La dosis absorbida es una cantidad de dosis que es la medida de la energía depositada en la materia por la radiación ionizante por unidad de masa . La dosis absorbida se utiliza en el cálculo de la absorción de dosis en tejido vivo tanto en protección radiológica (reducción de efectos nocivos) como en radiología (posibles efectos beneficiosos, por ejemplo en el tratamiento del cáncer). También se utiliza para comparar directamente el efecto de la radiación sobre materia inanimada, como en el endurecimiento por radiación .
La unidad de medida del SI es el gris (Gy), que se define como un julio de energía absorbida por kilogramo de materia. [1] A veces también se utiliza la unidad rad CGS más antigua, que no pertenece al SI , predominantemente en los EE. UU.
Convencionalmente, en protección radiológica, la dosis absorbida no modificada sólo se utiliza para indicar los efectos inmediatos en la salud debidos a altos niveles de dosis aguda. Se trata de efectos tisulares, como en el síndrome de radiación aguda , que también se conocen como efectos deterministas. Estos son efectos que seguramente ocurrirán en poco tiempo. [ cita necesaria ] El tiempo entre la exposición y el vómito se puede utilizar como heurística para cuantificar una dosis cuando no se dispone de medios de prueba más precisos. [2]
La medición de la dosis absorbida en el tejido es de fundamental importancia en radiobiología ya que es la medida de la cantidad de energía que la radiación incidente imparte al tejido objetivo. [ cita necesaria ]
La dosis absorbida es igual a la exposición a la radiación (iones o C /kg) del haz de radiación multiplicada por la energía de ionización del medio a ionizar.
Por ejemplo, la energía de ionización del aire seco a 20 °C y 101,325 kPa de presión es33,97 ± 0,05 J/C . [4] (33,97 eV por par iónico) Por lo tanto, una exposición de2,58 × 10 −4 C/kg (1 roentgen ) depositaría una dosis absorbida de8,76 × 10 −3 J/kg (0,00876 Gy o 0,876 rad) en aire seco en esas condiciones.
Cuando la dosis absorbida no es uniforme, o cuando sólo se aplica a una parte de un cuerpo u objeto, se puede calcular una dosis absorbida representativa de todo el artículo tomando un promedio ponderado en masa de las dosis absorbidas en cada punto.
Más precisamente, [5]
Dónde
La dosis absorbida no uniforme es común en el caso de radiaciones suaves, como los rayos X de baja energía o la radiación beta. Autoprotección significa que la dosis absorbida será mayor en los tejidos que miran a la fuente que en los más profundos del cuerpo. [ cita necesaria ]
El promedio de masa puede ser importante a la hora de evaluar los riesgos de los tratamientos de radioterapia, ya que están diseñados para apuntar a volúmenes muy específicos del cuerpo, normalmente un tumor. Por ejemplo, si el 10% de la masa de la médula ósea de un paciente se irradia localmente con 10 Gy de radiación, entonces la dosis absorbida en la médula ósea en general sería de 1 Gy. La médula ósea constituye el 4% de la masa corporal, por lo que la dosis absorbida en todo el cuerpo sería de 0,04 Gy. La primera cifra (10 Gy) es indicativa de los efectos locales sobre el tumor, mientras que la segunda y tercera cifras (1 Gy y 0,04 Gy) son mejores indicadores de los efectos generales sobre la salud de todo el organismo. Se tendrían que realizar cálculos dosimétricos adicionales sobre estas cifras para llegar a una dosis efectiva significativa, que es necesaria para estimar el riesgo de cáncer u otros efectos estocásticos.
Cuando se utilizan radiaciones ionizantes para tratar el cáncer, el médico suele prescribir el tratamiento de radioterapia en unidades de color gris. Las dosis para imágenes médicas pueden describirse en unidades de culombio por kilogramo , pero cuando se utilizan radiofármacos , normalmente se administrarán en unidades de becquerel .
Para el riesgo de radiación estocástica , definido como la probabilidad de que la inducción de cáncer y los efectos genéticos ocurran durante un largo período de tiempo, se debe considerar el tipo de radiación y la sensibilidad de los tejidos irradiados, lo que requiere el uso de factores modificadores para producir un riesgo. factor en sieverts . Un sievert conlleva una probabilidad del 5,5% de desarrollar cáncer con el tiempo según el modelo lineal sin umbral . [6] [7] Este cálculo comienza con la dosis absorbida.
Para representar el riesgo estocástico se utilizan las cantidades de dosis, la dosis equivalente H T y la dosis efectiva E , y se utilizan factores y coeficientes de dosis apropiados para calcularlos a partir de la dosis absorbida. [8] Las cantidades de dosis equivalentes y efectivas se expresan en unidades de sievert o rem , lo que implica que se han tenido en cuenta los efectos biológicos. La derivación del riesgo estocástico está de acuerdo con las recomendaciones del Comité Internacional de Protección Radiológica (ICRP) y la Comisión Internacional de Unidades y Medidas de Radiación (ICRU). El sistema coherente de magnitudes de protección radiológica desarrollado por ellos se muestra en el diagrama adjunto.
Para la radiación de todo el cuerpo, con rayos gamma o rayos X los factores modificadores son numéricamente iguales a 1, lo que significa que en ese caso la dosis en grises es igual a la dosis en sieverts.
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Wilhelm Röntgen descubrió los rayos X por primera vez el 8 de noviembre de 1895, y su uso se extendió muy rápidamente para el diagnóstico médico, en particular huesos rotos y objetos extraños incrustados, donde supusieron una mejora revolucionaria con respecto a las técnicas anteriores.
Debido al amplio uso de los rayos X y a la creciente conciencia de los peligros de las radiaciones ionizantes, se hicieron necesarios estándares de medición de la intensidad de la radiación y varios países desarrollaron los suyos propios, pero utilizando diferentes definiciones y métodos. Finalmente, para promover la estandarización internacional, el primer Congreso Internacional de Radiología (ICR), reunido en Londres en 1925, propuso un organismo separado para considerar las unidades de medida. Se llamó Comisión Internacional de Unidades y Medidas de Radiación , o ICRU, [a] y nació en la Segunda ICR en Estocolmo en 1928, bajo la presidencia de Manne Siegbahn . [9] [10] [b]
Una de las primeras técnicas para medir la intensidad de los rayos X fue medir su efecto ionizante en el aire mediante una cámara de iones llena de aire . En la primera reunión de la ICRU se propuso que una unidad de dosis de rayos X debería definirse como la cantidad de rayos X que produciría un esu de carga en un centímetro cúbico de aire seco a 0 °C y 1 atmósfera estándar de presión. . Esta unidad de exposición a la radiación recibió el nombre de roentgen en honor a Wilhelm Röntgen, fallecido cinco años antes. En la reunión de 1937 de la ICRU, esta definición se amplió para aplicarse a la radiación gamma . [11] Este enfoque, aunque supuso un gran paso adelante en la estandarización, tenía la desventaja de no ser una medida directa de la absorción de radiación y, por tanto, del efecto de ionización, en varios tipos de materia, incluido el tejido humano, y era sólo una medida de el efecto de los rayos X en una circunstancia concreta; el efecto de ionización en aire seco. [12]
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 introdujo una nueva unidad de medida, denominada "gramo roentgen" (símbolo : gr) fue propuesto y definido como "esa cantidad de radiación de neutrones que produce un incremento de energía en unidad de volumen de tejido igual al incremento de energía producido en unidad de volumen de agua por un roentgen de radiación". [13] Se descubrió que esta unidad era equivalente a 88 ergios en el aire, e hizo que la dosis absorbida, como se conoció posteriormente, dependiera de la interacción de la radiación con el material irradiado, no solo de una expresión de la exposición o intensidad de la radiación. que representaba el roentgen. 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 . [11]
A finales de la década de 1950, la CGPM invitó a la ICRU a unirse a otros organismos científicos para trabajar en el desarrollo del Sistema Internacional de Unidades , o SI. [14] Se decidió definir la unidad SI de radiación absorbida como energía depositada por unidad de masa, que es como se había definido el rad, pero en unidades MKS sería J/kg. Esto fue confirmado en 1975 por el 15º CGPM, y la unidad fue nombrada "gris" en honor a Louis Harold Gray, fallecido en 1965. El gris equivalía a 100 rad, la unidad cgs.
La dosis absorbida también se utiliza para gestionar la irradiación y medir los efectos de la radiación ionizante sobre la materia inanimada en varios campos.
La dosis absorbida se utiliza para evaluar la capacidad de supervivencia de dispositivos como componentes electrónicos en entornos de radiación ionizante.
La medición de la dosis absorbida por la materia inanimada es vital en el proceso de endurecimiento por radiación que mejora la resistencia de los dispositivos electrónicos a los efectos de la radiación.
La dosis absorbida es la cantidad de dosis física utilizada para garantizar que los alimentos irradiados hayan recibido la dosis correcta para garantizar su eficacia. Se utilizan dosis variables según la aplicación y pueden llegar hasta 70 kGy.
La siguiente tabla muestra 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 SI, [15] las directivas europeas de unidades de medida de la Unión Europea exigían que su uso para "fines de salud pública..." se eliminara gradualmente. antes del 31 de diciembre de 1985. [16]
