El gris (símbolo: Gy ) es la unidad de dosis de radiación ionizante en el Sistema Internacional de Unidades (SI), definida como la absorción de un julio de energía de radiación por kilogramo de materia . [1]
Se utiliza como unidad de la dosis absorbida de cantidad de radiación que mide la energía depositada por la radiación ionizante en una unidad de masa de materia que se irradia, y se utiliza para medir la dosis administrada en radioterapia , irradiación de alimentos y esterilización por radiación . Es importante para predecir posibles efectos agudos sobre la salud, como el síndrome de radiación aguda , y se utiliza para calcular la dosis equivalente utilizando el sievert , que es una medida del efecto estocástico sobre la salud en el cuerpo humano.
El gris también se utiliza en metrología de radiación como unidad de la cantidad de radiación kerma ; Se define como la suma de las energías cinéticas iniciales de todas las partículas cargadas liberadas por radiación ionizante descargada [a] en una muestra de materia por unidad de masa. La unidad lleva el nombre del físico británico Louis Harold Gray , pionero en la medición de rayos X y radiación de radio y sus efectos sobre los tejidos vivos. [2]
El gris fue adoptado como parte del Sistema Internacional de Unidades en 1975. La unidad cgs correspondiente al gris es el rad (equivalente a 0,01 Gy), que sigue siendo común en gran medida en los Estados Unidos, aunque "muy desaconsejado" en la guía de estilo. para el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU . [3]
El gris tiene varios campos de aplicación en la medición de dosis:
La medición de la dosis absorbida en el tejido es de fundamental importancia en radiobiología y radioterapia ya que es la medida de la cantidad de energía que la radiación incidente deposita en el tejido diana. La medición de la dosis absorbida es un problema complejo debido a la dispersión y la absorción, y hay muchos dosímetros especializados disponibles para estas mediciones que pueden cubrir aplicaciones en 1D, 2D y 3D. [4] [5] [6]
En la radioterapia, la cantidad de radiación aplicada varía según el tipo y la etapa del cáncer que se está tratando. Para los casos curativos, la dosis típica para un tumor epitelial sólido oscila entre 60 y 80 Gy, mientras que los linfomas se tratan con 20 a 40 Gy. Las dosis preventivas (adyuvantes) suelen oscilar entre 45 y 60 Gy en fracciones de 1,8 a 2 Gy (para los cánceres de mama, cabeza y cuello).
La dosis de radiación promedio de una radiografía abdominal es de 0,7 milisieverts (0,0007 Sv), la de una tomografía computarizada abdominal es de 8 mSv, la de una tomografía computarizada pélvica es de 6 mGy y la de una tomografía computarizada selectiva del abdomen y el abdomen. pelvis es de 14 mGy. [7]
La dosis absorbida también juega un papel importante en la protección radiológica , ya que es el punto de partida para calcular el riesgo estocástico para la salud de bajos niveles de radiación, que se define como la probabilidad de inducción de cáncer y daño genético. [8] El gris mide la energía total absorbida de la radiación, pero la probabilidad de daño estocástico también depende del tipo y la energía de la radiación y de los tipos de tejidos involucrados. Esta probabilidad está relacionada con la dosis equivalente en sieverts (Sv), que tiene las mismas dimensiones que el gris. Se relaciona con el gris por los factores de ponderación descritos en los artículos sobre dosis equivalente y dosis efectiva .
El Comité Internacional de Pesas y Medidas afirma: "Para evitar cualquier riesgo de confusión entre la dosis absorbida D y la dosis equivalente H , se deben utilizar los nombres especiales para las respectivas unidades, es decir, se debe utilizar en su lugar el nombre gris". de julios por kilogramo para la unidad de dosis absorbida D y el nombre sievert en lugar de julios por kilogramo para la unidad de dosis equivalente H ". [9]
Los diagramas adjuntos muestran cómo se obtiene primero la dosis absorbida (en grises) mediante técnicas computacionales y a partir de este valor se derivan las dosis equivalentes. Para los rayos X y los rayos gamma, el gris tiene numéricamente el mismo valor cuando se expresa en sieverts, pero para las partículas alfa un gris equivale a 20 sieverts y se aplica un factor de ponderación de radiación en consecuencia.
El gris se utiliza convencionalmente para expresar la gravedad de lo que se conoce como "efectos tisulares" de las dosis recibidas en exposición aguda a altos niveles de radiación ionizante. Estos son efectos que seguramente ocurrirán, a diferencia de los efectos inciertos de bajos niveles de radiación que tienen una probabilidad de causar daños. Una exposición aguda de todo el cuerpo a 5 grises o más de radiación de alta energía generalmente provoca la muerte en 14 días. LD 1 es 2,5 Gy, LD 50 es 5 Gy y LD 99 es 8 Gy. [10] La dosis LD 50 representa 375 julios para un adulto de 75 kg.
El gris se utiliza para medir las tasas de dosis absorbidas en materiales no tisulares para procesos como el endurecimiento por radiación , la irradiación de alimentos y la irradiación de electrones . Medir y controlar el valor de la dosis absorbida es vital para garantizar el correcto funcionamiento de estos procesos.
Kerma (" energía cinética liberada por unidad de masa ") se utiliza en metrología de radiación como medida de la energía de ionización liberada debido a la irradiación y se expresa en grises . Es importante destacar que la dosis de kerma es diferente de la dosis absorbida, dependiendo de las energías de radiación involucradas, en parte porque no se tiene en cuenta la energía de ionización. Aunque aproximadamente igual a bajas energías, el kerma es mucho mayor que la dosis absorbida a energías más altas, porque parte de la energía escapa del volumen absorbente en forma de bremsstrahlung (rayos X) o electrones que se mueven rápidamente.
Kerma, cuando se aplica al aire, es equivalente a la antigua unidad roentgen de exposición a la radiación, pero existe una diferencia en la definición de estas dos unidades. El gris se define independientemente de cualquier material objetivo; sin embargo, el roentgen se definió específicamente por el efecto de ionización en el aire seco, que no necesariamente representaba el efecto en otros medios.
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Wilhelm Röntgen descubrió los rayos X el 8 de noviembre de 1895 y su uso se extendió muy rápidamente para el diagnóstico médico, en particular de 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, [b] y nació en la Segunda ICR en Estocolmo en 1928, bajo la presidencia de Manne Siegbahn . [11] [12] [c]
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 . [13] 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. [14]
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 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 una unidad de volumen de tejido igual al incremento de energía producido en una unidad de volumen de agua por un roentgen de radiación". [15] 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. [13]
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. [16] La CCU decidió definir la unidad SI de radiación absorbida como la energía depositada por las partículas cargadas reabsorbidas por unidad de masa de material absorbente, que es como se había definido el rad, pero en unidades MKS equivaldría al julio por kilogramo. . 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, por tanto, a 100 rad. En particular, el centigray (equivalente numéricamente al rad) todavía se utiliza ampliamente para describir las dosis absorbidas absolutas en radioterapia.
La adopción del gris por la XV Conferencia General de Pesas y Medidas como unidad de medida de la absorción de radiaciones ionizantes , de la absorción de energía específica , y del kerma en 1975 [17] fue la culminación de más de medio siglo de trabajo, tanto en la comprensión de la naturaleza de las radiaciones ionizantes y en la creación de cantidades y unidades de radiación coherentes.
La siguiente tabla muestra cantidades de radiación en unidades SI y no SI.
