Magnitudes en radiaciones ionizantes

Magnitudes y Unidades Radiológicas

• Introducción a las magnitudes y unidades radiológicas.
• Generalidades sobre magnitudes radiológicas.
• Radiometría, coeficientes de interacción, dosimetría.
• Radioprotección y dosimetría de pacientes.

Introducción

• En 1895 se descubrieron los rayos X.
• En 1896 se comenzó a trabajar con elementos radiactivos.
• En 1922, los radiólogos tenían una incidencia de cáncer más alta que otros médicos.
• Se establecieron normas de protección contra los efectos biológicos perjudiciales de las radiaciones ionizantes.

Organismos Internacionales

• La Comisión Internacional de Medidas de la Radiación (ICRU) se fundó en 1925.
• La Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP) se fundó en 1928.

Generalidades sobre Magnitudes Radiológicas

• Una magnitud es un atributo de un fenómeno que puede distinguirse cualitativa y cuantitativamente.
• Una magnitud es una propiedad o cualidad susceptible de ser medida.
• Las unidades de medida son magnitudes particulares adoptadas por convención para expresar cuantitativamente otras magnitudes de la misma naturaleza.
• Ejemplos de magnitudes y sus unidades:
  • Longitud (metro), superficie (metro cuadrado), volumen (metro cúbico).
  • Masa (kilogramo), capacidad (litro), tiempo (segundo).
  • Ángulos (grado), temperatura (grado centígrado).

Caracterización de las Radiaciones Ionizantes

• Existe un gran número de magnitudes para la dosimetría de radiaciones y protección radiológica, en comparación con otros campos de la física.
• Se intenta definir magnitudes que midan las propiedades físicas (carga, energía, número de partículas) y los efectos biológicos y riesgos potenciales de las radiaciones ionizantes.

Magnitudes Radiométricas

• Un campo de radiación específico está definido por el tipo y número de partículas, su distribución espacial y su distribución energética.
• La fluencia es el número de partículas incidentes por unidad de área, medida en m⁻².
• La fluencia de energía es la energía radiante por unidad de área, medida en julios por metro cuadrado (Julio/m²).

Coeficientes de Interacción

• La transferencia lineal de energía (LET) es el poder de frenado lineal por colisión (L) de un material para una partícula cargada de un tipo y energía dados.
• Se define como la energía media perdida por la partícula por colisiones con electrones al atravesar una distancia (dx) en un material, expresada en J/m.
• Se puede expresar en eV/m o keV/µm.

Tipos de LET

• Las radiaciones con baja LET (LA < 10 keV/µm , Lightly Ionizing) causan ligera ionización a lo largo de su recorrido, como los rayos X y gamma.
• Las radiaciones con alta LET (LA > 10 keV/µm, Densely Ionizing) causan intensas ionizaciones, descargando densidades lineales de energía mayores (partículas alfa, protones, iones pesados).

Magnitudes Dosimétricas

• Proporcionan una estimación conservadora de las dosis efectivas y equivalentes en las vigilancias radiológicas individuales y de área o ambientales.
• La energía que transporta la radiación se deposita en la materia mediante diferentes mecanismos que originan aspectos dosimétricos relacionados con la conversión de energía (exposición y kerma) y el depósito de energía (dosis absorbida).

Exposición (X)

• Es la cantidad de radiación que incide sobre un absorbente y se refiere únicamente al poder de ionización de la radiación X o γ en un medio específico (aire).
• El efecto medido (ionización en aire) es de escaso interés para el estudio de los efectos producidos por las radiaciones en los tejidos.
• Tiene problemas de medición para energías de fotones de pocos keV y por encima de varios MeV.
• Es una magnitud de paso hacia la magnitud dosis absorbida.
• Su unidad en el SI es el culombio por kilogramo (C/kg).
• Su unidad especial es el Roentgen (R).
• 1 R = 2,58 · 10⁻⁴ C/kg.
• 1 C/kg = 3,879 R.
• Tasa de exposición: Variación de la magnitud en un intervalo de tiempo .
• Unidad especial : R/s (Roentgen /segundo)
• Unidad S.I. :C/Kgs (Culombio / Kilogramos)
• Solo es válida para fotones en el aire.
• Mide el efecto de ionización del aire.
• Resulta difícil la medición para energías muy bajas y muy elevadas.

Kerma(K)

• Kinetic energy release per unit MAss: Se define como el cociente entre la suma de las energías cinéticas iniciales de todas las partículas ionizantes cargadas liberadas en un material específico de masa dm las partículas ionizantes no cargadas (radiación X, γ y neutrones) y la masa de dicho material.
• Caracteriza indirectamente un campo de fotones o neutrones en un material específico.
• La energía por unidad de masa se mide en J. kg-¹ o Gray (Gy)
• Gray es la unidad en el SI, Rad es la unidad de radiación absorbida en el sistema tradicional.
• 1 Gy = 1 Julio (J) / kilogramo (kg).
• 1 rad = 100 ergios / gramo.
• 1 Gy = 100 rad
• 1 cGy = 1 rad
• 1 mcGy = 0,1 rad

Dosis Absorbida (D)

• Es la energía absorbida por unidad de masa de un material.
• Es válida para todo tipo de radiaciones.
• La dosis absorbida es la magnitud dosimétrica de más interés.
• Su unidad en el SI es J/kg (Gray, Gy)
• En el sistema tradicional es rad.

Relación entre Magnitudes

• D = f • X, Donde, D es la dosis absorbida en un punto.
• X es la Exposición .
• f: es el factor de relación entre X y D.
• f es aproximadamente 1 para todas las energías cuando el material irradiado es tejido blando y se utilizan las unidades antiguas (rad/R).
• Si sobre una cantidad de materia aislada incide un haz de radiación γ, la energía cinética de todas las partículas liberadas determina la kerma.
• En el equilibrio, los valores Kerma(K) y Dosis Absorbida(D) pueden ser iguales.

Radiactividad

• Se refiere a la Actividad de una cantidad de un radionucleido en un determinado estado energético.
• El cociente: A =dN/dt
• dN: valor esperado del nº de transiciones nucleares espontáneas (desintegraciones) que se producen.
• dt = intervalo de tiempo
• La unidad especial es el Curio (Ci). Es un patrón de masa (actividad de 1 gramo de ²²⁶Ra en condiciones normales de laboratorio).
• 1 Ci = 3.7 x 10¹⁰ Bq. Se utilizan submúltiplos de la unidad: nCi; µCi
• La Unidad del SI es Becquerelio Bq.
• 1 Bq = 1 transformación por segundo, 1 d.p.s. (s⁻¹), se utiliza múltiplos MBq; kBq

Limitaciones de la dosis absorbida

• A igual dosis absorbida, los efectos biológicos varían.
• Esto depende de la naturaleza de la radiación, la sensibilidad relativa entre distintos tejidos, la distribución espacial de la dosis y el fraccionamiento del esquema de dosis.

Magnitudes de Protección (Radioprotección)

• Las magnitudes están relacionadas con el efecto biológico de las magnitudes dosimétricas.
• Atienden tanto al tipo de radiación como a la naturaleza del medio irradiado.
• Se distinguen entre magnitudes de protección y operacionales.
• Magnitudes limitadoras: se ha recomendado o se recomienda expresar los límites de dosis en sus unidades.
• Existe un inconveniente en que estas cantidades puede ser difícil de calcular.
• Magnitudes operacionales:las magnitudes que se usan en la práctica en protección radiológica.

Magnitudes Limitadoras en Radioprotección

• Se relacionan con los efectos biológicos de la radiación ionizante (RI) y permiten implementar el principio de la limitación de dosis.
• Establecen valores que evitan la aparición de efectos deterministas y acotan los riesgos debidos a los efectos estocásticos.
• El Real Decreto(RD) 1029/2022 aprueba el reglamento sobre protección contra los riesgos derivados de la exposición a las radiaciones ionizantes. (boe.es)
• Incorpora las magnitudes limitadoras definidas por la Comisión Internacional de Protección Radiológica en su informe ICRP-103 (2007).
• Dosis equivalente en un órgano o tejido, Hᴛ
• Dosis efectiva, E.

Dosis Equivalente

• Es la dosis absorbida ponderada en relación con el tejido o órgano irradiado.
• Está en función del tipo y calidad de la radiación.
• Hᴛ,ʀ = wʀ Dᴛ,ʀ
• Dᴛ,ʀ es la dosis absorbida para la radiación R promediada sobre el órgano o tejido T.
• wʀ es el factor de ponderación para la radiación R.
• Su unidad en el SI es el Sievert (Sv): 1 Sv = 1 Julio (J) / kilogramo (kg).
• 1 Sv = dosis absorbida (Gy) x wʀ
• Equivalencias: 1 cSv = 1 rem, 1 mSv = 0,1 rem, 10 mSv = 1 rem .

Dosis Efectiva

• Es la suma promedio de dosis equivalentes ponderadas en los órganos del cuerpo.
• E = Σ ᴡᴛHʀ = Σ ᴡᴛ Σ wʀ Dᴛ,ʀ
• Los factores representan la contribución relativa de cada órgano o tejido al detrimento de salud.
• wᴛ factor de ponderación tisular
• wʀ factor de ponderación tisular

Magnitudes Operacionales

• Existenpara la vigilancia de área (control de niveles de radiación) y vigilancia personal
• Magnitudes operacionales para vigilancia de Áreas son; Equivalente de dosis ambiental, H*(10)
• Magnitudes operacionales individuales son; Equivalente de dosis personal, HP(10)
• La dosis equivalente es el producto que produciría un campo de radiación homogéneo.

Dosimetría de Pacientes

• La dosimetría a pacientes en procedimientos diagnósticos e intervencionistas es una herramienta básica de optimización en protección radiológica.
• El objetivo es la cuantificación de la exposición recibida, enfocada en optimizar la relación calidad- dosis absorbida.
• Se suelen manejar magnitudes dosimétricas específicas sencillas de medir a partir de las cuales se estiman las dosis a pacientes.
• Kerma en aire en la superficie de entrada es el Kerma en aire en el seno de aire (sin estar el paciente presente) en el punto de incidencia del haz de radiación sobre la superficie de entrada del paciente.
• Dosis a la entrada del paciente se mide con el guÍa para la evaluación de dosis en pacientes INFORME 154 EC.
• Producto- dosis área es una GUÍA PARA LA EVALUACIÓN DE DOSIS EN PACIENTES. INFORME 154 EC
• La dosis a órganos sirve para estimar con precisión el riesgo que tendrá el paciente a consecuencia de la irradiación.
• Para medirla directamente en los órganos, se deberán emplear maniquíes que simulen el cuerpo de un humano y sobre los que se haga una reproducción de la exploración radiológica con idéntico protocolo al que se utilizará en pacientes.

Explora las magnitudes en radiaciones ionizantes. Aprende sobre riesgo para la salud, energía depositada y desintegraciones atómicas. Comprende cómo cuantificar partículas incidentes en un área determinada.