protecciÓn radiolÓgica en medicina nuclear

IAEAInternational Atomic Energy Agency

OIEA Material de Entrenamiento en Protección Radiológica en Medicina Nuclear

PROTECCIÓN RADIOLÓGICA ENMEDICINA NUCLEAR

Parte 1.

Efectos Biológicos de laRadiación Ionizante

IAEAParte 1. Efectos biológicos de la radiación ionizante 2

Objetivo

Familiarizarse con los mecanismos de diferentes tipos de efectos biológicos surgidos como consecuencia de la exposición a radiación ionizante y los resultados de estudios epidemiológicos de poblaciones expuestas a la misma.Estar al tanto de los modelos usados para derivar los coeficientes de riesgo para estimar el detrimento.


Contenido

• Conceptos básicos, efectos celulares

• Efectos deterministas • Efectos estocásticos• Efectos en embrión y feto• Riesgos estimados



Módulo 1.1

Conceptos básicos

Parte 1. Efectos Biológicos


Primeras observaciones de los efectos de la radiación ionizante

1895 Rayos X descubiertos por Roentgen

1896 Primera quemadura de piel informada

1896 Primer uso de rayos X en el tratamiento de cáncer

1896 Becquerel: descubrimiento de la radioactividad

1897 Primeros casos de daños en la piel informados

1902 Primer informe de cáncer inducido por rayos X

1911Primer informe de leucemia y cáncer de pulmón por exposición ocupacional

191194 casos de tumor informados en Alemania (50 de radiólogos)


Información proveniente de:• Estudios humanos (epidemiología)• Estudios de animales y plantas (radiobiología

experimental)• Estudios fundamentales de células y sus

componentes (Biología celular y molecular)

Estas fuentes de información, y su interacción, son la clave para entender los efectos de la radiación en la salud.

Efectos de la exposición a la radiación


La exposición radiológica La exposición radiológica

afecta el centro de la vida: afecta el centro de la vida:

La célula.La célula.

Cromosomas


El blanco crítico: ADN

Esqueleto de azúcar-fosfato

Puentes de

hidrógeno

UNA VUELTA DE HÉLICE = 3,4 nm

Base


Interacción de la radiación ionizante con el ADN

ACCIÓN DIRECTAACCIÓN DIRECTA

Fotón


Daño del ADN

Alteración de la base

Simple o doble quebradura de

ligamento

Quebradura simple de ligamento

Sitio abásico

Lesión compleja


¡La radiación impacta el núcleo de la célula!

Sin cambio

Mutación del ADN

Exposición de la célula


Resultados tras la exposición de la célula

Mutación del ADN La célula sobrevive pero

mutada

¿Cáncer?

Célula muerta

Reparación de la mutación

Célula inviable

Célula viableAlteración de

la base

Quebradura simple de ligamento

Sitio abásico


¿Cómo se repara el ADN?Alteración de la base

Quebradura simple del filamento

Sitio abásico


Base alterada

La encima Glicosilasa reconoce la lesión y libera la base dañada

AP-endonucleasa hace una incisión y libera el azúcar

El ADN polimerasa llena los espacios resultantes pero la mella continua

El ADN ligasa sella el corte. Reparación completa.

El ADN ha sido reparado sinperder la información genética


Reparación

El cuerpo humano contiene alrededor de 1014 células. Una dosis absorbida de 1 mGy por año (fuentes naturales) produciría alrededor de 1016 ionizaciones, lo que significa 100 por cada célula del cuerpo. Si asumimos que la masa de ADN es el 1% de la masa de la célula, el resultado será una ionización en la molécula de ADN en cada célula del cuerpo cada año.


… orden de las magnitudes

• 999 de 1000 lesiones son reparadas

• 999 de 1000 células dañadas mueren (no implica un gran problema ya que millones del células mueren a diario en cada persona)

• Muchas células pueden vivir con el daño (pueden ser mutadas)


Muerte celular radiosensibilidad RS

• RS = Probabilidad de una célula, tejido u órgano de sufrir un efecto por unidad de dosis.

• Bergonie y Tribondeau (1906): “LEYES DE RS”: La RS será mayor si la célula:– Es altamente mitótica

– Es indiferenciada


Radiosensibilidad

Baja RS Músculo, hueso, sistema nervioso

Mediana RSPiel, organos del mesodermo (hígado, corazón, pulmones)

Alta RS

Médula ósea, bazo, timo, nodos linfáticos, gónadas, lente cristalino, linfocitos (excepción de las leyes de la RS)


Efectos biológicos a nivel celular

Posibles mecanismos de muerte celular:

• Muerte física

• Muerte funcional– Muerte durante la

interfase

– Demora en la mitosis

– Falla reproductiva

Los efectos celulares de la radiación ionizante son estudiados por curvas de supervivencia celular.

% s

up

ervi

ven

cia

de

la c

élu

la (

sem

i lo

gar

itm

o)

Dosis

n = blancos

Dq

D0

(umbral)

(radiosensibilidad)

100%


• Físicos– LET (Transferencia lineal de energía):

RS– Tasa de dosis: RS– Temperatura RS

• Químicos– Aumento de la RS: OXÍGENO, drogas

citotóxicas.– Disminución de la RS: SULFURO

(cys, cysteamine…)

• Biológicos– Estado del ciclo:

RS: G2, M RS: S

– Reparación del daño (el daño sub-letal puede ser reparado p. ej. dosis fraccionadas)

G1

S

G2

M

G0

LET

LET% c

élu

las

s

ob

rev

ivie

nte

s

Factores que afectan la radio-sensibilidad


..... ..............

....

Låg LET

Hög LET

bajo LET

alto LETalto LET

bajo LET

Dosis absorbida

Fracción de sobrevida

LET (transferencia lineal de energía) es la cantidad de energía (MeV) que una partícula perderá al atravesar una cierta distancia (m) de un material.

Supervivencia de la celula - calidad de la radiación


Adaptado de Marco Zaider (2000)

Patron de ionización

Patrón de ionización generado en las células por una dosis absorbida de 10mGy (1Rad), diámetro celular de 5µm

Rayos Gamma de 1MeV, produce ~ 150 pares de iones en un arreglo

sustancialmente aleatorio, este patrón es similar en todas las otras células

Neutrones de 1MeV, produce ~ 6500 pares de iones en un arreglo

sustancialmente lineal. Este patrón ocurre en ~2% de las células, mientras que un ~98% de las células no reciben energía


Efectos directos

Efectosindirectos

Muerte celular

Daño primario

Célula modificada

Daño del órgano

Célulassomáticas

Células germinales

Efectos hereditarios

Leucemia cáncer

Muerte del organismo

Reparación

Efectos deterministas

Efectos estocásticos

Efectos biologicos


Tiempos de eventos que guían a los efectos de la radiación

10-6

10-12

10-9

10-15

10-3

1 segundo

1 hora

1 día

1 año

100 años

1 ms

100

109

106

103

Deposición de energía

Excitación/ionización

Seguimiento inicial de la partícula

Formación de radicales.

INTERACCIONES FÍSICAS

INTERACCIONES FÍSICO QUÍMICAS

RESPUESTA BIOLÓGICA

EFECTOS MÉDICOS

Difusión, reacciones químicas

Daño inicial del ADN

Quiebre del ADN / daño de la base

Proceso de reparación Fijación del daño

Muerte celular

Promoción/ proceso completo

TeratogénesisCáncerEfectos hereditarios

Proliferación de células dañadas Mutaciones/transformaciones/aberraciones

TI

TIE

MP

O (

seg)



Parte 1. Efectos biológicos

Módulo 1.2



Efectos de la muerte celular

Dosis (mSv)

Probabilidad de muerte

D

100%


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FRECUENCIA

DOSIS ABSORBIDA

SEVERIDAD

Umbral de diagnóstico

Umbral de dosis

Individuos más Radio sensitivos

Individuos más Radio resistentes



• Catarata de cristalinos 2-10 Gy

• Esterilidad permanente– Hombres 3.5-6 Gy

– Mujeres 2.5-6 Gy

• Esterilidad temporal– Hombres 0.15 Gy– Mujeres 0.6 Gy dosis

Severidad delos efectos

Umbral de dosis para efectos deterministas

Umbral de dosis para efectos deterministas


El valor umbral de dosis para cada efecto …

• Depende del modo de suministrar la dosis– Una sola dosis alta es más efectiva

– El fraccionamiento incrementa significativamente el umbral de la dosis en la mayoría de los casos

– Disminuir la tasa de dosis eleva el umbral en la mayoría de los casos

• El umbral puede diferir en cada persona


Efectos sistémicos

• Los efectos pueden ser morfológicos y/o funcionales

• Factores– Cuál órgano– Cuál Dosis

• Efectos – Inmediato (usualmente reversible): < 6 meses, ej. inflamación, sangrado– Demorado (usualmente irreversible): > 6 meses, ej. atrofia, esclerosis, fibrosis

• Criterio de la dosis– < 1 Gy: dosis baja– 1-10 Gy: dosis moderada– > 10 Gy: dosis alta

• Regeneración significa el remplazo por el tejido original mientras reparación significa remplazo por tejidos conectivos


Efectos en la piel

• Siguiendo las leyes de la RS (Bergonie y Tribondeau), la mayoría de las células RS son aquellas de la capa basal de la epidermis

• Los efectos son– Eritema: 1-24 horas después de la irradiación

de aproximadamente 3-5 Gy– Alopecia:

5 Gy es reversible20 Gy es irreversible

– Pigmentación: Reversible, aparece 8 días después de la irradiación

– Descamación seca o húmeda: traduce la hipoplacia epidérmica(dosis alrededor de 20 Gy)

– Efectos demorados: teleangiectasia, fibrosis

Vista histológica de la piel

DERMIS

EPIDERMIS

Las células de la capa basal, altamente mitóticas, algunas de ellas con melanina, responsable de la pigmentación.

De “Atlas de Histologia...”. J. Boya


Efectos en la piel

Daño de la piel por exposiciónfluoroscópicaprolongada

HeridaUmbral de

dosis en la piel (Sv)

Semanas para acontecer

Eritema temprano transitorio 2 <1

Epilación temporaria 3 3

Eritema principal 6 1.5

Epilación permanente 7 3

Descamación seca 10 4

Fibrosis invasiva 10

Atrofia dérmica 11 >14

Teleangiectasia 12 >52

Descamación húmeda 15 4

Eritema tardió 15 6-10

Necrosis dérmica 18 >10

Ulceración secundaria 20 >6


Efectos en la piel

Manipulando jeringas sin blindaje y frascos que contengan material radiactivo el umbral de dosis para uneritema en la piel puede ser alcanzado en poco tiempo.

Ejemplo: La tasa de dosis en la superficie del frasco contendiendo 30 GBq Tc-99m, es del orden de 2 Gy/h lo que significa que el umbral de dosis será alcanzado después de dos horas de exposición. Esto correspondea 36 s por día de trabajo en el año.


Efectos en la piel

Ejemplo

Después de una inyección extravasada (extravascular) de 500 MBq de un radiofármaco Tc-99m, la dosis absorbida localmente en el sitio de la inyección será tan alta como 5-20 Gy!


Efectos en los ojos

• Los cristalinos son altamente RS

• La coagulación de las proteínas ocurre con dosis mayores a 2 Gy

• Hay dos efectos básicos:

Obtenido del “Atlas de Histologia...”. J. Boya

Vista histológica del ojo:

El cristalino es altamente RS, más aún, está rodeado de células cuboides altamente RS.

Efecto

Sv de exposición

breve simple

Sv/anual por muchos

años

Opacidad detectable 0.5-2.0 > 0.1

Deteriorovisual (catarata)

5.0 > 0.15


Daño ocular

1= Opacidad posterior sub-capsular2= Opacidad paranuclear


Respuesta del cuerpo entero: adulto

Síndrome de irradiación aguda

Tie

mpo

de

supe

rviv

enci

a

Dosis

Pasos:1. Prodrómico2. Latencia3. Manifestación

Dosis letal 50/30SMO

(hematopoyético)

SGI(gastro

intestinal)SSNC

(sistema nervioso central)

1-10 Gy

10-50 Gy

> 50 Gy

Sindrome de irradiación crónica

• Clínica de cuerpo completo de un cuerpo parcialmente irradiado

• Mecanismo: desorden neurovegetativo

• Similar a un sentimiento de malestar

• Muy frecuente en radioterapia fraccionada


Dosis letal 50/30

• Es una expresión del porcentaje de dosis letal como una función de tiempo

• Significa: “Dosis que podría causar la muerte al 50% de la población en 30 días”

• Su valor es de alrededor de 2-3 Gy por irradiación de cuerpo entero por persona


Exposición de cuerpo entero

Dosis absorbida

(Gy)

Síndrome del tejido involucrado

Síntomas

1-10Síndrome de la médula ósea

Leucopenia, trombopenia, hemorragia, infecciones

10-50 GastrointestinalDiarrea, fiebre, desequilibrio electrolítico

>50Síndrome del sistema nervioso central

Retorcijones, temblor, ataxia, letargo, visión deteriorada, coma


Exposición de cuerpo entero

Dosis absorbida(Gy)

Terapia Prognosis Letalidad

1-10

• Transfusión sintomática de leucocitos y plaquetas

• Transplante de médula ósea

• Factores estimuladores del crecimiento

De excelente a incierto 0-90%

10-50 Paliativo Muy pobre90-

100%

>50 SintomáticoSin esperanza 100%



Parte 1. Efectos biológicos

Módulo 1.3

Efectos estocásticos


Efectos estocásticos de la radiación ionizante

Casos de Leucemia por 100 000

Población expuesta dentro de 2000m

Todo Japón Población no expuesta


Efectos estocasticos de la radiación ionizante

Consecuencia en la salud por el accidente de Chernobyl: 1800 niños diagnosticados con cáncer de tiroides (1998)


Efectos estocasticos de la radiación ionizante

0

50

100

150

200

250

300

Nú

mer

o d

e ca

sos

Año

Cáncer de tiroides diagnosticado hasta 1998 entre chicos de 0-17 años al momento del accidente de

Chernobyl.

Belarus

Russian Federation

Ukraine

Total


Frecuencia (%)

10 20 30 40

Dosis absorbida (Gy)

10

5

0

Efectos genéticos


Efectos genéticos

• La radiación ionizante es conocida por causar mutaciones hereditarias en muchas plantas y animales

PERO

• Estudios intensivos a 70.000 descendientes de sobrevivientes de la bomba atómica, han fallado en identificar un incremento de anomalías congénitas, cáncer, desviaciones en los cromosomas de los linfocitos circulantes o cambios proteicos en la sangre por mutación.

Neel et al. Am. J. Hum. Genet. 1990, 46:1053-1072




Módulo 1.4

Efectos en embrión y feto


Sensibilidad del “conceptus” temprano

• Hasta principios de 1980’s, el conceptus temprano era considerado como muy sensible a la radiación, sin embargo nadie sabía cuán sensible.

• Considerando que:– La órgano génesis comienza 3-5 semanas después de

la concepción

– En el periodo previo a la órgano génesis la exposición a radiación alta puede conducir a una falla en la implantación. Una baja dosis puede no tener ningún efecto observable.


Incidencia de la muerte prenatal & neonatal, y anomalías

Hall, Radiobiología para radiobiólogos pág.365

Figura que muestra la incidencia de anomalías y de muerte prenatal o neonatal en ratones que recibieron dosis de 200R a diferentes días post-fertilización. La escala inferior muestra la correspondencia de la edad gestacional humana utilizando los estimados de Rugh.

Ratones

Humanos

Pre-implantación Organo-génesis Feto

AnomalíasMuerte prenatal

Muerte Neonatal

Días post-concepción

Porciento


Pre-implantación

Ovario

Corpus Luteum

Cavidad Uterina


Estado previo a implantación (hasta los 10 días)

• Solo efectos letales, todo o nada• El embrión contiene solo pocas células que

no son especializadas• Si muchas células están dañadas el embrión

es reabsorbido• Si solo algunas células mueren, las células

pluripotentes remanentes reemplazan las células perdidas con poca división celular

• Sobrevivientes de la bomba atómica - alta incidencia de ambos - nacimientos normales y abortos espontáneos


Cortesía de los Drs. Herting y Rock

Fotomicrografía del estado de duplicación celular de un cigoto humano (x500)


Riesgo de radiación en el feto

• Hay riesgos relacionados con la radiación a través del embarazo que están relacionados al estado del embarazo y la dosis absorbida

• Los riesgos de radiación son más significativos durante la génesis de los órganos y en el periodo fetal temprano. De algún modo es menos riesgoso el 2do trimestre y el 3ro trimestre

Menos El menor

Más riesgo


Malformaciones inducidas por radiación

• Las malformaciones tienen un umbral de 100-200 mGy o mayor y son asociadas generalmente con problemas en el sistema nervioso central

• Las dosis fetales de 100 mGy no son alcanzadas ni con 3 escaneos pélvicos CT, ni con 20 diagnósticos convencionales de rayos X

• Los niveles pueden ser alcanzados con procedimientos de intervención fluroscópicamente guiados en la pelvis y con radioterapia


Efectos en el sistema nervioso central (SNC)

• Durante 8-25 semanas tras la concepción el SNC es particularmente sensible a la radiación

• Dosis fetales en exceso de 100 mGy pueden resultar en alguna reducción del Coeficiente Intelectual (CI)

• Dosis fetales en el rango de 1000 mGy pueden resultar en retraso mental severo particularmente durante las 8-15 semanas y en menor medida entre las 16-25 semanas


Heterotópico de la materia gris (flechas) cerca de los ventrículos en un individuo mentalmente retardado como resultado de una alta dosis de exposición a la radiación en el útero


Efecto en embrión y feto

(%)

Categoría de dosis (Gy)

Incidencia

Todas las edades gestacionales

8-15 semanas

>16 semanas


EdadUmbral de

efectos letales (mGy)

Umbral de malformaciones

(mGy)

1 día 100 Sin efecto

14 días 250 -

18 días 500 250

20 días >500 250

50 días >1000 500

50 días al nacimiento

>1000 >500

Efectos en embrión y feto


Leucemia y cáncer

• Se ha demostrado que la radiación aumenta el riesgo de Leucemia y muchos tipos de cáncer en niños y adultos

• Durante la mayoría del embarazo, se asume que el embrión/feto tiene el mismo riesgo de efectos carcinogénicos que de niño


Leucemia y cáncer

• El riesgo relativo puede ser tan alto como 1.4 (40% de aumento sobre la incidencia normal) debido a una dosis fetal de 10 mGy

• El riesgo individual, sin embargo, es pequeño, siendo el riesgo de cáncer a las edades de 0-15, alrededor de 1 muerte de cáncer en exceso por cada 1,700 niños expuestos “en útero” a 10 mGy




Módulo 1.5

Riesgos estimados


Riesgos estimados

• Riesgo = probabilidad de efecto• Diferentes efectos pueden ser observados –

se debe observar cuidadosamente que efecto es considerado:

Ej. ¡¡¡¡¡La mortalidad por cáncer de tiroides no es idéntica a la

incidencia de cáncer de tiroides!!!!!• El riesgo estimado es habitualmente obtenido

de altas dosis y extrapolado a bajas dosis


Hiroshima-NagasakiPacientes con

espondilitis anquilosante cancer cervicaltuberculosismastitistinea capitisagrandamiento de timotirotoxicosishemangiomas

y pueden venir más... ChernobilTecha riverSemipalatinskNevada……..

Información epidemiologica de


Población usada en los informes UNSCEAR

CaracterísticasSobrevivientes de la bomba atómica

Seríes de espondilitis

Seríes de cáncer cervical

Nümero 86,500 14,000 83,000

Estad en la irradiación

0 → 90 > 15 <30 → 70

Seguimiento promedio

28.8 y 23.0 y 7.6 y

Dosis media 0.24 Gy 1.9 Gy No homogéneo

Rango de dosis 0.01 – 6.0 Gy 0 – 8.06 Gy

Tipo de irradiación

Instantánea /cuerpo entero

Fraccionada /

cuerpo parcial

Crónico /

cuerpo parcial


¿Cómo usar la información epidemiológica para estimar los riesgos por radiación a dosis bajas?


Curva dosis - respuesta

Frecuencia de leucemia (casos/1 millón)

Dosis equivalente (mSv)


Mortalidad de los sobrevivientes de la bomba atómica

Curva de respuesta a la dosis para Cáncer Sólido• La respuesta a la dosis es lineal hasta alrededor de 3 Sv

con una pendiente de 0.37 ERR/Sv

• El riesgo en exceso para toda la vida por Sv, para la población expuesta a los 30 años, es estimado en 0.10 y 0.14 para hombres y mujeres respectivamente.

• La “dosis más baja a la cual hay estadísticamente un riesgo en exceso significativo” es de 50 mSv

Pierce DA et al, Rad Res 1996; 146:1-27


Años extra 1986-1990Ahora hay 10.500 sobrevivientes con dosimetría- DS86 de una población total de 86.572, que fueron irradiados. 44% ha muerto para fines de 1990. La información es incompleta ya que las muertes en los primeros cinco años no fueron incluidas. 7827 murieron de cáncer, habiendo 420 muertes por cáncer en exceso.

1945-1950 1950-90 (1986-90)Leucemia ? 87 (3)Cáncer sólido ? 335 (88)-------------------------------------------------------------------

420

Riesgo niños/ Riesgo adultos = 1.4 - 1.7

Ultimas noticias del grupo de personas Hiroshima-Nagasaki


Riesgo por radiación

Modelo lineal-cuadrático

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

DOSIS ABSORBIDA

PR

OB

AB

ILID

AD

DE

CA

NC

ER

FA

TA

L

Observaciones

Efectos determinísticos


¿Qué sucede con la dosis baja al final del gráfico?

a) Extrapolación linealb) Umbral de dosisc) Menor riesgo por dosis

para dosis bajasd) Mayor riesgo por dosis

para dosis bajas

Exposición a la radiación (Dosis)

Efectos c

onocidos

Efe

ctos

(R

iesg

o de

C

ánce

r)


Bajas dosis: <0.2 Gy(Sv)Bajas tasas de dosis: < 0.1 Gy(Sv)/hora (ICRP)

0.1 Gy(Sv)/día (NCRP)

P = A·D + B·D2

P es la probabilidad de inducción de cáncer

El cociente A/B es llamado DDREF (Dosis y factor de efectividad de la tasa dosis) y le ha sido asignado el valor 2 por el ICRP para LET de radiación baja, bajas dosis y bajas tasas de dosis.

Curva “A”Pendiente δ

Curva “B”

Curva “C”Pendiente α

Pendiente α


Evidencia epidemiológica

1

10

100

1000

10000

0.1 1 10 100 1000 10000

Dosis (mGy)

Mu

erte

s p

or

cán

cer

/añ

o/1

M h

ab

Mortalidad natural por cáncer

Muertes adicionales de cáncer por causa de radiación

Lineal sin umbral (LNT)Hipótesis reducida por un factor de 2 para dosis y tasa de dosis baja, en general de acuerdo con los datos


Cancer

inicioEstado

pre-cancerigeno

promoción

crecimiento

detección

metástasis

Elimination and repair

Periodo de latencia

Periodo de sufrimiento

Muerte,Tiempo de vida perdido

Eliminación y reparación


Efectos carcinogénicos

Una evaluación de los sobrevivientes a la bomba atómica mostró:

• El riesgo de leucemia tuvo su pico 10 años después de la exposición

• El cáncer de tiroides fue el primer cáncer sólido reportado

• La incidencia del cáncer de mama fue mayor en mujeres jóvenes que en las mayores

• Otros tipos de cáncer, con un periodo latente superior a los 30 años, incluyendo el de pulmón, estómago, colon, vejiga, esófago

Shimizu et al JAMA 1990, 264:601-604


Variación de la incidencia de cáncer con el tiempo a partir de la bomba atómica

Otros tipos

de cáncer

Años tras la

exposición

Leucemia


Variación de la incidencia de cáncer con el tiempo a partir de la bomba atómica

Años después de la Bomba Atómica Detonación 10 Años 20 Años 30 Años

Leucemia

Cáncer de Tiroides

Cáncer de mama

Cáncer de Pulmón

Cáncer Gástrico

Ca de Colon

Mieloma Múltiple

Período de latencia

Incremento sospechado

Incremento observado


ICRP 60

Modelos de proyección temporal

Expresión de tiempos de vida, comparación de modelos de riesgo relativo y absoluto

Riesgo absoluto Riesgo relativo

Incidencia Incidencia

0 xo xo+l 90 0 xo xo+l 90

Incidencia tras la irradiación

Incidencia espontánea


Riesgos por la radiación

Efecto Población Periodo de exposición Probabilidad

Efectos hereditarios

Total de la población

Tiempo de vida

1% / Sv (todas las generaciones)

Cáncer fatal Total de la población

Tiempo de vida 5 %/Sv

Cáncer fatal Poblaciónque trabaja Edad 18-65 4 %/Sv

Detrimento de la salud

Total de la población

Tiempo de vida 7.3 %/Sv

Detrimento de la salud

Población que trabaja Edad 18-65 5.6 %/Sv


0 10 20 30 40 50 60 70 80 (edad a la exposición)

20

15

10

5

0

Masculino

Femenino

Riesgo (% / Sv) de inducción de cáncerpor edad a la exposición y por sexo


El UNSCEAR ha examinado en profundidad (en el año 2000) el riesgo de cáncer por exposición a la radiación.

Para una población de todas las edades y ambos sexos, el riesgo de morir de cáncer inducido por radiación a lo largo de la vida, luego de una dosis aguda de 1000 mSv es de alrededor del 9% para hombres y del 13% para mujeres o el 11% de media. Aplicando una DDREF de 2, esta información confirma el estimado por el ICRP hace 10 años.

Riesgo de morir de cáncer inducido por radiación, durante la vida = 5% por sievert


En el último estudio de la extensión de vida en la población de Hiroshima-Nagasaki (1986-1990), el reporte LSS 12, (Pierce et al., 1996) encuentra la estimación nominal de riesgo (5% per Sv) para aplicar a una dosis de alrededor de 50 mSv. Para el cáncer infantil seguido de irradiación fetal, es muy similar al riesgo estimado (6% per Sv) correspondiente a una dosis de 10 mSv (Doll y Wakeford, 1997).

Las estimaciones de riesgo y las incertidumbres asociadas se aplican a dosis bajas.

Efectos a bajas dosis


NCRP, 1997

Distribución de probabilidad del coeficiente de riesgo durante el tiempo de vida. El intervalo de confianza del 90% es mostrado por las flechas (5% debería ser entendido como 1% - 9%).

Incertezas en la estimación de riesgo de cáncer fatal (5% per Sv)

Coeficiente de riesgo durante el tiempo de vida (%/Sv)

0.00

1.20

2.75 5.50 8.258.84

11.0

0.000

0.007

0.013

0.020

0.027

Cuadro de Frecuencia 100 000 pruebas mostradasProbabilidad


Cuadro de sensibilidad de la influencia de los componentes de incertidumbres (población de todas las edades)

Incertidumbres en las estimaciones de riesgo de cáncer fatal

Medida de la contribución a la varianza

Factor de Reducción Dosis/ tasa de dosis, F(E)

Incertirumbres no Específicas, F(Q)

Transferencia a la población USA, F(T)

Proyección del tiempo de vida (expectativa), F(P)

Incertidumbre estadística, F(RHN)

Incertidumbre Dosimétrica Total, F(D)

Mala-clasificación de la muerte por cáncer, F(R)

de NCRP, 1997


Riesgos por radiación – Embrión y feto

Umbral de dosis

efectos deterministas50-100 mSv

Retardo mental 40% / Sv

Cáncer y leucemia

Antes de los 10 años

A lo largo de la vida

2% / Sv15% / Sv

Efectos hereditarios 1% / Sv


a) Efectos deterministas. Umbral ~ 0.1 Gyb) 30 IQ unidades medio: 8-15º semana; <30 IQ unidades medio: 16 – 25º semanac) Riesgo en el útero ~ riesgo < 10 años de edad

Tipos de efectos tras la irradiación en el útero

Tiempo tras la concepción

EfectoIncidencia normal en el recién nacido

Primeras tres semanas

No hay efectos deterministas o estocásticos en el recién nacido

-

3 – 8 semanasPotencial para malformación de órganos a)

0.06(1 en 17)

8 – 25 semanasPotencial para retraso mental severo b)

5 × 10-3

(1 en 200)

4ta semana al fin del embarazo

Cáncer en la niñez o en la vida adulta c)

1 × 10-3

(1 en 1000)


Riesgos por radiación - embrión y feto

Dosis (mGy)

Efectos letales malformaciones

Retardo mental Cancer y leucemia antes de los 10 años

Cancer y leucemia a lo largo de la vida

1 nula →1×10-4 4×10-4 5×10-5 1.5×10-4 10 nula →1×10-3 4×10-3 5×10-4 1.5×10-3 50 nula →5×10-3 2×10-2 2.5×10-3 7.5×10-3

100 nula →1×10-2 4×10-2 5×10-3 1.5×10-2

Otras razones 3×10-3 4×10-2 7×10-3 1×10-3 0.2

Información de Suecia 1992


Riesgo en una población embarazada no expuesta a la radiación medicinal

Aborto espontáneo > 15%

Incidencia de anomalías genéticas 4-10%

Retardo de crecimiento intrauterino

4%

Incidencia de malformaciones mayores

2-4%


Probabilidad de generar niños saludables en función de la dosis de radiación

Dosis al conceptus (mGy) sobre el fondo natural

Probabilidad de no malformación

Probabilidad de no cáncer (0-19 años)

0 97 99.7

1 97 99.7

5 97 99.7

10 97 99.6

50 97 99.4

100 97 99.1

>100 posible, ver texto mayor


Dosis aproximada que recibe el feto (cuerpo total - mGy) de estudios de medicina nuclear para embarazo temprano y tardío

ProcedimientoActividad

(MBq)Temprano 9 meses

Tc-99m

Gammagrafía ósea 750 4.7 1.8

GG de pulmón V/P 240 0.9 0.9

GG hepática (coloide) 300 0.6 1.1

GG de tiroides 400 4.4 3.7

GG renal dinámica DTPA 750 9.0 3.5

Glóbulos rojos 930 6.0 2.5

I-123 Captación tiroidea 30 0.6 0.3

I-131 Captación tiroidea 0.55 0.04 0.15


Dosis y riesgos para diferentes exámenes diagnósticos (intrauterino)

Exposición Dosis media fetal

(mGy)Enfermedad hereditaria

Cáncer fatal hasta edad de 14

Radiografía

Abdomen 2.6 6.2 × 10-5 7.7 × 10-5

Enema bario 16 3.9 × 10-4 4.8 × 10-4

Ingesta bario 2.8 6.7 × 10-5 8.4 × 10-5

IV urografía 3.2 7.7 × 10-5 9.6 × 10-5

Espina lumbar 3.2 7.6 × 10-5 9.5 × 10-5

Pelvis 1.7 4.0 × 10-5 5.1 × 10-5

TAC

Abdomen 8.0 1.9 × 10-4 2.4 × 10-4

Espina lumbar 2.4 5.7 × 10-5 7.1 × 10-5

Pelvis 25 6.1 × 10-4 7.7 × 10-4

Medicina nuclear

GG ósea Tc-99m 3.3 7.9 × 10-4 1.0 × 10-4

GG cerebral Tc-99m 4.3 1.0 × 10-5 1.3 × 10-4


Comentarios sobre feto / embrión

• El feto/embrión es más sensible a la radiación ionizante que el humano adulto

• Aumenta la incidencia de aborto espontáneo pocos días después de la concepción

• Aumenta la incidencia de: – Retardo mental

– Micro-encefalitis (tamaño de cabeza pequeño) especialmente de 8 a 15 semanas después de la concepción

– Malformaciones: esqueléticas, genitales, crecimiento detenido

• Aumenta el riesgo de cáncer (especialmente leucemia)– Ambos, en niñez y ancianidad


Escala de exposiciones a radiación

1

10

100

1000

10000

0,1 1 10 100 1000 10000

Dosis (mGy)

Mu

ert

e p

or

Cá

nc

er

/an

ua

l/1

M h

ab

natural cancer mortality

additional cancerdeaths due to radiation

Mortalidad natural por cáncer

Muertes adicionales por cáncer producto de la radiacción

Fondo anual TAC

GG ósea

Fracción típica de radioterapiaDosis correspondiente a:


Ejemplo de cálculo de riesgo

• Supuestos:– Riesgo de 0.05 por Sv– 1.000 personas son expuestas a 5 mSv/ año por 20 años– Expectativa adicional de muerte por cáncer es

0.05 [cáncer /Sv] × 0.005 [ Sv/año] × 20 [años] ×1,000 [personas]= 5 muertes adicionales por cáncer debido a la radiación (5/1000)

• Población general: 23% (230/1000) de todas las muertes son producto del cáncer (son difícilmente detectables los 5 casos adicionales causados por radiación)

• Los cálculos se vuelven más complejos para exposiciones de órganos individuales frente a todo el cuerpo


Riesgos por radiación en examenes de rayos X

Examen Dosis en piel(mGy)

Dosis efectiva(mGy)

Riesgo(%)

Urografía 30 8 0.04

Espina lumbar 40 5 0.025

Abdomen 10 2.5 0.013

Tórax 2 0.25 0.0013

Extremidades 3 0.025 0.00013


Riesgos por radiación en medicina nuclear

Examen RadiofármacoDosis

efectiva(mSv)

Riesgo(%)

GG Miocárdica 201Tl-cloruro 23 0.12

GG Ósea 99mTc–MDP 3.6 0.018

GG Tiroides 99mTc-pertecnectato 1.1 0.006

GG Pulmonar 99mTc-MAA 0.9 0.005

Aclaramiento renal 51Cr-EDTA 0.01 0.00005


Promedio anual de riesgo de muerte en el Reino Unido por accidentes industriales y por cáncer debido al trabajo con radiación

de L. Collins 2000

Mina de carbón 1 en 7,000

Extracción de gas y petróleo 1 en 8,000

Construcción 1 en 16,000

Trabajo con radiación (1.5 mSv/y) 1 en 17,000

Manufactura del metal 1 en 34,000

Todas las manufacturas 1 en 90,000

Producción química 1 en 100,000

Todos los servicios 1 en 220,000


Comparación entre riesgos de trabajadores radiológicos y otros trabajadores

Tasa promedio de muerte 1989

(10-6/año)

Comercio 40

Manufactura 60

Servicios 40

Gobierno 90

Transporte 240

Construcción 320

Agricultura 400

Minas 430

Industrias seguras2 mSv/año (100 mSva lo largo de la vida)

Máximo nivel de exposiciónpermitido (20 mSv/año o1000 mSv a lo largo de la vida)


Las siguientes actividades se asocian a un riesgo de muerte de 1/1,000,000

• 10 días trabajando en un departamento de medicina nuclear

• Fumar 1.4 cigarrillos• Vivir 2 días en una ciudad contaminada• Viajar 6 minutos en canoa• 1.5 minutos de montañismo• Viajar 480 km en auto• Viajar 1,600 km en avión• Vivir 2 meses junto a un fumador• Beber 30 latas de gaseosa dietética

Riesgos


Disminución de expectativa de vida:

Hombre soltero 3500 díasHombre fumador 2250 díasMujer soltera 1600 días30% sobrepeso 1300 díasCáncer 980 díasTrabajador de la construcción 300 díasAccidente automovilístico 207 díasAccidente hogareño 95 díasTrabajo administrativo 30 díasAnálisis radiológico 6 días

Riesgos


¿¿Preguntas??


Discusión

Una mujer fue examinada mediante una gammagrafía ósea. Luego del estudio se percata que está en una etapa inicial de embarazo. Se encuentra sumamente preocupada y quiere realizar un aborto. Discutir cómo actuar.


Discusión

El fraccionamiento de dosis resulta en:• ¿Aumento de la sensibilidad a radiación de

fotones?• ¿Disminución de la sensibilidad a radiación de

fotones?• ¿Disminución de la sensibilidad a radiación de

partículas pesadas cargadas?• ¿Aumento de la sensibilidad a radiación de

partículas pesadas cargadas?


Discusión

Un paciente (radiobiólogo) quiere conocer el riesgo radiactivo que sufrirá en un análisis de flujo sanguíneo cerebral (1000 MBq Tc-99m).

¿Cómo responder?


Dónde obtener más información

• Otras secciones– Parte 2. Física de las radiaciones

• Lecturas complementarias:– OMS/OIEA. Manual de Protección radiológica en el

hospital y práctica general. Volumen 1. Requerimientos básicos (borrador manuscrito)

– Publicaciones de ICRP (41, 60, 84)– Reportes UNSCEAR – ALPEN E.L Biofísica de la Radiación. Academic Press,

1998 – RUSSEL, J.G.B. Diagnóstico con radiación, embarazo

y término, Br. J. Radiol. 62 733 (1989) 92-3.

protecciÓn radiolÓgica en medicina nuclear

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