By Republica Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior Universidad Nacional Experimental «Rómulo Gallegos» San Juan de los Morros Edo. -Guárico Área de Radiodiagnóstico ler Año-Sección 09 Importancia del uso de las radiaciones ionizantes 17 de Noviembre del 2015 6 p Introducción La radiación ionizante esta en todas partes. Llega desde el espacio exterior en forma de rayos cósmicos; esta en el aire en forma de emisiones del radón radiactivo. Los isotopos radiactivos que se originan en forma natural entran y permanecen en todos los seres vivos.
De hecho todas las especies de este planeta han volucionado en presencia de la radiación ionizante. Aunque los seres humanos expuestos a una dosis pequeña de radiación pueden no presentar de inmediato ningún efecto biológico aparente. No hay duda de que la radiación ionizante, cuando se administra en cantidades suficientes, puede causar daños. En medicina los rayos x permiten obtener radiografias para el diagnostico de lesiones y enfermedades internas. forma espontánea, o de generadores artificiales, tales como los generadores de Rayos X y los aceleradores de partículas.
Las procedentes de fuentes de radiaciones ionizantes que se ncuentran en la corteza terráquea de forma natural, pueden clasificarse como compuesta por partículas alfa, beta, rayos gamma o rayos X. También se pueden producir fotones ionizantes cuando una partícula cargada que posee una energía cinética dada, es acelerada (ya sea de forma positiva o negativa), produciendo radiación de frenado, también llamada bremsstrahlung, o de radiación sincrotrón por ejemplo (hacer incidir electrones acelerados por una diferencia de potencial sobre un medio denso como tungsteno, plomo o hierro es el mecanismo habitual para producir rayos X).
Otras radiaciones onizantes naturales pueden ser los neutrones o los muones. Las radiaciones ionizantes interaccionan con la materia viva, produciendo diversos efectos. Del estudio de esta interacción y de sus efectos se encarga la radiobiología. Son utilizadas, desde su descubrimiento por Wilhelm Conrad Roentgen en 1895, en aplicaciones médicas e industriales, siendo la aplicación más conocida los aparatos de rayos X, o el uso de fuentes de radiación en el ámbito médico, tanto en diagnóstico (gammagrafía) como en el tratamiento (radioterapia en oncología, por ejemplo) mediante el uso de fuentes (p. j. cobaltoterapia) o celeradores de partículas. Clasificación de las radiaciones ionizantes Representación sencilla del poder de penetración de los distintos tipos de radiación ionizante. Una particula alfa no penetra una lámina de papel, una beta no penetra una lámina de metal y un fotón penetra incluso grandes espesores de 2 6 de papel, una beta no penetra una lámina de metal y un fotón penetra incluso grandes espesores de metal u hormigón.
Según sean fotones o partículas Radiación electromagnética: este tipo de radiación está formada por fotones con energía suficiente como para ionizar la materia es decir, superior a unas decenas de electronvoltios). Según su origen y su energía se clasifican en rayos X y rayos gamma. Radiación corpuscular: incluye a las partículas alfa (núcleos de Helio), beta (electrones y positrones de alta energía), protones, neutrones y otras partículas que sólo se producen por los rayos cósmicos o en aceleradores de muy alta energía, como los piones o los muones.
Según la ionización producida Radiación directamente ionizante: suele comprender a las radiaciones corpusculares formadas por partículas cargadas que interaccionan de forma directa con los electrones y el núcleo de os átomos de moléculas blanco o diana como el oxígeno y el agua. Suelen poseer una transferencia lineal de energía alta. Radiación indirectamente ionizante: está formada por las partículas no cargadas como los fotones, los neutrinos o los neutrones, que al atravesar la materia interaccionan con ella produciendo partículas cargadas siendo éstas las que ionizan a otros átomos.
Suelen poseer una baja transferencia lineal de energia. Según la fuente de la radiación ionizante Las radiaciones naturales: proceden de radioisótopos que se encuentran presentes en el aire (como por ejemplo el 222Rn o el 4C), el cuerpo humano (p. ej. el 14C o el 2351J), los alimentos (p. ej. el 24Na o el 2380)), la corteza terrestre (y por tanto las rocas y los materiales de construcción obtenidos de éstas, como el 40K) 3 6 terrestre (y por tanto las rocas y los materiales de construcción obtenidos de éstas, como el 400, o del espacio (radiación cósmica). Son radiaciones no producidas por el hombre.
Más del 80% de la exposición a radiaciones ionizantes en promedio a la que está expuesta la población proviene de las fuentes naturales. Las diferentes radiaciones artificiales: están producidas mediante iertos aparatos o métodos desarrollados por el ser humano, como por ejemplo los aparatos utilizados en radiología, algunos empleados en radioterapia, por materiales radiactivos que no existen en la naturaleza pero que el ser humano es capaz de sintetizar en reactores nucleares o aceleradores, o por materiales que existen en la naturaleza pero que se concentran químicamente para utilizar sus propiedades radiactivas.
La naturaleza física de las radiaciones artificiales es idéntica a la de las naturales. Los rayos X naturales y los rayos X artificiales son ambos rayos X (fotones u ondas electromagnéticas que proceden de la es excitación de electrones atómicos). Ejemplos de fuentes artificiales de radiación son los aparatos de rayos X, de aplicación médica o industrial, los aceleradores de part[culas de aplicaciones médicas, de investigación o industrial, o materiales obtenidos mediante técnicas nucleares, como ciclotrones o centrales nucleares.
Radiaciones ionizantes y salud Exposición a las radiaciones ionizantes en humanos: Como ya se ha dicho, los seres vivos están expuestos a niveles bajos de radiación ionizante procedente del sol, las rocas, el suelo, fuentes naturales del propio organismo, residuos radiactivos e pruebas nucleares en el pasado, de ciertos productos de consumo y d 4 6 residuos radiactivos de pruebas nucleares en el pasado, de ciertos productos de consumo y de materiales radiactivos liberados desde hospitales y desde plantas asociadas a la energía nuclear y a las de carbón.
Los trabajadores expuestos a mayor cantidad de radiaciones son los astronautas (debido a la radiación cósmica), el personal médico o de rayos X, los investigadores, los que trabajan en una instalación radiactiva o nuclear. Además se recibe una exposición adicional con cada examen de rayos X y de medicina nuclear, y la antidad depende del tipo y del número de exploraciones. No se ha demostrado que la exposición a bajos niveles de radiación ionizante del ambiente afecte la salud de seres humanos.
De hecho existen estudios que afirman que podría ser beneficiosa (la hipótesis de la hormesis). Sin embargo, los organismos dedicados a la protección radiológica oficialmente utilizan la hipótesis conservadora de que incluso en dosis muy bajas o moderadas, las radiaciones ionizantes aumentan la probabilidad de contraer cáncer, y que esta probabilidad aumenta con la dosis recibida (Modelo lineal sin umbral). A los fectos producidos a estas dosis bajas se les suele llamar efectos probabilistas, estadísticos o estocásticos.
La exposición a altas dosis de radiación ionizante puede causar quemaduras de la piel, caída del cabello, náuseas, enfermedades y la muerte. Los efectos dependerán de la cantidad de radiación ionizante recibida y de la duración de la irradiación, y de factores personales tales como el sexo, edad a la que se expuso, y del estado de salud y nutrición. Aumentar la dosis produce efectos más graves. Está demostrado que una dosis de 3 a 4 Sv produce la muerte 6 la dosis produce efectos más graves. Está demostrado que una dosis de 3 a 4 Sv produce la muerte en el 50 % de los casos.
A los efectos producidos a altas dosis se les denomina deterministas o no estocásticos en contraposición a los estocásticos. Utilidad de las radiaciones ionizantes Las radiaciones ionizantes tienen aplicaciones muy importantes en ciencias, industrias y medicina. En la industria, las radiaciones ionizantes pueden ser útiles para la producción de energía, para la esterilización de alimentos, para conocer la composición interna de diversos materiales y para detectar errores de fabricación y ensamblaje.
En el campo de la medicina, las radiaciones ionizantes también cuentan con numerosas aplicaciones beneficiosas para el ser humano. Con ellas se pueden realizar una gran variedad de estudios diagnósticos (Medicina Nuclear y Radiología) y tratamientos (Medicina Nuclear y Radioterapia). Interacción de la radiación con la materia Las partículas cargadas como los electrones, los positrones, muones, protones, iones u otras, interaccionan directamente con la corteza electrónica de los átomos debido a la fuerza electromagnética.
Los rayos gamma interaccionan con los átomos de la materia con tres mecanismos distintos. . Absorción fotoeléctrica: Es una interacción en la que el fotón gamma incidente desaparece. En su lugar, se produce un fotoelectrón de una de las capas electrónicas del material absorbente con una energía cinética procedente de la energía del fotón incidente, menos la energía de ligadura del electrón en su capa original. 2.
Efecto Compton: Es una colisión elástica entre un electrón ligado y un fotón incidente, siendo la división de energía entre 6 6 colisión elástica entre un electrón ligado y un fotón incidente, siendo la división de energía entre ambos dependiente del ángulo e dispersión. 3. Producción de pares: El proceso ocurre en el campo de un núcleo del material absorbente y corresponde a la creación de un par electrón – positrón en el punto en que desaparece el fotón gamma incidente.
Debido a que el positrón es una forma de antimateria, una vez que su energía cinética se haga despreciable se combinará con un electrón del material absorbente, aniquilándose y produciendo un par de fotones. Los neutrones interaccionan con los núcleos de la materia mediante los siguientes efectos: 1. Activación: Es una interacción completamente inelástica de os neutrones con los núcleos, mediante la cual el neutrón es absorbido, produciendo un isótopo diferente. 2.
Fisión: Mediante esta interacción los neutrones se unen a un núcleo pesado (como el urani0-235) excitándole de forma tal que provoca su inestabilidad y desintegración posterior en dos nucleos más ligeros y otras partículas. Es la base de los reactores nucleares de fisión. 3. Colisión inelástica: En esta interacción el neutrón colisiona con el núcleo cediendo una parte de su energía, con lo que el resultado es un neutrón y un nucleo excitado que normalmente emite radiaciones gamma, ionizantes, más tarde.
Efectos biológicos de las radiaciones Mecanismos de acción biológica de las radiaciones ionizantes para comprender el efecto biológico de las radiaciones ionizantes, se han invocado dos teorías que lejos de ser contradictorias, se complementan perfectamente. Teoría de Acción Directa o Teoría del Blanco: Vincula el efecto biológico y la importancia del mism 7 6 biológico y la importancia del mismo con la responsabilidad biológica del blanco (diana) alcanzado y del número de dianas impactadas.
Si tenemos en cuenta que en cualquier modelo biológico y, más concretamente, en las células humanas la osibilidad de reproducción de las mismas y el adecuado cumplimiento del código genético está vinculado al genoma, es decir, a los cromosomas del núcleo celular, o lo que es lo mismo a la integridad del ácido desoxirribonucleico (ADN), el daño celular será proporcional a la lesión inducida en el ADN.
Si esta lesión es irreversible y por tanto no reparable, la consecuencia será la muerte reproductiva de la célula alcanzada Si por el contrario la lesión radio inducida es reparada, tendremos un ADN capacitado para ir hacia mitosis sucesivas, pero con la posibilidad de transmitir alteraciones en la línea genética, utaciones sumadas a las propias de la generación en la que le corresponda actuar como gen dominante. Esta teoría explica el efecto biológico que se produce en el momento y en el lugar de la cesión de energía con capacidad ionizante y los efectos tanto somáticos como genéticos.
Teoría de Acción Indirecta o Teoría de los Radicales libres: Se complementa con la anterior, puesto que explica la serie de fenómenos biológicos que se producen incluso fuera del momento y del lugar del depósito de energía ionizante. Es bien conocido el componente de volumen agua en las células el ser humano normalmente hidratado, estimado en un 70%. El efecto de la ionización en las moléculas de agua es lo que se conoce como «radiólisis del agua». Se produce una ruptura de la molécula 8 6 agua es lo que se conoce como «radiólisis del agua».
Se produce una ruptura de la molécula con la liberación de los radicales que la componen, H+ y OH-. Estos radicales adquieren una rápida tendencia a recombinarse pudiendo dar lugar a la formación de nuevas moléculas de agua o, lo que es más frecuente, a agua oxigenada que presenta una elevada toxicidad para el medio biológico en donde se forma. Se consigue por tanto intoxicar el medio biológico, intra y extracelular, lo que complica la vida del mismo. Clasificación de los efectos producidos por las radiaciones ionizantes Son muchas las posibles clasificaciones que se podrían realizar sobre los efectos de las radiaciones ionizantes.
Sin embargo, nos vamos a referir aquí a aquella que más frecuentemente se utiliza en protección radiológica y que hace referencia a la transmisión celular de los efectos y a su relación con la dosis. En primer lugar, los efectos pueden clasificarse en: Somáticos y genéticos: Son inducidos sobre las células de la «nea omática o germinal. El daño somático se manifiesta durante la vida del individuo irradiado, mientras que los efectos genéticos son inducidos sobre su descendencia. Los efectos somáticos se dividen a su vez en inmediatos y tardíos, en función del tiempo transcurrido desde su irradiación.
A su vez y en función de la incidencia que tiene la radiación sobre los efectos, éstos se clasifican en deterministas y en estocásticos. La Comisión Internacional de Protección Radiológica, publicación 60, Iggo, define los efectos estocásticos como aquéllos para los cuales la probabilidad de que un efecto ocurra, más que su everidad, es función de la dosis, sin umbral. Los efectos de que un efecto ocurra, más que su severidad, es función de la dosis, sin umbral. Los efectos deterministas son aquellos para los cuales la severidad del efecto varía con la dosis, siendo necesario un valor umbral).
Los efectos estocásticos se pueden presentar tanto en el individuo expuesto (efectos estocásticos somáticos, como sería en caso de la carcinogénesis), como también en la descendencia (efectos estocásticos hereditarios). Al igual que en la Irradiación de células no germinales, las células erminales irradiadas pueden experimentar efectos deterministas (esterilidad); efectos que evidentemente no son hereditarios y por lo tanto no hemos de identificar los efectos producidos por la irradiación de las gónadas con los efectos genéticos.
Los efectos somáticos inmediatos: Aparecen en la persona irradiada en un margen de tiempo que va desde unos días hasta unas pocas semanas después de la exposición. Se trata de efectos deterministas y se pueden manifestar en un tejido concreto o sobre el cuerpo considerado como un todo, bajo un síndrome de denominación específica (por ejemplo, síndrome ematológico, gastrointestinal, etc. ), y su severidad varia considerablemente con la dosis, tipo de energía de la radiación, así como la parte del cuerpo irradiada.
Para estos efectos somáticos inmediatos, se supone que existe en cierta medida, un proceso de recuperación celular como, por ejemplo, en el caso de la fibrosis pulmonar debida a una dosis excesiva de radiación o los eritemas de la piel. Los efectos somáticos tardíos: Son aquéllos que ocurren al azar dentro de una población de Individuos irradiados. Son, por tanto, estocásticos, no siendo posible en ningún caso, esta 0 DF 16
