La dosis equivalente es una cantidad de dosis H que representa los efectos estocásticos en la salud de bajos niveles de radiación ionizante en el cuerpo humano, lo que representa la probabilidad de cáncer y daño genético inducidos por la radiación. Se deriva de la cantidad física de la dosis absorbida , pero también tiene en cuenta la eficacia biológica de la radiación, que depende del tipo de radiación y de la energía. En el sistema de unidades SI, la unidad de medida es el sievert (Sv).
Para permitir la consideración del riesgo estocástico para la salud, se realizan cálculos para convertir la cantidad física de la dosis absorbida en una dosis equivalente, cuyos detalles dependen del tipo de radiación. Para aplicaciones en protección radiológica y evaluación de dosimetría , la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP) y la Comisión Internacional de Unidades y Medidas de Radiación (ICRU) han publicado recomendaciones y datos sobre cómo calcular la dosis equivalente a partir de la dosis absorbida.
La ICRP designa la dosis equivalente como "cantidad límite"; especificar límites de exposición para garantizar que "la aparición de efectos estocásticos en la salud se mantenga por debajo de niveles inaceptables y se eviten reacciones tisulares". [1] [2] [3] Este es un valor calculado, ya que la dosis equivalente no se puede medir en la práctica y el propósito del cálculo es generar un valor de dosis equivalente para compararlo con los efectos observados en la salud. [4]
La dosis equivalente H T se calcula utilizando la dosis absorbida media depositada en tejido u órgano corporal T, multiplicada por el factor de ponderación de radiación W R que depende del tipo y la energía de la radiación R.
El factor de ponderación de la radiación representa la eficacia biológica relativa de la radiación y modifica la dosis absorbida para tener en cuenta los diferentes efectos biológicos de los distintos tipos y energías de radiación.
La ICRP ha asignado factores de ponderación de radiación a tipos de radiación específicos dependiendo de su efectividad biológica relativa , que se muestran en la tabla adjunta. [5]
Calcular la dosis equivalente a partir de la dosis absorbida;
dónde
Así, por ejemplo, una dosis absorbida de 1 Gy por partículas alfa dará lugar a una dosis equivalente de 20 Sv, y se estima que una dosis equivalente de radiación tiene el mismo efecto biológico que una cantidad igual de dosis absorbida de rayos gamma, que es dado un factor de ponderación de 1.
Para obtener la dosis equivalente para una combinación de tipos de radiación y energías, se suma una suma de todos los tipos de dosis de energía de radiación. [6] Esto tiene en cuenta las contribuciones de los diferentes efectos biológicos de los diferentes tipos de radiación.
El concepto de dosis equivalente se desarrolló en la década de 1950. [7] En sus recomendaciones de 1990, la CIPR revisó las definiciones de algunas cantidades de protección radiológica y proporcionó nuevos nombres para las cantidades revisadas. [8] Algunos reguladores, en particular el Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) y la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. , continúan utilizando la antigua terminología de factores de calidad y dosis equivalente, aunque los cálculos subyacentes han cambiado. [9]
En el 3er Simposio Internacional de la ICRP sobre el Sistema de Protección Radiológica en octubre de 2015, el Grupo de Trabajo 79 de la ICRP informó sobre el "Uso de la dosis efectiva como cantidad de protección radiológica relacionada con el riesgo".
Esto incluía una propuesta para suspender el uso de dosis equivalentes como cantidad de protección separada. Esto evitaría la confusión entre dosis equivalente, dosis efectiva y dosis equivalente, y utilizaría la dosis absorbida en Gy como una cantidad más apropiada para limitar los efectos deterministas en el cristalino, la piel, las manos y los pies. [10]
Estas propuestas deberán pasar por las siguientes etapas:
La unidad de medida SI para la dosis equivalente es el sievert , definido como un julio por kg . [11] En los Estados Unidos, el equivalente roentgen hombre (rem), igual a 0,01 sievert, todavía es de uso común, aunque los organismos reguladores y asesores están fomentando la transición al sievert. [12]
La dosis equivalente H T se utiliza para evaluar el riesgo estocástico para la salud debido a campos de radiación externos que penetran uniformemente en todo el cuerpo . Sin embargo, necesita correcciones adicionales cuando el campo se aplica solo a partes del cuerpo o de manera no uniforme para medir el riesgo estocástico general para la salud del cuerpo. Para permitir esto, se debe utilizar una cantidad de dosis adicional llamada dosis efectiva para tener en cuenta la diferente sensibilidad de los diferentes órganos y tejidos a la radiación.
Mientras que se utiliza una dosis equivalente para los efectos estocásticos de la radiación externa, se utiliza un enfoque similar para la dosis interna o comprometida . La ICRP define una cantidad de dosis equivalente para la dosis comprometida individual, que se utiliza para medir el efecto de los materiales radiactivos inhalados o ingeridos. Una dosis comprometida procedente de una fuente interna representa el mismo riesgo efectivo que la misma cantidad de dosis equivalente aplicada uniformemente en todo el cuerpo procedente de una fuente externa.
Dosis equivalente comprometida , H T ( t ) es la integral de tiempo de la tasa de dosis equivalente en un tejido u órgano particular que recibirá un individuo luego de la ingesta de material radiactivo en el cuerpo por una Persona de Referencia, donde s es el tiempo de integración en años. [13] Esto se refiere específicamente a la dosis en un tejido u órgano específico, de manera similar a la dosis equivalente externa.
La ICRP afirma que "los radionucleidos incorporados en el cuerpo humano irradian los tejidos durante períodos determinados por su vida media física y su retención biológica dentro del cuerpo. Por lo tanto, pueden dar lugar a dosis en los tejidos del cuerpo durante muchos meses o años después de la ingesta. La necesidad de regular la exposición a los radionucleidos y la acumulación de dosis de radiación durante largos períodos de tiempo ha llevado a la definición de cantidades de dosis comprometidas". [14]
No existe confusión entre dosis equivalente y dosis equivalente . De hecho, son los mismos conceptos. Aunque la definición del CIPM establece que la función de transferencia de energía lineal de la ICRU se utiliza para calcular el efecto biológico, la ICRP en 1990 [15] desarrolló las cantidades de dosis de "protección" denominadas dosis efectiva y equivalente , que se calculan a partir de modelos computacionales más complejos. y se distinguen por no tener la frase dosis equivalente en su nombre.
Antes de 1990, la ICRP utilizaba el término "dosis equivalente" para referirse a la dosis absorbida en un punto multiplicada por el factor de calidad en ese punto, donde el factor de calidad era función de la transferencia lineal de energía (LET). Actualmente, la definición de "dosis equivalente" de la ICRP representa una dosis promedio sobre un órgano o tejido, y se utilizan factores de ponderación de radiación en lugar de factores de calidad.
La frase dosis equivalente solo se utiliza para aquellos casos en los que se utiliza Q para el cálculo, y la ICRU y la ICRP definen lo siguiente como tal:
En los EE. UU. existen otras cantidades de dosis con nombres diferentes que no forman parte del sistema de cantidades de la ICRP. [dieciséis]
El Comité Internacional de Pesas y Medidas (CIPM) y la Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. siguen utilizando la antigua terminología de factores de calidad y dosis equivalente. Los factores de calidad del NRC son independientes de la transferencia lineal de energía, aunque no siempre son iguales a los factores de ponderación de radiación de la ICRP. [9] La definición de dosis equivalente de la NRC es "el producto de la dosis absorbida en el tejido, el factor de calidad y todos los demás factores modificadores necesarios en el lugar de interés". Sin embargo, de su definición de dosis equivalente efectiva se desprende claramente que "todos los demás factores modificadores necesarios" excluyen el factor de ponderación del tejido. [17] Los factores de ponderación de radiación para neutrones también son diferentes entre la NRC de EE. UU. y la ICRP; consulte el diagrama adjunto.
La dosis equivalente acumulada debida a la exposición externa de todo el cuerpo normalmente se informa a los trabajadores de la energía nuclear en informes dosimétricos periódicos .
En los EE. UU., normalmente se informan tres dosis equivalentes diferentes:
