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UNIVERSIDAD SAN PEDRO FACULTAD DE MEDICINA HUMANA ESCUELA DE MEDICINA CHIMBOTE

Docente: Miguel ngel Falcn PovisCHIMBOTE PERBIOFISICA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES

LA GENESIS DEL USO DE LAS RADIACIONES EN LA MEDICINAEn la ciencia, en el campo de la observacin, la casualidad slo favorece a la mente preparada Louis PasteurEn un breve recorrido histrico se rememoran ms de 115 aos del nacimiento al mundo cientfico, de lo que hoy se conoce como imagenologa y los usos de las radiaciones en provecho de la humanidad, se recuerdan los orgenes y procesos de descubrimiento de las radiaciones ionizantes y sus precursores importantes, as como el empleo creciente y diversificado de las formas energticas, atmicas y nucleares. A finales del Siglo XIX las expectativas en el progreso medico se centraron en dos reas de reciente aparicin: La microbiologa y la bioqumica, y nada haca prever nuevos avances en el campo de la FSICA APLICADA.Constitua una gran incgnita lo que pasaba en el interior del cuerpo de pacientes vivos con alguna lesin o enfermedad, as como la localizacin y tamao de una fractura sea o la presencia de un calculo renal.Pero poca meses antes de terminar 1895 nacera el reino de la imagen. Casi simultneamente con la introduccin de la cinematografa en Francia por los hermanos Luniere, se logra el descubrimiento de una radiacin extraa que llam RAYOS X. Este descubrimiento marcar el principio de la segunda revolucin cientfica el NACIMIENTO DE LA FSICA MODERNA, ser el hallazgo de la FSICA que mayor impacto directo tendr en la MEDICINA con el nacern, la RADIOLOGA, LA MEDICINA NUCLEAR y el comienzo de una tradicin cientfica o los estudios de los fsicos sobre la estructura de la materia, que ofrecen consecuentemente, importantes y novedosas herramientas para el diagnostico y tratamiento de algunas enfermedades.Desde que Wilhen Korrad Rontgen descubri hace ms de 100 aos los rayos X, la RADIOLOGA es el trmino utilizado para designar las APLICACIONES MDICA de las RADIACIONES y RADILOGO el que designa al mdico que se especializa en ciencias radiolgicas.

Hoy la imagenologa tiene un brillante porvenir, gracias a la posibilidad que ofrece la informtica para obtener, conservar y transmitir imgenes y para planificar la RADIOTERAPIA.El empleo de las radiaciones, en las ARTES CURATIVAS, ha proporcionado grandes avances en la salud de la comunidad.El diagnostico y tratamiento de la enfermedad e investigacin de la causa, historia y curacin de aquella mediante el empleo de la RADIACION, ha aumentado enormemente nuestra esperanza de vida salud y bienestar. Sin embargo, en todas las ocasiones en que se haga uso de la RADIACIN se deben pesar los beneficios esperados y los daos que se pueden ocasionar.

EL CONTEXTO DE LAS RADIACIONES

El empleo con fines de servicio de las radiaciones ionizantes y no ionizantes, tanto en la industria como en la medicina, ha servido de pilar al desarrollo de la humanidad y su bienestar. Adems la especie humana est siempre expuesta a las radiaciones ionizantes de origen csmico, a radiaciones naturales del medio donde vive y a radiaciones internas en su cuerpo.

Henry Becquerel descubre en Paris la RADIACTIVIDAD y en 1897, Joseph John Thomson descubre el electrn. En el curso de un decenio, Rotherford, Planck, Einstein, sientan las base de la fsica moderna y sus aplicaciones entre otros. LA BIOFSICA DE LAS RADIACIONES

LA RADIACIN RADIACTIVA:Se puede definir como la emisin de partculas subatmicas o simplemente energa pura a partir de tomos que conforman un cuerpo dado. La causa fundamental de la radiactividad o de las radiaciones en general no es otro sino un exceso de masa o energa que los tomos o los ncleos emiten a fin de liberarse del sobrante y obtener su estabilidad.

CLASIFICACIN DE LA RADIACIN RADIACTIVA:Se puede clasificar en dos categoras principales: Radiaciones ionizantes.Radiaciones no ionizantes.

RADIACIN NO IONIZANTE:

Incluye todas las formas de radiacin cuya manera primaria de interractuar con la materia no envuelve la produccin de pares inicos. Un par inico consta de un electrn, con carga elctrica negativa y el tomo del que se ha desprendido, que por tanto poseer una carga elctrica positiva.

Las fuentes de radiaciones no ionizantes incluyen: Ondas de radio, y televisin, radar, microondas, lmparas ultravioleta, rayos laser, rayos infrarrojos y equipos especiales como diatermias, radiotelemetrias, otros. Su manera principal de interaccin con la materia consiste en la excitacin atmica y molecular. ACCIN BIOLGICA

La accin biolgica de las radiaciones ionizantes y no ionizantes, depende sobre todo de sus niveles de energa y en segundo lugar de varios factores, a saber: Tipo de tejido irradiado, rea corporal, edad del individuo, sexo, frecuencia y acumulacin de dosis entre otros.

De acuerdo con el nivel de energa se pueden tener radiaciones de bajo nivel que actan ya sea superficial (rayos ultravioletas microondas, infrarrojos, rayos X blandos) o con liberacin de energa en dosis pequeas que originan excitacin electrnica y absorcin trmica por las molculas y tejidos (rayos ultravioletas duros, microondas, diatermias, rayos beta de baja energa, rayos X semiduros) que llegan a originar efectos somticos a largo plazo, por ejemplo la induccin de cncer en tejidos sensitivos como son: la mdula sea (leucemia), tiroides, ganglios linfticos y tejido reticular, tracto gastro intestinal (faringe, estomago e intestino grueso), induccin de cataratas, infertilidad temporal, defectos de crecimiento y desarrollo fetal.

10Se consideran dosis bajas a las menores al mximo permisible de 5 mSv por ao.

Las radiaciones de nivel alto implican dosis de radiacin ionizante capaces no solo de inducir ms rpidamente efectos somticos a largo plazo, sino tambin efectos genticos y hasta sndromes agudo de radiacin con probabilidad de muerte caracterizados por irradiacin en todo el cuerpo de dosis entre 1 y 6 Sv que producen un conjunto de sntomas como nauseas, vmitos, fatiga, perdida del cabello, irritacin generalizada, en las membranas del cuerpo, hemorragias, diarrea, anemia y postracin total.

11NCLEOS ATMICOS Las nicas propiedades del ncleo que utiliza la teora atmica son su pequeo tamao, su gran masa (comparada con la masa de un electrn) y su carga positiva (p+). Aunque el ncleo tiene de por s una compleja estructura interna, esta estructura no tiene casi ningn efecto sobre las rbitas electrnicas debido a que el ncleo es mucho ms pequeo que las rbitas. Por esta razn todas las propiedades del tomo incluyendo las propiedades qumicas de los elementos, son en gran parte independientes de la estructura interna del ncleo.

Con el descubrimiento del Neutrn (James Chadwick) permiti hacer un estudio ms minucioso sobre el tomo.Mientras la FSICA ATMICA ha proporcionado una ms profunda comprensin de las propiedades conocidas de los tomos y molculas la FSICA NUCLEAR ha descubierto nuevas e inesperadas propiedades de la materia. Estos descubrimientos han tenido enormes consecuencias, que se han traducido tanto en grandes avances en la DIAGNOSIS MDICA, EN LA RADIOTERAPIA y en la produccin de energa como en las armas militares de gran capacidad de destruccin.

ESTRUCTURA DEL NCLEO El ncleo est compuesto de dos particular: PROTONES (p+), NEUTRONES (N) unidad por fuerzas nucleares

PROTN: Es una partcula elementar de carga positiva, el nmero atmico Z del elemento es igual al nmero de protones que existe en el ncleo.

NEUTRON: Es una partcula elemental sin carga y con una masa ligeramente mayor que la masa del protn.

NMERO MSICO: A: El nmero msico de un ncleo es la suma de protones y el nmero de neutrones: A = Z + N

Todos los ncleos con el mismo valor de Z se designa por el smbolo qumico del elemento correspondiente. (ISTOPOS)

Todos los ncleos con los mismos valores de Z y A constituye una especie nuclear particular o nclido.

REPRESENTACIN NUCLEAR

Nmero msicoNmero atmico CargaNeutronesLos nucleones (protones y neutrones) permanecen unidos en el ncleo por la fuerza fundamental distinta de la fuerza elctrica y la gravitatoria A pequeas distancias la fuerza nuclear es mucho ms intensa que la fuerza elctrica, pero disminuye rpidamente al aumentar la distancia entre los nucleones.

Los nclidos con el mismo Z pero diferente A se llaman ISTOPOS los istopos forman tomos con idnticas propiedades qumicos pero con propiedades nucleares muy diferentes. Por cada Z existen de 10 a 20 istopos, aunque solo unos cuantos son estables y se dan en la naturaleza. Los dems son radiactivos y normalmente deben producirse de manera artificial por medio de una reaccin nuclear. Cules son los nclidos radiactivos de vida ms larga?

La masa de un tomo A se mide en unidades de masa atmica (u.m.a.). Una unidad de masa atmica se define como un doceava de la masa de un tomo de 12C.

RADIOACTIVIDAD De los miles de nclidos conocidos solo son estables unos cuantos centenares. Un nclido inestable o RADIACTIVO, es uno que se transforma espontneamente (se desintegra) en otro nclido. Si el nclido es tambin radiactivo (inestable), se desintegra a su vez hasta que se forma un nclido estable (no radiactivo). Aunque el proceso de desintegracin es en s instantneo, un ncleo radiactivo puede sobrevivir horas, das o aos antes de desintegrarse derepente. Los nuclidos radiactivos de vida suficientemente larga han encontrado importantes APLICACIONES EN TECNOLOGA, MEDICINA Y EN LA INVESTIGACIN BIOLGICA.

MODOS DE DESINTEGRACIN Los dos modos principales de desintegracin son los llamados. DESINTEGRACIN ALFA Y BETA. Cada radiactivo tiene en modo de desintegracin caracterstico.

DESINTEGRACIN ALFA: La desintegracin alfa se limita principalmente a los istopos de los elementos ms pesados (Z 78)

DESINTEGRACIN BETA: La desintegracin beta se da en istopos de todos los elementos. La desintegracin beta es un proceso en el que un neutrn de dentro del ncleo se convierte espontneamente en un protn emitiendo un electrn y una partida sin masa ni carga llamada neutrino v. Ejemplo: La desintegracin del 14C es:

Los electrones producidos de este modo reciben el nombre de RAYOS BETA

DESINTEGRACIN BETA Es el proceso mediante el cual un nclido que est situado por encima de la lnea de estabilidad, es decir un nclido con un exceso de neutrones, se convierte en un nclido estable. Un nclido que est situado por debajo de la lnea de estabilidad, o sea, un nclido con un exceso de protones, sufre un proceso de desintegracin anlogo en el que un protn se convierte en un neutrn emitiendo un positrn e+ y un neutrino (el neutrino difcilmente interacciona con otra materia una vez producido, de modo que carece de efectos fisiolgicos). Un positrn es una partcula idntica a un electrn bajo todos los puntos de vista excepto en que est cargada positivamente. Ejemplo: La desintegracin del 13N es:

Obsrvese de nuevo que la carga y el nmero de nucleones se conservan.

DESINTEGRACIN ALFA Es un proceso en el que un ncleo pesado emite espontneamente un ncleo 4He. Ejemplo: La desintegracin del uranio: 238U es: es:

Los ncleos de helio producidos de este modo reciben el nombre de partculas alfa. Cuando una partcula alfa se desplaza a travs de la materia, transfiere rpidamente esta energa a los tomos que la rodean incrementando su energa trmica.

RAYOS GAMMA Los rayos gamma son fotones de corta longitud de onda que acompaan a veces a una desintegracin alfa () o beta (). El movimiento de los nucleones en el interior de un ncleo est regido por las mismas leyes mecanocunticas que gobiernan el movimiento de los electrones en un tomo, de aqu que un ncleo, lo mismo que un tomo, slo puede existir en ciertos estados cunticos discretos. Cuando se desintegra un ncleo radiactivo el ncleo hijo no es producido necesariamente en el estado de ms baja energa (estado fundamental). Sin embargo un ncleo, al igual que un tomo en un estado excitado decae rpidamente al estado fundamental mediante la emisin de fotones. Los fotones producidos de este modo se llaman RAYOS GAMMA. Dado que la diferencia de energa entre estados cunticos de un ncleo es a menudo de millones de electrn volts (MeV), los rayos gamma tiene muy alta energa y longitudes de onda muy cortas.

Los rayos gamma son fisicamente los mismos que los rayos X de corta longitud de onda y tienen el mismo uso en radioterapia.

SEMIVIDA La transicin de un estado excitado al estado fundamental de un ncleo por emisin de un rayo gamma es generalmente instantnea. No obstante, un ncleo radiactivo puede existir durante mucho tiempo antes de sufrir una desintegracin alfa o Beta. De acuerdo con las leyes de la mecnica cuntica, es completamente indeterminado saber cuando se va a desintegrar un ncleo concreto. Todo lo que se puede predecir es la probabilidad de que un ncleo se desintegre dentro de un periodo dado. Esto se expresa corrientemente donde el periodo t dentro del cual un ncleo tiene una probabilidad del 50 por ciento de sufrir una desintegracin. Este periodo, que recibe el nombre de SEMIVIDA, es caracterstico de cada nclido. Ejemplo: El nclido 13N tiene una semivida de 10 min, esto quiere decir que en una muestra de 1000 ncleo de 13N, 500 se desintegraron en los 10 primeros minutos: de los 500 restantes, 250 se desintegraron en los 10 minutos siguientes y los 250 ncleos que quedan despus de 20 minutos, 125 se desintegraran en los 10 minutos siguientes. Un ncleo 13N que sobrevive 30 min. Tiene misma probabilidad del 50 por ciento de desintegrarse en el siguiente periodo de 10 min que tuvo en el primer periodo de 10 min.El nmero de ncleos que se desintegran en un periodo de tiempo dado (la voluntad de desintegracin R) es proporcional el nmero N de ncleos presentes. Para periodos cortos comparados con una semivida, la velocidad de desintegracin es:

N = ncleos presentes = tiempo R = velocidad de desintegracin Si el nclido 13N tiene una semivida de 10 min Hallar ser la velocidad de desintegracin de 1000 ncleos de dicho tomo?

Las semividas de los nclidos varan desde una fraccin de segundo hasta miles de millones de aos.

Ejemplo: El 238U tiene una semivida de 4,5 miles de millones de aos, que es ms menos la edad del sistema solar. Esto quiere decir que de todos los 238U presentes cuando se form el sistema solar, alrededor de la mitad existen todava.

RADIACIN NUCLEAR Propiedades:La radiacin nuclear se refiere colectivamente a las partculas de alta energa (partculas alfa, rayos beta, protones, neutrones) y a la radiacin electromagntica (rayos gamma y X) que acompaan a la desintegracin nuclear y a las reacciones nucleares. Todas estas radiaciones penetran a travs de la materia, ionizando tomos y escindiendo molculas a su paso.

Como consecuencia poseen efectos nocivos sobre las clulas vivas y constituyen un peligro para las personas que trabajan con materiales radiactivos o cerca de reactores nucleares. Al mismo tiempo, la capacidad que posee la radiacin nuclear para destruir la funcin celular la hace muy efectiva en el tratamiento del cncer y enfermedades afines.

Aunque todas las radiaciones nucleares tienen el mismo efecto general sobre la materia viva, cada radiacin posee sus propias caractersticas que le dan su poder y utilidad en diferentes situaciones. Por lo tanto es necesario considerar las propiedades individuales de cada tipo de radiacin.Las partculas alfa, debido a que son mucho ms pesadas que los electrones, atraviesan la materia en lnea recta chocando con los electrones que encuentran a su paso.

En cada colisin alfa-electrn, la partcula alfa pierde unos 33 eV al chocar con un electrn de un tomo. As, una partcula alfa con una energa cintica inicial de 5 MeV efecta unas colisiones antes de detenerse. Como cada colisin ioniza un tomo o escinde una molcula, una partcula alfa hace un dao considerable antes de detenerse.

1MeV = 106 eV eV = electrn volts

La distancia que recorre una partcula antes de detenerse se denomina alcance. En un determinado material, todas las partculas alfa con una energa dada poseen el mismo alcance. Este alcance aumenta con la energa de las alfas y disminuye con la densidad del material que atraviesan. Esto se ve en la tabla 1 que da el alcance de partculas alfa de varias energas en aire, tejido corporal y aluminio. Esta tabla muestra tambin que el alcance de las alfas es muy pequeo. Por ejemplo, un alfa de 5 MeV recorre slo 0,21 mm en tejido corporal y es detenida completamente por una delgada lmina de aluminio. Por consiguiente, es muy fcil protegerse contra as alfas, e incluso sin proteccin no pueden penetrar a travs de la piel. Sin embargo, si se ingiere un emisor alfa radiactivo, se puede acumular en ciertas partes del cuerpo y liberar all dosis muy perjudiciales de radiacin.

Los rayos beta, que son simplemente electrones muy veloces, son ms fcilmente desviados por las colisiones con los electrones atmicos que lo son las alfa. No obstante, al igual que las alfa, los rayos beta pierden continuamente energa ionizando los tomos que traviesan y se detienen despus de haber recorrido una distancia definida a travs de un material dado. La tabla 1 da el alcance de rayos beta de diversas energas. Obsrvese que el alcance aumenta rpidamente con la energa y que un rayo beta de 3MeV recorre 150 veces ms tejido que una partcula alfa de 3 MeV.

Tabla 1 : Alcance de partculas alfa y rayos beta de varias energas en el aire, tejido corporal y aluminio

Adems de la perdida de energa por colisin con los electrones, los rayos beta producen radiacin electromagntica (rayos X) siempre que sufren una repentina desaceleracin. Esta radiacin de enfrentamiento, o bremsstrahlung, es la fuente de los rayos X producidos cuando un haz de electrones choca con el nodo de un tubo de rayos X. los rayos X penetran en la materia mucho ms que los rayos beta, de modo que incluso despus de haberse detenido en una sustancia todos los rayos beta, los rayos X que ellos han producido continan su recorrido por la sustancia. La figura 1 muestra las trazas de rayos beta que inciden sobre una plancha de plomo lo bastante gruesa como para detenerlos. Sin embargo, los rayos X producidos por estos beta en el plomo pasan hasta el otro lado, donde pueden todava presentar un peligro de radiacin. Por lo tanto, para proporcionar una adecuada proteccin a los rayos beta, la barrera debe ser mucho ms gruesa que el alcance de estos rayos.

Figura 1Rayos beta incidentes sobre una plancha de plomo de espesor suficiente para detenerlos. Cuando los betas se paran, producen rayos X que atraviesan la plancha.

Los rayos gamma, diferencia de las partculas cargadas, pierden toda su energa en una sola interaccin en lugar de hacerlo de manera continua en una serie de colisiones Por ejemplo, cuando un fotn de un rayo gamma interacciona con un electrn atmico, toda la energa de! fotn es transferida al electrn el cual, por consiguiente, es lanzado fuera del tomo con una energa cintica mayor. Este proceso llamado efecto fotoelctrico da como resultado la destruccin del fotn.

Alternativamente, el rayo gamma puede colisionar con el electrn, perdiendo una fraccin sustancial de su energa inicial, sin ser destruido. Este proceso es el efecto Compton. Un tercer proceso, llamado produccin de pares, es importante para los rayos gamma con energa mayor que 1,02 MeV. Tales rayos gamma puede interaccionar con un ncleo para producir un par electrn positrn. Todos estos procesos producen electrones de alta energa que se comportan como rayos beta, ionizando otros tomos al atravesar la materia. (Estos electrones pueden producir a su vez rayos X de energa ms baja, tal como se muestra en la Fig. 1) No puede predecirse la distancia que recorre un fotn antes de interaccionar con un electrn. Todo lo que se puede predecir es la distancia en la que un fotn tiene una probabilidad del 50% de interaccionar. A esto se da el nombre de capa de semi atenuacin y es anloga a la semvida de un nclido radiactivo. La tabla da la capa de semiatenuacin para rayos gamma de diversas energas en tejido y plomo. Por ejemplo, la capa de semi atenuacin para un rayo gamma de 0,1 MeV en tejido es 4,05 cm. Esto quiere decir que despus de haber atravesado 4,05 cm de tejido, la intensidad de un haz de rayos gamma es la mitad de su valor original. Despus de haber atravesado otros 4,05 cm, la intensidad de lo que queda del haz se ve reducida de nuevo a la mitad, Por lo tanto, una vez que el haz ha atravesado 8,10 cm de tejido su intensidad es slo un cuarto de su valor original. Para reducir un haz a menos del 1 % de su valor original, tiene que atravesar como mnimo siete capas de semiatenuacin, que corresponden en este caso a 28,35 cm. Los rayos gamma y los rayos X son, por lo tanto, mucho ms penetrantes que las partculas cargadas. Los neutrones, como los rayos gamma, pierden toda su energa en una sola colisin, aunque los neutrones chocan con los ncleos ms que con Los electrones. Los neutrones son muy penetrantes y se necesitan por ello grandes cantidades de plomo y hormign para proteger a los trabajadores de los neutrones producidos por un reactor.

Tabla 2 Capa de semi atenuacin para rayos gamma de varias energas en tejido corporal y plomo.

DETECCION:La radiacin nuclear es detectada siempre por la ionizacin que produce. Por ejemplo, la traza de una partcula cargada en una cmara de niebla o burbujas se hace visible por las burbujas que se condensan ,a lo largo del camino ionizado producido por la partcula. Del mismo modo, cuando una partcula cargada se desplaza por la emulsin fotosensible de una pelcula fotogrfica, la ionizacin que produce deja un registro de su recorrido que se pone de manifiesto cuando se revela la pelcula. Los trabajadores sometidos a irradiacin llevan puesto un dosmetro fotogrfico para controlas- la radiacin total a que han estado expuestos. Las cmaras de niebla, las de burbujas y las emulsiones fotogrficas son detectores valiosos en la investigacin nuclear porque dan un registro completo de la trayectoria seguida por una determinada partcula.

En medicina nuclear se emplea un detector ms complicado llamado contador de centelleo. Se trata de una versin electrnica del mtodo utilizado por Rutherford en 1911 par detectar partculas alfa. Est basado en el hecho de que ciertos materiales convierten parte de la energa una partcula ionizante en luz y radiacin ultravioleta. En tiempos de Rutherford esta luz era detectada por el ojo, pero en un moderno contador de centelleo se detecta por medio de un tubo fotomultiplicador.

El material de centelleo empleado hoy ms a menudo es un cristal transparente de yoduro sdico, NaI. Cuando una particula cargada es detenida en el cristal, se produce una cantidad de luz proporcional a la energa de la partcula.

Parte de esta luz incide sobre el primer electrodo de un tubo fotomultiplicador a partir del cual salen lanzados electrones son acelerados hasta el segundo electrodo, que se mantiene a un potencial de varios cientos de volts por encima del primer electrodo. Al golpear este electrodo, cada electron lanza fuera varios electrones, que a su vez son acelerados hacia un tercer electrodo mantenido a un potencial que excede en varios cientos de volts al del segundo electrodo.

Al golpear este electrodo, cada electrn lanza fuera varios electrones que a su vez son acelerados hacia un tercer electrodo mantenido a un potencial que excede en varios cientos de volts al del segundo electrodo. En cada etapa, el nmero de electrones emitidos es de 2 a 10 veces el nmero de los incidentes, de modo que el nmero fotomultiplicador provisto de 10 electrodos y con un factor de multiplicacin 2 por cada electrn que sales del primer electrodo llegarn 250 al ltimo. Por lo tanto, slo han de llegar al primer electrodo unos cuantos fotones para producir en el ltimo una seal que se puede medir. DosimetraLa medicina que se ocupa de los problemas de la radiacin comprende la proteccin contra los efectos perjudiciales de la radiacin tanto de los que trabajan en instalaciones sometidas a irradiaciones como de la poblacin general, as como del empleo de la radiacin para el diagnostico se y tratamiento de enfermedades. Todas estas aplicaciones necesitan una medida cuantitativa de la unidad de dosis de radiacin absorbida. La unidad corrientemente adoptada es el rad (rd), definido como la absorcin de 10-2J de radiacin ionizante por kilogramo de material absorbente. Solo se cuenta la energa realmente absorbida, un rayo gamma que atraviesa el cuerpo sin interaccin no contribuye a la dosis. Como un material denso, como el hueso, tiene una capa de semiatenuacin para los rayos gamma ms pequea que un tejido blando, la misma intensidad de radiacin da como resultado una mayor dosis en el hueso que en el tejido.El rad es una unidad fsica; sin embargo, dosis iguales (en rads) de diferentes tipos de radiacin tienen efectos biolgicos diferentes. La eficacia biolgica relativa (EBR) de un tipo particular de radiacin es el cociente entre la dosis (en rads) de rayos X o gamma y la dosis (en rads) de la radiacin que produce el mismo efecto biolgico. En la tabla 3 que da la EBR de varas radiaciones se ve que los rayos beta tienen la misma eficacia que los rayos gamma y que las partculas alfa son de 10 a 20 veces ms eficaces. La unidad biolgica de dosis es el reto (rad equivalent man) que se define en funcin de la EBR por medio derem = EBR x rad

MEDICINA NUCLEARLa medicina nuclear es la aplicacin de las tcnicas de la fsica nuclear a la medicina. La mayora de las aplicaciones llevan consigo el uso de istopos radiactivos, que han llegado a ser fcilmente asequibles como subproductos de la industria electronuclear. Estos istopos estn teniendo un uso creciente en la investigacin biolgica y mdica y en el tratamiento y diagnstico de enfermedades.

Investigacin:Los istopos radiactivos se emplean en investigacin como trazadores para marcar tomos individuales en una molcula. Por ejemplo, el metabolismo del hierro en el cuerpo ha sido estudiado empleando Fe radiactivo. La mayor parte del hierro del cuerpo se halla en la hemoglobina de los glbulos rojos de la sangre. Suministrando primero a un animal una dieta que contenga Fe y midiendo a continuacin la radiactividad subsiguiente de los glbulos rojos del animal, se ha encontrado que en condiciones normales un animal absorbe de la dieta muy poco hierro. O sea que, a diferencia de la mayora de los elementos del cuerpo, el hierro no est siendo constantemente reemplazado por nuevo hierro procedente de la dieta. Se ha visto que un animal slo incorpore Fe a sus glbulos rojos cuando ha perdido hierro del cuerpo por perdida de sangre. Una vez que el Fe se incorpore a un glbulo rojo, permanece all a lo largo de toda la vida de la clula. Adems, incluso despus que la clula es destruida, su hierro no es eliminado del cuerpo sino que se vuelve a usar para formar la hemoglobina de una nueva clula. La estabilidad del hierro en los glbulos rojos de la sangre ha conducido a una interesante tcnica para la medida del nmero total de glbulos rojos en un animal. De un animal que estuvo alimentado con una dieta de Fe tras una prdida de sangre se extrae un nmero conocido de glbulos rojos que contienen Fe y se inyectan en un animal testigo alimentado con una dieta normal. El nmero de clulas radiactivas de una muestra de sangre tomada del animal testigo se determina midiendo la radiactividad de la muestra. El nmero total de glbulos rojos que hay en el animal puede calcularse entonces a partir del nmero de clulas de la muestra y el nmero total de clulas radiactivas inyectadas. TerapiaEn el tratamiento de enfermedades se emplea directamente Co radiactivo como fuente de radiacin ionizante. El Co sufre una desintegracin beta y pasa a un estado excitado del Ni, el cual decae de forma inmediata a su estado fundamental emitiendo sucesivamente un rayo gamma de 1,17 MeV y otro de 1,33 MeV. Las energas de estos rayos gamma son mucho ms altas que las energas de los rayos X producidas por todos los aparatos de rayos X, menos los ms grandes, de modo que el Co es una fuente cmoda y relativamente econmica de radiacin muy penetrante. La cantidad necesaria de Co (alrededor de -10g) se guarda en el interior de una pesada caja de plomo colocada por encima de una mesa. Un paciente tendido sobre la mesa es expuesto a la radiacin abriendo un pequeo orificio en la caja.La propia habitacin est fuertemente aislada del resto del hospital. Como no puede haber personal del hospital en la habitacin durante el tratamiento, la operacin se controla por medio de un circuito cerrado de televisin.

Las radiografas convencionales del cuerpo slo son capaces de distinguir rganos de diferente densidad. En particular un hueso se ve con claridad en una radiografa en contraste con el blando tejido que le rodea porque pasa menos radiacin a travs del hueso que a travs del tejido. Sin embargo, las radiografas son incapaces de detectar una masa anormal de tejido blando, tal como un tumor, enclavada en tejido normal. Por esta razn se han desarrollo producto farmacuticos radiactivos que son absorbidos preferentemente por el tumor. La radiacin procedente de un enfermo al que se ha inyectado un frmaco para determinar si existe u tumor, se detecta por medio de dispositivos especiales.El nclido radiactivo empleado corrientemente en estos estudios es el (el superndice ro indica estado metasteble). Este istopo del tecnecio se obtiene del Mo, que por desintegracin beta pasa a un estado excitado del Tc en lugar de al estado fundamantal. Esto es frecuente en muchas desintegraciones. Sin embargo a diferencia

la mayora de los estados excitados, el estado excitado del Tc es senil- estable (metastable). La semivida para la desintegracin del Tc al. estado fundamental es de 6,0 h, en lugar de los que es la semivida normal en una desintegracin de este tipo. Por lo tanto, el Tc vive lo suficiente para ser empleado en medicina. Adems, como decae a su estado fundamental emitiendo sm rayo gamma, no Intervienen por tanto partculas cargadas. (El estado fundamental pasa por desintegracin beta a Ru con una semivida de 212000 a lo que significa que el tecnecio se elimina del cuerpo mucho antes de que se produzcan rayos beta.)

La ausencia de partculas cargadas reduce al mnimo el peligro de radiacin por el uso de Tc. porque muchos de los, rayos gamma salen del cuerpo antes de interaccionar.