventilazione meccanica controllata e manutenzione degli impianti. La misura andrebbe eseguita con dosimetri passivi su periodi prolungati, preferibilmente nella stagione fredda, per stimare una media rappresentativa.

NORM (Naturally Occurring Radioactive Material). Numerose filiere industriali trattano materiali con radionuclidi naturali in concentrazioni tali da richiedere valutazioni di radioprotezione: estrazione e trattamento di fosfati e terre rare, industrie del titanio/zirconio, produzione di pigmenti, lavorazioni di graniti e tufi, attività petrolifere e del gas (incrostazioni e fanghi), combustione del carbone e gestione delle ceneri, acque termali. Il quadro regolatorio è definito dalla direttiva 2013/59/Euratom e dal d.Lgs. 101/2020, che prescrivono identificazione delle attività soggette, monitoraggio delle dosi (gamma, assunzioni interne), gestione dei residui e, se necessario, classificazione delle aree e dei lavoratori.

Raggi cosmici. Il personale che opera a quote elevate (tipicamente oltre 8.000 m, come equipaggi aeronautici) rientra tra i lavoratori esposti a radiazioni cosmiche. Le dosi efficaci annue sono variabili in funzione di rotta, altitudine e attività solare e possono raggiungere valori dell’ordine di alcuni mSv/anno, con prevalenza di rischi stocastici. La valutazione deve essere stimata e gestita secondo le metodologie riconosciute a livello europeo.

Rifiuti radioattivi. La produzione, la classificazione, il condizionamento, il deposito e l’allontanamento dei rifiuti radioattivi sono disciplinati dal d.Lgs. 101/2020. Nelle strutture sanitarie è prassi il “decadimento in deposito” per radionuclidi a vita breve, con successivo smaltimento al di sotto dei livelli di allontanamento. In ambito nazionale, la carenza di un deposito unico dedicato rende la gestione più complessa e costosa, imponendo depositi temporanei in sicurezza e tracciabilità completa dei materiali fino alla loro messa in sicurezza definitiva.