Magnitudes Usadas en Radioprotecciòn

1.- CARACTERÍSTICAS DE LA RADIACIÓN: LET, RBE, Q, WR. DOSIS ABSORBIDA, D (GY). DOSIS EQUIVALENTE, H (SV). El poder dañino producido por las radiaciones ionizantes a un tejido orgánico se puede estimar mediante las magnitudes LET, EBR y WR. Estos coeficientes nos permitirán definir, a partir de la dosis equivalenteque ya conocemos, las magnitudes que estiman el daño a los tejidos u órganos: dosis equivalente y magnitudes derivadas que luego veremos.

  • Dosis absorbida por un tejido u órgano, como la energía absorbida por unidad de masa, es decir, es el cociente entre al energía absorbida por un órgano y su masa

 (J/kg = Gy = 100 rad)

Se puede referir a cualquier tipo de radiación; puede referirse a la dosis absorbida por un tejido u órgano particular (irradiación parcial ó local), o a la dosis absorbida por todo el cuerpo (dosis global, o dosis a cuerpo completo): energía/masa total individuo. Es importante distinguir si la dosis absorbida se refiere al cuerpo completo (irradiación global), o a un sólo tejido u órgano (irradiación parcial o local). Por ejemplo,

·   0.6 julios a tiroides (30 gramos) da una dosis de D = 0.6 J/0.03 kg = 20 J/kg = 20 Gy.

·   1400 julios a cuerpo completo (70 kg) da una dosis de D = 1400 J/70 kg = 20 J/kg = 20 Gy.

Mientras que 20 Gy de dosis a tiroides no es mortal en absoluto (es una dosis factible en ciertos tratamientos del tiroides), la dosis de 20 Gy a cuerpo completo es mortal de necesidad.  Llamamos tasa de dosis absorbidaa la rapidez temporal en la absorción de la energía: (; también se usa el Gy/h, Gy/año,…).

· Transferencia lineal de energía, de una determinada radiación :TLE ó LET:

 (J/m ó )

Esta magnitud, denominada antiguamente Poder de Frenado óStopping Power, nos informa muy directamente sobre el poder ionizante de la radiación; el valor del LET de una determinada radiación nos orienta sobre su capacidad de producir daño biológico, rompiendo enlaces de ADN, etc.

· Eficiencia Biológica Relativade una determinada radiación r(RBE ó EBR):

 (Adimensional)

Es decir, es el cociente entre la dosis de RX de 200 KV que produce un determinado efecto determinista, y la dosis de la radiación r analizada, que produce el mismo efecto. Dicho efecto debe ser medible claramente de manera no ambigua; puede ser por ejemplo la muerte de un determinado porcentaje de individuos; la producción de cataratas;

Ejemplo: Para evaluar la RBE, respecto a la mortalidad, de la radiación  procedemos del siguiente modo:

Sabemos que la dosis letal al 50% de la radiación X está en torno a los 5 Gy; es decir, DL50(R-X) = 5Gy. Sabemos además que la dosis de radiación  que produce el mismo efecto (50% de muertes) es de DL50 () = 0.25 Gy.

Podemos decir entonces que la radiación  es 20 veces más dañina que la de referencia, la radiación X-220 KV. Queremos poner en pie de igualdad los 5 Gy de Rx, y los 0.25 Gy de , pues sabemos que tienen un efecto biológico similar. Así que para ponderar adecuadamente el riesgo radiológico, la dosis absorbida (Gy) de radiación  se ha de multiplicar por 20. El RBE de la radiación X es obviamente 1.

Realmente la situación es algo más compleja dada la cantidad de procesos involucrados en la interacción radiación-materia viva. Otra dificultad del uso del RBE es que, para una misma radiación, el RBE puede cambiar sensiblemente según el efecto determinista medible elegido: muerte del 50%, inducción de cataratas, etc. Ante esta situación, en 1990 la ICRP, en su célebre Publicación nº 60, aconseja el uso del factor de ponderación de cada radiación, , que es un promedio de los distintos RBE de dicha radiación. Si la irradiación se compone de varios tipos de radiaciones R1, R2, R3,…, cada una con su correspondiente peso ,, ,…, entonces se tiene la

· Dosis Equivalenteal tejido u órgano T, debida a las radiaciones 1, 2, 3…

El concepto de dosis equivalente se aplica para prevenir los efectos deterministas, manteniendo las dosis siempre inferiores a ciertos límites que impuestos administrativamente. Es el criterio de limitación de dosis. Más adelante veremos cuáles son dichos límites.

Valores de  dados por laICRP (publicación nº 60, 1990)

(para el cálculo de la dosis equivalente, H)

TIPO DE PARTÍCULA Y RANGO DE ENERGÍA

FACTOR DE PONDERACIÓN

DE LA RADIACIÓN, WR

Fotones y electrones de todas las energías

1

neutrones de energía < 10 keV

5

neutrones de energía entre 10 keV y 100 keV

10

neutrones de energía entre 100 keV y 2 MeV

20

neutrones de energía entre 2 MeV y 20 MeV

10

neutrones de energía > 20 MeV

5

protones de energía > 2 MeV

5

partículas , fragmentos de fisión, núcleos pesados

20

2.- CARACTERÍSTICAS RADIOLÓGICAS DE LOS TEJIDOS: ESTIMACIÓN DEL RIESGO DE LOS EFECTOS ESTOCÁSTICOS: DOSIS EFECTIVA (E). FACTOR DE PONDERACIÓN DE LOS TEJIDOS WT., Como hemos visto, podemos asegurar que no ocurran los efectos deterministas, limitando tanto la dosis absorbida Dcomo de la dosis equivalente H. Sin embargo, es imposible predecir si tras una irradiación se producirá algún efecto estocástico; todo lo más que podemos hacer es mantener la dosis lo más baja posible, dentro de lo posible; es el criterio de optimización, que en inglés se conoce por criterio ALARA(As Low As Reasonably Achivable). De los estudios epidemiológicos llevados a cabo a partir de los accidentes nucleares más importantes, se ha estimado la respuesta de cada tejido u órgano a la radiación, cara a los efectos estocásticos, principalmente cáncer. La magnitud que mejor valora la posibilidad de que ocurra un efecto estocástico en una persona irradiada es la

· Dosis Efectivao dosis a cuerpo completo

a) El peso carcinogénico relativo de cada órgano, (para su posibilidad de inducir cáncer), frente a una misma dosis efectiva H. Por ejemplo, los estudios revelan que para un mismo nivel de dosis equivalente H, el tiroides presenta 5 veces más frecuencia (= probabilidad) de inducción al cáncer.

b) Dado que los estudios epidemiológicos se apoyan sobre todo en irradiaciones globales uniformes (es decir, misma Ha todos los órganos tejidos), resultará interesante que los factores de ponderación a todos los órganos sumen la unidad.  Aunque la irradiación no haya sido global, sino parcial (sólo a uno ó a varios órganos), la dosis efectiva se llama siempre dosis a cuerpo completo (ver ejemplo más abajo).

Valores de  dados por laICRP (publicación nº 60, 1990)

(para el cálculo de la dosis efectiva, E)

Tejido u órgano

Factor de ponderación

de los tejidos, WT

Gónadas

0.20

Medula ósea roja, colon, pulmón y estómago

0.12

Vejiga, mama, hígado, esófago y tiroides,

0.05

Piel y superficie de los huesos

0.01

Resto del organismo: glándulas suprarrenales, cerebro, intestino grueso superior, intestino delgado, riñón, músculos, páncreas, bazo, timo y útero

0.05

EJEMPLO

Una persona de 60 kg resulta expuesta, durante un año, a las siguientes absorciones de energía:

–       10 julios de R-X =  al hígado.

–        20 julios de radiación=  al hígado.

–       0,6 julios de radiación  al tiroides == E tiroid, alfa al tiroides.

Sabemos que , .

CALCULAR:

a)        Dosis absorbida en cada órgano

b)        Dosis total absorbida por el individuo

c)        Dosis equivalente a cada órgano

d)        Dosis efectiva (a cuerpo completo)

3.- DOSIS COMPROMETIDAS.

· Dosis equivalente comprometida a  años desde la incorporación, al tejido u órgano T Donde es la tasa de dosis equivalente, en el tejido u órgano T en Sv/año, y  en Sv. Estamos suponiendo una tasa de dosis constante.

Para adultos se toma ; para niños, .

–        Si la tasa de dosis es variable, debe ponerse. Aquí,  es el instante en que se produjo la incorporación, y el tiempo total de integración: 50  ó 70 años.

– Comprometidaes traducción de Committed

–        es la letra griega tau, equivalente a la T, t latina.

· Dosis efectiva comprometida a  años desde la incorporación (también llamada dosis comprometida a cuerpo completo)

 Para adultos se toma  ; para niños, .

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