El roentgen o röntgen ( / ˈ r ɛ n t ɡ ə n , - dʒ ə n , ˈ r ʌ n t -/ ; [2] símbolo R ) es una unidad de medida heredada para la exposición a rayos X y rayos gamma. , y se define como la carga eléctrica liberada por dicha radiación en un volumen específico de aire dividida por la masa de ese aire ( statculombio por kilogramo). En 1928, se adoptó como la primera magnitud de medición internacional de radiación ionizante definida para la protección radiológica , ya que entonces era el método más fácilmente replicable para medir la ionización del aire mediante el uso de cámaras de iones . [3] Lleva el nombre del físico alemán Wilhelm Röntgen , quien descubrió los rayos X y recibió el primer Premio Nobel de Física por su descubrimiento.
Sin embargo, aunque este fue un gran paso adelante en la estandarización de la medición de la radiación, el roentgen tiene la desventaja de que es sólo una medida de la ionización del aire y no una medida directa de la absorción de radiación en otros materiales, como diferentes formas de tejido humano . Por ejemplo, un roentgen deposita 0,00877 grises (0,877 rads ) de dosis absorbida en aire seco, o 0,0096 Gy (0,96 rad) en tejidos blandos. [3] Un roentgen de rayos X puede depositar entre 0,01 y 0,04 Gy (1,0 a 4,0 rad) en el hueso, dependiendo de la energía del haz. [4]
A medida que se desarrolló la ciencia de la dosimetría de la radiación , se comprendió que el efecto ionizante y, por tanto, el daño tisular, estaba relacionado con la energía absorbida, no solo con la exposición a la radiación. En consecuencia , se definieron nuevas unidades radiométricas para la protección radiológica que tenían esto en cuenta. En 1953, la Comisión Internacional de Unidades y Medidas de Radiación (ICRU) recomendó el rad, igual a 100 erg/g, como unidad de medida de la nueva cantidad de radiación absorbida y dosis . El rad se expresó en unidades cgs coherentes . [5] En 1975, la unidad gris fue nombrada como la unidad SI de dosis absorbida. Un gris equivale a 1 J/kg (es decir, 100 rad). Además, se definió una nueva cantidad, kerma , para la ionización del aire como exposición para la calibración del instrumento, y a partir de ahí se puede calcular la dosis absorbida utilizando coeficientes conocidos para materiales objetivo específicos. Hoy en día, para la protección radiológica se utilizan abrumadoramente las unidades modernas, dosis absorbida para la absorción de energía y la dosis equivalente ( sievert ) para el efecto estocástico, y el roentgen rara vez se utiliza. El Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) nunca ha aceptado el uso del roentgen.
El roentgen se ha redefinido a lo largo de los años. Fue definido por última vez por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EE. UU. en 1998 como2,58 × 10 −4 C /kg , con la recomendación de que la definición se proporcione en todos los documentos donde se utilice el roentgen. [6]
El roentgen tiene sus raíces en la unidad de Villard definida en 1908 por la American Roentgen Ray Society como "la cantidad de radiación que libera por ionización un esu de electricidad por cm 3 de aire en condiciones normales de temperatura y presión". [7] [8] Usando 1 esu ≈ 3,33564 × 10 −10 C y la densidad del aire de ~1,293 kg/m 3 a 0 °C y 101 kPa, esto se convierte en 2,58 × 10 −4 C/kg, que es la Valor moderno dado por NIST.
1 esú/centímetros 3× 3,33564 × 10 −10 C/esú× 1.000.000 centímetros 3/metros 3÷ 1.293 kg/metros 3= 2,58 × 10 −4 C/kg
Esta definición se utilizó con diferentes nombres ( e , R y unidad de radiación alemana ) durante los siguientes 20 años. Mientras tanto, el Roentgen francés recibió una definición diferente, que ascendía a 0,444 R alemanes.
En 1928, el Congreso Internacional de Radiología (ICR) definió el roentgen como "la cantidad de radiación X que, cuando se utilizan plenamente los electrones secundarios y se evita el efecto pared de la cámara, se produce en 1 cc de aire atmosférico a 0ºC. °C y 76 cm de presión de mercurio, tal grado de conductividad que se mide 1 esu de carga en corriente de saturación." [7] El 1 cc de aire indicado tendría una masa de 1,293 mg en las condiciones dadas, por lo que en 1937 el ICR reescribió esta definición en términos de esta masa de aire en lugar de volumen, temperatura y presión. [9] La definición de 1937 también se amplió a los rayos gamma, pero luego se limitó a 3 MeV en 1950.
Mientras tanto, el Comité de Normas de toda la Unión Soviética (GOST) había adoptado una definición significativamente diferente de roentgen en 1934. La norma GOST 7623 lo definía como "la dosis física de rayos X que produce cargas cada una de una unidad electrostática en magnitud por cm". 3 del volumen irradiado en aire a 0 °C y presión atmosférica normal cuando se completa la ionización." [10] La distinción entre dosis física y dosis causó confusión, algo de lo cual puede haber llevado a Cantrill y Parker a informar que el roentgen se había convertido en una abreviatura de 83 ergios por gramo (0,0083 Gy ) de tejido. [11] Llamaron a esta cantidad derivada el equivalente físico de roentgen (rep) para distinguirla del roentgen ICR.
La introducción de la unidad de medición roentgen, que se basaba en medir la ionización del aire, reemplazó prácticas anteriores menos precisas que dependían de la exposición programada, la exposición a películas o la fluorescencia. [12] Esto abrió el camino para establecer límites de exposición, y el Consejo Nacional de Mediciones y Protección Radiológica de los Estados Unidos estableció el primer límite de dosis formal en 1931 en 0,1 roentgen por día. [13] El Comité Internacional de Protección contra Radio y Rayos X , ahora conocido como Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP), pronto siguió con un límite de 0,2 roentgen por día en 1934. [14] En 1950, la ICRP redujo su límite recomendado. a 0,3 roentgen por semana para la exposición de todo el cuerpo.
La Comisión Internacional de Unidades y Medidas de Radiación (ICRU) retomó la definición de roentgen en 1950, definiéndola como "la cantidad de radiación X o γ tal que la emisión corpuscular asociada por 0,001293 gramos de aire produce, en el aire, iones". que transporta 1 unidad electrostática de cantidad de electricidad de cualquier signo." [15] El límite de 3 MeV ya no formaba parte de la definición, pero en el texto adjunto se mencionó la utilidad degradada de esta unidad en energías de luz alta. Mientras tanto, se había desarrollado el nuevo concepto de hombre equivalente roentgen (rem).
A partir de 1957, la ICRP comenzó a publicar sus recomendaciones en términos de rem y el roentgen cayó en desuso. La comunidad de imágenes médicas todavía necesita mediciones de ionización, pero gradualmente comenzaron a utilizar C/kg a medida que se reemplazaban los equipos antiguos. [16] La ICRU recomendó redefinir el roentgen para que fuera exactamente 2,58 × 10 −4 C/kg en 1971. [17]
En 1971 la Comunidad Económica Europea , en la Directiva 71/354/CEE , catalogó las unidades de medida que podían utilizarse "con fines... de salud pública...". [18] La directiva incluía curie , rad , rem y roentgen como unidades permitidas, pero requería que el uso de rad, rem y roentgen se revisara antes del 31 de diciembre de 1977. Este documento definió el roentgen como exactamente 2,58 × 10 −4 C/kg, según recomendación de ICRU. La Directiva 80/181/CEE , publicada en diciembre de 1979, que sustituyó a la directiva 71/354/CEE, catalogaba explícitamente el gris , el becquerel y el sievert para este fin y exigía que el curie, el rad, el rem y el roentgen se eliminaran progresivamente antes del 31 de diciembre. 1985. [19]
Hoy en día, el roentgen rara vez se utiliza y el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) nunca aceptó el uso del roentgen. De 1977 a 1998, las traducciones del folleto SI del NIST de EE. UU. indicaron que el CIPM aceptó temporalmente el uso del roentgen (y otras unidades de radiología) con unidades SI desde 1969. [20] Sin embargo, la única decisión relacionada del CIPM que se muestra en el apéndice son con respecto al curie en 1964. Los folletos del NIST definieron el roentgen como 2,58 × 10 −4 C/kg, para ser empleado con exposiciones de radiación x o γ, pero no indicaron el medio a ionizar. El folleto SI actual del CIPM excluye el roentgen de las tablas de unidades no pertenecientes al SI aceptadas para su uso con el SI. [21] El NIST de EE.UU. aclaró en 1998 que estaba proporcionando sus propias interpretaciones del sistema SI, mediante las cuales aceptaba el uso del roentgen en EE.UU. con el SI, aunque reconocía que el CIPM no lo hacía. [22] Para entonces, se había eliminado la limitación a la radiación x y γ. NIST recomienda definir el roentgen en cada documento donde se utiliza esta unidad. [6] El NIST desaconseja firmemente el uso continuo del roentgen. [23]
Aunque era una cantidad conveniente para medir con una cámara de iones de aire, el roentgen tenía la desventaja de que no era una medida directa ni de la intensidad de los rayos X ni de su absorción, sino más bien una medida del efecto ionizante de los rayos X en una circunstancia específica; que fue aire seco a 0 °C y 1 atmósfera estándar de presión. [24]
Debido a esto, el roentgen tenía una relación variable con la cantidad de dosis de energía absorbida por unidad de masa en el material objetivo, ya que diferentes materiales tienen diferentes características de absorción. A medida que se desarrolló la ciencia de la dosimetría de la radiación, esto se consideró una deficiencia grave.
En 1940, Louis Harold Gray , que había estado estudiando el efecto del daño de los neutrones en el tejido humano, junto con William Valentine Mayneord y el radiobiólogo John Read, publicó un artículo en el que se utiliza una unidad de medida, denominada " gramo roentgen " (símbolo: gr) se propuso definir como "esa cantidad de radiación de neutrones que produce un incremento de energía en una unidad de volumen de tejido igual al incremento de energía producida en una unidad de volumen de agua por un roentgen de radiación" [25] . Se encontró que esta unidad equivalía a 88 ergios en el aire. En 1953 la ICRU recomendó el rad , igual a 100 erg/g, como nueva unidad de medida de la radiación absorbida. El rad se expresó en unidades cgs coherentes . [26]
A finales de la década de 1950, la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) invitó a la ICRU a unirse a otros organismos científicos para trabajar con el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) en el desarrollo de un sistema de unidades que pudiera usarse de manera consistente en muchos disciplinas. Este organismo, inicialmente conocido como "Comisión del Sistema de Unidades", rebautizado en 1964 como "Comité Consultivo de Unidades" (CCU), era el encargado de supervisar el desarrollo del Sistema Internacional de Unidades (SI). [27] Al mismo tiempo, se hacía cada vez más evidente que la definición de roentgen era errónea y en 1962 se redefinió. [28] La CCU decidió definir la unidad SI de radiación absorbida en términos de energía por unidad de masa, que en unidades MKS era J/kg. Esto fue confirmado en 1975 por la 15ª CGPM, y la unidad fue nombrada "gris" en honor a Louis Harold Gray, fallecido en 1965. El gris equivalía a 100 rad. La definición de roentgen había tenido el atractivo de ser relativamente sencilla de definir para los fotones en el aire, pero el gris es independiente del tipo de radiación ionizante primaria y puede usarse tanto para el kerma como para la dosis absorbida en una amplia gama de materia. [29]
Al medir la dosis absorbida en un ser humano debido a una exposición externa, se utiliza la unidad SI, el gris , o el rad relacionado no SI . A partir de estos se pueden desarrollar las dosis equivalentes para considerar los efectos biológicos de diferentes tipos de radiación y materiales objetivo. Se trata de dosis equivalente y dosis efectiva para las que se utiliza la unidad SI sievert o la unidad rem no SI .
La siguiente tabla muestra cantidades de radiación en unidades SI y no SI: