IAEAInternational Atomic Energy Agency
PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN RADIODIAGNÓSTICO Y EN RADIOLOGÍA
INTERVENCIONISTA
L 3: Efectos biológicos de la radiación ionizante
Curso del OIEA con programa estándar sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 2
Introducción
• Materia del tema: radiobiología
• Mecanismos de los diferentes tipos de efectos biológicos que siguen a la exposición a la radiación ionizante
• Tipos de modelos usados para deducir los coeficientes de riesgo para la estimación del detrimento
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 3
Temas
• Clasificación de los efectos de la radiación en la salud
• Factores que afectan a la radiosensibilidad
• Curva de respuesta dosis-efecto
• Respuesta orgánica total: síndrome de irradiación aguda
• Efectos de la exposición prenatal y efectos tardíos de la radiación
• Epidemiología
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 4
Perspectiva general
• Familiarizarse con los mecanismos de los diferentes tipos de efectos biológicos que suceden a la exposición a la radiación ionizante.
• Conocer los modelos usados para deducir los coeficientes de riesgo que permiten estimar el detrimento.
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 5
Parte 3: Efectos biológicos de la radiación ionizante
Tema 1: Clasificación de los efectos de la radiación en la salud
Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 6
Efectos de la radiación en la salud
DETERMINISTASSomáticosClínicamente atribuibles en el individuo expuesto
ESTOCÁSTICOSSomáticos y hereditariosEpidemiológicamente atribuibles en poblaciones grandes
PRENATALESSomáticos y hereditariosExpresados en el feto, en el nacido vivo o en descendientes
AMBOS
TIPODE
EFECTOS
TRANSFORMACIÓN CELULARMUERTE CELULAR
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Efectos biológicos de la radiación ionizante
• Deterministas– Ej., opacidades en el
cristalino, daños en piel, infertilidad, depilación, etc
• Estocásticos– Cáncer, efectos genéticos
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Efectos deterministas
Deterministas (umbral/no estocásticos)
• Existencia de un valor umbral de dosis (por debajo, el efecto no es observable)
• La gravedad del efecto aumenta con la dosis
• Implica a un gran número de células
Daño por radiación de una fuente industrial
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Dosis umbrales para efectos deterministas
• Cataratas en cristalino 2-10 Gy
• Esterilidad permanente
– hombres 3.5-6 Gy
– mujeres 2.5-6 Gy
• Esterilidad temporal
– hombres 0.15 Gy
– mujeres 0.6 Gydosis
Gravedad del efecto
umbral
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Efectos estocásticos
Estocásticos (sin umbral)• No reconocen umbral
• La probabilidad del efecto aumenta con la dosis
• Generalmente aparece en una sola célula
• Ej., cáncer, efectos genéticos
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No hay cambios
Mutación en el ADN
La radiación golpea el núcleo de la célula
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ACCIÓN DIRECTAACCIÓN DIRECTA
ACCIÓN INDIRECTAACCIÓN INDIRECTA
Esqueleto azúcar-fosfato
Puentes de hidrógeno
Una vuelta de hélice = 3.4 nm
(pirimidínica: citosina, guanina, adenina y timina)
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Alteración de una base
Sitio abásico
Rotura simple de cadena
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 14
Rotura doble de cadena
Lesión compleja
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 15
Traducción siguiente diapositiva
• Mutación del ADN
• Mutación reparada: célula viable
• Muerte celular: célula no viable
• Supervivencia de célula mutada: ¿cáncer?
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 16
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 17
Consecuencias tras la exposición celular
DAÑOREPARADO
MUERTE CELULAR (APOPTOSIS)
CÉLULA TRANSFORMADA
DAÑOS AL ADN
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Consecuencias tras la exposición celular
DAÑO REPARADO
NECROSIS CELULAR oAPOPTOSIS
CÉLULA TRANSFORMADA
DAÑO AL ADN
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 19
Alteración de una base
Sitio abásico
Rotura simple de cadena
¿Cómo se
repara el
ADN?
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 20
Base alterada
La enzima glicosilasa reconoce la lesión y libera la base dañada
La AP endonucleasa produce una incisión y libera el azúcar que falta
La ADN polimerasa rellena el hueco resultante pero permanece la incisión
La ADN ligasa sella la incisión: reparación completada
El ADN ha sido reparado sin pérdida de información genética
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 21
Reparación de daños en el ADN
Los radiobiólogos suponen que el sistema de reparación no es 100% efectivo.
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 22
RESPUESTA ADAPTATIVA
Dosis condicionante
Dosis condicionante
Dosis de desafío
Dosis de desafío
Respuesta
Respuesta
Respuesta
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 23
Consecuencias tras la exposición celular
DAÑO REPARADO
NECROSIS CELULAR OAPOPTOSIS
CÉLULA TRANSFORMADA
DAÑO AL ADN
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 24
Linfocito
humano
normal:
cromosomas
uniformemente
distribuidos
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 25
Célulaapoptósica: loscromosomas y el núcleo estánfragmentadosy colapsadosen cuerposapoptósicos
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 26
26
Efectos de la muerte celular
Dosis aguda (en mSv)
Probabilidad de muerte celular
5000
100%
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 27
Consecuencias tras la exposición celular
DAÑO REPARADO
NECROSIS CELULAR OAPOPTOSIS
CÉLULA TRANSFORMADA
DAÑO AL ADN
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 28
Lesiones cromosómicas
Centrómero
Traza de radiación ionizante
a
Fragmento acéntrico
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 29
Traslocaciones cromosómicas
Traza de radiación ionizante
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 30
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 31
INICIO DE CÁNCERPROMOCIÓN DEL TUMOR
PROGRESIÓN MALIGNA
METASTASISTRANSFORMA-CIÓN MALIGNA
CÉLULA MATRIZ
DIVISIÓN
MUTACIÓN
NECROSIS OAPOPTOSIS
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 32
TEJIDO NORMAL
Capa de células diferenciadas
Célula en (proceso de) división en capa basal
Lámina basal
Capilar
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 33
INICIACIÓN CELULAR
Un suceso en inicio crea
una mutación en una de
las células basales
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 34
DISPLASIA
Sucedieron más
mutaciones.
La célula inicial ha
logrado ventajas
proliferativas.
Células en rápida división
comienzan a acumularse
dentro del epitelio.
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 35
TUMOR BENIGNO
Más cambios dentro
de la línea de células
prolíficas llevan al
completo desarrollo
del tumor.
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 36
TUMOR MALIGNO
El tumor atraviesa la
lámina basal.
Las células poseen
formas irregulares y la
línea celular es inmortal.
Poseen una movilidad
acrecentada y capacidad
invasiva.
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 37
METASTASIS
Las células cancerosas
atraviesan la pared de un
vaso linfático o de un
capilar sanguíneo. Ahora
pueden migrar a través
del cuerpo y sembrar
potencialmente nuevos
tumores.
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 38
Esquema generalizado simple de la oncogénesis multietapa
Daño al ADN cromosómicode una célula blanco normal
Fallo a la correcta reparación del ADN
Progresión maligna y difusión del tumor
Aparición de una mutación específica de inicio de neoplasia
Crecimiento promocionalde pre-neoplasma
Conversión a fenotipo declaradamente maligno
10-6
10-12
10-9
10-15
10-3
1 segundo
1 hora
1 día
1 año
100 años
1 ms
100
109
106
103
Depósito de energía
Excitación/ionización
Trazas iniciales de partículas
Formación de radicales
INTERACCIONES FÍSICAS
INTERACCIONES FÍSICO-QUÍMICAS
RESPUESTA BIOLÓGICA
EFECTOS MÉDICOS
Difusión, reacciones químicas
Daño inicial del ADN
Roturas en ADN / daño base
Procesos de reparaciónFijación del daño
Asesinato de células
Promoción/compleción
TeratogénesisCáncer
Defectos hereditarios
Proliferación de células “dañadas”
Mutaciones/transformaciones/aberraciones
TIE
MP
O (
seg )
Cronograma de eventos que conducen a los efectos de las radiaciones
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Parte 3: Efectos biológicos de la radiación ionizante
Tema 2: Factores que afectan a la radiosensibilidad
Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista
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Radiosensibilidad [RS] (1)
• RS = Probabilidad de una célula, tejido u órgano de sufrir un efecto por unidad de dosis.
• Bergonie and Tribondeau (1906): “Leyes de la RS”: RS será mayor si la célula:– Es altamente mitótica.
– Es indiferenciada.
– Posee un alto porvenir cariocinético.
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 42
Radiosensibilidad (2)
RS alta RS media RS baja
Médula ósea
Bazo
Timo
Nódulos linfáticos
Gónadas
Cristalino
Linfocitos(excepción a las leyes RS)
Piel
Órganos mesodérmicos (hígado, corazón, pulmones…)
Músculo
Huesos
Sistema nervioso
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 43
Factores que afectan a la radiosensibilidad• Físicos
– LET (transferencia lineal de energía): RS– Tasa de dosis: RS
• Químicos– Aumentan la RS: OXÍGENO, drogas
citotóxicas.– Disminuyen la RS: AZUFRE (cis, cistamina…)
• Biológicos– Fase del ciclo:
RS: G2, M RS: S
– Reparación del daño (el daño subletal podría ser reparado, p. ej., dosis fraccionada)
LET
LET% s
urv
ivo
r c
ell
s
G1G2
M
G0
MM
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Parte 3: Efectos biológicos de la radiación ionizante
Tema 3: Curva de respuesta efecto-dosis
Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 45
Efectos sistémicos
• Los efectos podrían ser morfológicos y/o funcionales• Factores:
– Qué órgano– Cuánta dosis
• Efectos – Inmediatos (usualmente reversibles): < 6 meses ej.: inflamación,
hemorragia.– Tardíos (usualmente irreversibles): > 6 meses ej.: atrofia,
esclerosis, fibrosis.• Categorización de las dosis
– < 1 Gy: BAJA DOSIS– 1-10 Gy: DOSIS MODERADAS– > 10 Gy: DOSIS ALTAS
• Regeneración significa sustitución del tejido original, mientras que Reparación significa sustitución por tejido conectivo.
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 46
Efectos en la piel
• De acuerdo con las leyes de la RS (Bergonie and Tribondeau), las células más RS son aquellas del estrato basal de la epidermis.
• Los efectos son:– Eritema: 1 a 24 horas tras una irradiación de
alrededor de 3-5 Gy– Alopecia (*): con 5 Gy es reversible; con 20
Gy es irreversible.– Pigmentación: Reversible, aparece 8 días
después de la irradiación.– Descamación seca o húmeda: traduce
Hipoplasia epidérmica (dosis 20 Gy).
– Efectos tardíos: telangiectasia (**), fibrosis.
(*): alopecia: pérdida o ausencia de cabello(**): ectasia: hinchazón de parte del cuerpo
Células del estrato basal, altamente mitóticas, algunas
de ellas con melanina, responsable de la
pigmentación.
De “Atlas de Histologia...”. J. Boya
Vista histológica de la piel
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 47
Reacciones de la piel
Daño en la piel por exposición fluoroscópica prolongada
DañoDosis umbral en piel (Sv)
Semanas aparición
Eritema transitorio temprano 2 <<1
Depilación temporal 3 3
Eritema principal 6 1.5
Depilación permanente 7 3
Descamación seca 10 4
Fibrosis invasiva 10
Atrofia dérmica 11 >14
Telangiectasia 12 >52
Descamación húmeda 15 4
Eritema tardío 15 6-10
Necrosis dérmica 18 >10
Ulceración secundaria 20 >6
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 48
Daños en la piel
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 49
Daños en la piel
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 50
Efectos en el ojo
De “Atlas de Histologia...”. J. Boya
Vista histológica del ojo
El cristalino es altamente RS, además, está rodeado de células cuboides altamente RS.
• El cristalino es altamente RS.
• La coagulación de las proteinas aparece para dosis mayores de 2Gy.
• Hay 2 efectos básicos
EfectoSv para
exposición única corta
Sv/año para exposición
tiempo largo
Opacidades detectables
0.5-2.0 > 0.1
Daño visual (catarata)
5.0 > 0.15
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 51
Daños en el ojo
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Parte 3: Efectos biológicos de la radiación ionizante
Tema 4: Respuesta orgánica total: síndrome de irradiación aguda
Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 53
Respuesta orgánica total: adulto
Síndrome de irradiación aguda
Tem
po d
e su
perv
iven
cia
Dosis
Fases:
1. Prodrómica (comienzo de la enfermedad)
2. Latencia
3. Manifestación
Dosis letal 50 / 30
MÉDULA ÓSEA GASTRO
INTESTINAL
SNC(sistema nervioso
central)
1-10 Gy
10 - 50 Gy
> 50 Gy
•Clínica en todo el cuerpo de una irradiación corporal parcial
•Mecanismo: Desorden neurovegetativo
•Similar a la sensación de enfermedad
•Bastante frecuente en radioterapia fraccionada
Síndrome de irradiación crónica
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 54
Dosis letal 50 / 30
• “Dosis que causaría la muerte al 50% de la población en 30 días”.
• Su valor es alrededor de 2-3 Gy para humanos en irradiación de cuerpo entero.
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Parte 3: Efectos biológicos de la radiación ionizante
Tema 5: Efectos de la exposición prenatal y efecto tardío
Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 56
Efectos de la exposición prenatal (1)
• A medida que aumenta el tiempo pos-concepción RS decrece
• No es fácil establecer una relación causa-efecto porque hay muchos agentes teratogénicos, los efectos son inespecíficos y no únicos de la radiación.
• Hay 3 tipos de efectos: letalidad, anomalías congénitas y efectos muy tardíos (cáncer y efectos hereditarios).
Tiempo
%
Pre-implantación Organogénesis Feto
Let
alid
ad Anomalías congénitas
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 57
Efectos de la exposición prenatal (2)
• Pueden inducirse efectos letales con dosis relativamente bajas (tales como 0,1 Gy) antes o inmediatamente después de la implantación del embrión en la pared uterina. También podrían inducirse tras dosis más altas durante todas las etapas del desarrollo intrauterino.
Tiempo
%
Preimplantaciónn Organogénesis Feto
Let
alid
ad
0.1 Gy
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 58
Efectos de la exposición prenatal (3)
• Retraso mental:
• La CIPR establece que el retraso mental puede inducirse por la radiación (Cociente de inteligencia < 100).
• Aparece durante el periodo más RS: 8-25 semanas de embarazo.
• Los riesgos de la exposición prenatal relacionados con el retraso mental son:
Semanas 8-15 Semanas 15-25
Retraso mental grave con un factor de riesgo de 0.4/Sv
Retraso mental grave con un factor de riesgo de 0.1/Sv
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 59
Efectos tardíos de la radiación
Clasificación:
• SOMÁTICOS: afectan a la salud de la persona irradiada. Son fundamentalmente diferentes tipos de cáncer (la leucemia es el más común, con un periodo de latencia de 2-5 años, pero también cáncer de colon, de pulmón, de estómago…)
• GENÉTICOS: afectan a la salud de la descendencia de la persona irradiada. Son mutaciones que causan malformación de cualquier tipo (tal como el mongolismo)
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Parte 3: Efectos biológicos de la radiación ionizante
Tema 6: Epidemiología
Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 61
Epidemiología I
Las poblaciones irradiadas pueden ser estudiadas mediante
• Seguimiento de cohortes de individuos expuestos y no expuestos
• Seguimiento retrospectivo de pacientes enfermos en relación con una posible exposición (casos control)
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 62
Epidemiología II
Las poblaciones irradiadas son • Individuos expuestos de las explosiones de la
bomba atómica
• Individuos expuestos durante accidentes nucleares y otros con radiación
• Pacientes expuestos por razones médicas
• Individuos expuestos a la radiación natural
• Trabajadores en industrias que usan radiación
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 63
Epidemiología III
• Los datos más valiosos proceden de exposiciones alta dosis/alta tasa de dosis a radiación de baja LET, incluyendo ciertos radionucleidos [yodo 131], y de exposición interna a emisores alfa de alta LET en pulmón, hueso e hígado.
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 64
Epidemiología IV
La información es escasa (no hay mucha, menos de la necesaria) sobre:
• Consecuencias de dosis bajas liberadas a bajas tasas de dosis
– Para detectar un aumento desde un 20% de incidencia de cáncer espontáneo hasta un 25% (correspondientes a una exposición a ~1 Sv) deben ser estudiadas > 1300 personas
• Consecuencias de la irradiación externa con radiación de alta LET
– (neutrones) y varios radionucleidos
• Presencia e influencia de factores que inducen a confusión– Especialmente si se van a comparar diferentes poblaciones
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 65
Epidemiología V
• Influencia modificadora de la incidencia umbral de cáncer – ¿Crece el cáncer inducido por radiación a un nivel fijo o
en proporción al existente modelo aditivo de riesgo de cáncer frente al modelo multiplicativo?
• ¿Es, por ejemplo, más grande el riesgo en:– Mujeres europeas que tienen un más alto nivel-base de
tasa de tumor de mama que las mujeres japonesas?
– Fumadores expuestos a radón en casas o minas que en no fumadores?
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 66
Límites de detectabilidad en Radio-epidemiología
Número de personas en estudio y grupos de control
Do
sis
efec
tiva
(m
Sv)
510
-110010
010
110
110
210
210
410
410
310
310
610 710 810 910 1010 1110
DOSIS DECHERNOBYL
REGIÓN DE DETECTABILIDAD
REGIÓN DE INDETECTABILIDAD
Límite teórico de detectabilidad debido a causas estadísticas (90% de intervalo de confianza)
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 67
Tasas de incidencia altas y bajas de cáncer espontáneo (por 100.000)
de UNSCEAR 2000
TejidoAlta Baja
Hombre Mujer Hombre Mujer
Nasofaringe 23.3 9.5 0.2 0.1
Esófago 20.1 8.3 0.5 0.2
Estómago 95.5 40.1 5.2 2.2
Colon 35 29.6 1.8 1.3
Hígado 46.7 11.5 0.7 0.3
Pulmón & Bronq. 110.8 29.6 10.3 2.4
Melanoma piel 33.1 29.8 0.2 0.2
Mama en mujer 103.7 14.6
Cervix 53.5 3.0
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 68
Datos sobre poblaciones irradiadas
Población Tamaño aproximadoSupervivientes bomba atómica en Japón: 86 000Pruebas atómicas:
Semipalatinsk/Altai 30 000 Habitantes islas Marshall 2 800Accidentes nucleares
equipos de intervención en Chernobyl (total) > 200 000población de Chernobyl (>185 kBq /m2 137Cs) 1 500 000población de Chelyabinsk (total) 70 000
Procedimientos médicos: Baja LET tratamiento y terapia con yodo ~ 70 000
fluoroscopia de tórax 64 000tratamientos de hemangioma en niños 14 000
Alta LET angiografía con Thorotrast 4 200tratamiento con Ra-224 2 800
Exposición prenatal (radiografía fetal, bombas atómicas) 6 000Exposición ocupacional trabajadores indust nucl. (Japón, UK)115 000
mineros de uranio 21 000pintores de esferas con radio 2 500radiólogos 10 000
Exposición natural (Estudios de China, EC and US) varios 100 000
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 69
Poblaciones estudiadas respecto de cánceres específicos (I)
• Leucemia: supervivientes de la bomba atómica, radioterapia de la espondilitis anquilosante y cáncer de cervix, radiólogos, gente de la planta de Majak, Chelyabinsk y del río Techa, radiodiagnóstico prenatal (estudio de Oxford)
• Cáncer de pulmón: supervivientes de la bomba atómica, mineros de uranio y otros en Rusia, Canadá, USA, Alemania, Suecia
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 70
Poblaciones estudiadas respecto de cánceres específicos (II)
• Cáncer de mama: supervivientes de la bomba atómica, pacientes de fluoroscopia TB, radioterapia por mastitis
• Cáncer de tiroides: radioterapia por agrandamiento de timo, hemangioma de piel tinea capitis, resultados en las islas Marshall, niños cercanos al accidente de Chernobyl
• Cáncer de hígado: angiografía con Thorotrast• Osteosarcoma: tratamiento con 224Ra (226Ra),
pintores de esferas (de relojes) con 226Ra.
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 71
Traducción siguiente diapositiva
• Eje ordenadas: probabilidad
• Eje abscisas: número de muertes por cáncer
• Número esperado de muertes por cáncer para población japonesa no expuesta
• Muertes por cáncer observadas entre supervivientes de la bomba atómica
• Fluctuaciones esperadas en torno a la media
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 72
Exceso de muertes por tumores sólidos entre supervivientes de la bomba atómica
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 73
Riesgos de mortalidad relativos a tiempos distintos tras la exposición
0.5
5
1950- 1954
1963- 1966
1959- 1962
1955- 1958
1971- 1974
1967- 1970
1975- 1978
1979- 1982
1
10
20
2
Intervalo de seguimiento a supervivientes de la bomba atómica
Rie
sgo
rela
tivo
estim
ado
a 1
Gy
Todos los cánceres excepto leucemia (+ 4.8%/a)
Leucemia ( ~10.7%/a)
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 74
Riesgos relativos procedentes de la exposición al radón en el interior de viviendas y en la minería
0 100 200 300 400 5000.3
1
0.5
0.6
2
0.4
Concentración de radón Bq/m3
Rie
sgo
rel
ativ
o
Estudios en mineros (cohortes)Estudios en interiores (casos control)
Ajuste log-lineal estudios en interioresestimados a partir de estudio
de correlación en diferentes regiones
1.5
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 75
Cáncer de mama en mujeres expuestas a fluoroscopia
Cán
cere
s d
e m
ama
ob
serv
ado
s/es
per
ado
s
0 1 2 3 40
1
2
3
4
Dosis absorbida promedio (Gy)
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 76
Tumores de tiroides en niños irradiados
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.250
2
4
6
8
10
Dosis media (Gy)
Rie
sgo
rel
ativ
o Cáncer de tiroides
Tumores benignos de tiroides
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 77
Casos de cáncer de tiroides en niños tras el accidente de Chernobyl
86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 980
20
40
60
80
100
Ucrania
Federac. Rusa
Bielorrusia
Nº
de
caso
s
Niños de menos de 15 años de edad en diagnostico
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 78
Cáncer de tiroides en niños en la región de Chernobyl
Región Nº de casos antes del accidente tras el accidenteBielorrusia (1977-1985) 7 (1986-1994) 390Ucrania (1981-1985) 24 (1986-1995) 220Rusia (solo Bryansk y región de Kaluga) (1986-1995) 62
Los datos representan incidencias (no mortalidad) y son resultados preliminares.La mayoría de exceso de cánceres apareció desde 1993.El cáncer de tiroides tiene una alta tasa de curación >90%, pero muchos de los cánceres encontrados eran del agresivo tipo papilar.
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 79
Estimaciones de riesgo por exposición ocupacional
EstudioExceso relativo de riesgo per Sv
Todos los cánceres Leucemia
Registro nacional UK
Trabaj. con radiaciones
1,218,000 personas-año
34 mSv dosis media
0.47 (-0.12-1.20) 4.3 (0.4 – 13.6)
Trabajadores US
705,000 personas-año
32 mSv dosis media-1.0 (<0-0.83
<0 (<0-3.4)
Superviv. bomba atóm.
2,185,000 personas-año
251 mSv dosis media0.33 (0.11-0.6) 6.2 (2.7-13.8)
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 80
Dosis y riesgos por exposición del útero en exploraciones radiográficas
Exposición Dosis media fetal (mGy)
Enferm. Hered.
Cáncer fatal hasta 14 años
Radiografía
Abdomen 2.6 6.2 10-5 7.7 10-5
Enema de bario 16 3.9 10-4 4.8 10-4
Tránsito con bario 2.8 6.7 10-5 8.4 10-5
Urografía IV 3.2 7.7 10-5 9.6 10-5
Columna lumbar 3.2 7.6 10-5 9.5 10-5
Pelvis 1.7 4.0 10-5 5.1 10-5
Tomografía computarizada
Abdomen 8.0 1.9 10-4 2.4 10-4
Columna lumbar 2.4 5.7 10-5 7.1 10-5
Pelvis 25 6.1 10-4 7.7 10-4
Medicina nuclear
Rastreo óseo con Tc 3.3 7.9 10-4 1.0 10-4
Explor cerebral con Tc 4.3 1.0 10-5 1.3 10-4
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 81
Extrapolación usando los modelos de riesgo aditivo y multiplicativo
Pro
bab
i lid
ad a
nu
al d
e m
uer
te/ 1
000
pe r
so
na
s
Edad, años55 60 65 70 75
15
5
25
35
45
Siguiente exposición a 2 Gy a una edad de 45 añosRiesgos espontáneos: aumento con edad:Los riesgos a la radiación se manifiestan tras un periodode retraso (5 -10 años)
Modelos de riesgo aditivo: implican riesgo constanteIndependiente del natural (espontáneo)
Modelos de riesgo multiplicativo: implican unaumento proporcional al natural
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 82
Coeficientes de probabilidad de riesgo (CIPR)
TejidoProbabilidad de cáncer fatal (10-2/Sv)
Público Trabajadores
Vejiga de la orina 0.30 0.24
Médula ósea 0.50 0.40
Superficie ósea 0.05 0.04
Mama 0.20 0.16
Colon 0.85 0.68
Hígado 0.15 0.12
Pulmón 0.85 0.68
Esófago 0.30 0.24
Ovario 0.10 0.08
Piel 0.02 0.02
Estómago 1.10 0.88
Tiroides 0.08 0.06
Resto 0.50 0.40
Total todos los cánceres 5.00 4.00
Ef. genét. ponderados 1.00 0.50
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 83
Proporción de cánceres fatales atribuibles a diferentes agentes
Agente o ClasePorcentaje de todos los cánceres
Mejor estimación IntervaloTabaco 31 29 - 33Bebidas alcohólicas 5 3 - 7Dieta 35 20 - 60Hormonas naturales 15 10 - 20Infecciones 10 5 - 15Laboral 3 2 - 6Medicinas, prácticas médicas 1 0.5 - 2Radiación electromagnética 8 5 - 10
Ionizante (85% de radiation natural*) 4.5
Ultravioleta 2.5
Baja frecuencia <1
Producots industriales <1 <1 - 2Polución 2 <1 – 4Otros ? ?
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 84
Factor de riesgo para un tejido (1)
• FACTOR DE RIESGO: Cociente entre el incremento de probabilidad de un efecto estocástico y la dosis recibida. Se mide en Sv-1 o en mSv-1.
% E
fec
to
Dosis
dosis
probabilidad Factor
de riesgo
=
probabilidad
dosis
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 85
Factor de riesgo para un tejido (2)
• EJEMPLO: Un factor de riesgo de 0.005 Sv-1 para médula ósea (mortalidad en tiempo de vida, en una población de todas las edades, por cáncer fatal específico tras la exposición a bajas dosis) significa que si 1000 personas recibieran 1 Sv en médula ósea, 5 morirían de un cáncer inducido por radiación.
% E
fec
to
Dose
dosis
probabilidad Factor
de riesgo
=
probabilidad
dosis
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 86
Indicadores de riesgo relativos para tejidos u órganos
Tejido u Órgano wT
Gónadas 0.20Médula ósea (roja) 0.12Colon 0.12Pulmón 0.12Estómago 0.12Vejiga de la orina 0.05Mama 0.05Hígado 0.05Esófago 0.05Tiroides 0.05Piel 0.01Superficie ósea 0.01Resto 0.05
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 87
Resumen
• Los efectos de la radiación ionizante pueden ser deterministas y estocásticos, inmediatos o tardíos, somáticos o genéticos
• Algunos tejidos son altamente radiosensibles
• Cada tejido tiene su propio factor de riesgo
• El riesgo debido a la exposición podría ser evaluado a través de tales factores
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 88
Dónde conseguir más información (1)
• 1990 Recommendations of the ICRP. ICRP Publication 60. Pergamon Press 1991
• Las recomendaciones 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica. ICRP publicación 103. Sociedad Española de Protección Radiológica.
• Radiological protection of the worker in medicine and dentistry. ICRP Publication 57. Pergamon Press 1989
• Sources and Effects of Ionizing Radiation. United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation UNSCEAR 2000 Report to the General Assembly, with Scientific Annexes. New York, United Nations 2000.
IAEA3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante 89
Dónde conseguir más información (2)
• Avoidance of radiation injuries from medical interventional procedures. ICRP Publication 85. Ann ICRP 2000;30 (2). Pergamon
• Manual of clinical oncology 6th edition. UICC. Springer-Verlag. 1994
• Atlas de Histología y organografía microscópica. J. Boya. Panamericana. 1998
• Tubiana M. et al. Introduction to Radiobiology. London: Taylor & Francis, 1990. 371 pp. ISBN 0-85066-763-1.
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