La exposición a la radiación es una medida de la ionización del aire debido a la radiación ionizante de los fotones . [1] Se define como la carga eléctrica liberada por dicha radiación en un volumen específico de aire dividida por la masa de ese aire. [1] A partir de 2007, la "exposición a la radiación médica" fue definida por la Comisión Internacional de Protección Radiológica como la exposición incurrida por personas como parte de su propio diagnóstico o tratamiento médico o dental; por personas, distintas de las expuestas ocupacionalmente, a sabiendas, mientras ayudan voluntariamente en el apoyo y la comodidad de los pacientes; y por voluntarios en un programa de investigación biomédica que involucra su exposición. [2] Las pruebas y tratamientos médicos comunes que involucran radiación incluyen rayos X , tomografías computarizadas , mamografías , exploraciones de ventilación y perfusión pulmonar , gammagrafías óseas , exploración de perfusión cardíaca , angiografía , radioterapia y más. [3] Cada tipo de prueba conlleva su propia cantidad de exposición a la radiación. [2] Hay dos categorías generales de efectos adversos para la salud causados por la exposición a la radiación: efectos deterministas y efectos estocásticos. [2] Los efectos deterministas (reacciones dañinas en los tejidos) se deben a la muerte o mal funcionamiento de las células después de dosis altas; y los efectos estocásticos implican el desarrollo de cáncer en individuos expuestos causado por la mutación de células somáticas , o enfermedades hereditarias en su descendencia debido a la mutación de células reproductivas (germinales) . [2]
La dosis absorbida es un término utilizado para describir la cantidad de energía que la radiación deposita en un material. [4] Las medidas comunes para la dosis absorbida incluyen rad, o dosis de radiación absorbida , y Gray, o Gy. La dosis equivalente calcula el efecto de la radiación en el tejido humano. [4] Esto se hace utilizando el factor de ponderación del tejido, que tiene en cuenta cómo cada tejido del cuerpo tiene diferente sensibilidad a la radiación. [4] La dosis efectiva es el riesgo de radiación promediado en todo el cuerpo. [4] Se sabe que la radiación ionizante causa cáncer en humanos. [4] Sabemos esto por el Estudio de la esperanza de vida, que siguió a los sobrevivientes del bombardeo atómico en Japón durante la Segunda Guerra Mundial. [5] [4] Se siguió a más de 100.000 personas durante 50 años. [5] 1 de cada 10 de los cánceres que se formaron durante este tiempo se debió a la radiación. [6] El estudio muestra una respuesta a la dosis lineal para todos los tumores sólidos. [6] Esto significa que la relación entre la dosis y la respuesta del cuerpo humano es una línea recta. [6]
El riesgo de la radiación de dosis baja en las imágenes médicas no está comprobado. [7] Es difícil establecer el riesgo debido a la radiación de dosis baja. [7] Esto se debe en parte a que hay otros carcinógenos en el medio ambiente, incluido el tabaquismo, los productos químicos y los contaminantes. [7] Una TC de cabeza común tiene una dosis efectiva de 2 mSv. [7] Esto es comparable a la cantidad de radiación de fondo a la que está expuesta una persona en 1 año. [5] La radiación de fondo proviene de materiales naturalmente radiactivos y radiación cósmica del espacio. [5] El embrión y el feto se consideran altamente sensibles a la exposición a la radiación. [8] Las complicaciones de la exposición a la radiación incluyen malformaciones de órganos internos, reducción del coeficiente intelectual y formación de cáncer. [8] La unidad de exposición del SI es el culombio por kilogramo (C/kg), que ha reemplazado en gran medida al roentgen (R). [9] Un roentgen equivale a0,000 258 C/kg ; una exposición de un culombio por kilogramo equivale a 3876 roentgens. [9]
La radiación es una forma de energía en movimiento, clasificada en tipo ionizante y no ionizante. [4] La radiación ionizante se clasifica además en radiación electromagnética (sin materia) y radiación particulada (con materia). [4] La radiación electromagnética consiste en fotones, que pueden considerarse como paquetes de energía, que viajan en forma de onda. [4] Los ejemplos de radiación electromagnética incluyen rayos X y rayos gamma (ver foto "Tipos de radiación electromagnética"). [4] Estos tipos de radiación pueden penetrar fácilmente el cuerpo humano debido a su alta energía. [4]
A partir de 2007, la Comisión Internacional de Protección Radiológica definió la "exposición a la radiación médica" como la exposición incurrida por personas como parte de su propio diagnóstico o tratamiento médico o dental; por personas, distintas de las expuestas ocupacionalmente, a sabiendas, mientras ayudan voluntariamente en el apoyo y la comodidad de los pacientes; y por voluntarios en un programa de investigación biomédica que implica su exposición. [2] A partir de 2012, el riesgo de radiación de baja dosis en imágenes médicas no estaba probado. [7] Es difícil establecer los riesgos asociados con la radiación de baja dosis. [7] Una razón para ello es que transcurre un largo período de tiempo desde la exposición a la radiación hasta la aparición del cáncer. [7] Además, existe una incidencia natural del cáncer. [7] Es difícil determinar si los aumentos de cáncer en una población son causados por la radiación de baja dosis. [7] Por último, vivimos en entornos donde otros carcinógenos potentes pueden afectar los resultados de estos estudios. [7] Esto incluye productos químicos, contaminantes, humo de cigarrillo y más. [7]
Consulte la tabla para conocer las dosis efectivas de los exámenes de diagnóstico por imágenes médicos más comunes. [7]
La dosis absorbida es la cantidad de energía que la radiación ionizante deposita en un material. [4] La dosis absorbida dependerá del tipo de materia que absorba la radiación. [4] Para una exposición de 1 roentgen por rayos gamma con una energía de 1 MeV , la dosis en el aire será de 0,877 rad , la dosis en el agua será de 0,975 rad, la dosis en silicio será de 0,877 rad y la dosis en el tejido humano promedio será de 1 rad. [10] "rad" significa dosis absorbida de radiación . [4] Esta es una cantidad dosimétrica especial que se utiliza para evaluar la dosis de la exposición a la radiación. [4] Otra medida común para el tejido humano es Gray (Gy, unidad internacional o SI). [4] La referencia para esta oración tiene una tabla que da la conversión de exposición a dosis para estos cuatro materiales. [10] La cantidad de energía depositada en el tejido y los órganos humanos es la base para las mediciones para humanos. [4] Estas dosis se calculan luego como riesgo de radiación teniendo en cuenta el tipo de radiación, así como la diferente sensibilidad de los órganos y tejidos. [4]
Para medir los efectos biológicos de la radiación sobre los tejidos humanos se utiliza la dosis efectiva o dosis equivalente. [4] La dosis equivalente mide la dosis efectiva de radiación en un órgano o tejido específico. [4] La dosis equivalente se calcula mediante la siguiente ecuación: [4]
Dosis equivalente = Dosis absorbida x Factor de ponderación del tejido
El factor de ponderación del tejido refleja la sensibilidad relativa de cada órgano a la radiación. [4]
La dosis efectiva se refiere al riesgo de radiación promediado sobre todo el cuerpo. [4] Es la suma de la dosis equivalente de todos los órganos o tejidos expuestos. [4] La dosis equivalente y la dosis efectiva se miden en sieverts (Sv). [4]
Por ejemplo, supongamos que el intestino delgado y el estómago de una persona están expuestos a la radiación por separado. [2] La dosis absorbida por el intestino delgado es de 100 mSv y la dosis absorbida por el estómago es de 70 mSv. Los factores de ponderación tisular de varios órganos se enumeran en la siguiente tabla: [2]
La dosis equivalente del intestino delgado es:
Dosis equivalente = 100 mSv x 0,12 = 12 mSv
La dosis equivalente en el estómago es:
Dosis equivalente = 70 mSv x 0,04 = 2,8 mSv
La dosis efectiva sería entonces igual a la dosis equivalente (intestino delgado) + dosis equivalente (estómago) = 12 mSv + 2,8 mSv = 14,8 mSv. Este riesgo de efectos nocivos de esta radiación es igual a 14,8 mSv recibidos uniformemente en todo el cuerpo.
Se sabe que la radiación ionizante causa el desarrollo de cáncer en humanos. [4] Nuestra comprensión de esto proviene de la observación de la incidencia de cáncer en sobrevivientes de la bomba atómica . [4] [5] El Estudio de la esperanza de vida (LSS) es un estudio a largo plazo de los efectos sobre la salud en los sobrevivientes de la bomba atómica japonesa. [5] Además, se ha observado una mayor incidencia de cáncer en los mineros de uranio. [5] También se ve en otros estudios médicos, ocupacionales y ambientales. [4] [5] Esto incluye a los pacientes médicos expuestos a dosis diagnósticas o terapéuticas de radiación. [5] También incluye a las personas expuestas a fuentes ambientales de radiación, incluida la radiación natural . [5]
En el estudio LSS, se hizo un seguimiento de 105.427 personas (de un total de 325.000 supervivientes civiles) desde 1958 hasta 1998. [6] Durante este tiempo, se diagnosticaron 17.448 cánceres. [6] La incidencia de cáncer prevista de referencia o el número de nuevos cánceres es de aproximadamente 7.000. [6] 850 de estos cánceres se diagnosticaron en personas con dosis estimadas superiores a 0,005 Gy. [6] En otras palabras, se debieron a la exposición a la radiación de la bomba atómica, que es el 11% o 1 de cada 10 cánceres diagnosticados. [7] La población se definió como aquellos seleccionados para incluir tres grupos principales de residentes registrados de Hiroshima y Nagasaki:
(1) supervivientes de la bomba atómica que se encontraban a 2,5 km del hipocentro en el momento de los bombardeos (ATB),
(2) supervivientes que se encontraban entre 2,5 y 10 km del hipocentro ATB (grupo de dosis baja o sin dosis), y
(3) residentes que no se encontraban temporalmente en Hiroshima o Nagasaki o que se encontraban a más de 10 km del hipocentro en cualquiera de las ciudades (NIC) en el momento de los bombardeos (grupo sin exposición). [6]
En general, las personas estuvieron expuestas a un amplio rango de dosis (desde menos de 0,005 Gy hasta 4 Gy). [7] También hay un amplio rango de edad. [7] Unas 45.000 personas estuvieron expuestas a 0,005 Gy o 5 mSv. [6] El estudio muestra una respuesta lineal a la dosis para todos los tumores sólidos. [6] Esto significa que la relación entre la dosis y la respuesta del cuerpo humano es una línea recta. [6] Para ver un ejemplo, observe el gráfico titulado "Gráfico lineal". La respuesta lineal a la dosis también significa que la tasa de cambio de la respuesta del cuerpo humano es la misma a cualquier dosis. [7]
La Comisión Internacional de Protección Radiológica (CIPR) describe cómo se producen los efectos deterministas o reacciones dañinas para los tejidos. [5] Existe una dosis umbral que causa daño clínico por radiación en las células del cuerpo. [5] A medida que aumenta la dosis, aumenta la gravedad de la lesión. [5] Esto también perjudica la recuperación del tejido. [5] La CIPR también describe cómo se desarrolla el cáncer después de la exposición a la radiación. [5] Esto sucede a través de procesos de respuesta al daño del ADN. [5] En las últimas décadas, ha habido un aumento de datos celulares y animales que respaldan esta visión. [5] Sin embargo, existe incertidumbre en dosis de aproximadamente 100 mSv o menos. [5] Es posible asumir que la incidencia del cáncer aumentará con la dosis equivalente en los órganos y tejidos relevantes. [5] Por lo tanto, la Comisión basa las recomendaciones en esta suposición. [5] Las dosis por debajo de este umbral de 100 mSv producirán un aumento directo en la probabilidad de incurrir en cáncer. [5] Este modelo dosis-respuesta se conoce como " lineal-sin umbral " o LNT. Para ver el modelo, véase la línea discontinua en el gráfico “Curva dosis-respuesta del modelo lineal sin umbral”. Debido a esta incertidumbre a dosis bajas, la Comisión no calcula el número hipotético de casos de cáncer. [5]
En el ámbito sanitario, los profesionales pueden estar expuestos a diversas formas de ionización si no toman las medidas preventivas adecuadas. La exposición puede producirse a través de rayos X , tomografías computarizadas y radioterapia . [11] Estas técnicas de diagnóstico por imagen utilizan radiación iónica para generar imágenes detalladas de la estructura interna de partes del cuerpo que desempeñan un papel vital en la atención sanitaria con fines diagnósticos y terapéuticos. La implementación de medidas preventivas es esencial para disminuir el riesgo de exposición y garantizar la seguridad y protección de los trabajadores sanitarios . [12]
Una medida crucial para disminuir el riesgo de exposición a la radiación en el campo de la salud es contar con capacitación en seguridad para todo el personal que trabaja en los diferentes campos operativos de radiación. [13] Estas capacitaciones garantizarán que los trabajadores tengan el conocimiento adecuado para poder manipular estos equipos correctamente. Esta capacitación también cubre el uso de equipo de protección personal , asegurando que el personal use delantales/uniformes, protectores/máscaras, gafas, guantes, etc. adecuados, también es importante que el equipo de protección personal se use y se quite correctamente. [13] Para implementar aún más la seguridad del personal, las instalaciones de atención médica tienen áreas y zonas controladas. Estas áreas estarán restringidas con señalización y barreras para garantizar que solo el personal autorizado tenga acceso. [14]
Cuando se les proporcionó a los pacientes un tratamiento antioxidante antes de la exposición a la radiación, el daño del ADN medido como roturas de doble cadena en los linfocitos de sangre periférica disminuyó. [15] Por lo tanto, se propuso el tratamiento antioxidante como una medida preventiva antes de la exposición a la radiación. [15] También en ratas, el tratamiento antioxidante mejoró la apoptosis de células germinales inducida por la irradiación ionizante de alta dosis. [16]
La radiación de fondo proviene de materiales radiactivos naturales y de la radiación cósmica del espacio. [5] Las personas están expuestas a esta radiación del medio ambiente de forma continua, con una dosis anual de unos 3 mSv. [5] El gas radón es un elemento químico radiactivo que es la mayor fuente de radiación de fondo, unos 2 mSv al año. [17] Esto es similar a una tomografía computarizada de cabeza (ver tabla). Otras fuentes incluyen la radiación cósmica, el uranio y el torio disueltos en el agua y la radiación interna (los humanos tienen potasio-40 y carbono-14 radiactivos dentro de sus cuerpos desde que nacen). [18] Además de las imágenes médicas, otras fuentes de radiación creadas por el hombre incluyen materiales de construcción de edificios y carreteras, combustibles combustibles, incluidos el gas y el carbón, televisores, detectores de humo, relojes luminosos, tabaco, algunas cerámicas y más en la referencia. [19] A continuación se muestra un ejemplo de la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. sobre cómo los diferentes tipos de alimentos contienen pequeñas cantidades de radiación. [20] Las fuentes de radiación son el potasio radiactivo-40 (40K), el radio-226 (226Ra) y otros átomos: [20]
Durante décadas se utilizó como referencia al hombre estándar , ignorando a las hembras y a los organismos en desarrollo.
El embrión y el feto se consideran altamente sensibles a la exposición a la radiación. [8] El mayor riesgo de letalidad es durante el período de preimplantación . [8] Esto es hasta el día 10 después de la concepción . [8] Las malformaciones generalmente ocurren después de la organogénesis . [8] Esta es la fase de desarrollo donde las tres capas germinales (el ectodermo , el endodermo y el mesodermo ) forman los órganos internos del feto. [21] El umbral de dosis estimado es de 0,1 Gylow de radiación de transferencia de energía lineal (LET), y este período generalmente ocurre del día 14 al 50. [8] Los datos animales respaldan la idea de que las malformaciones se inducen a una dosis de alrededor de 100 mGy. [2] Otro riesgo es la reducción del cociente intelectual (CI). [8] El período más sensible es las semanas 8 a 15 posteriores a la concepción. [8] El CI se reduce en 30 puntos de CI/Sv, lo que puede provocar una discapacidad intelectual grave. [8] Las malformaciones comienzan a ocurrir en un umbral de dosis de al menos 300 mGy. [2] El cáncer también puede ser inducido por irradiación , que generalmente ocurre desde el día 51-280 del embarazo. [8] La mayoría de los rayos X ocurren durante el tercer trimestre del embarazo. [8] Hay poca información sobre la exposición a la radiación del primer trimestre del embarazo. [8] Sin embargo, los datos sugieren que el riesgo relativo es de 2,7. [8] El riesgo relativo es una medida de probabilidad de un resultado en un grupo frente al otro. En este caso, el riesgo de formación de cáncer en el primer trimestre es 2,7 veces mayor que el riesgo de formación de cáncer en el tercer trimestre. Además, el Comité Científico de las Naciones Unidas sobre los Efectos de las Radiaciones Atómicas calculó el exceso de riesgo relativo en el primer trimestre. [22] Es de 0,28 por mGy. [22] El exceso de riesgo relativo es la tasa de enfermedad en una población expuesta dividida por la tasa de enfermedad en una población no expuesta, menos 1,0. [2] Esto significa que el riesgo de cáncer por irradiación en el primer trimestre es un 28% mayor que en el tercer trimestre.
Existen múltiples beneficios del uso de la radiación de las imágenes médicas. [23] Los exámenes de detección por imágenes se utilizan para detectar el cáncer de forma temprana, lo que reduce el riesgo de muerte. [23] También reduce el riesgo de tener afecciones médicas graves que limiten la vida y evitar la cirugía . [23] Estas pruebas incluyen la detección del cáncer de pulmón , la detección del cáncer de mama y más. [23] [24] La radiación también se utiliza como terapia para muchos tipos diferentes de cáncer. [25] Aproximadamente el 50% de todos los pacientes con cáncer reciben radioterapia . [25] La radioterapia destruye las células cancerosas, impidiendo que crezcan. [25] Aparte del cáncer, muchos tipos de imágenes médicas se utilizan para diagnosticar enfermedades potencialmente mortales, como ataques cardíacos , embolia pulmonar y neumonía . [26] [27] [28]
El campo de rayos gamma se puede caracterizar por la tasa de exposición (en unidades de, por ejemplo, roentgen por hora). Para una fuente puntual, la tasa de exposición será linealmente proporcional a la radiactividad de la fuente e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia, [29]
donde F es la tasa de exposición, r es la distancia, α es la actividad de la fuente y Γ es la constante de la tasa de exposición, que depende del radionúclido particular utilizado como fuente de rayos gamma.
A continuación se muestra una tabla de constantes de tasa de exposición para varios radionucleidos. Indican la tasa de exposición en roentgens por hora para una actividad dada en milicurios a una distancia en centímetros . [30]
La siguiente tabla muestra las cantidades de radiación en unidades SI y no SI:
Aunque la Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos permite el uso de las unidades curie , rad y rem junto con las unidades del SI, [32] las directivas de unidades de medida europeas de la Unión Europea exigieron que su uso para "fines de salud pública" se eliminara gradualmente antes del 31 de diciembre de 1985. [33]