TEMA 3: MAGNITUDES Y

UNIDADES RADIOLÓGICAS.

Curso de Protección Radiológica para dirigir instalaciones

de Rayos X con fines de diagnóstico médico.

Francisco Blázquez Molina

Servicio de Protección Radiológica

HUiP La Fé, Valencia

Índice:

1. Magnitudes y unidades radiológicas:

1. 1. Introducción. 1. 2. Generalidades sobre magnitudes radiológicas. 1. 3. Radioactividad 1. 4. Dosimetría. 1. 5. Radioprotección. 1. 6. Dosimetría de los pacientes.

1. Magnitudes y unidades dosimétricas.

1.1. Introducción: Descubrimiento de los rayos X.

• 1895 – Roentgen descubre los rayos X.

• 1896 – Se extiende el uso de los rayos X con fines diagnósticos.

• 1896 – Posible primera víctima de la radiación.

• 1922 – Se descubre que la incidencia de

cáncer en radiólogos es superior respecto a otros médicos.

• 1925 – Se crea la Comisión Internacional de Unidades y Medidas de la Radiáción (ICRU).

• 1928 – Fundación de la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP).

1.2. Generalidades sobre magnitudes radiológicas.

a) Radiometría – estudia el haz de radiación: tanto su cantidad (fluencia de partículas) como la calidad (distribución energética)

b) Dosimetría – estudia la absorción de la energía del haz de radiación en el medio, relacionándola con los efectos reales o potenciales.

c) Coeficientes de interacción – estudia la interacción de la radiación y la materia, permitiendo relacionar magnitudes radiométricas y dosimétricas.

d) Radioactividad – trata las magnitudes asociadas con el campo de radiación producido por las sustancias radiactivas.

e) Radioprotección – estudia los efectos biológicos, dependientes del tipo de radiación y del medio irradiado.

1.3. Radioactividad.

𝐴 = −𝑑𝑁

𝑑𝑡= 𝑁𝜆

𝑁 = 𝑁0𝑒−𝜆𝑡

Actividad: número esperado de desintegraciones por unidad de tiempo.

Unidades en el SI: Becquerelio (Bq o s-1) Otras unidades: Curio (Ci) – Actividad de 1 g de Rn – 226 1 Ci = 3,7·1010 Bq

1.4. Dosimetría: Exposición.

Exposición: carga total dQ de los iones de un mismo signo producidos en el aire, cuando todos los electrones liberados por los fotones absorbidos en una masa dm son detenidos completamente en aire.

𝑋 =𝑑𝑄

𝑑𝑚

Unidades en el SI: (C/kg) Otras unidades: Roentgen (R) 1 R = 2,58·10-4 C/kg

- Válida únicamente para un haz o campo de fotones. - Magnitud de paso hacía dosis absorbida - Fácil de medir para un rango entre keV y MeV.

1.4. Dosimetría: Kerma.

KERMA (Kinetic Energy Released per unit Mass): se define como la energía transferida dEtr, igual a la suma de todas las energías cinéticas iniciales de todas las partículas ionizantes cargadas, liberadas por partículas ionizantes no cargadas, por unidad de masa dm.

- Válida únicamente para un haz o campo de partículas no cargadas. - Valores similares a la dosis absorbida en aire en condiciones de equilibrio,

por lo que tiene más utilidad que la exposición.

𝐾 =𝑑𝐸𝑡𝑟𝑑𝑚

Unidades en el SI: gray (1 Gy=1 J/kg) Otras unidades: rad (100 rad = 1 Gy)

1.4. Dosimetría: Dosis absorbida.

Dosis absorbida: se define como la energía impartida dε por la radiación a un material de masa dm.

𝐾 =𝑑ɛ

𝑑𝑚

Unidades en el SI: gray (1 Gy=1 J/kg) Otras unidades: rad (100 rad = 1 Gy)

- Válida para cualquier tipo de radiación. - En caso de equilibrio

electrónico, la dosis absorbida es igual al kerma.

1.4. Dosimetría: Transferencia lineal de energía.

Transferencia lineal de energía LET (LΔ): definido como el cociente entre la energía disipada dE por una partícula cargada al atravesar una longitud dl a causa de aquellas colisiones con electrones en las que la pérdida de energía es menor que Δ.

𝐿Δ =𝑑𝐸

𝑑𝑙

Unidades en el SI: J/m Otras unidades: eV/μm

Es de gran importancia a la hora de evaluar el daño al tejido biológico.

1.5. Radioprotección: Equivalente de dosis en un

punto.

Equivalente de dosis en un punto: introducido en 1962, tiene en cuenta la distinta eficiencia biológica Q relativa de los distintos tipos de radiación ionizante en los niveles bajos de exposición, de dosis D.

𝐻 = 𝑄 · 𝐷 Unidades en el SI: Sievert (1 Sv=1 J/kg)

Es posible establecer una relación entre el factor de ponderación Q y la transferencia lineal de energía (o poder de frenado lineal), L∞=L, para un material como el agua.

1.5. Radioprotección: Magnitudes limitadoras.

Dosis equivalente en un órgano.

Dosis equivalente en un órgano (H): la probabilidad de efectos estocásticos no depende únicamente de la dosis D absorbida, sino que también lo hace del tipo de partículas y su energía. Aparecen así factores de ponderación.

𝐻𝑇 = 𝑤𝑅 𝐷𝑇,𝑅𝑅

Tipo de radiación 𝒘𝑹

Fotones 1

Electrones 1

Protones 2

α, frag. de fisión 20

Neutrones Curva continua en

función de E

Unidades en el SI: Sievert (1 Sv=1 J/kg)

1.5. Radioprotección: Magnitudes limitadoras.

Dosis efectiva.

Dosis efectiva (E): el órgano que ha sido irradiado también tiene importancia en la probabilidad de aparición de efectos estocásticos, aparte del tipo de radiación y su energía. Esto es así ya que no todos son igualmente radiosensibles. De nuevo aparecen unos factores de peso.

𝐸 = 𝑤𝑇 𝐻𝑇𝑇

= 𝑤𝑅 𝑤𝑇 𝐷𝑇,𝑅𝑇, 𝑅

Unidades en el SI: Sievert (1 Sv=1 J/kg)

Tipo de radiación 𝒘𝑻

Gónadas 0,08

Colon, médula ósea, pulmón, estómago, mama… 0,12

Vejiga, esófago, hígado, tiroides 0,04

Cerebro, piel… 0,01

1.5. Radioprotección: Magnitudes operacionales.

Las magnitudes limitadoras son difíciles de medir, por lo que se usan otras magnitudes que proporcionan unas aproximaciones razonables.

-Equivalente de dosis ambiental H*(d).

Equivalente de dosis que produciría el haz de radiación en la esfera ICRU a una profundidad d sobre el radio opuesto a la dirección del campo. Para radiación fuertemente penetrante: d=10 mm. Para radiación débilmente penetrante: d=0,07 mm (piel) o 3mm (cristalino).

-Equivalente de dosis personal HP(d).

Equivalente de dosis en tejido blando, por debajo de un punto especificado del cuerpo a una profundidad apropiada, d. Se mide superponiendo un espesor apropiado a un detector colocado en la superficie del cuerpo. Para radiación fuertemente penetrante: d=10 mm. Para radiación débilmente penetrante: d=0,07 mm (piel) o 3mm (cristalino).

1.6. Dosimetría de los pacientes.

-Dosis integral.

Energía total impartida por la radiación al interaccionar con el material. Se mide en julios (J). -Dosis a la entrada del paciente.

Dosis superficial que recibe el paciente. Se tiene en cuenta la retrodispersión. No es indicativo del riesgo radiológico, depende de la calidad del haz. Se mide en grays (Gy). -Dosis en órganos.

Dosis impartida en órganos. Solo es posible evaluarla directamente en órganos superficiales: mama, tiroides o testículos. En órganos profundos (útero, pulmón…) se usan maniquíes antropomórficos: medida indirecta. Se mide en grays (Gy).