| Dosis absorbida de radiación ionizante | |
|---|---|
| Símbolos comunes | D |
| Unidad SI | gris |
| Otras unidades | Rad , Erg |
| En unidades base SI | J ⋅ kg −1 |
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 la dosis en el tejido vivo tanto en protección radiológica (reducción de los efectos nocivos) como en radiología (efectos beneficiosos potenciales, por ejemplo, en el tratamiento del cáncer). También se utiliza para comparar directamente el efecto de la radiación sobre la materia inanimada, como el endurecimiento por radiación .
La unidad de medida del SI es el gray (Gy), que se define como un Joule de energía absorbida por kilogramo de materia. [1] A veces también se utiliza la unidad más antigua rad CGS que no es del SI , predominantemente en los EE. UU.
Efectos deterministas [ editar ]
Convencionalmente, en protección radiológica, la dosis absorbida no modificada solo se usa para indicar los efectos inmediatos sobre la salud debido a los altos niveles de dosis aguda. Estos son efectos tisulares, como en el síndrome de radiación aguda , que también se conocen como efectos deterministas. Estos son efectos que seguramente sucederán en poco tiempo.
Efectos de la exposición aguda a la radiación [ editar ]
| Fase | Síntoma | Dosis absorbida en todo el cuerpo ( Gy ) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1-2 Gy | 2-6 Gy | 6 a 8 Gy | 8-30 Gy | > 30 Gy | ||
| Inmediato | Náuseas y vómitos | 5-50% | 50-100% | 75-100% | 90-100% | 100% |
| Hora de inicio | 2-6 h | 1-2 h | 10 a 60 min | <10 min | Minutos | |
| Duración | <24 h | 24–48 h | <48 h | <48 h | N / A (los pacientes mueren en <48 h) | |
| Diarrea | Ninguno | Ninguno a leve (<10%) | Pesado (> 10%) | Pesado (> 95%) | Pesado (100%) | |
| Hora de inicio | - | 3-8 h | 1-3 h | <1 hora | <1 hora | |
| Dolor de cabeza | Leve | Leve a moderado (50%) | Moderado (80%) | Grave (80 a 90%) | Grave (100%) | |
| Hora de inicio | - | 4-24 h | 3-4 h | 1-2 h | <1 hora | |
| Fiebre | Ninguno | Aumento moderado (10-100%) | Moderado a severo (100%) | Grave (100%) | Grave (100%) | |
| Hora de inicio | - | 1-3 h | <1 hora | <1 hora | <1 hora | |
| Función del SNC | Sin deterioro | Deterioro cognitivo 6-20 h | Deterioro cognitivo> 24 h | Incapacitación rápida | Convulsiones , temblor , ataxia , letargo | |
| Periodo latente | 28 a 31 días | 7 a 28 días | <7 días | Ninguno | Ninguno | |
| Enfermedad | Leucopenia leve a moderada Fatiga Debilidad | Moderada a severa Leucopenia Púrpura Hemorragia Infecciones Alopecia después de 3 Gy | Leucopenia grave Fiebre alta Diarrea Vómitos Mareos y desorientación Hipotensión Alteración de electrolitos | Náuseas Vómitos Diarrea intensa Fiebre alta Alteración de electrolitos Shock | N / A (los pacientes mueren en <48 h) | |
| Mortalidad | Sin cuidado | 0-5% | 5-95% | 95-100% | 100% | 100% |
| Con cuidado | 0-5% | 5-50% | 50-100% | 99-100% | 100% | |
| Muerte | 6 a 8 semanas | 4-6 semanas | 2-4 semanas | 2 días - 2 semanas | 1-2 días | |
| Fuente de la tabla [2] | ||||||
Radioterapia [ editar ]
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 diana.
Cálculo de dosis [ editar ]
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 . [3] (33,97 eV por par de iones) 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 solo se aplica a una parte de un cuerpo u objeto, se puede calcular una dosis absorbida representativa de todo el elemento tomando un promedio ponderado en masa de las dosis absorbidas en cada punto.
Más precisamente, [4]
Dónde
- es la dosis absorbida promediada en masa de todo el elemento T
- es el artículo de interés
- es la dosis absorbida en función de la ubicación
- es la densidad en función de la ubicación
- es el volumen
Consideraciones médicas [ editar ]
La dosis absorbida no uniforme es común para radiaciones suaves como rayos X de baja energía o radiación beta. Autoprotección significa que la dosis absorbida será mayor en los tejidos que miran hacia la fuente que en las profundidades del cuerpo.
El promedio de masa puede ser importante para evaluar los riesgos de los tratamientos de radioterapia, ya que están diseñados para apuntar a volúmenes muy específicos en el cuerpo, generalmente 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, 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 por 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 la tercera cifra (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 de dosimetría adicionales en estas cifras para llegar a una dosis efectiva significativa, que es necesaria para estimar el riesgo de cáncer u otros efectos estocásticos.
Cuando se usa radiación ionizante para tratar el cáncer, el médico generalmente prescribirá el tratamiento de radioterapia en unidades de gris. Las dosis de formación de imágenes médicas pueden describirse en unidades de culombio por kilogramo , pero cuando se utilizan radiofármacos , normalmente se administrarán en unidades de becquerel .
Riesgo estocástico: conversión a dosis equivalente [ editar ]
Para el riesgo de radiación estocástica , definida como la probabilidad de que se produzcan efectos genéticos y de inducción de cáncer en una escala de tiempo prolongada, 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 eventualmente según el modelo lineal sin umbral . [5] [6] 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 eficaz E , y se utilizan factores y coeficientes de dosis apropiados para calcularlos a partir de la dosis absorbida. [7] 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 Radiológicas.(ICRU). El sistema coherente de magnitudes de protección radiológica desarrollado por ellos se muestra en el diagrama adjunto.
Para la radiación de cuerpo entero, 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.
Desarrollo del concepto de dosis absorbida y el gris [ editar ]
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 rayos X y la creciente conciencia de los peligros de la radiación ionizante, se hicieron necesarios estándares de medición para 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) que se reunió en Londres en 1925 propuso un organismo separado para considerar las unidades de medida. Esto se llamó la Comisión Internacional de Unidades y Medidas de Radiación , o ICRU, [a] y entró en vigor en la Segunda ICR en Estocolmo en 1928, bajo la presidencia de Manne Siegbahn . [8] [9] [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 se definiera como la cantidad de rayos X que produciría un ues 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, que había muerto cinco años antes. En la reunión de 1937 de la ICRU, esta definición se amplió para aplicarla a la radiación gamma . [10]Este enfoque, aunque fue un gran paso adelante en la estandarización, tenía la desventaja de no ser una medida directa de la absorción de radiación y, por lo tanto, del efecto de ionización, en varios tipos de materia, incluido el tejido humano, y era solo una medida del efecto de la radiación. los rayos X en una circunstancia específica; el efecto de ionización en aire seco. [11]
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 "gram roentgen" (símbolo : gr), y se definió como "la cantidad de radiación de neutrones que produce un incremento de energía en la unidad de volumen de tejido igual al incremento de energía producida en la unidad de volumen de agua por un roentgen de radiación". [12] Se encontró 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 una expresión de la exposición o la intensidad de la radiación, que el roentgen representado. En 1953, la ICRU recomendó el rad , igual a 100 erg / g, como la nueva unidad de medida de la radiación absorbida. El rad se expresó en unidades cgs coherentes . [10]
A fines 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. [13] 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 la 15ª CGPM, y la unidad fue nombrada "gris" en honor a Louis Harold Gray, quien había muerto en 1965. El gris era igual a 100 rad, la unidad cgs.
Otros usos [ editar ]
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.
Capacidad de supervivencia del componente [ editar ]
La dosis absorbida se utiliza para evaluar la capacidad de supervivencia de dispositivos como componentes electrónicos en entornos de radiación ionizante.
Endurecimiento por radiación [ editar ]
La medición de la dosis absorbida 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.
Irradiación de alimentos [ editar ]
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.
[ editar ]
La siguiente tabla muestra las cantidades de radiación en unidades SI y no SI:
| Cantidad | Unidad | Símbolo | Derivación | Año | Equivalencia SI |
|---|---|---|---|---|---|
| Actividad ( A ) | becquerel | Bq | s −1 | 1974 | Unidad SI |
| curie | Ci | 3,7 × 10 10 s −1 | 1953 | 3,7 × 10 10 Bq | |
| rutherford | Rd | 10 6 s −1 | 1946 | 1.000.000 Bq | |
| Exposición ( X ) | culombio por kilogramo | C / kg | C⋅kg −1 de aire | 1974 | Unidad SI |
| Röntgen | R | esu / 0.001293 g de aire | 1928 | 2,58 × 10 −4 C / kg | |
| Dosis absorbida ( D ) | gris | Gy | J ⋅kg −1 | 1974 | Unidad SI |
| ergio por gramo | ergio / g | erg⋅g −1 | 1950 | 1,0 × 10 −4 Gy | |
| rad | rad | 100 ergg −1 | 1953 | 0,010 Gy | |
| Dosis equivalente ( H ) | sievert | SV | J⋅kg −1 × W R | 1977 | Unidad SI |
| hombre equivalente de röntgen | movimiento rápido del ojo | 100 erg⋅g −1 x W R | 1971 | 0,010 Sv | |
| Dosis efectiva ( E ) | sievert | SV | J⋅kg −1 × W R x W T | 1977 | Unidad SI |
| hombre equivalente de röntgen | movimiento rápido del ojo | 100 erg⋅g −1 x W R x W T | 1971 | 0,010 Sv |
Aunque la Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos permite el uso de las unidades curie , rad y rem junto con las unidades SI, [14] las directivas de unidades de medida europeas de la Unión Europea requieren que se elimine gradualmente su uso con fines de "salud pública ..." antes del 31 de diciembre de 1985. [15]
Ver también [ editar ]
- Kerma (física)
- Dosis glandular media
- Categoría: Unidades de dosis de radiación
Notas [ editar ]
- ^ Originalmente conocido como el Comité Internacional de la Unidad de Rayos X
- ^ El país anfitrión nombró al presidente de las primeras reuniones de la ICRU.
Referencias [ editar ]
- ^ ICRP 2007 , glosario.
- ^ "Exposición a la radiación y contaminación - lesiones; envenenamiento - Merck Manuals Professional Edition" . Edición profesional de manuales de Merck . Consultado el 6 de septiembre de 2017 .
- ^ Boutillon, M; Perroche-Roux, AM (1 de febrero de 1987). "Reevaluación del valor W para electrones en aire seco" . Física en Medicina y Biología . 32 (2): 213–219. doi : 10.1088 / 0031-9155 / 32/2/005 . ISSN 0031-9155 .
- ^ ICRP 2007 , p. 1.
- ^ "Las recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica" . Anales de la ICRP . Publicación 103 de la CIPR. 37 (2–4). 2007. ISBN 978-0-7020-3048-2. Consultado el 17 de mayo de 2012 .
- ^ La CIPR dice: "En el rango de dosis bajas, por debajo de aproximadamente 100 mSv, es científicamente plausible suponer que la incidencia de cáncer o efectos hereditarios aumentará en proporción directa a un aumento en la dosis equivalente en los órganos y tejidos relevantes. " Publicación de la CIPR 103 párrafo 64
- ^ ICRP 2007 , párrafos 104 y 105.
- ^ Siegbahn, Manne; et al. (Octubre de 1929). "Recomendaciones del Comité Internacional de la Unidad de Rayos X" (PDF) . Radiología . 13 (4): 372–3. doi : 10.1148 / 13.4.372 . Consultado el 20 de mayo de 2012 .
- ^ "Acerca de ICRU - Historia" . Comisión Internacional de Unidades y Medidas Radiológicas . Consultado el 20 de mayo de 2012 .
- ^ a b Guill, JH; Moteff, John (junio de 1960). "Dosimetría en Europa y la URSS" . Documentos de la tercera reunión de la zona del Pacífico: Materiales en aplicaciones nucleares . Simposio sobre efectos de la radiación y dosimetría - Tercera reunión del área del Pacífico American Society for Testing Materials, octubre de 1959, San Francisco, 12-16 de octubre de 1959. Publicación técnica de la American Society. 276 . ASTM International. pag. 64. LCCN 60014734 . Consultado el 15 de mayo de 2012 .
- ^ Lovell, S (1979). "4: Cantidades y unidades dosimétricas" . Introducción a la dosimetría de radiación . Prensa de la Universidad de Cambridge. págs. 52–64. ISBN 0-521-22436-5. Consultado el 15 de mayo de 2012 .
- ↑ Gupta, SV (19 de noviembre de 2009). "Louis Harold Gray" . Unidades de Medida: Pasado, Presente y Futuro: Sistema Internacional de Unidades . Saltador. pag. 144. ISBN 978-3-642-00737-8. Consultado el 14 de mayo de 2012 .
- ^ "CCU: Comité Consultivo de Unidades" . Oficina Internacional de Pesas y Medidas (BIPM) . Consultado el 18 de mayo de 2012 .
- ^ Título 10 del Código de Reglamentaciones Federales, 20.1004 . Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. 2009.
- ^ El Consejo de las Comunidades Europeas (1979-12-21). "Directiva 80/181 / CEE del Consejo, de 20 de diciembre de 1979, relativa a la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros en materia de unidad de medida y derogación de la Directiva 71/354 / CEE" . Consultado el 19 de mayo de 2012 .
Literatura [ editar ]
- ICRP (2007). "Las Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica" . Anales de la ICRP . Publicación 103 de la CIPR. 37 (2–4). ISBN 978-0-7020-3048-2. Consultado el 17 de mayo de 2012 .
Enlaces externos [ editar ]
- Constantes específicas de dosis de rayos gamma para nucleidos importantes para la dosimetría y la evaluación radiológica , Laurie M. Unger y D. K. Trubey, Oak Ridge National Laboratory, mayo de 1982 : contiene constantes de dosis de rayos gamma (en tejido) para aproximadamente 500 radionucleidos.
