Protección Radiológica

Jorge Anselmo Puerta Ortiz

japuerta@unal.edu.co

VI Congreso de Protección Radiológica

2

EFECTOS BIOLOGICOS Física. Se deposita la energía en:

ADN

Orgánulos

Proteinas libres (enzimas…)

Medio acuoso (70% - 85%)

Química

producción de “pre” radicales del agua (H2O+, H20● y esub)

Reducción radicales del agua

Producción radicales libres

Biológica

Ruptura del ADN

Reparación

Replicación

EFECTOS BIOLOGICOS 1. Las radiaciones pueden interactuar en cualquier

parte de la célula.

2. Los efectos producidos por las radiaciones no se distinguen de otros producidos por otros agentes externos ( químicos etc.).

3. Los efectos no se manifiestan inmediatamente pueden pasar días, meses o años.

4. Existe una relación directa del efecto biológico con respecto a las dosis recibidas.

3

4

Exposición de la célula

5

En cuanto el Δt entre dos eventos sea mayor, existe la probabilidad de reparación o adaptación a la injuria. Mecanismos Directos e indirectos

Exposición de la célula

6

Radicales libres son moléculas o fragmento de moléculas que poseen electrones desapareados en sus orbitales externos

Proteína Enzima ADN Membrana

En un medio no oxigenado medio oxigenado

Rad + molécula crítica

Exposición de la célula

7

Rad + molécula crítica Proteína Enzima ADN Membrana

Efectos directos

¡La radiación

impacta el

núcleo de la

célula!

Sin cambio

Mutación del

ADN

Exposición de la célula

8

Resultados tras la exposición de la célula

Mutación del ADN La célula

sobrevive pero

mutada

¿Cáncer?

Célula muerta

Reparación de la

mutación

Célula inviable

Célula viable Alteración de la

base

Quebradura simple de

ligamento

Sitio abásico

9

Etapa biológica

Unión cruzada DNA-

DNA

Unión cruzada

DNA-proteína

Dímero de bases

pirimidínicas Pérdida de bases

Cambio de bases

Rotura de la doble hebra Rotura de puentes de

hidrógeno

Rotura de la hebra

simple

Las lesiones radioinducidas en el ADN son diversas: roturas, cambios en las bases, uniones cruzadas

En algunos casos, las lesiones en el ADN se traducen en aberraciones cromosómicas, cuyo recuento puede utilizarse para estimar la dosis absorbida (dosimetría biológica)

Tipo rotura Frecuencia

(por Gy)

Simple

(subletal)

500 – 1000

Doble

(Letal)

40

Bases nitr. 800 – 1000

U. cruzada 150

Otros

10

Aberraciones cromosómicas

11

Linfocitos en metafase con

aberraciones cromosómicas

Radioinducida

DIC = dicéntricos,

AN = anillo céntrico,

AC = acéntrico

Daño celular

Reparación

Mitosis

Mitosis Línea celular normal

Cepa inviable

(necrosis)

Cepa viable

Línea celular inocua

Línea celular “anómala”

Eliminación por el sist.

inmunológico

Carcinogénesis

Anomalía

hereditaria

Memoria

12

13

Radiosensibilidad Organización tisular

14

Efectos deletéreos

Efectos

Somáticos se manifiestan en el mismo individuo

Hereditarios se manifiestan en los descendientes de la persona

irradiada

15

16

17

18

19

20

21

Infección

Sistema hematopoyético

Sistema Inmune

Sistema gastrointestinal

Piel

Testículo

Ovario

Pulmón

Cristalino

Tiroides

Sistema nervioso central

Infecciones Hemorragias

Esterilidad

Inmunosupresión

sistémica

Deshidratación

Desnutrición

Escamación

Esterilidad

Neumonía

Cataratas

Deficiencias

metabólicas

Encefalopatías y mielopatías

2 semanas

Algunas horas

1 semana

3 semanas

2 meses

< 1 mes

3 meses

> 1 año

< 1 año

Muy variable según dosis

0,5 2,0

0,1 1,0

2,0 5,0

3,0 10,0

0,2 3,0

0,5 3,0

8,0 10,0

0,2 5,0

5,0 10,0

15,0 30,0

Leucopenia Plaquetopenia

Linfopenia

Lesión del epitelio intestinal

Daño en la capa basal Aspermia celular

Muerte interfásica del oocito

Fallos en la barrera alveolar

Fallos en la maduración

Hipotiroidismo

Demielinización y daño vascular

Tejido Efecto Periodo de

latencia aproximado

Umbral aproximado

(Gy)

Dosis efectos severos

Causa

22

Efectos deterministas

11/23/2015

La frecuencia de un efecto determinístico particular, definido como una condición patológica clínicamente reconocible, se incrementa como una función de la dosis.

23

Efectos deterministas

DETERMINISTAS ESTOCÁSTICOS

Umbral Sí

NO (cualquier mínima

radiación puede

producirlos).

Aparición de lesión 100% a partir del umbral.

Probabilística, aumenta con

la dosis. Curva sigmoidea

según “teoría del impacto”.

Gravedad del efecto Aumenta con dosis No depende de la dosis

Ejemplos

Cataratas (cristalino).

Lesión hematopoyética.

Dermatitis (eritema,

descamación, depilación,

fibrosis, pigmentación)

Cáncer de diferente

localización.

Mutaciones genéticas

hereditarias (descendencia).

Control Fácil control, con

radioprotección. Difícil. Evitar exposición.

Carácter del efecto Previsibles Imprevisibles

Lesión específica NINGUNA, son inespecíficas NINGUNA

RESUMEN (3)

29

Recomendaciones del

ICRP(1928－1950) ICRP-2 (1959) ICRP-26 (1977) ICRP-60 (1991) ICRP-103 (2007)

Publicaciones del ICRP

Sistema de limitación de dosis para trabajador ocupacional basado en: JUSTIFICACION OPTIMIZACION LIMITACION DE DOSIS

Principio de protección radiológica del paciente basado en: JUSTIFICACION OPTIMIZACION NIVELES DE REFERENCIA

Principios de Protección Radiológica, ICRP 60 – 1990 e ICRP 103 - 2007

Los principales problemas de Protección

Radiológica, para el paciente

• Radiología intervencionista

• Tomografía computarizada

• Radiología digital

• Radiación en niños

• Radiofármacos

• Radiación en Embarazo

30

IAEA

17.2: Optimización de la protección en Radiología Intervencionista 28

Doble angioplastia coronaria en un día seguidas de un

injerto debido a la complicación. Dosis 20 Gy (ICRP 85)

(a) 6-8 semanas tras la angiografía coronaria múltiple y procedimientos de angioplastia.

(b) 16-21 semanas

(c) 18-21 meses tras los procedimientos mostrando la necrosis tisular.

(d) Fotografía próxima de la lesión mostrada en (c).

(e) Fotografía tras el injerto de piel. (Fotografías cortesía de T. Shope & ICRP).

IAEA

17.2: Optimización de la protección en Radiología Intervencionista 29

(a) Placa esclerótica despigmentada con contorno hiperpigmentado a media espalda de un

paciente al que se le practicaron tres TIPS. Estos cambios se presentaron 2 años

después de los procedimientos y se describieron como típicos de radiodermitis crónica.

(Fotografía de Nahass y Cornelius, 1998).

(b) Placa ulcerada con un área rectangular de hiperpigmentación alrededor en mitad de la

espalda

(a) (b)

Shunt Portosistémico Transyugular

Intrahepático - TIPS -

IAEA

17.2: Optimización de la protección en Radiología Intervencionista 30

Opacidades inducidas por radiación en el cristalino de

un especialista de Radiología intervencionista sujeto a

niveles altos de radiación dispersa de un tubo de

rayos X sobre la mesa. Fotografía de Vañó et al. (1998).

ICRP 85

Optimización de la protección en

radiología digital

31

32

Transición de radiología convencional a digital

• Las imágenes digitales pueden procesarse numéricamente. ¡Esto no es posible en radiología convencional!

• Las imágenes digitales pueden trasmitirse fácilmente a través de redes y archivarse

• Debe prestarse atención al aumento potencial de dosis al paciente, debido a la tendencia a:

– Producir más imágenes de las necesarias

– Producir mayor calidad de imagen no indispensable para el propósito clínico

Dosis de radiación en radiología digital

• Las películas convencionales permiten

detectar errores si una técnica radiográfica

se usa erróneamente: las imágenes

salen demasiado claras u obscuras

• La tecnología digital proporciona al usuario

siempre una “buena imagen”, ya que su

rango dinámico compensa una selección de

técnica errónea, incluso si la dosis es más

alta de lo necesario

Curva característica del sistema de CR

HR-III

Película-Fuji Mammofine CEA

Respuesta digital

Kerma aire (mGy)

0.001 0.01 0.1 1

3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

Densid

ad

El amplio rango de dosis del detector permite obtener una “razonable” calidad de imagen

Los detectores de panel plano (“flat panel”, que se discuten después) poseen un rango dinámico de 104 (desde 1 a 10,000) en tanto que un sistema pantalla-película tiene aproximadamente 101.5 (de 1 a 30)

Relación entre información diagnóstica y dosis al paciente

¿Tendencia a aumentar la dosis?

• En radiología digital, algunos parámetros que usualmente caracterizan la calidad de imagen (ej., el ruido) se correlacionan bien con la dosis

• En detectores digitales, dosis mayor produce mejor calidad de imagen (imágenes menos “ruidosas”)

• Realmente, al aumentar la dosis lo que mejora es la relación señal/ruido

• Así, puede aparecer una cierta tendencia a aumentar las dosis, especialmente en aquellas exploraciones en que no está disponible usualmente el control automático de exposición (ej., pacientes en cama)

Fluoroscopia digital

• En fluoroscopia digital hay un vínculo directo entre información diagnóstica (número de imágenes y calidad de las imágenes) y dosis al paciente

• La fluoroscopia digital permite producir muy fácilmente un gran número de imágenes (ya que no hay que colocar chasis o cambiadores de película como en sistemas analógicos).

• En consecuencia, la dosis al paciente probablemente aumentará sin ningún beneficio

Estudio de Axelsson (2000),

Exámenes gastro-intestinales:

El promedio de imágenes

radiográficas es

16 Con imágenes digitales :

68

11/23/2015

Técnicas Intervencionistas utilizando radiaciones son ahora practicadas por clínicos de muchas especialidades.

Mas clínicos son inconscientes del potencial daño que puede causar la radiación.

Los pacientes no son informados del riesgo de radiación.

El staff puede estar expuesto a altas dosis.

Hay técnicas disponibles para reducir la dosis en pacientes y el staff.

Radiología Intervencionista

11/23/2015

En algunos procedimientos, la dosis en la piel del paciente, se aproxima a algunas fracciones de las de radioterapia.

En pacientes jóvenes, las dosis en órganos puede incrementar sustancialmente el riesgo de cáncer radioinducido durante su vida.

Procedimientos neuroradiológicos pueden ser complejos y largos.

Altas dosis se deben frecuentemente a equipos inapropiados o técnicas pobres.

La irradiación en los ojos puede causar cataratas.

Radiología Intervencionista

Radiología Intervencionista Ejemplo de daño crónico

en la piel debido a una

acumulación de dosis en

piel de aprox. 20.000 mGy

(20 Gy) de una angiografía

coronaria y x2

angioplastías

21 meses después

del primer

procedimiento

11/23/2015

Embarazo y Radiación médica

International Commission Radiation Protection

11/23/2015

Menor

Menor

Mayor riesgo

Embarazo y Radiación médica

PERIODO DE GESTACIÓN

RIESGOS MÁS DESTACADOS

Dosis umbral

Inicio de embarazo Aborto espontáneo 1,0 Gy

2ª-8ª semanas Malformaciones fetales 0,5 Gy

8ª-15º semanas Retraso mental 0,4 Gy

26º sem - Final Escaso riesgo

Según momento de gestación (organogénesis: 1er T).

Efectos sobre el feto y el embrión (2)

Radiografía digital: trampas iniciales (1)

• Falta de entrenamiento (y personal reluctante a los ordenadores).

• Desajuste entre la densidad de imagen en el monitor y el nivel de dosis (y, como consecuencia, aumento de las dosis).

• Falta de conocimiento de las posibilidades de visión en los monitores (y capacidades del posprocesado).

• Cambios drásticos en las técnicas radiográficas o en los parámetros geométricos sin prestar atención a la dosis al paciente (la calidad de imagen es usualmente bastante buena con el posprocesado).

Radiografía digital: trampas iniciales (2)

• Antes de imprimir las imágenes, debe tomarse en consideración el criterio del radiólogo sobre la calidad de imagen

• La falta de visualización de una imagen previa en los monitores (por parte del radiólogo) podría dar lugar a una pérdida de información diagnóstica (contraste erróneo y selección de niveles de ventana hecha por el técnico)

• La calidad de la imagen a enviar (telerradiología) debe ser determinada adecuadamente, en particular cuando el reprocesado no es viable

Niveles de referencia

• En radiología digital, la evaluación de dosis al paciente debe realizarse más frecuentemente que en radiología convencional:

• Fácil mejora de la calidad de imagen • Uso desconocido de técnica de alta dosis

• Se recomienda la reevaluación de niveles de referencia locales cuando se introducen nuevas técnicas digitales para demostrar la optimización de los sistemas y establecer un valor de partida para futura evaluación de dosis al paciente

Resumen

• La radiología digital requiere cierto entrenamiento específico para beneficiarse de las ventajas de esta nueva técnica.

• La calidad de imagen y la información diagnóstica están íntimamente relacionadas con la dosis al paciente.

• La transmisión, archivo y recuperación de las imágenes puede también influir en la producción y en la dosis al paciente

• Los programas de Garantía de Calidad son especialmente importantes en radiología digital debido al riesgo de aumentar la dosis al paciente

Aplicaciones Médicas de la Radiación los escenarios y su problemática particular

Diagnóstico por imágenes ( la gran dosis colectiva)

El caso del embrión y la mujer gestante (mayor sensibilidad)

Radiología intervencionista (las lesiones graves)

Caso de los niños, los acompañantes y otros

Resumen

•Los efectos deterministas a pacientes y personal pueden evitarse implantando actuaciones prácticas de reducción de dosis.

•Las recomendaciones de la ICRP proporcionan un marco dentro del cuál los procedimientos de radiología intervencionista deben llevarse a cabo de manera segura, tanto para el paciente como para el personal.

Sistema de limitación de dosis para trabajador ocupacional basado en: JUSTIFICACION OPTIMIZACION LIMITACION DE DOSIS

Principio de protección radiológica del paciente basado en: JUSTIFICACION OPTIMIZACION NIVELES DE REFERENCIA

Principios de Protección Radiológica, ICRP 60 – 1990 e ICRP 103 - 2007

FUNDAMENTOS DE LA PROTECCIÓN

RADIOLÓGICA

LÍMITE DE DOSIS (mSv/año)

APLICACION

TRABAJADORES

PUBLICO

DOSIS EFECTIVA

20*

PROMEDIADOS EN PERÍODOS

DEFINIDOS DE 5 AÑOS

1**

DOSIS EQUIVALENTE

CRISTALINO

PIEL

MANOS Y PIES

150

500

500

15

50

50

LIMITES RECOMENDADOS POR LA ICRP 60 y 103, trabajador y público

* Con la condición adicional de no sobrepasar 50 mSv en un solo año

** En circunstancias especiales una dosis efectiva de 5mSv en un solo año, siempre

que la dosis media en 5 años consecutivos no sea superior a 1 mSv por año.

52

Límites de dosis

DOSIS EFECTIVA DOSIS EQUIVALENTE

TE 100 mSv/5 años

máximo: 50 mSv/año

- Cristalino: 150 mSv/año

- Piel: 500 mSv/año /1cm2

- Manos, antebrazos, pies y

tobillos: 500 mSv/año

PÚBLICO 1 mSv/año - Cristalino: 15 mSv/año

- Piel: 50 mSv/ año

ESTUDIANTES

Mayores de 18 años: Límites de los TE

Entre 16 y 18 años: 6 mSv/año

Cristalino: 50 mSv/año; piel, manos, etc.: 150 mSv/año

Otros: Límite del público

En su cómputo NO se incluyen: dosis fondo natural ni dosis exposiciones médicas 53

2. Clasificación de los trabajadores expuestos

Por razones de vigilancia y control, los TE se

clasifican en:

PR de trabajadores expuestos

CATEGORÍA A Es probable que superen 6 mSv/año de

dosis efectiva, ó 3/10 de los límites de

dosis equivalentes para TE

CATEGORÍA B Es muy improbable que superen 6 mSv/año de

dosis efectiva, ó 3/10 de los límites de dosis

equivalentes para TE

54

3. Clasificación de los lugares de trabajo

Se identificarán y delimitarán todos los lugares de trabajo en los que exista la posibilidad de recibir:

dosis efectivas superiores a 1 mSv por año oficial o una dosis equivalente superior a 1/10 de los límites de dosis para el cristalino, la piel y

extremidades Se establecerán las medidas de P.R. aplicables.

55

3. Clasificación de los lugares de trabajo

ZONA VIGILADA

ZONA CONTROLADA

PR de trabajadores expuestos

Si es probable recibir dosis efectivas superiores a 1 mSv/año oficial o dosis equivalentes superiores a 1/10 de los límites de dosis para piel, extremidades y cristalino

Si es probable recibir dosis efectivas superiores a 6 mSv/año oficial o dosis equivalentes superiores a 3/10 de los límites para piel, extremidades y cristalino

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4. Información y formación

PR de trabajadores expuestos

• La FORMACIÓN previa de los TE constituye una medida importante de prevención de la exposición

• Antes de iniciar su actividad, serán informados e instruidos, a un nivel adecuado a su responsabilidad y al riesgo de exposición a RR.II. sobre: – Los riesgos radiológicos asociados y la importancia que reviste el

cumplimiento de los requisitos técnicos, médicos y administrativos.

– Las normas y procedimientos de PR y precauciones que se deben adoptar.

– En el caso de mujeres, la necesidad de declaración rápida de embarazo y lactancia, habida cuenta los riesgos que conlleva.

57

23/11/2015 58

Niveles de Referencia

23/11/2015 59

Niveles de referencia

Nivel de registro

Nivel de investigación

Nivel de acción

23/11/2015 60

Nivel de registro

El nivel de registro deberá estar basado en 1/10 de la

fracción del límite anual, correspondiente al período de

tiempo al cual se refiere la medición del monitoreo

individual,

RL= 20 mSv x 0.1 / 12 = 0.17 mSv (mensual)

Todo resultado menor que el nivel de registro puede ser

descartado y considerado como cero al evaluar la dosis

o la incorporación

23/11/2015 61

Niveles de

investigación Para períodos mensuales de monitoreo o intercambio

IL= 20 mSv x 0.3 / 12 = 0.54 mSv

Por debajo del nivel de investigación toda consideración posterior es innecesaria.

Podría ser necesario cambiar los niveles de investigación, si cambiaran, por ejemplo, las condiciones del lugar de trabajo.

23/11/2015 62

Nivel de acción

Nivel para el que son necesarias acciones reparadoras o de protección.

Se aplica a la exposición crónica o a la exposición en situaciones de emergencia.

Los niveles de acción sirven para proteger al público.

Poseen exposición ocupacional relevante en situaciones de exposición crónica.

Es especialmente importante la exposición al radón en el puesto de trabajo.

23/11/2015 63

Los tipos de monitoreo dependen de

los objetivos

Rutina

Relacionado con tareas Especial

64

Muchas Gracias