Física Atómica y Medicina Nuclear 2024 PDF

MEDICINA NUCLEAR Bibliografía básica. Biofísica de Mario Parisi. Física Biológica de Micó Dr. Hugo Monfredini  Física atómica ✵Es la rama de la física que estudia las propiedades y el comportamiento de los átomos, específicamente su estructura que incluye el núcleo (compues...

MEDICINA NUCLEAR Bibliografía básica. Biofísica de Mario Parisi. Física Biológica de Micó Dr. Hugo Monfredini  Física atómica ✵Es la rama de la física que estudia las propiedades y el comportamiento de los átomos, específicamente su estructura que incluye el núcleo (compuesto por protones y neutrones) y los electrones que orbitan alrededor. ✵Este campo se enfoca en cómo los átomos interactúan entre sí y con otros tipos de radiación, así como en los procesos que involucran cambios en los electrones, como la emisión y absorción de luz. ✵Se relaciona estrechamente con la física cuántica, ya que describe el comportamiento de las partículas subatómicas según los principios de la mecánica cuántica.  Radiaciones Ionizantes ✵Son aquellas que poseen suficiente energía para ionizar átomos o moléculas, es decir, para arrancar electrones de sus orbitales y generar iones. ✵Tienen capacidad para producir alteraciones en la materia viva a nivel celular y subcelular. ✵La energía transferida a las moléculas biológicas puede inducir daños directos en el ADN o generar radicales libres que exacerban el daño celular. ✵Ejemplos Rayos X, gamma, cósmicos, UV  RADIACIONES NO IONIZANTES ✵Son radiaciones que no poseen la energía suficiente para ionizar átomos. ✵Su interacción con la materia se limita a fenómenos de excitación de electrones a estados de mayor energía sin expulsión del electrón, o a la vibración molecular y el calentamiento. ✵Aunque no causan ionización, pueden generar efectos biológicos significativos, especialmente en función de su potencia y tiempo de exposición. ✵Luz visible, Rayos infrarrojos, microondas, ondas de radio USOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES EN MEDICINA FINES DIAGNÓSTICOS: FINES TERAPÉUTICOS: ☛Sin generación de imágenes: ☛I131 para tratamiento del determinaciones radioisotópicas in hipertiroidismo, carcinoma de tiroides. vitro (RIA) e in vivo (captación de I131) ☛Con generación de imágenes: ☛Sr89 para el tratamiento del dolor. Radiología convencional y ☛Radioterapia externa con fuentes de contrastada, TAC, Tomografía Co60 helicoidal, Centellografía, Gammagrafía plana, rotatoria, PET- ☛Terapia con RX TAC. ☛Terapia con partículas aceleradas (aceleradores circulares y lineales) INVESTIGACIÓN: ☛Seguimiento de moléculas marcadas ☛Estudio de permeabilidad de membranas  RAYOS ULTRAVIOLETA(UV) ✹Es una forma de radiación electromagnética cuya longitud de onda se encuentra entre los 100 nm y los 400 nm, lo que la sitúa entre los rayos X y la luz visible en el espectro electromagnético. ✹Posee suficiente energía para excitar electrones en átomos y moléculas, lo que puede provocar efectos biológicos significativos, pero su capacidad para ionizar átomos depende de su longitud de onda. ✹Según su longitud de onda puede ser: UV-A, UV-B y UV-C UV-A (315-400 nm) EFECTOS BIOLÓGICOS: ✺Es responsable de procesos de fotoenvejecimiento de la piel. ✺Daño celular oxidativo. CARACTERÍSTICAS: ✺Es el principal responsable del bronceado ✺Es el tipo de radiación UV menos inducido por la exposición solar. energética. ✺Puede contribuir al desarrollo de cáncer ✺Es la que más llega a la superficie de piel, especialmente a través de mecanismos indirectos como la producción terrestre (aproximadamente el de radicales libres y el estrés oxidativo. 95% de la radiación UV que alcanza la Tierra es UV-A). ✺Tiene una capacidad limitada ✜Aplicaciones Médicas: para causar daño directo al ADN, Se utiliza en terapias como la fototerapia UV- ya que no posee suficiente energía A para enfermedades dermatológicas como la para romper enlaces covalentes. psoriasis. ✺Penetra más profundamente en la piel, llegando hasta la dermis. UV-B (280-315 nm) Efectos Biológicos: ✺ Es la principal responsable de las quemaduras solares (eritema solar) y está asociada con la carcinogénesis cutánea. Características: ✺Induce la formación de dímeros de ✺ Posee más energía que la UV-A, pirimidina (dímeros de timina) en el ADN, lo que resulta en mutaciones si no se pero es filtrada en gran parte por la reparan correctamente, aumentando el capa de ozono. Solo el 5% de la riesgo de desarrollar melanoma y otros radiación UV que llega a la tipos de cáncer de piel. superficie terrestre es UV-B. ✺ Es lo suficientemente energética ✺También es fundamental para la síntesis de vitamina D en la piel, lo que es vital para causar daño directo al ADN para la salud ósea y el metabolismo del celular. calcio. ✺ Penetra menos en la piel, ✜Aplicaciones Médicas: afectando principalmente la Se utiliza en tratamientos controlados para epidermis. enfermedades como la psoriasis y otras afecciones cutáneas mediante fototerapia UV-B. UV-C (100-280 nm) Efectos Biológicos: ✺Aunque no llega de forma natural a la superficie terrestre, la exposición Características: artificial puede causar un daño ✺Es la radiación UV más energética y, por significativo en el ADN, provocando roturas de cadena simple y doble en el tanto, más dañina. Sin embargo, casi toda ADN. la radiación UV-C es absorbida por la capa de ozono y la atmósfera terrestre, por lo que no alcanza la superficie de la Tierra. ✺La exposición a UV-C puede ser letal para las células si no se aplican medidas ✺ Tiene una gran capacidad para ionizar de protección adecuadas. átomos y moléculas, lo que la hace ✜Aplicaciones Médicas: extremadamente efectiva para eliminar microorganismos, motivo por el cual es utilizada para desinfección. Se utiliza en esterilización de equipos médicos y desinfección de superficies debido a su capacidad de eliminar bacterias y virus. En uso industrial, es un método de purificación del agua y el aire.  Fuentes de Radiación UV Fuentes Naturales: Fuentes Artificiales: ✺Lámparas UV: Utilizadas en la industria médica para la esterilización ✺ Sol: Es la principal fuente. y en tratamientos de fototerapia. A pesar de que la atmósfera bloquea ✺Camas de bronceado: Emiten gran parte de la radiación UV-B y casi principalmente radiación UV-A y UV-B, toda la UV-C, la exposición al sol sigue y su uso está asociado con un mayor riesgo de cáncer de piel. ✺Lámparas germicidas: Emplean siendo la mayor fuente de radiación UV para los seres vivos. radiación UV-C para la desinfección y esterilización. ✺Soldadura eléctrica: Produce radiación UV como subproducto. Efectos Biológicos de la Radiación Efectos Perjudiciales: UV en los Seres Vivos ✺ Daño en el ADN: La radiación UV-B y UV-C son altamente mutagénicas. Inducen la formación de dímeros de pirimidina, lo que Efectos Beneficiosos: puede provocar mutaciones si no se reparan mediante los mecanismos de reparación del ADN. ✺Síntesis de vitamina D: La radiación ✺ Carcinogénesis: La exposición prolongada UV-B es esencial para convertir el 7- a la radiación UV, especialmente UV-B, está dehidrocolesterol en vitamina D en la relacionada con el desarrollo de melanomas piel, fundamental para la homeostasis y carcinomas de células escamosas y del calcio y la salud ósea. basales. ✺Inmunosupresión cutánea: Puede suprimir ✺Aplicaciones terapéuticas: La localmente la respuesta inmune, lo que fototerapia con UV-A y UV-B se utiliza facilita la aparición de tumores cutáneos y para tratar afecciones cutáneas crónicas enfermedades infecciosas. como el vitíligo y la psoriasis. ✺Fotoenvejecimiento: La radiación UV-A provoca la degradación de fibras de colágeno y elastina en la piel, lo que contribuye al envejecimiento prematuro, caracterizado por arrugas y pérdida de elasticidad.  Protección contra los Rayos UV ◉Filtros solares (bloqueadores solares): ➜Contienen compuestos que absorben, dispersan o reflejan la radiación UV. Los bloqueadores físicos (óxido de zinc, dióxido de titanio) son efectivos contra todas las formas de UV, mientras que los filtros químicos (avobenzona, octocrileno) absorben principalmente UV-A o UV-B. ➜El índice de FPS (Factor de Protección Solar) mide la eficacia de estos productos, y se recomienda utilizar un FPS de 30 o superior para prevenir daños. ◉Ropa protectora: ➜La ropa de colores oscuros, densa o diseñada con tejidos que bloquean la radiación UV (UPF - “Ultraviolet Protection Factor”) puede prevenir la exposición excesiva. ◉Evitar la exposición directa al sol: ➜ Se recomienda limitar la exposición solar entre las 10 a.m. y 4 p.m., cuando la radiación UV es más intensa. ◉Gafas de sol: ➜Las lentes que bloquean el 99-100% de los rayos UV-A y UV-B protegen los ojos de cataratas y otras enfermedades oculares inducidas por UV.  RAYOS INFRARROJOS (IR) ✷Son un tipo de radiación electromagnética que se encuentra fuera del espectro visible, con una longitud de onda que varía entre los 700 nm y los 1 mm. ✷Están ubicados entre la luz visible (roja) y las microondas en el espectro electromagnético. ✷La principal característica de los rayos infrarrojos es su capacidad para transferir calor, lo que los hace relevantes en diversos contextos médicos y tecnológicos. ✷Cualquier cuerpo que tenga una temperatura mayor que el cero absoluto (0o Kelvin o -273,15o Celsius) emitirá radiación infrarroja  FUENTES DE LOS RAYOS IR Fuentes naturales Fuentes artificiales ✷El Sol: mayor fuente, calienta ✷Lámparas de infrarrojos el ambiente y permite los ✷Diodos emisores de IR: procesos térmicos. control remoto, dispositivos de ✷Cuerpos calientes: cualquier corto alcance. objeto, plantas, animales, ✷Láseres de IR: industria y humano, con To > 0 oK comunicación ✷Incendios y lava. ✷Resistencias eléctricas: estufas y calefactores.  Otras aplicaciones de los IR ✷ Astronomía y Meteorología: Telescopios Usos de los RIR infrarrojos para observar el espacio y satélites para monitoreo climático. ✷ Visión Nocturna y Seguridad: Cámaras y sensores de movimiento para vigilancia en condiciones de poca luz. MEDICINA Y TERAPIA FÍSICA ✷ Telecomunicaciones: Fibra óptica y controles remotos que usan infrarrojos para transmisión de datos. ✷Terapia de calor infrarrojo: para aliviar ✷ Industria: Calentadores y termografía para dolores musculares y articulares detectar problemas en instalaciones eléctricas mediante lámparas de infrarrojos, que y mecánicas. penetran en la piel y generan calor ✷ Agricultura y Alimentos: Secado de profundo. alimentos y estimulación del crecimiento en ✷Imágenes médicas y termografía: Las invernaderos. cámaras térmicas infrarrojas permiten ✷ Automotriz: Sistemas de visión nocturna en observar patrones de calor en el vehículos y monitoreo de temperatura en cuerpo, útiles en la detección de motores. problemas vasculares, cáncer y estudios de fisioterapia. ✷ Arte y Arqueología: Análisis de obras y detección de estructuras ocultas sin excavación.  EFECTOS BIOLÓGICOS DE LOS RIR ✵EFECTOS TÉRMICOS ☛Aumento de la temperatura de los tejidos: penetran en la piel y pueden calentar los tejidos, lo que puede ser beneficioso en aplicaciones terapéuticas, pero también puede llevar a sobrecalentamiento si la exposición es prolongada. ☛Vasodilatación: El calor produce vasodilatación, mejorando el flujo sanguíneo en la zona expuesta. ✵EFECTOS EN LA PIEL ☛Eritema: La exposición prolongada causa enrojecimiento de la piel por vasodilatación cutánea. ☛Envejecimiento cutáneo: La exposición repetida puede contribuir al daño de las fibras de colágeno y elastina, acelerando el envejecimiento de la piel. ☛Posible daño celular: Aunque menos penetrantes que los rayos UV, los IR pueden causar daño celular si la exposición es intensa y prolongada, por el estrés térmico en las células.  EFECTOS BIOLÓGICOS DE LOS RIR ✵EFECTOS EN LOS OJO ☛Opacificación del cristalino: La exposición prolongada puede provocar la opacificación del cristalino (cataratas), especialmente en personas expuestas en ambientes de alta temperatura, como fundidores de vidrio o metal. ☛Quemaduras en la córnea: La exposición directa y sin protección ocular puede causar daños térmicos en la córnea. ✵EFECTO EN EL METABOLISMO CELULAR ☛Estimulación del metabolismo celular: En exposiciones controladas, puede aumentar la actividad metabólica celular, mejorando la regeneración de tejidos en aplicaciones terapéuticas. ☛Reducción de la rigidez muscular y alivio del dolor: El calor puede relajar los músculos y reducir el dolor mediante la mejora de la circulación y la relajación de los tejidos profundos.  ESTRUCTURA ATÓMICA ⦿Átomo: Unidad fundamental de la ⦿neutrones, Núcleo: contiene protones y y concentra casi toda la materia. masa del átomo. ⦿Partículas Subatómicas: ⦿Nube Electrónica: Zona alrededor ☛Electrones (-): con carga negativa del núcleo donde se encuentran los que orbitan alrededor del núcleo electrones en diferentes niveles de en niveles de energía. energía. ☛Protones (+): con carga positiva en ⦿Número Atómico (Z): Número de el núcleo; determinan el elemento protones en el núcleo; identifica el (número atómico). elemento. ☛Neutrones (0): sin carga en el ⦿Masa Atómica (A): Suma de núcleo; junto con los protones, protones y neutrones; determina la aportan masa al átomo. masa del átomo.  Modelo de Dalton (1803) ✯John Dalton propuso el primer modelo atómico basado en la teoría de que la materia está compuesta de partículas indivisibles llamadas átomos. ✯ Características: Los átomos son esferas sólidas, indivisibles y cada elemento tiene átomos de un solo tipo. ✯Limitaciones: No explica la existencia de partículas subatómicas ni de cargas eléctricas. Modelo de Thomson (1897) - “Budín de pasas” ✯Joseph John Thomson descubrió los electrones y propuso que el átomo es una esfera de carga positiva con electrones incrustados. ✯Características: Los electrones están distribuidos en una “masa” positiva, similar a un budín con pasas. ✯Limitaciones: No explica la estabilidad del átomo ni la ubicación precisa de las partículas.  Modelo de Rutherford (1911) ✯Ernest Rutherford descubre el núcleo atómico a través de experimentos con láminas de oro. ✯Características: El átomo tiene un núcleo central con carga positiva donde se concentra casi toda su masa. Los electrones giran alrededor del núcleo en un espacio vacío. ✯Limitaciones: No explica la distribución de los electrones ni la estabilidad de las órbitas.  Modelo de Bohr (1913) ✯Niels Bohr sugirió que los electrones giran en órbitas definidas alrededor del núcleo, y que cada órbita corresponde a un nivel de energía. ✯Características: Los electrones giran en órbitas discretas (niveles de energía). Cada órbita corresponde a una energía fija; los electrones pueden saltar entre órbitas emitiendo o absorbiendo energía. ✯. Limitaciones: Solo explica el espectro del átomo de hidrógeno y falla en átomos más complejos Modelo Mecano-cuántico (Schrödinger y Heisenberg, 1926) ✯Basado en la mecánica cuántica y la dualidad onda-partícula de los electrones. ✯Características: Los electrones se describen como nubes de probabilidad (orbitales), no órbitas. Introduce el concepto de orbitales y la incertidumbre en la posición y momento del electrón. ✯Limitaciones: Ninguna importante; es el modelo más aceptado en la actualidad. Partículas Fundamentales del Modelo Estándar ◉FERMIONES (CONSTITUYEN LA MATERIA): ➜Quarks: Forman protones y neutrones (tipos: arriba, abajo, encanto, extraño, cima, fondo). ➜Leptones: Incluyen el electrón, muón, tau y sus neutrinos correspondientes. ◉BOSONES (PARTÍCULAS MEDIADORAS DE LAS INTERACCIONES): ➜Gluón: Media la interacción fuerte entre quarks. ➜Fotón: Media la interacción electromagnética entre partículas cargadas. ➜Bosones W y Z: Median la interacción débil, implicada en la desintegración radiactiva. ➜Bosón de Higgs: Da masa a partículas mediante el mecanismo de Higgs.  INTERACCIONES FUNDAMENTALES ◉INTERACCIÓN FUERTE: ➜Actúa entre quarks, manteniendo juntos protones y neutrones en el núcleo. ➜Mediador: Gluón. ◉INTERACCIÓN ELECTROMAGNÉTICA: ➜Afecta a partículas cargadas como protones y electrones. ➜Mediador: Fotón. ◉INTERACCIÓN DÉBIL: ➜Responsable de la desintegración de partículas, como en la desintegración beta. ➜Mediadores: Bosones W y Z. ◉GRAVEDAD: ➜La más débil y no incluida en el Modelo Estándar; afecta a todas las partículas con masa. ➜Mediador hipotético: Gravitón (aún no descubierto).  ISÓTOPOS ◎Lo que caracteriza a un elemento químico es el número de protones. ◎El número de neutrones de un mismo elemento químico puede variar. ◎Los isótopos son variantes de un mismo elemento con diferente número de neutrones. ◎Es decir, tienen el mismo número atómico (son un mismo elemento químico) pero se diferencian en el número másico. ◎Pueden ser naturales o artificiales, estables o inestables. Ejemplos de isótopos de Carbono e Hidrógeno  Carbono-14: Formación, Vida Media y Usos ✦Formación: El carbono-14 se forma en la atmósfera cuando los rayos cósmicos interactúan con átomos de nitrógeno-14, transformándolos en carbono-14 radiactivo. ✦Vida Media: 5,730 años. Esto significa que, después de este tiempo, la mitad de los átomos de carbono-14 en un organismo se habrán desintegrado en nitrógeno-14. ✦Usos en Datación: ➜Datación de Restos Arqueológicos: Utilizado para determinar la antigüedad de restos orgánicos (huesos, tejidos, madera) de hasta 50,000 años. ➜Antropología y Paleontología: Permite estudiar la cronología de civilizaciones antiguas y la evolución humana. ➜Geología y Estudios Climáticos: Ayuda a entender los cambios en el clima antiguo y en la composición de la atmósfera. ➜Ejemplo: Datación de momias egipcias o restos fósiles, donde el carbono-14 ayuda a calcular el tiempo transcurrido desde la muerte del organismo. Otros conceptos: ☞Isóbaros: Igual A ☞Isótonos: Igual N ☞Isómeros: Igual A, Z y N pero diferente estructura de agrupamiento que implica diferente nivel energético.  NUCLEIDO O NUCLIDO ✧Es una especie atómica definida por las propiedades de su núcleo, es decir el número de partículas y su estado energético. ✧Puede utilizarse como sinónimo de núcleo atómico ✧Ejemplos de Núclidos ➙Carbono-12: 6 protones y 6 neutrones. ➙Carbono-14: 6 protones y 8 neutrones. ➙Uranio-235: 92 protones y 143 neutrones. ✧Los núclidos se diferencian entre sí por su composición nuclear, lo que les otorga propiedades únicas, como estabilidad o radiactividad.  TIPOS DE NUCLEIDOS SEGÚN ESTABILIDAD NUCLEIDO ESTABLE NUCLEIDO INESTABLE ☞Su estructura química no ☞También conocidos como cambia en función del tiempo. radionucleidos, son aquellos en los ☞El núcleo tiende a ser cuales su estructura cambia en intrínsecamente inestable debido función del tiempo. a la repulsión entre los protones. ☞Generalmente son inestables los ☞El balance entre la repulsión- nucleidos con Z > 83. ☞Se conocen más de 1500 numero atomico mayor a 83 atracción hace que el núcleo sea estable o inestable. nucleidos. ☞Esta estabilidad depende de la ☞De ellos 265 son estables y el resto relación entre el número de inestables. neutrones y protones. LOS NUCLEIDOS INESTABLES PUEDEN SER: Naturales: se encuentran en la naturaleza. Son alrededor de 65. Ej Carbono 14. Artificiales: Se producen en los laboratorios.  ENERGÍA DE LAS ÓRBITAS ELECTRÓNICAS ⦿Órbitas y Niveles de Energía: Los electrones orbitan el núcleo en niveles de energía específicos (o capas). Cuanto más cerca del núcleo, menor es la energía del electrón. ojo ⦿Los electrones de la órbita más externa se llaman valencia y determinar la afinidad química del elemento. ⦿Transiciones Electrónicas: Cuando un electrón salta de una órbita a otra, absorbe o emite energía en forma de fotones (luz). ✺Modelo Cuántico Actual: Los electrones no tienen órbitas definidas, sino que existen en “nubes de probabilidad” o “orbitales”. Cada nivel de energía corresponde a una región donde es más probable encontrar un electrón.  “Un electrón no gana ni pierde energía si permanece en una órbita dada” ojo Cuando un electrón salta de una órbita más externa a una más interna, pasa a un nivel energético inferior, por lo tanto tiene que liberar energía. Si la energía liberada > 100 eV= Rayos X. Si la energía liberada < 100 eV= RUV, Luz visible, RIR, etc.  UNIDAD DE MASA ATÓMICA ✫Las masas del protón y neutrón están en el órden de 10-27 Kg. ✫Por ello es mejor definir UMA que es la unidad de masa atómica. ✫1 UMA es la doceava (1/12) parte de la masa del carbono 12. ✫1 UMA= 1,66 X 10-24 g. ✫Protón : 1,00727 Neutrón: 1,00866 ✫Electrón: 0,00055 ✫Electronvoltio (eV): Unidad de energía en física atómica. Un electronvoltio es la energía que gana un electrón al ser acelerado por una diferencia de potencial de 1 voltio.  EQUIVANTE ENTRE MASA Y ENERGIA ✶Teoría de la Relatividad de Einstein: La ecuación E = mc2 describe que la masa y la energía son equivalentes y pueden transformarse una en la otra. ✶Implicaciones: Una pequeña cantidad de masa puede convertirse en una gran cantidad de energía. Esto es fundamental en procesos nucleares, como la fisión y fusión nuclear. ✶ Ejemplo: En la desintegración radiactiva, una parte de la masa del núcleo se convierte en energía.  FUSIÓN NUCLEAR ✹Es el proceso en el cual dos núcleos ligeros se combinan para formar un núcleo más pesado, liberando una gran cantidad de energía en el proceso. ✹La energía liberada se debe a que la masa del núcleo resultante es ligeramente menor que la suma de las masas de los núcleos originales; esta “pérdida” de masa se convierte en energía según la ecuación E = mc^2. ❑Ejemplo en la Naturaleza: ➜ El Sol: La fusión nuclear ocurre en el núcleo del Sol, donde átomos de hidrógeno se fusionan para formar helio bajo condiciones de altísima presión y temperatura. ➜Este proceso libera una enorme cantidad de energía en forma de luz y calor, que llega a la Tierra y sostiene la vida. ❑Aplicaciones en Tecnología: ➜Fusión controlada (fusión nuclear experimental): Científicos están investigando cómo lograr esto en reactores experimentales, como en el ITER, un proyecto internacional que busca reproducir en la Tierra el proceso de fusión del Sol para obtener una fuente de energía limpia y prácticamente ilimitada. FUSIÓN NUCLEAR  FISIÓN NUCLEAR ✸Es el proceso en el cual un núcleo atómico pesado se divide en dos o más núcleos más ligeros, liberando energía y neutrones. ✸Este proceso también libera una cantidad significativa de energía porque los núcleos resultantes tienen menos masa total que el núcleo original, y la diferencia se convierte en energía. ❑ Ejemplo en Tecnología: ➜Reactores nucleares: En las plantas de energía nuclear, núcleos de uranio-235 o plutonio-239 se bombardean con neutrones, provocando su división (fisión) en núcleos más ligeros y liberando energía en forma de calor. Este calor se usa para generar vapor, que impulsa turbinas para producir electricidad. ➜Bombas nucleares: Las primeras armas nucleares, como la bomba de Hiroshima, utilizaron la fisión del uranio-235 para liberar una cantidad masiva de energía en una explosión. ❑ Ejemplo en la Naturaleza: ➜Fisión espontánea: Algunos elementos radiactivos pesados, como el uranio, pueden experimentar fisión espontánea en la naturaleza, aunque es un proceso raro y lento comparado con la fisión inducida en reactores nucleares. EJEMPLOS DE FISION: URANIO -235 FISIÓN EN CADENA URANIO -235  RADIACTIVIDAD Radiactividad: Es el proceso mediante el cual los núcleos atómicos inestables (origen natural o inducido artificialmente) se desintegran espontáneamente, liberando partículas y energía en forma de radiación para alcanzar una configuración más estable. Isótopos Radiactivos: Son átomos con núcleos inestables que, al desintegrarse, emiten radiación. Ejemplos incluyen el carbono-14 (usado en datación) y el uranio-238 (usado en reactores nucleares). Radiación: Energía emitida en forma de partículas (alfa, beta) o de ondas electromagnéticas (rayos gamma) como resultado de la desintegración radiactiva. La radiación puede penetrar materiales y es utilizada en medicina, energía y estudios científicos.  FUENTE RADIACTIVA DESINTEGRACIÓN RADIACTIVA ✷Es el proceso mediante el cual un núcleo ✷Es un material que contiene isótopos inestable se transforma en un núcleo más estable, emitiendo partículas y/o energía en radiactivos y emite radiación de forma forma de radiación. continua debido a la desintegración ✷Cada tipo de desintegración (alfa, beta o gamma) de sus núcleos inestables. implica un cambio específico en el núcleo. Ejemplos: Ejemplos: ➜Cobalto-60: Usado en radioterapia ➜Desintegración Alfa: El uranio-238 emite una para tratar el cáncer. partícula alfa (2 protones y 2 neutrones) y se convierte en torio-234. ➜Uranio-235: Utilizado en reactores nucleares para generar energía. ➜Desintegración Beta: El carbono-14 emite una partícula beta (un electrón) y se convierte en ➜Americio-241: Componente de nitrógeno-14, proceso clave en la datación de algunos detectores de humo, donde materiales orgánicos. emite partículas alfa para ionizar el ➜ Desintegración Gamma: Después de una aire y permitir la detección de humo. desintegración alfa o beta, el núcleo puede emitir rayos gamma para liberar exceso de energía, como ocurre en el cobalto-60.  ACTIVIDAD Y TIEMPO MEDIO RADIACTIVO ✪Actividad Radiactiva: Es el número de desintegraciones en la unidad tiempo, o sea, mide la medida de la tasa de desintegración de un material radiactivo, ➙Se expresa en becquerelios (Bq), donde 1 Bq ⇒ 1 desintegración por segundo. ➙Relación de Actividad con Número de Átomos y Tiempo: La actividad (A) de una muestra radiactiva es proporcional al número de átomos radiactivos (N) presentes y decrece con el tiempo debido a la desintegración. Matemáticamente: ➙A = 𝛌N ➙donde 𝛌es la constante de desintegración. ✪Tiempo Medio Radiactivo: También llamado “vida media”, es el tiempo necesario para que la mitad de los átomos radiactivos de una muestra se desintegren. ➙Ejemplo: El carbono-14 tiene una vida media de 5,730 años, utilizado en la datación de fósiles, Arsénico 74 es de 17,8 días, Polonio-214 es de 0,16 s, Francio-223 es de 22 minutos Porcentaje de actividad de la fuente vs el tiempo  RADIACIONES ◉Un átomo radiactivo al desintegrarse puede emitir radiaciones en forma de: ➛1- Partículas alfa. ➛2- Partículas beta ➛3- Rayos gamma  PARTÍCULAS ALFA ✸Partículas compuestas por 2 protones y 2 neutrones, emitidas por núcleos pesados. ✸Su masa es igual al núcleo de Helio, A=4 ✸Características: ➙Alta masa, baja penetración (pueden detenerse con una hoja de papel). ➙Alta capacidad de ionización, causando daño cercano a su fuente. ➙Al final de su recorrido captan 2 electrones y se convierten en He ✸Ejemplo: Radón-222, un gas radiactivo que emite partículas alfa y se encuentra en suelos y algunos materiales de construcción.  DESINTEGRACIÓN ALFA ✹Al emitir una partícula 𝜶 ⟹ ➙pierde 4 unidades de número másico ➙Pierde 2 de número atómico, ➙ Pasa a ser el elemento con 2 protones menos. zX A_______________> z-2X A-4 + α4 2 Son poco usadas en medicina al ser POCO PENETRANTES y muy peligrosas por su GRAN PODER DE IONIZACIÓN.  PARTÍCULAS BETA ✹Son partículas de origen nuclear cargadas eléctricamente y con la masa del electrón. ✹Desintegración Beta (β): Un núcleo inestable transforma un neutrón en un protón o viceversa, emitiendo una partícula beta para alcanzar estabilidad. ✹TIPOS DE PARTÍCULAS BETA: ➙Positrón (β⁺): es una partícula con carga positiva emitida cuando un protón se convierte en un neutrón. ➙Negatrón (β⁻): Es un electrón con carga negativa emitido cuando un neutrón se convierte en un protón. ✹Emisión de Neutrinos: En ambos tipos de desintegración beta se emite un neutrino (con el betatrón) o un antineutrino (con el negatrón), partículas sin carga que llevan parte de la energía liberada.  Desintegración Beta - (β-) ✹Cuando un isotopo emite una partícula Beta -, un neutrón se convierte en protón, liberando una partícula β- y un antineutrino (no tiene masa, pero si energía). ✹El elemento que emite β- gana un protón (aumenta Z+1) pero conserva su número másico (A). ☛zXA____________>Z+1XA + β- + v ☛6C14___________>7N14+ β- + v ✹SON MODERADAMENTE PENETRANTES E IONIZANTES  Desintegración Beta + (β+) ✹Cuando se emite una partícula β+ un protón se convierte en neutrón liberándose β+ más un neutrino. ✹Su masa es igual al electrón, pero de carga positiva. ☛zXA____________>Z-1XA + β+ + v ☛6C11___________>5B11+ β+ + v ✹Son moderadamente penetrantes e ionizantes al igual que las β-.  RAYOS GAMMA ✸La emisión de rayos un proceso en el cual un núcleo inestable libera energía en forma de rayos gamma (fotones de alta energía) sin cambiar su número de protones o neutrones. ✸Esta radiación es altamente penetrante y poco ionizante ✸Características Clave: ✓No cambia el número atómico ni la masa del núcleo. ✓La radiación gamma es muy penetrante y requiere materiales densos (como plomo) para su protección. ✓Es común en procesos de desintegración beta y alfa, donde los núcleos hijos quedan en estados excitados.  RAYOS GAMMA ✸Ejemplo de Desintegración Gamma: ▪ Cuando un átomo de cobalto-60 emite partículas beta, el núcleo resultante, níquel-60 queda en un estado excitado. Este núcleo libera el exceso de energía emitiendo rayos gamma para alcanzar su estado de energía más bajo y estable. ▪ Otro ejemplo es el núcleo de yodo-131 utilizado en medicina, que emite radiación gamma después de la desintegración beta.  RAYOS GAMMA ✸Los Rx y Rγ de alta energía > 100 eV y son difíciles de diferenciar. ✸Pero: Rx: origen orbital y Rγ origen nuclear. ✸Cuando un núcleo emite Rγ, no altera Z ni A, sólo cambia su estado energético. ✸zXA____________>ZX´A + γ ✸SON MUY PENETRANTES, PERO ESCASAMENTE IONIZANTES  CONVERSIÓN INTERNA ✪Es un proceso en el que un núcleo excitado transfiere su energía directamente a uno de sus electrones orbitales, en lugar de emitir un rayo gamma. ✪Esto provoca la expulsión del electrón de la capa atómica y es seguida por la emisión de radiación característica cuando otros electrones rellenan el vacío dejado ✪Ejemplos Prácticos: ☛Iodo-125: Utilizado en medicina para tratamiento de cáncer, emite electrones a través de conversión interna en lugar de rayos gamma, permitiendo un enfoque más localizado. ☛Tecnécio-99m: En diagnóstico por imágenes (gammagrafía), usa conversión interna para liberar electrones, lo que permite detectar actividad metabólica en tejidos específicos. CARACTERÍSTICAS RADIACIÓN ALFA (𝛂) RADIACIÓN BETA (𝛃) RADIACIÓN GAMMA (𝛄) Partículas: 2 protones y 2 Partículas: electrones o Rayos electromagnéticos COMPOSICIÓN neutrones positrones (fotones) Bajo: detenida por papel o Moderado: atraviesa la piel, Alto: atraviesa varios PODER DE piel detenida por aluminio centímetros de plomo PENETRACIÓN Alta, fuerte ionización en Moderada, menos ionización Baja, ionización dispersa IONIZACIÓN corto alcance que alfa Baja (5-7% de la velocidad de Media (cercana a la velocidad Alta (a la velocidad de la luz) VELOCIDAD la luz) de la luz) Muy dañina si es ingerida o Menos dañina que alfa, pero Menos daño inmediato, puede DAÑO inhalada puede penetrar el cuerpo atravesar tejidos BIOLÓGICO No se usa directamente por Usada en radioterapia para Usada en radioterapia y USO EN su alta ionización interna ciertos tratamientos diagnóstico por imágenes MEDICINA EJEMPLO DE Uranio-238, Plutonio-239 Carbono-14, Estroncio-90 Cobalto-60, Yodo-131 EMISOR INTERACCIÓN DE LA RADIACIÓN CON LA MATERIA ✸Partículas alfa-materia: ✸Interacción Beta-materia ☞Interactúa con los electrones ☞Beta -: Al aproximarse a un orbitales de los átomos y pierde núcleo atómico emite una parte de su energía. Esto da radiación electromagnética, como resultado absorción de conocida como Radiación de energía e ionización o excitación frenado o Bremsstrahlung. atómica. ☞Beta +: Interactúa con los electrones atómicos del medio aniquilándolos. Ambas partículas son aniquiladas y su masa se convierte en dos rayos gamma que viajan en direcciones opuestas. Interacción Beta - Materia  Interacción Rayos 𝛄 - materia ✭Una radiación electromagnética viaja en el vacío a la velocidad de la luz (c). ➛1- Efecto fotoeléctrico ✭La energía está está dada por: E= h.f ➛2- Efecto Compton ✭f= c/λ, entonces E=h.c/λ ➛3- Formación de pares ✭La probabilidad y modo de o materialización interacción de los rayos gamma depende casi exclusivamente de su energía  R𝛄 – MATERIA: EFECTO FOTOELÉCTRICO: ☞Un fotón gamma transfiere toda su ✸Pasos del Proceso: energía a un electrón orbital. ☞1- Impacto y Transferencia de Energía: El ☞El electrón absorbe toda la energía y sale fotón gamma impacta en un electrón de expulsado del átomo. capa interna y le transfiere toda su energía, ☞Ejemplo Práctico: En imagenología lo que causa la expulsión del electrón. médica, este efecto contribuye a la ☞2- Creación de Vacante: La salida del formación de imágenes en radiografías al electrón deja una vacante en la capa interactuar con tejidos densos como el interna. hueso. ☞3- Emisión de Radiación Secundaria: Los electrones de capas superiores bajan para llenar la vacante, y en este proceso liberan energía en forma de rayos X secundarios o radiación característica.  R 𝛄 – MATERIA: EFECTO COMPTON ☞. Ocurre cuando un fotón de alta ✸Características Clave: energía impacta en un electrón ☞Dispersión del Fotón: El fotón libre o débilmente ligado de un cambia de dirección y reduce su átomo. energía. ☞En lugar de transferir toda su ☞Expulsión del Electrón: El energía, el fotón gamma cede solo electrón es liberado con energía una parte, lo que expulsa el cinética (llamado “electrón electrón y cambia la dirección del Compton”). fotón, que continúa con menor ☞Ionización: El átomo queda energía ionizado por la pérdida del electrón. R 𝛄 – MATERIA: PRODUCCIÓN DE PARES O MATERIALIZACIÓN La producción de pares, o materialización, ocurre cuando un fotón de alta energía (más de 1.022 MeV) pasa cerca del núcleo de un átomo y se transforma en un par de partículas: un electrón y un positrón. Este proceso convierte la energía del fotón en masa, siguiendo el principio de equivalencia masa-energía de Einstein (E = mc2).  RADIODOSIMETRÍA ✺Es la ciencia que mide la dosis de radiación absorbida por el tejido para evaluar el riesgo y diseñar medidas de protección radiológica. Utiliza diferentes tipos de dosis según el tipo y fuente de radiación. ✺Tipos de dosis ➙Dosis de exposición ➙Dosis de absorción ➙Dosis Equivalente ➙Dosis Efectiva  DOSIS DE EXPOSICIÓN ✺Definición: Cantidad de radiación ionizante en el aire, medida en coulombios por kilogramo (C/kg) en el SI. ✺Uso: Útil para estimar la radiación en un área antes de entrar en contacto con el cuerpo. ✺Otra unidad de medida tradicional, hoy menos utilizada es el Roentgen.  DOSIS DE ABSORCIÓN ✺Definición: Energía absorbida por unidad de masa del tejido, medida en grays (Gy) en el SI. ✺Uso: Evalúa la cantidad real de radiación que absorbe el tejido. ✺Otra unidad de medida tradicional es el RAD. ✺1Gy= 100 RAD  DOSIS EQUIVALENTE ✺Considera el tipo de radiación y su capacidad de causar daño en el tejido. ✺Se calcula ajustando la dosis absorbida (en grays, Gy) con un factor de ponderación de la radiación (WR), ya que cada tipo de radiación tiene un efecto biológico diferente. ✺Ejemplo Práctico: ➙ Radiación Alfa vs. Gamma: Si una persona recibe 1 Gy de radiación gamma y otra recibe 1 Gy de radiación alfa en el mismo órgano, los efectos biológicos serán distintos. La radiación alfa es más dañina a nivel celular, por lo que tiene un factor de ponderación mayor. ✺ Cálculo: ➙Dosis absorbida = 1 Gy (radiación alfa) ➙Factor de ponderación para alfa (WR) = 20 ➙ Dosis equivalente = 1 Gy * 20 = 20 Sv ➙ Para radiación gamma (WR = 1), la dosis equivalente sería solo 1 Sv.  DOSIS EFECTIVA ✺La dosis efectiva tiene en cuenta tanto el tipo de radiación como la sensibilidad de los órganos y tejidos afectados. ✺Se obtiene al multiplicar la dosis equivalente por un factor de ponderación del tejido (WT), que refleja la sensibilidad del tejido específico a la radiación. ✺Ejemplo Práctico: ➙Exposición en Órganos Sensibles: Si una persona recibe radiación en el pecho y el abdomen, los efectos en órganos sensibles como los pulmones y el hígado se consideran de forma individual con sus factores de ponderación específicos. ✺Cálculo: Si la dosis equivalente es de 1 Sv en los pulmones (WT = 0.12) y 1 Sv en el hígado (WT = 0.05), la dosis efectiva total sería: ➙Pulmones: 1 Sv * 0.12 = 0.12 Sv ➙ Hígado: 1 Sv * 0.05 = 0.05 Sv ➙Dosis Efectiva Total: 0.12 Sv + 0.05 Sv = 0.17 Sv Diferencia entre Dosis Equivalente y Dosis Efectiva ✺Dosis Equivalente: Ajusta la dosis absorbida solo en función del tipo de radiación, sin considerar la sensibilidad de los órganos. ➙Ejemplo: Si alguien recibe radiación alfa y gamma en el mismo órgano, la dosis equivalente para la radiación alfa será mayor debido a su mayor factor de ponderación. ✺Dosis Efectiva: Ajusta la dosis equivalente considerando tanto el tipo de radiación como la sensibilidad del tejido u órgano específico. ➙Ejemplo: Si una persona recibe 1 Sv de radiación gamma en el cerebro (WT = 0.01) y 1 Sv en los pulmones (WT = 0.12), la dosis efectiva será mayor para los pulmones debido a su mayor factor de ponderación, indicando un riesgo general mayor para la salud.  FUENTE INTERNA Y EXTERNA ☞Fuente externa: Fuente radiactiva localizada fuera del organismo. Ej un aparato de rayos x, una explosión nuclear. ☞Fuente interna: Cuando la fuente radiactiva está dentro del organismo, por diferentes vías, y es metabolizado por él mismo, en base a su comportamiento fisicoquímico o biológico, localizándose más o menos uniformemente en un tejido u órgano. Ejemplo: I131 captado por la glándula tiroides. ✘Lo que no es metabolizado por más que esté dentro del organismo es fuente externa. Ejemplo: Au 198 en cráneo para irradiar un tumor.  DOSIMETRÍA DE FUENTE INTERNA DOSIMETRÍA DE FUENTES EXTERNAS La dosis depende de: La dosis depende de: ➙Naturaleza del elemento ➙Fuente: nivel de actividad y la químico. energía asociada a la ➙Tipo de radiación que emite. desintegración. ➙Tiempo medio de vida del ➙Tiempo de exposición isótopo. ➙Distancia. ➙Tiempo medio de vida biológico ➙Generalmente decrece con el del elemento considerado. cuadrado de la distancia.  TIEMPO MEDIO BIOLÓGICO ⦿ Es el tiempo necesario para que el cuerpo elimine la mitad de una sustancia radiactiva a través de procesos fisiológicos, como la excreción o el metabolismo. ⦿Ejemplo Práctico: ➙Yodo-131 (usado en tratamientos de tiroides): El yodo-131 tiene un tiempo medio biológico de aproximadamente 8 días. Esto significa que en 8 días, el cuerpo habrá eliminado la mitad de este yodo a través de procesos naturales. ➙Tritio (usado en luminiscencia y estudios de marcadores): Posee un tiempo medio biológico de 10 a 12 días en el organismo, por lo que cada 10-12 días, la cantidad de tritio en el cuerpo se reduce a la mitad.  TIEMPO MEDIO EFECTIVO ⦿El tiempo necesario para que la actividad máxima de un radionúclido en un órgano determinado se reduzca a la mitad, considerando tanto la desintegración radiactiva del radionúclido como su eliminación natural por el organismo. ⦿Ejemplo Práctico: ➙ Yodo-131 en el Tiroides: El yodo-131 usado en el tratamiento del tiroides tiene un tiempo medio efectivo de alrededor de 4 días en este órgano. Esto significa que cada 4 días, la actividad radiactiva en el tiroides se reduce a la mitad, teniendo en cuenta tanto su desintegración natural como su eliminación biológica.  DOSIS MÁXIMA DE RADIACIÓN PERMITIDA ◉Es la dosis límite de radiación que los organismos internacionales consideran segura para evitar efectos nocivos a largo plazo en diferentes situaciones ◉Dosis Máxima Permitida por los Organismos Internacionales ➙Trabajadores Expuestos (Ejemplo radiólogos): Máximo de 20 mSv por año (promedio en un período de 5 años, sin superar 50 mSv en un año) ➙Público General: Máximo de 1 mSv por año. ◉Situaciones Específicas: ➙Limite para el público en exposición de emergencia: hasta 5 mSv/año en circunstacias excepcionales. ➙Intervenciones de Emergencia: Hasta 100 mSv permitidos para trabajadores en condiciones de emergencia. ➙Pacientes en Radioterapia: La dosis máxima varía según el tipo de tratamiento; en radioterapia, las dosis son mucho mayores y controladas para focalizar en tejidos específicos.  Medidas recomendadas para minimizar la exposición ☞Monitoreo Regular: Los trabajadores en hospitales y plantas nucleares usan dosímetros para controlar la dosis acumulada. ☞Protección para el Público: Uso de barreras protectoras y distancia en ambientes radiactivos (como áreas de rayos X). ☞Uso en Medicina Nuclear: Conocer los tiempos medios biológico y efectivo permite ajustar la administración de radiofármacos para maximizar la efectividad terapéutica y reducir la exposición innecesaria.  ¿QUÉ ES LA PROTECCIÓN RADIOLÓGICA? ⦿Definición: ➙La protección radiológica es el conjunto de prácticas, medidas y normas que buscan proteger a las personas y al medio ambiente de los efectos perjudiciales de la radiación ionizante. ⦿Objetivo: ➙Minimizar los riesgos a la salud de trabajadores, pacientes y el público en general, asegurando que los beneficios de la exposición superen los riesgos.  PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA PROTECCIÓN RADIOLÓGICA ◉1. Justificación ◉2. Optimización (Principio ALARA) ◉3. Limitación de Dosis  PRINCIPIOS BÁSICOS: JUSTIFICACIÓN: ➙Descripción: Toda exposición a radiación debe estar justificada; es decir, los beneficios deben superar los riesgos. ➙ Ejemplo: ☛Solo realizar una tomografía (CT) si se considera imprescindible para el diagnóstico, evitando estudios innecesarios. ☛En caso de un chequeo rutinario, una radiografía simple podría ser suficiente en lugar de una CT, que implica más radiación. PRINCIPIOS BÁSICOS: OPTIMIZACIÓN (PRINCIPIO ALARA): ➙Descripción: Las exposiciones deben mantenerse tan bajas como razonablemente sea posible, teniendo en cuenta factores económicos y sociales (ALARA: As Low As Reasonably Achievable). ➙Ejemplo: ☛Ajustar la dosis de radiación al nivel mínimo necesario para obtener imágenes claras. ☛En una radiografía pediátrica, se reduce la radiación al mínimo posible que permita una imagen diagnóstica, evitando así una dosis innecesariamente alta en pacientes jóvenes  PRINCIPIOS BÁSICOS: LIMITACIÓN DE DOSIS ➙Descripción: No exceder los límites de dosis recomendados por organismos como la ICRP para evitar efectos nocivos a largo plazo. ➙Ejemplo: ☛Los trabajadores de radiología no deben exceder el límite de 20 mSv por año en promedio, monitoreando su exposición diaria con dosímetros para asegurar que su exposición acumulada esté dentro de los márgenes seguros.  MEDIDAS BÁSICAS DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA ◉1- DISTANCIA: ➙La radiación disminuye con la distancia; por eso, mantenerse lo más lejos posible de la fuente reduce la exposición. ➙Ejemplo: En radioterapia, los técnicos activan las máquinas desde un control remoto fuera de la sala de tratamiento. ◉2- BLINDAJE: ➙Uso de materiales protectores (como plomo) para bloquear la radiación. ➙Ejemplo: Los paneles de plomo en las paredes de las salas de rayos X protegen a los trabajadores y al público cercano. ◉3- TIEMPO DE EXPOSICIÓN: ➙Reducir el tiempo de exposición directa a la fuente de radiación disminuye la dosis recibida. ➙Ejemplo: Los odontólogos usan dispositivos de posicionamiento rápido para minimizar el tiempo necesario para radiografías dentales. RECOMENDACIONES GENERALES DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA ◉Control de Acceso a Áreas Radiológicas: ➙Limitar el acceso a áreas donde se usan fuentes de radiación para proteger a personas no autorizadas. ➙Ejemplo: Solo personal entrenado puede ingresar a zonas de tratamiento con radioterapia. ◉2. Monitoreo Regular de Dosis: ➙ Uso de dosímetros personales para monitorear la exposición de los trabajadores. ➙ Ejemplo: Técnicos en radiología usan dosímetros para registrar su exposición diaria y garantizar que no exceden los límites. ◉3. Capacitación y Concienciación: ➙Entrenamiento obligatorio sobre riesgos de radiación y medidas de protección. ➙ Ejemplo: Programas de capacitación anual para trabajadores en hospitales sobre el uso seguro de equipos radiológicos.  Símbolos de Áreas de Radiación 1- Símbolo Internacional de Radiación Ionizante (Trefoil) ◉1- Consiste en un círculo con tres segmentos en forma de hélice (trefoil) en negro sobre un fondo amarillo. ➙ Advierte sobre la presencia de radiación ionizante y se utiliza en instalaciones, equipos o materiales que emiten radiación. ➙Ejemplo de Uso: Colocado en puertas de salas de rayos X, equipos de radioterapia y contenedores de material radiactivo.  Símbolos de Áreas de Radiación 2- Símbolo de Alta Radiación ◉Similar al símbolo trefoil, pero generalmente acompañado de una señal de advertencia como “PELIGRO” o “ALTA RADIACIÓN”. ➙ Significado: Indica áreas con niveles de radiación que pueden ser peligrosos, donde la exposición debe ser controlada y limitada. ➙Ejemplo de Uso: En áreas de alta radiación dentro de plantas nucleares y centros de investigación.  Símbolos de Áreas de Radiación 3- Símbolo de Radiación Extrema o Letal ◉ Una versión más reciente, diseñada con el trefoil, ondas de radiación y un símbolo de peligro (cráneo y tibias) sobre fondo rojo. ➙Significado: Señala fuentes de radiación extremadamente peligrosas, indicando peligro letal. ➙Ejemplo de Uso: Se encuentra en contenedores de fuentes altamente radiactivas, como equipos de irradiación industrial.  Radiaciones naturales a los que está expuesto el ser humano ✷Radiación cósmica: espacio exterior y del sol (aumenta con la altitud: montañas, pilotos) ✷Radiación terrestre: isotopos naturales como uranio, torio, potasio- 40 (suelo, roca, materiales de construcción, regiones ricas en granito, etc.) ✷Radiación interna: presente en el cuerpo por la ingesta potasio-40, carbono-14 (cantidades muy pequeñas y constantes) ✷Gas Radón: Por desintegración del uranio y torio (lugares cerrados, sótanos y viviendas con poca ventilación)  MECANISMOS DE LESIÓN POR RADIACIÓN ✦1- Ionización y generación de radicales Libres: provoca ionización directa, que rompe enlaces químicos o del agua que produce radicales libres, como el radical hidroxilo (OH·). Estos radicales libres son altamente reactivos y pueden dañar lípidos, proteínas y ácidos nucleicos dentro de las células. ✦2. Daño al ADN: puede causar rupturas en las cadenas de ADN, mutaciones y errores de reparación. Daños graves al ADN pueden llevar a apoptosis (muerte celular programada) o impedir que la célula se divida, afectando principalmente a células en división rápida. ✦3. Respuesta Celular: Las células pueden intentar reparar el daño, pero si la reparación es insuficiente o errónea, pueden ocurrir mutaciones que desencadenen cáncer o enfermedades degenerativas a largo plazo. En dosis altas, el daño es tan extenso que lleva a la necrosis tisular. ✦4. Efectos Sistémicos:En tejidos con alta proliferación celular, como médula ósea, tracto gastrointestinal y piel, la radiación puede causar efectos agudos como el síndrome de radiación aguda. La exposición crónica a dosis bajas aumenta el riesgo de efectos tardíos, como cáncer y enfermedades cardiovasculares.  Mecanismos de daño al ADN 1. Acción Directa: 2. Acción Indirecta: ☛ La radiación ionizante impacta ☛La radiación ioniza las moléculas directamente en la molécula de de agua (H₂O) en las células, ADN. formando radicales libres (como ☛Causa rupturas en las cadenas de OH·). ADN y cambios en su estructura. ☛Estos radicales libres son ☛Es especialmente relevante en altamente reactivos y dañan el ADN al reaccionar con él. ☛Este mecanismo es responsable células con alto contenido de agua y en tejidos con alta división celular. de la mayor parte del daño al ADN debido a la alta cantidad de agua en los tejidos  Radiosensibilidad de los Tejidos ★La radiosensibilidad de un tejido se refiere a su susceptibilidad a sufrir daño por exposición a radiación ionizante. Los tejidos tienen diferentes niveles de radiosensibilidad, y esta depende de factores como el tipo de célula, su tasa de división, y su capacidad para reparar el ADN dañado. ★Principios de Radiosensibilidad (Ley de Bergonié y Tribondeau) ☛Los tejidos que son más sensibles a la radiación suelen tener: ➺1. Alta tasa de división celular: Las células que se dividen con frecuencia son más vulnerables, ya que la radiación puede interrumpir los procesos de replicación del ADN. ➺2. Células jóvenes o inmaduras: Las células que no han alcanzado su madurez son más susceptibles a la radiación. ➺3. Mayor actividad metabólica: Las células con una alta tasa metabólica también tienden a ser más radiosensibles.  Radiosensibilidad de los Tejidos ✤El núcleo es la parte más sensible, y en menor grado el citoplasma. ✤Generalmente los tejidos de más rápido recambio, con muchas mitosis son los más sensibles y los que tienen pocas mitosis más radiorresistentes (sus células están fase G0) ✤Es mayor cuando las células están por entrar en mitosis (fase G1); intermedia en el periodo de duplicación del ADN (S) y baja al final (G2)  RADIOSENSIBILIDAD DE LOS TEJIDOS: Los más radiosensibles ✦1. Hematopoyético, tejido linfoide, gónadas, epitelio intestinal ➺ Alta radiosensibilidad debido a la rápida división celular y regeneración constante. ➺ Incluye médula ósea (sistema hematopoyético) y tejidos linfoides, esenciales en la producción y regeneración celular.  RADIOSENSIBILIDAD DE LOS TEJIDOS: Moderadamente radiosensibles ✦2. Folículos pilosos, piel, epitelios faríngeo, esofágico, gástrico, ureteral, vejiga, cristalino ➺Moderadamente radiosensibles. Los folículos pilosos y la piel se ven comúnmente afectados en radioterapia (ej. pérdida de cabello y enrojecimiento cutáneo). ➺Epitelios de órganos como la faringe, esófago, y estómago tienen alta tasa de renovación celular. ✦3. Tejido conectivo intersticial del sistema nervioso, vascular, óseo y cartílago de crecimiento ➺Radiosensibilidad moderada; el tejido conectivo y los vasos sanguíneos son susceptibles en exposiciones prolongadas o altas dosis. ➺El cartílago de crecimiento tiene algo de radiosensibilidad por su actividad en el crecimiento.  RADIOSENSIBILIDAD DE LOS TEJIDOS: baja radiosensibilidad ✦5. Cartílago maduro, riñón, pulmón, páncreas, glándulas serosas y endócrinas ➺ Baja radiosensibilidad: Estos tejidos tienen una baja frecuencia de división celular y son menos afectados por la radiación. ✦6. Músculo y neuronas ➺Muy baja radiosensibilidad: Las células musculares y las neuronas no se dividen activamente, por lo que son resistentes a la radiación.  Efectos Estocásticos ◉Son efectos cuya probabilidad de ocurrencia aumenta con la dosis, pero la gravedad del efecto no varía con la cantidad de dosis recibida. ◉Es decir, a mayor exposición, es más probable que el efecto ocurra, pero su intensidad o severidad no aumenta. ✱ Dosis Umbral: No tienen dosis umbral. Esto significa que cualquier cantidad de radiación, por pequeña que sea, podría potencialmente causar un efecto estocástico. Esto se debe a que estos efectos se originan por daños al ADN que pueden generar mutaciones. Incluso dosis bajas pueden causar daños que, si no se reparan adecuadamente, pueden resultar en cáncer o en efectos genéticos. ☛Ejemplos Prácticos: ➜ Cáncer: Una persona expuesta a radiación tiene un riesgo incremental de desarrollar cáncer, sin importar cuán baja sea la dosis, ya que cualquier daño al ADN puede potencialmente transformarse en una célula cancerosa. ➜ Efectos Genéticos en la Descendencia: Mutaciones en las células germinales (óvulos o espermatozoides) pueden transmitirse a la descendencia, y esto puede ocurrir con cualquier exposición, sin umbral mínimo.  Efectos No Estocásticos (o Deterministas) ◉ Son efectos que solo ocurren cuando la dosis de radiación supera un cierto umbral. ◉La gravedad del efecto aumenta con la dosis; es decir, cuanto mayor es la dosis, más severo es el daño. ✱Dosis Umbral: Tienen una dosis umbral. Esto significa que no aparecerán efectos no estocásticos si la exposición está por debajo de cierto nivel. Este umbral existe porque estos efectos ocurren cuando la cantidad de células dañadas excede la capacidad de reparación del organismo. Si la dosis es baja, el cuerpo puede reparar el daño celular, pero cuando se supera el umbral, el daño es demasiado extenso para ser reparado. ☛ Ejemplos Prácticos: ➜Quemaduras Radiológicas: Una exposición localizada a dosis elevadas puede causar quemaduras en la piel. Esto solo ocurre si se supera una dosis umbral específica. ➜ Síndrome de Radiación Aguda: En exposiciones superiores a 1 Gy a todo el cuerpo, se manifiestan síntomas agudos (náuseas, fatiga), y a dosis más altas pueden ocurrir daños letales a órganos. ➜Cataratas: La exposición acumulada en el cristalino del ojo, si supera el umbral de aproximadamente 0.5 Gy, puede inducir la formación de cataratas.  ENFERMEDAD POR RADIACIÓN ☛Es un conjunto de síntomas y efectos fisiológicos que ocurren cuando una persona está expuesta a una alta dosis de radiación ionizante en un corto período de tiempo. Los efectos dependen de la dosis, la rapidez de la exposición y el tipo de radiación. ☛La enfermedad afecta principalmente a tejidos y sistemas con alta tasa de división celular, como el sistema hematopoyético (médula ósea), el sistema gastrointestinal y la piel. ☛En exposiciones extremadamente altas, también puede afectar al sistema nervioso central, causando efectos neurológicos graves y potencialmente fatales.  ENFERMEDAD POR RADIACIÓN ☞náuseas, 1. Fase Prodrómica: Ocurre pocas horas después de la exposición. Síntomas: vómitos, fatiga, pérdida de apetito. ☞de2.laFase Latente: Puede durar desde unas horas hasta varios días, dependiendo dosis recibida. No hay síntomas aparentes, pero el daño celular sigue ocurriendo. ☞ 3. Fase de Estado (o manifestación clínica): El daño a órganos y tejidos empieza a manifestarse. Síntomas específicos según el sistema afectado: ➼ Síndrome hematopoyético (dosis de 1-6 Gy): disminución de glóbulos blancos, anemia y riesgo de infecciones. ➼ Síndrome gastrointestinal (dosis de 6-10 Gy): diarrea severa, deshidratación y úlceras intestinales. ➼ Síndrome neurológico o cardiovascular (dosis >30 Gy): confusión, convulsiones y coma. ☞iniciar 4. Fase de Recuperación o Muerte: Con dosis subletales, el cuerpo puede la recuperación, pero con dosis altas, la probabilidad de supervivencia es baja.  Dosis Letal y Dosis Letal 50 (LD50) ✤Dosis Letal: Es la dosis de radiación que, en general, causa la muerte. Dependiendo del tipo de radiación, el tejido afectado y el individuo, esta dosis puede variar. ✤ Dosis Letal 50 (LD50): Es la dosis que causa la muerte en el 50% de una población expuesta en un plazo determinado, usualmente 30 días (LD50/30). Para los humanos, la LD50/30 se estima en alrededor de 4-5 Gy sin tratamiento médico.  Dosis Letal y Dosis Letal 50 (LD50) Ejemplos Prácticos ☞Exposición de trabajadores en accidentes nucleares: ➙ En el accidente de Chernóbil, muchos trabajadores recibieron dosis superiores a 6 Gy y desarrollaron el síndrome gastrointestinal, con síntomas severos de vómito y diarrea, lo que condujo a la muerte en días o semanas. ☞ 2. LD50 en estudios de radioterapia: ➙ En algunos estudios de pacientes tratados con radioterapia, se observa que una dosis cercana a 4-5 Gy en todo el cuerpo sería letal para el 50% de los pacientes sin cuidados médicos. Esto es comparable a la LD50 para exposición aguda. ☞3. Exposición accidental a fuentes de radiación: ➙ En 1987, en el accidente de Goiânia (Brasil), varias personas estuvieron expuestas a una fuente de cesio-137. Algunos recibieron dosis letales superiores a 5 Gy, sufrieron el síndrome hematopoyético y murieron debido a infecciones y hemorragias. Detectores de radiación 1- Basados en la impresión de placas 2- Basados en la ionización de un gas 3- Basados en el fenómeno de centelleo Se deben limitar estudios radiográficos en: ✯Personas jóvenes. ✯-Durante todo el embarazo, ➙pero en especial en el primer trimestre. ✯En zonas cercanas a las gónadas.  BASADOS EN LA IMPRESIÓN DE PLACAS ☛Descripción: Utilizan placas de película fotográfica que se oscurecen al ser expuestas a radiación. La cantidad de oscurecimiento es proporcional a la dosis recibida, permitiendo evaluar la exposición acumulada. ☛Ejemplo: Dosímetros de película ☛Uso: Comúnmente utilizados para el monitoreo personal de dosis en trabajadores de áreas de radiación. Son desechables y deben analizarse en laboratorios.  BASADOS EN LA IONIZACIÓN DE UN GAS ☛ Descripción: Estos detectores contienen un gas que se ioniza cuando es atravesado por radiación. La ionización genera una señal eléctrica que es medida. En el caso del Geiger-Müller, la señal no permite identificar la energía, mientras que el contador proporcional sí permite esta identificación. ☛ Ejemplos: Contador Geiger-Müller y Contador Proporcional ☛ Uso: Los contadores Geiger-Müller se usan para detectar contaminación radiactiva y niveles de radiación ambiental. Los contadores proporcionales son empleados en investigación para diferenciar tipos de radiación (alfa, beta, gamma).  BASADOS EN EL FENÓMENO DE CENTELLEO ☛Descripción: Utilizan cristales que emiten destellos de luz (centelleos) cuando son impactados por radiación. Estos destellos son amplificados por un fotomultiplicador y convertidos en una señal eléctrica. ☛Ejemplo: Contador de Centelleo ☛Uso: Frecuentemente usados en medicina nuclear y en investigaciones para medir radiación gamma. Son precisos y sensibles a radiaciones de alta energía.  RADIOINMUNOENSAYO (RIA) ✬El es una técnica de laboratorio que combina principios de inmunología y radiactividad para medir concentraciones muy pequeñas de sustancias, como hormonas, en el organismo. ✬Este método es altamente sensible y preciso, lo que lo convierte en una herramienta importante en diagnóstico médico y en investigación biomédica. ✬El RIA fue desarrollado en la década de 1950 por Rosalyn Yalow y Solomon Berson en Estados Unidos. Estaban investigando los niveles de insulina en pacientes con diabetes cuando descubrieron que podían medirla de manera indirecta utilizando anticuerpos y trazadores radiactivos. ✬Por este descubrimiento, Rosalyn Yalow recibió el Premio Nobel de Medicina en 1977, siendo reconocida por su innovación en una técnica que transformaría el diagnóstico médico. PRINCIPIOS BÁSICOS DEL RADIOINMUNOENSAYO ✶El radioinmunoensayo se basa en los principios de la inmunología y la física nuclear. Los pasos básicos son: ➙1. Marcaje Radiactivo: La sustancia de interés, llamada antígeno, se marca con un isótopo radiactivo (por ejemplo, yodo-125). ➙2. Competencia Antigénica: Se mezcla una cantidad conocida de antígeno radiactivo con el suero del paciente, que contiene el antígeno en su forma natural. Ambos antígenos compiten por unirse a un anticuerpo específico. ➙3. Formación del Complejo Antígeno-Anticuerpo: El anticuerpo se une tanto al antígeno radiactivo como al natural. La cantidad de antígeno radiactivo unido al anticuerpo es inversamente proporcional a la concentración de antígeno en el suero del paciente. ➙4. Medición de la Radioactividad: Se mide la radiactividad del complejo antígeno-anticuerpo utilizando un contador de radiación. A partir de esta medida, se puede determinar la cantidad de antígeno en la muestra del paciente. Usos del Radioinmunoensayo (RIA) en Medicina ◉Diagnóstico de Enfermedades Hormonales: Mide niveles de hormonas (insulina, T3, T4, hormona de crecimiento y LH) para detectar trastornos como hipotiroidismo e hipertiroidismo. ◉Detección de Marcadores Tumorales: Monitorea marcadores como CEA y PSA para detectar o controlar cáncer. ◉Pruebas de Fertilidad: Evalúa hormonas reproductivas para diagnosticar infertilidad y ajustar tratamientos. ◉Monitoreo de Medicamentos y Drogas: Permite controlar dosis terapéuticas en pacientes al medir la concentración de fármacos. ✸Ventajas y Limitaciones ➙Ventajas: Alta sensibilidad y especificidad; detecta cantidades muy pequeñas. ➙Limitaciones: Uso de materiales radiactivos requiere protocolos de seguridad; el ELISA está reemplazando algunas aplicaciones.  USO DE ISÓTOPOS RADIACTIVOS PARA ESTUDIOS METABÓLICOS ❖Se utiliza un trazador radiactivo, que es una sustancia que introducida en el organismo: a- No afecta al sistema en el que es introducida. b- Posee idénticas características fisicoquímicas y biológicas de la sustancia no radiactiva que se pretende estudiar. c- Es fácilmente detectable por las características de su radiación.  Ejemplos de estudios metabólicos Captación de I131 por la glándula tiroides. Se administra por vía oral una pequeña dosis y luego se estima el porcentaje acumulado en la glándula tiroides (1,24,48hs) Se determina sobre el cuello del paciente el porcentaje de captación con un detector de centelleo (medidor de radiactividad) Otro trazador usado puede ser el Tc99 que tiene una VM más corta: 6 h.  Ejemplos de estudios metabólicos Determinación de supervivencia eritrocitaria con C51 Se extraen glóbulos rojos del paciente y se marcan con C 51, se lo vuelve a reinyectar, y luego se toman muestras cada 3 a 4 semanas y se determina la radiactividad. En condiciones normales desaparecen de circulación 50% de los GR marcados en 25 a 30 días, si este porcentaje es mayor la supervivencia de los GR estará disminuida.  USOS TERAPÉUTICOS DE LAS RADIACIONES ✬1- Radioterapia para el Cáncer: Utiliza rayos X, gamma o partículas (electrones, protones) para destruir células cancerosas. Aplicada en tumores sólidos y algunas enfermedades hematológicas. ➺Ejemplo: Radioterapia externa en cáncer de mama o próstata. ✬2. Braquiterapia: Inserción de material radiactivo directamente en el tejido tumoral. Alta precisión, minimiza daños en tejidos sanos. ➺ Ejemplo: Braquiterapia de baja tasa en cáncer de próstata. ✬3. Terapia con Radioisótopos: Administración de radioisótopos específicos que se acumulan en ciertos órganos o tejidos. ➺Ejemplo: Yodo-131 para tratar el hipertiroidismo y el cáncer de tiroides. ✬4. Radiocirugía: Emplea haces de radiación de alta precisión para tratar lesiones cerebrales y tumores. ➺ Ejemplo: Gamma Knife en tumores cerebrales o malformaciones arteriovenosas. ✬5. Alivio del Dolor Óseo Metastásico: Radiofármacos como estroncio-89 o samario- 153 se usan para paliar dolor en huesos afectados por metástasis. Medico y paciente en la preparación para sesión de radioterapia Braquiterapia en tumor maligno de próstata  Tipos de Aceleradores y sus Usos ◉1-Aceleradores Lineales (Linac): Los aceleradores lineales son los más comunes en hospitales para el tratamiento del cáncer. Funcionan acelerando electrones en una línea recta y luego dirigen la radiación generada hacia un tumor. ➜ Se usan en radioterapia para tratar tumores, ya que las partículas de alta energía pueden destruir células cancerosas sin afectar mucho los tejidos sanos cercanos. ◉2. Aceleradores de Partículas (Ciclotrones y Sincrotrones): Los ciclotrones y sincrotrones aceleran partículas en un círculo o espiral. ➜En medicina, los ciclotrones se utilizan para producir radioisótopos que se usan en diagnósticos por imágenes, como en PET (tomografía por emisión de positrones). ➜También se emplean en terapia de protones, un tratamiento de alta precisión que usa protones en lugar de rayos X para tratar el cáncer, siendo útil especialmente en tumores cercanos a tejidos sensibles, como el cerebro. ◉3. Aceleradores para Investigación: En investigación, los aceleradores ayudan a estudiar partículas subatómicas, como electrones, protones y quarks. ➜ El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es uno de los aceleradores más conocidos y se usa en física para entender las partículas fundamentales del universo. Acelerador lineal usado en radioterapia Acelerador de partículas sincrotron Gran colisionador de hadrones Fuentes de algunas imágenes didácticas. https://www.todamateria.com/modelo-atomico-de-rutherford/ https://e1.portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica1/unidad2/ modelos_atomicos/modelo_rutherford https://e1.portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica1/unidad2/ modelos_atomicos/modelo_bohr https://openstax.org/books/f%C3%ADsica-universitaria-volumen- 3/pages/10-3-decaimiento-radioactivo https://bachilleratoenlinea.com/educar/mod/lesson/view.php?id=505 4&pageid=2470&lang=es https://es.wikipedia.org/wiki/Creaci%C3%B3n_de_pares https://www.mayoclinic.org/es/tests- procedures/brachytherapy/about/pac-20385159