Los efectos dañinos de la
radiación ionizante en un organismo vivo se deben en primera instancia a la
energía absorbida por las células y los tejidos que lo forman. Esta energía,
absorbida principalmente a través de los mecanismos de ionización y excitación
atómica, produce descomposición química de las moléculas presentes.
Para poder medir y comparar las
energías absorbidas por el tejido en diferentes condiciones ha sido necesario
definir ciertos conceptos ( de exposición, de dosis
absorbida, de dosis equivalente) , así como las unidades correspondientes.
Estas definiciones y unidades han ido evolucionando a medida que se ha tenido
mayor conocimiento de la radiación.
La Comisión Internacional de
Unidades de Radiación (CIUR) se ha abocado a la tarea de definir un sistema de
unidades aceptado internacionalmente, y de empleo rutinario en la Comisión
Internacional de Protección Radiológica (CIPR). Estas unidades en el sistema
internacional (S.I.) incluyen el Becquerel, el Gray y el Sievert, y su
definición se basa en el sistema MKS. Vienen a substituir al Curie, al rad y al
rem, que son unidades tradicionales. En lo que sigue se definen, en primer
lugar, las unidades del S.I. para cada uno de los conceptos, y después las
antiguas. La transición de un sistema de unidades al otro ha sido lenta, por lo
que es frecuente encontrar las antiguas unidades en los textos, en los
medidores de radiación y en el uso cotidiano.
La exposición es una medida de la
ionización producida por una radiación; su unidad es el Roentgen. Un Roentgen
(R) es la exposición (X o gamma) recibida por un kilogramo de aire en
condiciones estándar de presión y temperatura (CSPT) si se produce un número de
pares de iones equivalente a 2.58 x10- 4 Coulombs. Como la
carga de un ion es 1.602 x 10-19 Coulombs, esto equivale a
que se produzcan 1.61 • 1015 pares de iones/ kilogramo de aire. En
resumen,
1 Rè = 2.58 • 10-4
Coulombs/ kg de aire en CSPT,
1 Rè = 1.61 •
1015 pares de iones/ kg de aire en CSPT.
Esta definición es totalmente equivalente a la antigua, en que se tomaba 0.001293 gramos (1 cm³ de aire en vez de un kilogramo, y una unidad electrostática de carga en vez de un Coulomb.
Del número de iones producidos en aire por un Roentgen se puede calcular la energía empleada, si se recuerda que la energía necesaria para cada ionización del aire es de 34 eV, equivalente a 5.4 x10 -18 joules (J). Resulta ser:
1 Rè = 0.0086 J / kg de aire.
Como en tejido la energía de ionización es diferente que en el aire,
1 Rè = 0.0096 J / kg de tejido.
3.- DOSIS ABSORBIDA (EL GRAY Y EL RAD)
En vista de que el Roentgen deposita diferentes cantidades de energía según el material que recibe la exposición, resulta más cómodo definir un nuevo concepto, la dosis absorbida (D), como la energía depositada por unidad de masa, independientemente de qué material se trate.
En el S.I. la unidad de dosis absorbida es el Gray (Gy), definido como sigue:
1 Gy = 1 J/ kg.
La unidad antigua de dosis absorbida es el rad, definido como:
1 rad = 0.01 J/ kg.
Como se puede ver: 1 rad = 0.01 Gy = 1 cGy. Nótese también que un Roentgen deposita en tejido una dosis de 0.96 rad, casi un rad, por lo que con frecuencia estas dos unidades se confunden.
4.- DOSIS EQUIVALENTE (EL SIEVERT Y EL REM)
Aunque todas las radiaciones ionizantes son capaces de producir efectos biológicos similares, una cierta dosis absorbida puede producir efectos de magnitudes distintas, según el tipo de radiación de que se trate. Esta diferencia de comportamiento ha llevado a definir una cantidad llamada factor de calidad (Q) para cada tipo de radiación.
Se seleccionó arbitrariamente Q = 1 para rayos X y gamma, y para las otras radiaciones los valores dados en el cuadro siguiente. El factor de calidad es una medida de los efectos biológicos producidos por las distintas radiaciones, comparados con los producidos por los rayos X y gamma, para una dosis absorbida dada. Así, por ejemplo, un Gray de partículas alfa produce efectos biológicos 20 veces más severos que un Gray de rayos X (según los valores del cuadro). El factor de calidad Q depende de la densidad de ionización de las diferentes radiaciones. La dosis equivalente es un nuevo concepto que se definió tomando en cuenta el factor de calidad. Es igual a la dosis absorbida multiplicada por el factor de calidad. La unidad de dosis equivalente en el S.I. es el Sievert (Sv), definido como:
1 SV= 1 G x Q.
La unidad antigua es el rem, con 1 rem = 1 rad x Q. Nótese que 1 rem = 0.01 Sv = 1 cSv.
CUADRO Factores de calidad
Tipo de radiación
Q
Rayos X, g
1
Electrones
1
Neutrones térmicos
2.3
Neutrones rápidos
10
Protones
10
Partículas alfa
20
Es común usar los prefijos conocidos, c (centi = 10-2), m (mili = l0-3), m (micro = 10-6), k (kilo = 103), y M (mega = 106) para indicar múltiplos o submúltiplos de las unidades de radiación. Algunas conversiones útiles son:
1 Ci = 3.7 X 1010 Bq = 3.7 X 104 MBq
1 mCi = 3.7 X l07 Bq = 3.7 X 101 MBq =37 MBq
CUADRO Resumen de unidades
Concepto
Proceso físico
S.I.
Unidades antiguas
Actividad
Desintegración nuclear
Bq
Ci
Exposición
Ionización del aire
R
R
Dosis absorbida
Energía depositada
Gy
rad
Dosis equivalente
Efecto Biológico
Sv
rem
Las unidades de dosis absorbida y dosis equivalente expresan la cantidad total de radiación recibida, por ejemplo, en una operación dada. Sin embargo, para controlar los riesgos por radiación también es necesario conocer la rapidez (razón o tasa) a la cual se recibe la dosis. Para conocer la razón de dosis (D/t), se divide la dosis recibida (D) entre el intervalo de tiempo (t) correspondiente. La dosis total recibida es igual a la razón de dosis multiplicada por el tiempo de exposición.
D= (D/T) t.
Por ejemplo, si una fuente radiactiva produce a una cierta distancia una razón de dosis de 1 mrem / hora y una persona permanece en esa posición durante 8 horas, entonces recibirá una dosis total de 8 mrem.
© 2005 Javier de Lucas