Una quemadura por radiación es un daño en la piel u otros tejidos y órganos biológicos como efecto de la radiación . Los tipos de radiación que más preocupan son la radiación térmica , la energía de radiofrecuencia, la luz ultravioleta y la radiación ionizante .
El tipo más común de quemadura por radiación es una quemadura solar causada por la radiación UV. La alta exposición a los rayos X durante el diagnóstico por imágenes o la radioterapia también puede provocar quemaduras por radiación. A medida que la radiación ionizante interactúa con las células dentro del cuerpo, dañándolas, el cuerpo responde a este daño, lo que generalmente produce eritema , es decir, enrojecimiento alrededor del área dañada. Las quemaduras por radiación a menudo se analizan en el mismo contexto que el cáncer inducido por radiación debido a la capacidad de la radiación ionizante de interactuar con el ADN y dañarlo , lo que en ocasiones induce a una célula a volverse cancerosa. Los magnetrones de cavidad se pueden usar incorrectamente para crear quemaduras superficiales e internas. Dependiendo de la energía del fotón , la radiación gamma puede causar quemaduras gamma profundas , siendo comunes las quemaduras internas de 60 Co. Las quemaduras beta tienden a ser superficiales ya que las partículas beta no pueden penetrar profundamente en un cuerpo; estas quemaduras pueden ser similares a las quemaduras solares. Las partículas alfa pueden causar quemaduras alfa internas si se inhalan, y el daño externo (si lo hay) se limita a un eritema menor.
Las quemaduras por radiación también pueden ocurrir con transmisores de radio de alta potencia en cualquier frecuencia donde el cuerpo absorbe energía de radiofrecuencia y la convierte en calor. [1] La Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos (FCC) considera que 50 vatios es la potencia más baja por encima de la cual las estaciones de radio deben evaluar la seguridad de las emisiones. Las frecuencias consideradas especialmente peligrosas ocurren donde el cuerpo humano puede volverse resonante , a 35 MHz, 70 MHz, 80-100 MHz, 400 MHz y 1 GHz. [2] La exposición a microondas de intensidad demasiado alta puede causar quemaduras por microondas .
La dermatitis por radiación (también conocida como radiodermatitis ) es una enfermedad de la piel asociada con la exposición prolongada a la radiación ionizante. [3] : 131–2 La dermatitis por radiación ocurre en algún grado en la mayoría de los pacientes que reciben radioterapia, con o sin quimioterapia. [4]
Existen tres tipos específicos de radiodermatitis: radiodermatitis aguda, radiodermatitis crónica y erupción eosinofílica, polimórfica y pruriginosa asociada con la radioterapia. [3] : 39–40 La radioterapia también puede causar cáncer por radiación. [3] : 40
Con la fluoroscopia intervencionista, debido a las altas dosis en la piel que se pueden generar en el curso de la intervención, algunos procedimientos han dado lugar a reacciones cutáneas tempranas (menos de dos meses después de la exposición) y/o tardías (dos meses o más después de la exposición), incluida necrosis en algunos casos. [5] : 773
En los puertos de radiación se puede observar dermatitis por radiación, en forma de eritema intenso y vesiculación de la piel. [3] : 131
Hasta el 95% de los pacientes tratados con radioterapia para el cáncer experimentarán una reacción cutánea. Algunas reacciones son inmediatas, mientras que otras pueden aparecer más tarde (por ejemplo, meses después del tratamiento). [6]
La radiodermatitis aguda ocurre cuando se administra una "dosis de eritema" de radiación ionizante a la piel, después de lo cual aparece un eritema visible hasta 24 horas después. [3] : 39 La dermatitis por radiación generalmente se manifiesta unas pocas semanas después del inicio de la radioterapia. [4] : 143 La radiodermatitis aguda, aunque se presenta como manchas rojas, a veces también puede presentarse con descamación o ampollas. [7] El eritema puede ocurrir con una dosis de radiación de 2 Gy o mayor. [8]
La radiodermatitis crónica se produce con la exposición crónica a dosis "suberitematosas" de radiación ionizante durante un período prolongado, produciendo diversos grados de daño a la piel y sus partes subyacentes después de un período de latencia variable de varios meses a varias décadas. [3] : 40 En el pasado, este tipo de reacción a la radiación se producía con mayor frecuencia en radiólogos y radiólogos que estaban constantemente expuestos a la radiación ionizante, especialmente antes del uso de filtros de rayos X. [3] : 40 La radiodermatitis crónica, los carcinomas escamosos y de células basales pueden desarrollarse meses o años después de la exposición a la radiación. [ 7] : 130 [9] La radiodermatitis crónica se presenta como placas induradas atróficas, a menudo blanquecinas o amarillentas, con telangiectasia, a veces con hiperqueratosis . [ 7] : 130
La erupción eosinofílica, polimórfica y pruriginosa asociada con la radioterapia es una afección cutánea que se presenta con mayor frecuencia en mujeres que reciben radioterapia con cobalto para el cáncer interno. [3] : 39–40
El eritema multiforme inducido por radiación puede ocurrir cuando se administra fenitoína de manera profiláctica a pacientes neuroquirúrgicos que reciben terapia cerebral completa y esteroides sistémicos. [3] : 130
El acné por radiación es una afección cutánea caracterizada por pápulas similares a comedones que aparecen en sitios de exposición previa a radiación ionizante terapéutica, lesiones cutáneas que comienzan a aparecer a medida que la fase aguda de la dermatitis por radiación comienza a resolverse. [10] : 501
Las reacciones de recuerdo de la radiación ocurren meses o años después del tratamiento de radiación, una reacción que sigue a la administración reciente de un agente quimioterapéutico y ocurre con el puerto de radiación anterior, caracterizado por características de dermatitis por radiación. [3] [11] Replanteado, la dermatitis de recuerdo de la radiación es una reacción inflamatoria de la piel que ocurre en una parte del cuerpo previamente irradiada después de la administración del fármaco. [12] No parece haber una dosis mínima ni una relación establecida con la dosis de radioterapia. [12]
Las "quemaduras alfa" son causadas por partículas alfa , que pueden causar un daño tisular extenso si se inhalan. [13] Debido a la queratina en la capa epidérmica de la piel, las quemaduras alfa externas se limitan a un enrojecimiento leve de la capa más externa de la piel. [14]
Las "quemaduras beta" —causadas por partículas beta— son quemaduras superficiales poco profundas, generalmente de la piel y, con menor frecuencia, de los pulmones o el tracto gastrointestinal , causadas por partículas beta, generalmente de partículas calientes o radionucleidos disueltos que entraron en contacto directo con el cuerpo o estuvieron muy cerca de él. Pueden parecer similares a las quemaduras solares. A diferencia de los rayos gamma, las emisiones beta son detenidas mucho más eficazmente por los materiales y, por lo tanto, depositan toda su energía solo en una capa superficial de tejido, lo que causa un daño más intenso pero más localizado. A nivel celular, los cambios en la piel son similares a la radiodermatitis.
La dosis se ve afectada por la relativamente baja penetración de las emisiones beta a través de los materiales. La capa de queratina cornificada de la epidermis tiene suficiente poder de detención para absorber la radiación beta con energías inferiores a 70 keV. La ropa, especialmente el calzado, proporciona una protección adicional. La dosis se reduce aún más por la retención limitada de partículas radiactivas en la piel; una partícula de 1 milímetro se libera normalmente en 2 horas, mientras que una partícula de 50 micrómetros normalmente no se adhiere durante más de 7 horas. Las emisiones beta también se atenúan gravemente por el aire; su alcance generalmente no supera los 6 pies (1,8 m) y la intensidad disminuye rápidamente con la distancia. [15]
El cristalino parece ser el órgano más sensible a la radiación beta, [16] incluso en dosis muy inferiores a la dosis máxima permitida. Se recomienda el uso de gafas de seguridad para atenuar la radiación beta intensa. [17]
Lavar cuidadosamente la superficie corporal expuesta y eliminar las partículas radiactivas puede reducir considerablemente la dosis. Cambiar la ropa o al menos cepillarla también proporciona cierto grado de protección.
Si la exposición a la radiación beta es intensa, las quemaduras beta pueden manifestarse primero en 24-48 horas por picazón y/o sensación de ardor que dura uno o dos días, a veces acompañada de hiperemia . Después de 1-3 semanas aparecen los síntomas de la quemadura; eritema, aumento de la pigmentación de la piel (manchas de color oscuro y áreas elevadas), seguido de depilación y lesiones cutáneas . El eritema ocurre después de 5-15 Gy , descamación seca después de 17 Gy y epidermitis ampollosa después de 72 Gy. [15] La queratosis crónica por radiación puede desarrollarse después de dosis más altas. El eritema primario que dura más de 72 horas es una indicación de lesión lo suficientemente grave como para causar dermatitis por radiación crónica. El edema de las papilas dérmicas , si está presente dentro de las 48 horas desde la exposición, es seguido por necrosis transepidérmica . Después de dosis más altas, las células de la capa de Malpighi mueren dentro de las 24 horas; las dosis más bajas pueden tardar entre 10 y 14 días en mostrar células muertas. [18] La inhalación de isótopos radiactivos beta puede causar quemaduras beta en los pulmones y la región nasofaríngea , y la ingestión puede provocar quemaduras en el tracto gastrointestinal; este último riesgo es especialmente para los animales de pastoreo .
El cabello perdido comienza a crecer nuevamente en nueve semanas y se recupera por completo en aproximadamente medio año. [19]
Los efectos agudos dependientes de la dosis de la radiación beta sobre la piel son los siguientes: [20]
Según otra fuente: [21]
Como se ha demostrado, los umbrales de dosis para los síntomas varían según la fuente e incluso de forma individual. En la práctica, determinar la dosis exacta suele ser difícil.
Efectos similares se aplican a los animales, donde el pelaje actúa como un factor adicional tanto para aumentar la retención de partículas como para proteger parcialmente la piel. Las ovejas con lana espesa sin esquilar están bien protegidas; mientras que el umbral de depilación para las ovejas esquiladas está entre 23 y 47 Gy (2500–5000 rep ) y el umbral para las ovejas con lana normal es de 47–93 Gy (5000–10000 rep), para las ovejas con lana espesa (longitud del pelo de 33 mm) es de 93–140 Gy (10000–15000 rep). Para producir lesiones cutáneas comparables con la dermatitis pustulosa contagiosa , la dosis estimada está entre 465 y 1395 Gy. [22]
Los efectos dependen tanto de la intensidad como de la energía de la radiación. La beta de baja energía (azufre-35, 170 keV) produce úlceras superficiales con poco daño a la dermis, mientras que el cobalto-60 (310 keV), el cesio-137 (550 keV), el fósforo-32 (1,71 MeV), el estroncio-90 (650 keV) y su producto derivado, el itrio-90 (2,3 MeV) dañan niveles más profundos de la dermis y pueden provocar dermatitis crónica por radiación. Las energías muy altas de los haces de electrones de los aceleradores de partículas , que alcanzan decenas de megaelectronvoltios, pueden ser profundamente penetrantes. Por el contrario, los haces de escala de megavoltios pueden depositar su energía más profundamente con menos daño a la dermis; los aceleradores de haces de electrones de radioterapia modernos se aprovechan de esto. A energías aún más altas, por encima de 16 MeV, el efecto ya no se muestra significativamente, lo que limita la utilidad de energías más altas para la radioterapia. Por convención, la superficie se define como los 0,5 mm superiores de la piel. [23] Las emisiones beta de alta energía deben protegerse con plástico en lugar de plomo, ya que los elementos de alto Z generan una radiación de frenado gamma muy penetrante .
Las energías de los electrones de la desintegración beta no son discretas, sino que forman un espectro continuo con un corte en la energía máxima. El resto de la energía de cada desintegración es transportada por un antineutrino que no interactúa significativamente y, por lo tanto, no contribuye a la dosis. La mayoría de las energías de las emisiones beta se encuentran en alrededor de un tercio de la energía máxima. [17] Las emisiones beta tienen energías mucho más bajas que las que se pueden lograr con los aceleradores de partículas, no más de unos pocos megaelectronvoltios.
El perfil de energía-profundidad-dosis es una curva que comienza con una dosis superficial, asciende hasta la dosis máxima en una cierta profundidad d m (normalmente normalizada como dosis del 100%), luego desciende lentamente a través de profundidades del 90% de dosis (d 90 ) y del 80% de dosis (d 80 ), luego cae linealmente y de manera relativamente pronunciada a través de una profundidad del 50% de dosis (d 50 ). La extrapolación de esta parte lineal de la curva a cero define el rango máximo de electrones, R p . En la práctica, hay una cola larga de dosis más débil pero profunda, llamada "cola de bremsstrahlung", atribuible a bremsstrahlung . La profundidad de penetración depende también de la forma del haz, los haces más estrechos tienden a tener una menor penetración. En el agua, los haces de electrones anchos, como es el caso de la contaminación superficial homogénea de la piel, tienen d 80 aproximadamente E/3 cm y R p aproximadamente E/2 cm, donde E es la energía de la partícula beta en MeV. [24]
La profundidad de penetración de la beta de menor energía en el agua (y en los tejidos blandos) es de aproximadamente 2 mm/MeV. Para una beta de 2,3 MeV, la profundidad máxima en el agua es de 11 mm, y para una de 1,1 MeV, de 4,6 mm. La profundidad en la que se deposita la máxima energía es significativamente menor. [25]
La energía y la profundidad de penetración de varios isótopos son las siguientes: [26]
Para un haz amplio, la relación profundidad-energía para los rangos de dosis es la siguiente, para energías en megaelectronvoltios y profundidades en milímetros. La dependencia de la dosis superficial y la profundidad de penetración con la energía del haz es claramente visible. [24]
Las quemaduras por radiación son causadas por la exposición a niveles altos de radiación. Los niveles lo suficientemente altos como para causar quemaduras son generalmente letales si se reciben en dosis que afectan a todo el cuerpo, mientras que pueden ser tratables si se reciben en dosis superficiales o locales.
La fluoroscopia puede causar quemaduras si se realiza repetidamente o durante demasiado tiempo. [10]
De manera similar, la tomografía computarizada con rayos X y la radiografía de proyección tradicional tienen el potencial de causar quemaduras por radiación si el operador no controla adecuadamente los factores y el tiempo de exposición.
La Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) ha realizado un estudio de lesiones cutáneas inducidas por radiación [27] [28] basándose en los resultados de 1994, [29] seguido de una recomendación para minimizar más lesiones inducidas por fluoroscopia. [30] El problema de las lesiones por radiación debido a la fluoroscopia se ha investigado más a fondo en artículos de revisión en 2000, [31] 2001, [32] [33] 2009 [34] y 2010. [35] [36] [37]
Las quemaduras beta son frecuentemente el resultado de la exposición a la lluvia radiactiva después de explosiones o accidentes nucleares . Poco después de la explosión, los productos de la fisión tienen una actividad beta muy alta, con aproximadamente dos emisiones beta por cada fotón gamma.
Después de la prueba Trinity , la lluvia radiactiva causó quemaduras localizadas en las espaldas del ganado en el área a sotavento. [38] La lluvia radiactiva tenía la apariencia de pequeñas partículas de polvo escamosas. El ganado mostró quemaduras temporales, sangrado y pérdida de pelo. Los perros también se vieron afectados; además de quemaduras localizadas en sus espaldas, también tenían patas quemadas, probablemente por las partículas alojadas entre sus dedos, ya que los animales con pezuñas no mostraron problemas con los pies. Alrededor de 350 a 600 vacas se vieron afectadas por quemaduras superficiales y pérdida temporal localizada del pelo dorsal; el ejército compró más tarde 75 vacas más afectadas ya que el pelo descolorido que había vuelto a crecer redujo su valor de mercado. [39] Las vacas fueron enviadas a Los Álamos y Oak Ridge, donde fueron observadas. Se curaron, ahora luciendo grandes parches de pelaje blanco; algunas parecían como si las hubieran escaldado. [40]
La lluvia radioactiva producida por la prueba de Castle Bravo fue inesperadamente fuerte. Un polvo blanco parecido a la nieve, apodado por los científicos "nieve de bikini" y que consistía en coral calcinado triturado contaminado , cayó durante unas 12 horas sobre el atolón Rongelap , depositando una capa de hasta 2 cm. Los residentes desarrollaron quemaduras beta, principalmente en la nuca y en los pies, [38] y fueron reubicados después de tres días. Después de 24 a 48 horas, su piel picaba y ardía; en un día o dos las sensaciones se calmaron, para ser seguidas después de 2 a 3 semanas por la depilación y las úlceras. Aparecieron manchas de color más oscuro y áreas elevadas en la piel, la formación de ampollas fue poco común. Las úlceras formaron costras secas y sanaron. Se formaron lesiones más profundas, dolorosas, supurantes y ulceradas en los residentes más contaminados; la mayoría se curó con un tratamiento simple. En general, las quemaduras beta se curaron con algo de cicatrización cutánea y despigmentación. Las personas que se bañaron y lavaron las partículas de la lluvia radiactiva de su piel no desarrollaron lesiones cutáneas. [20] El barco pesquero Daigo Fukuryu Maru también se vio afectado por la lluvia radiactiva; la tripulación sufrió dosis cutáneas de entre 1,7 y 6,0 Gy, con quemaduras beta que se manifestaron como lesiones cutáneas graves, eritema, erosiones , a veces necrosis y atrofia cutánea . Veintitrés militares estadounidenses de radar de la estación meteorológica de 28 miembros de Rongerik [41] se vieron afectados, experimentando lesiones cutáneas discretas de 1 a 4 mm que se curaron rápidamente y estrías en las uñas varios meses después. Dieciséis miembros de la tripulación del portaaviones USS Bairoko sufrieron quemaduras beta y hubo un aumento en la tasa de cáncer. [15]
Durante la prueba Zebra de la Operación Sandstone en 1948, tres hombres sufrieron quemaduras beta en las manos al retirar los filtros de recolección de muestras de los drones que volaban a través de la nube en forma de hongo ; la dosis estimada en la superficie de su piel fue de 28 a 149 Gy, y sus manos desfiguradas requirieron injertos de piel . Un cuarto hombre mostró quemaduras más leves después de la prueba Yoke anterior. [42]
La prueba Upshot-Knothole Harry en el sitio Frenchman Flat liberó una gran cantidad de residuos radiactivos. Una cantidad significativa de ovejas murieron después de pastar en áreas contaminadas. Sin embargo, la AEC tenía una política de compensar a los granjeros solo por los animales que mostraban quemaduras beta externas, por lo que se rechazaron muchas reclamaciones. Otras pruebas en el sitio de pruebas de Nevada también causaron residuos radiactivos y quemaduras beta correspondientes a ovejas, caballos y ganado. [43] Durante la Operación Upshot-Knothole , ovejas a una distancia de hasta 50 millas (80 km) del sitio de prueba desarrollaron quemaduras beta en la espalda y las fosas nasales. [42]
Durante pruebas nucleares subterráneas en Nevada, varios trabajadores desarrollaron quemaduras y úlceras en la piel, en parte atribuidas a la exposición al tritio . [44]
Las quemaduras beta fueron un problema médico grave para algunas víctimas del desastre de Chernóbil ; de 115 pacientes tratados en Moscú, el 30% tenía quemaduras que cubrían entre el 10 y el 50% de la superficie corporal, el 11% se vio afectado en el 50-100% de la piel; la exposición masiva a menudo fue causada por ropa empapada con agua radiactiva. Algunos bomberos desarrollaron quemaduras beta en los pulmones y la región nasofaríngea después de la inhalación de cantidades masivas de humo radiactivo . De las 28 muertes, 16 tenían lesiones en la piel enumeradas entre las causas. La actividad beta fue extremadamente alta, con una relación beta/gamma que alcanzó 10-30 [ aclaración necesaria ] y una energía beta lo suficientemente alta como para dañar la capa basal de la piel, lo que resultó en portales de área grande para infecciones , exacerbados por el daño a la médula ósea y el sistema inmunológico debilitado . Algunos pacientes recibieron dosis cutáneas de 400-500 Gy. Las infecciones causaron más de la mitad de las muertes agudas. Varios de ellos murieron por quemaduras beta de cuarto grado entre 9 y 28 días después de la dosis de 6 a 16 Gy. Siete murieron después de una dosis de 4 a 6 Gy y quemaduras beta de tercer grado en 4 a 6 semanas. Uno murió más tarde por quemaduras beta de segundo grado y una dosis de 1 a 4 Gy. [44] Los supervivientes tienen la piel atrofiada, con venas de araña y fibrosis subyacente . [15]
Las quemaduras pueden manifestarse en diferentes momentos y en distintas zonas del cuerpo. Las quemaduras de los liquidadores de Chernóbil aparecieron primero en las muñecas, la cara, el cuello y los pies, seguidas por el pecho y la espalda, y después en las rodillas, las caderas y las nalgas. [45]
Las fuentes de radiografía industrial son una fuente común de quemaduras beta en los trabajadores.
Las fuentes de radioterapia pueden causar quemaduras beta durante la exposición de los pacientes. Las fuentes también pueden perderse y manipularse incorrectamente, como en el accidente de Goiânia , durante el cual varias personas sufrieron quemaduras beta externas y quemaduras gamma más graves, y varias murieron. También ocurren numerosos accidentes durante la radioterapia debido a fallas del equipo, errores del operador o dosis incorrectas.
Las fuentes de haces de electrones y los aceleradores de partículas también pueden ser fuentes de quemaduras beta. [46] Las quemaduras pueden ser bastante profundas y requerir injertos de piel, resección de tejido o incluso amputación de dedos o extremidades. [47]
Las quemaduras por radiación deben cubrirse con un apósito limpio y seco lo antes posible para prevenir la infección. No se recomiendan los apósitos húmedos. [48] La presencia de una lesión combinada (exposición a la radiación más traumatismo o quemadura por radiación) aumenta la probabilidad de sepsis generalizada. [49] Esto requiere la administración de una terapia antimicrobiana sistémica . [50]
quemaduras beta.
