OBJETIVO
Presentar una revisión de las diferentes contribuciones de la exposición del ser humano a la radiación, los efectos biológicos y los principios de protección radiológica
Aspectos físicos de las radiaciones ionizantes
RADIACIONESSe emplea esta expresión para denominar diversas formas de propagación de energía mediante fenómenos ondulatorios, como los electromagnéticos, o mediante partículas nucleares.
Ionización y radiaciones ionizantes
La ionización implica un radical cambio de escala en la posibilidad de provocar efectos
El significado de esta diferencia es tal que las radiaciones son clasificadas en Ionizantes y No Ionizantes
Características de las radiaciones ionizantes
• Las Radiaciones Ionizantes constituyen Radiaciones cuyas partículas o fotones transportan la suficiente energía como para provocar la ionización de átomos que encuentran a su paso
• Depositan una cantidad de energía en la materia suficiente para causar la rotura de enlaces químicos
• La energía puede ser depositada directamente o a través de otras partículas
Tipos de Radiaciones ionizantes
Partículas cargadas• partículas alfa• partículas beta• protones
Partículas sin carga• fotones (gamma y rayos X)• neutrones
Producción de rayos X
• Electrones de alta energía impactan un blanco metálico donde parte de su energía es convertida en radiación
blanco
electrones
Rayos X
Energía baja y media
(10-400 keV)
Energía alta> 1MeV
Radiactividad• Es una propiedad del núcleo
• Debido a propiedades físicas inherentes, un núcleo puede no ser estable y probablemente manifestar una transformación nuclear
• Este proceso puede ser rápido (vida media corta) o lento (vida media larga)
• En cualquier caso el tiempo de transforma-ción no puede ser predecido para un núcleo individual. Es un evento aleatorio el cual solo puede ser descripto utilizando la estadística
ACTIVIDAD
La intensidad con que se produce el fenómeno de la radiactividad recibe el nombre de Actividad
El número de núcleos que decaen por unidad de tiempo
1 Bq (becquerel)=1 desintegración por segundo
El número de núcleos que decaen por unidad de tiempo
1 Bq (becquerel)=1 desintegración por segundo
1 Bq es una cantidad pequeña
• 3000 Bq de radioisótopos naturales hay en el cuerpo
• 20.000.000-1000.000.000 Bq se utilizan en estudios de medicina nuclear
Unidad de Actividad Múltiplos y prefijos
Múltiplo Prefijo Abreviación
1 - Bq1.000.000 Mega (M) MBq1.000.000.000 Giga (G) GBq1.000.000.000.000 Tera (T) TBq
Interacción entre las radiaciones y la materia
• Cuando un haz de radiación ionizante interactúa con la materia que encuentra a su paso cede energía y genera ionizaciones y excitaciones
• De este modo a lo largo de su recorrido la radiación disminuye su intensidad
• Este fenómeno da lugar a modificaciones en la materia irradiada y modificaciones energéticas y direccionales en el haz de radiación
INTERACCIÓN• Radiaciones directamente ionizantes
Las radiaciones alfa y beta pueden ionizar directamente los átomos del material con el que interactúan
• Radiaciones indirectamente ionizantesLos rayos x y gamma (radiaciones electromagnéticas) y los neutrones, al interactuar con la materia, liberan partículas cargadas que son las que a su vez ionizan los átomos del material
Un aspecto importante de la interacción radiación–materia consiste en la capacidad de penetración de la radiación
• Las radiaciones directamente ionizantes son poco penetrantes (el alcance o máxima penetración es de algunos micrones para las partículas alfa y algunos milímetros para las partículas beta cuando interactúan con agua o tejidos biológicos)
• Por el contrario, las radiaciones indirectamente ionizantes no tienen un alcance máximo en la materia. Su intensidad se atenúa exponencialmente en función del espesor del material y, en rigor, esa intensidad resulta nula sólo para espesores infinitos de materia.
Magnitudes de dosis definidas por la ICRU y recomendadas por la ICRP
• Estiman la medida del riesgo de daño al tejido humano debido a las radiaciones ionizantes para definir los límites de exposición
• Usadas en la práctica para mediciones en monitoreo de áreas e individual
Magnitudes y Unidades de Protección Radiológica
La eficacia de la radiación para inducir La eficacia de la radiación para inducir efectos biológicos depende de:efectos biológicos depende de:
• la energía depositada por unidad de masala energía depositada por unidad de masa
• el tipo y la energía de la radiaciónel tipo y la energía de la radiación
• la intensidad de la radiaciónla intensidad de la radiación
• el fraccionamiento en el tiempoel fraccionamiento en el tiempo
• el tipo de tejido u órgano irradiadoel tipo de tejido u órgano irradiado
Magnitudes
• De la fuente de radiación: Actividad, mA, De la fuente de radiación: Actividad, mA, kVkV
• En el haz: Flujo, fluenciaEn el haz: Flujo, fluencia
• En el punto de la primer interacción: En el punto de la primer interacción: Energía cinética liberada en la materia Energía cinética liberada en la materia (KERMA)(KERMA)
• En el material irradiado: Dosis absorbidaEn el material irradiado: Dosis absorbida
Definición de Magnitudes y unidades de Protección Radiológica
Actividad (A)
Magnitud correspondiente a una cantidad de radionucleido en un estado determinado de energía, en un tiempo dado, definida por la expresión:
A = dN dt
Unidad: s-1 llamado Becquerel (Bq)
Dosis Absorbida (D)D = dε dm
En la que dє es la energía media impartida por la radiación ionizante a la materia en un elemento de volumen, y dm es la masa de la materia existente en el elemento de volumen.
Unidad: J.kg-1 llamado Gray (Gy)
Definición de magnitudes y unidades de Protección Radiológica
Kerma (K)
Cociente K definido por:K = dE tr
dm
Unidad: J.kg-1 llamado Gray (Gy)
Constante específica gamma (Γ)
Esta constante característica para cada radionucleido indica el valor de la tasa de dosis en Sv/h que genera una fuente puntual a un metro de distancia por unidad de actividad.
Unidad: mSv.m2/GBq.h
Definición de magnitudes y unidades de Protección Radiológica
Dosis Equivalente (H)
Magnitud HT,R , definida por la expresión:
H T,R = ∑ D T,R * wR
Unidad: J.kg-1 llamado sievert (Sv)
Dosis Efectiva (E)
E = ∑ wT * H T
Unidad: J.kg-1 llamado Sievert (Sv)
FACTORES DE PONDERACION DE LA RADIACION
Tipo y rango energético Factor de ponderación, wR
Fotones de todas las energías 1
Electrones de todas las energías 1
Neutrones de energía:
<10 keV 5
10 a 100 keV 10
100 keV a 2 MeV 20
2 MeV a 20 MeV 10
> 20 MeV 5
Protones 5
Partículas alfa, fragmentos de fisión núcleos pesados 20
FACTORES DE PONDERACION DE LOS TEJIDOS Tejido u órgano Factor de ponderación, wT
Gónadas 0,20Médula ósea 0,12Colon 0,12
Pulmón 0,12
Estómago 0,12
Vejiga 0,05
Mama 0,05Hígado 0,05
Esófago 0,05
Tiroides 0,05
Piel 0,01Superficie ósea 0,01
Resto: (glándulas suprarrenales, cerebro, intestino grueso superior, intestino delgado, riñones, músculos,
páncreas, bazo, timo y útero)
0,05
FUENTES DE RADIACIÓN ARTIFICIALFUENTES DE RADIACIÓN ARTIFICIAL
EXPOSICIÓN DEL SER HUMANO A LA RADIACIÓN
FUENTES DE RADIACIÓN NATURALFUENTES DE RADIACIÓN NATURAL
Fuentes de radiación
Rayos cósmicosRadiación terrestreIsótopos radiactivos internosRadónNaturales intensificadasArtículos de consumoEnergía nuclearExplosiones nuclearesIrradiación con fines médicosOcupacional
Radionucleídos naturales
Radiación Natural: Rayos cósmicos,radiación dentro de nuestro cuerpo, en alimentos, agua, en viviendas, etc.
Cuerpo humano: K-40, Ra-226, Ra-228e.g. Una persona de 70 kg 140 gm de K
140 x 0.012% = 0.0168 gm de K-40 3700 Bq de K-40
(T1/2 of K-40 = 1.3 billones de años)
Estimación de dosis efectiva anual promedio mundial recibida por un individuo
Fuente de radiación Dosis efectiva anual promedio (mSv)
Rayos cósmicos 0.39
Radiación terrestre 0.46
Isótopos radiactivos internos 0.23
Radón 1.30
Total fuentes naturales 2.38
Naturales intensificadas 0.10
Artículos de consumo 0.05
Energía nuclear 0.001
Explosiones nucleares 0.02
Irradiación con fines médicos 0.40
Ocupacional 0.002
Total fuentes artificiales 0.57
Total 2.90
EXPOSICIÓN A FUENTES DE RADIACIÓN NATURAL (PROMEDIO MUNDIAL)
Dosis Dosis Efectiva Efectiva Anual :Anual :
2,4 mSv2,4 mSv
Radiación Terrestre Externa
0,48 mSv
Exposición por Ingestión 0,29 mSv
Exposición por Inhalación (Radón)
1,26 mSv
Radiación Cósmica y Radionucleidos
Cosmogénicos 0,39 mSv
EXPOSICIÓN A FUENTES DE RADIACIÓN ARTIFICIAL (PROMEDIO MUNDIAL)
Dosis Dosis Efectiva Efectiva Anual :Anual :
0,57 mSv0,57 mSvIrradiación con fines médicos 0,40
Ocupacional 0,002
Naturales intensificadas 0,10
Artículos de consumo 0,05
Energía nuclear 0,001
Explosiones nucleares 0,02
Principios generales de Protección Radiológica
Los principios generales de la protección radiológica de las personas expuestas tienen como objetivo:
prevenir situaciones de irradiación aguda
restringir las situaciones de exposición crónica a radiaciones
Un programa de protección radiológica debe contemplar todas las fases relacionadas con las fuentes:
producción
instalación
utilización
Aspectos biológicos de la Protección Radiológica
El objetivo es la estimación cuantitativa de las consecuencias de la exposición a la radiación
Detrimento Medida del daño total que puede ser
experimentado por un individuo o un grupo expuesto. Combina la probabilidad, la severidad y el tiempo de expresión del perjuicio.
Efectos de la Radiación
La exposición a la radiación puede causar efectos dañinos en la salud
Estos efectos se clasifican en:
Determinísticos
Estocásticos
Efectos Determinísticos Son llamados así porque es seguro que ocurran si la
dosis supera el nivel umbral.
Son el resultado de varios procesos, principalmente muerte celular o retardo en la división celular, causados por exposición a altos niveles de radiación.
En pacientes expuestos a altas dosis se observan náuseas y/o enrojecimiento de la piel, luego de un corto tiempo después de la exposición.
1. Efectos Determinísticos
• Se observan después de algunas horas o meses
• Se producen solo con altas dosis de radiación por la muerte de muchas células
• Su gravedad depende de la dosis de radiación, pudiendo llegar a causar la muerte
Ejemplos:Ejemplos:
Eritema y depilación Hemorragias y reducción del nº de células sanguíneas Esterilidad Cataratas
Efectos Estocásticos Son llamados así por su naturaleza aleatoria
La probabilidad de estos efectos se presume que sea proporcional a la dosis recibida sin un nivel umbral
Suceden cuando una célula irradiada es modificada en lugar de morir y luego de un lapso puede desarrollar un cáncer. Esta posibilidad es mayor cuanto mayor es la dosis aunque la severidad del cáncer es independiente de ella
2. Efectos Estocásticos
• Se observan luego de varios años
• Se pueden producir con bajas dosis de radiación por la alteración de una célula
• Su gravedad es independiente de la dosis
• El único efecto comprobado es la inducción de cáncer
Ejemplos:Ejemplos:
Leucemia Cáncer de pulmón Cáncer de estómago Cáncer de mama
EFECTOS BIOLÓGICOS DE LAS RADIACIONES
* Efectos determinísticos : se pueden predecir, tienen umbral
Cuerpo entero 0.5 Sv alteración temporal en sangre
Efectos locales 3 Sv eritema 7.5 Sv cataratas
* Efectos estocásticos : ocurren al azar, sin umbral
Probabilidad de cáncer fatal : Total 4 10-2 Sv-1 Piel 0.02 10-2 Sv-1
Estructura básica de la Protección Radiológica
Tiene como objetivo proveer un nivel adecuado de protección sin limitar impropiamente las prácticas que son beneficiosas, aunque den un aumento de la exposición a la radiación
Tipos de exposición a la radiación Exposiciones normales, derivadas de prácticas que
implican cierta exposición a la radiación, de magnitud predecible
Exposiciones potenciales, son aquellas en las que existe un potencial pero no se prevee que se produzcan con seguridad
Medios para controlar las exposiciones:
Normales: restricción de las dosis entregadas Potenciales: optimización del diseño de las
instalaciones, equipamiento y procedimientos de operación
Categorías de exposición Exposición ocupacional, definida como todas las
exposiciones de los trabajadores en el transcurso de su trabajo.
Exposición médica, definida como la exposición incurrida por: pacientes bajo diagnóstico o tratamiento, acompañantes y voluntarios.
Exposición del público, definida como aquella incurrida por miembros del público.
Sistema de Protección Radiológica en las prácticas
Principios básicos de la protección radiológica:
Justificación de la práctica
Optimización de la protección
Limitación de la dosis
Límites de dosis anualesExposición
OcupacionalExposición a
estudiantes de 16-18 años
Exposición del público
Dosis efectiva(cuerpo entero)
(mSv)
20, promediado en 5 años
consecutivos50, en un solo
año
6 1, promediado en 5 años
consecutivos5, en un solo
año
Dosis equivalente (cristalino)
(mSv)
150 50 15
Dosis equivalente
(manos, pies, piel) (mSv)
500 150 50
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