radiologia y medicina física-generalidades

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1 Radiología y Medicina Física Los electrones se encuentran en la corteza del átomo, rodeando al núcleo. En el núcleo, tenemos protones (carga +) y neutrones (carga neutra, 0). Nº atómico = Z = nº de protones Nº Másico = A = nº de protones + nº de neutrones Isótopos= Nº de protones ≠ Nº neutrones. Ej. Carbono 14 -> 6P + 8N Cada nivel de energía posee 2n² electrones (n=1; n=2; n=3…) Desintegración natural: cuerpos que emiten radiaciones y se van desintegrando. Desintegración artificial: se consigue bombardeando átomos y sacando componentes del núcleo o de la corteza. El núcleo emite radiaciones α, β, γ. La corteza emite rayos X. Los rayos X y la radiación γ son electromagnéticos. Características de las fuentes radioactivas: Fuentes radioactivas: 1. Sustancias (radioisótopos) 2. Aparatos (Rayos X, aceleradores) El poder de penetración depende del tipo de radiación y de su energía. Se mide en eV, KeV y MeV. 1 eV= energía de un electrón sometido a una diferencia de potencias de 1V en el vacío. La ecografía no emite radiación ionizante. Existen radiaciones como las alfa que se pueden detener con un simple papel. Período de semidesintegración: vida activa de un radioisótopo, tiempo necesario para reducir a la mitad el número de átomos radioactivos. La actividad de un radioisótopo es la medida del número de desintegraciones por segundo. 1dps = 1 Bq 1µCi= 37000 Bq (µCi = microcuries) 1 Ci= 3,7x10¹⁰ Bq

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Generalidades de Medicina Física

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Page 1: Radiologia y Medicina Física-Generalidades

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Radiología y Medicina Física

Los electrones se encuentran en la corteza del átomo, rodeando al núcleo. En el núcleo,

tenemos protones (carga +) y neutrones (carga neutra, 0).

Nº atómico = Z = nº de protones

Nº Másico = A = nº de protones + nº de neutrones

Isótopos= Nº de protones ≠ Nº neutrones. Ej. Carbono 14 -> 6P + 8N

Cada nivel de energía posee 2n² electrones (n=1; n=2; n=3…)

Desintegración natural: cuerpos que emiten radiaciones y se van desintegrando.

Desintegración artificial: se consigue bombardeando átomos y sacando componentes del

núcleo o de la corteza. El núcleo emite radiaciones α, β, γ. La corteza emite rayos X. Los rayos X

y la radiación γ son electromagnéticos.

Características de las fuentes radioactivas:

Fuentes radioactivas:

1. Sustancias (radioisótopos)

2. Aparatos (Rayos X, aceleradores)

El poder de penetración depende del tipo de radiación y de su energía. Se mide en eV, KeV y

MeV.

1 eV= energía de un electrón sometido a una diferencia de potencias de 1V en el vacío.

La ecografía no emite radiación ionizante. Existen radiaciones como las alfa que se pueden

detener con un simple papel.

Período de semidesintegración: vida activa de un radioisótopo, tiempo necesario para reducir

a la mitad el número de átomos radioactivos.

La actividad de un radioisótopo es la medida del número de desintegraciones por segundo.

1dps = 1 Bq

1µCi= 37000 Bq (µCi = microcuries)

1 Ci= 3,7x10¹⁰ Bq

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Las radiaciones γ presentan mayor poder de penetración. A mayor energía, más poder de

penetración.

Medidas de las radiaciones y de sus efectos:

Radiación � Medio Material ---- puede tener respuesta biologica.

(si es un ser vivo)

Los efectos de las radiaciones sobre la materia se miden mediante el concepto de dosis:

equivalente e absorbida.

La dosis absorbida expresa la energia cedida por la radiación a cada unidad de masa irradiada

(Gray, Rad).

1 Gray = 100 rads

4 Grays representan la absorción de 1 energia equivalente a 1 caloria por cada kg de masa.

La dosis absorbida

Los efectos biologicos Naturaleza de la radiación (α, β, γ…)

De las radiaciones Distribución de la radiación sobre el organismo

Para medir los efectos biológicos (respuesta biologica) se utiliza la dosis equivalente. La unidad

es el Sievert (Sv) y el rem. 1Sv = 1 rem

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Dosis equivalente (Sv) (mide el efecto biologico de la radiacion) = Dosis absorbida (Gy) = Q – N

Dosis equivalente (rem) = Dosis absorbida (rad) = Q – N

Q= 1 = constante (para los rayos α, β, γ…)

La Q es una constante, proviene de radiaciones ionizantes y la N es si pertenece a una

radiacion α, β, γ, X… también es una constante.

Radiación natural y artificial

Rayos Cósmicos

Corteza terrestre

Fuentes naturales Aire

De Radiación Agua

Alimentos

Los elementos que constituyen la corteza terrestre llevan isótopos radioactivos contribuyendo

a la dosis recibida por los seres vivos variando de un lugar a outro en zonas de Brasil a India: 26

mSv/año.

Tipo de Roca Dosis/año (mrad/año)

Ra 226 U 288 Th 232 K 40

Igneas 24 25,8 36,8 24,6

Sedimentarias 13 7,7 18,4 14,6

Pizarras 20 7,7 30,6 36

Dependiendo del tipo de roca, se recibe más o menos radiación. En Galicia, se reciba m´s

porque la construcción es más granítica.

Aplicaciones médicas Utilización no pacífica (bombas atómicas) Fuentes Centrales nucleares Artificiales Aplicaciones industriales

Otras fuentes artificiales (tuberías, armas, aparatos, TV, sustancias luminiscentes)

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1µSv al año es lo que recibimos cada uno que vivimos en la tierra. Las radiaciones de televisión no emiten radiaciones ionizantes sino fotones. Las fuentes artificiales donde más se utilizan son en aplicaciones médicas. Para las tuberías y armas se les hacen radiografías para ver que no tengan poros y están correctamente hechas. Uso médico: 500 µSv Pruebas nucleares: 10µSv Descargas radioactivas al ambiente: 1µSv Otras procedencias: 5µSv + 3 Total = 518 µSv Recibimos 3 veces más por fuentes naturales que por fuentes artificiales. O sea, 75% vs 25%. La desintegración continúa de elementos radioactivos que hay en la tierra � productos gaseosos radioactivos � aire � seres vivos. EFECTOS BIOLÓGICOS

Organismo

Celula

Daña

Modifica

Medio H+

OH-

Irradiación

Lesiones corporales

Lesiones

somáticas

Lesiones

precoces

Lesiones

retardadas

Celulas reproductoras

Lesiones

hereditarias

En 1era generación

Generación siguiente

Radiación

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Muerte Dosis muy alta en todo el cuerpo

Datos sobre seres humanos

Fuentes de información

Eritema Idem, en piel Idem NA

Esterilidad Idem, en gónadas Idem NA

Cáncer Cualquier dosis o tasa de dosis

Extrapolación de datos

NA

Defectos Cualquier dosis o tasa de dosis

Experiencias con cobayas

NA

Alteraciones no malignas

Dosis muy altas Datos sobre humanos

NA

Alteraciones del desarrollo

Irradiación del feto Escasos datos en humanos

NA

Siempre lesivo:

Características generales de

La interacción de las radiaciones

Ionizantes con organismos vivos

EXAMEN:

Efectos:

- No estocásticos = esterilidad

- Estocásticos = carcinoma radioinducido

Efectos:

- Inmediatos: muerte, eritema, esterilidad

- Diferidos: muerte prematura o acortamiento, carcinomas, defectos, alteraciones no

malignas, alteraciones del desarrollo.

No estocásticos: siempre que sobrepase la dosis, producirá un efecto, la esterilidad.

Cuestión de azar probabilístico.

El depósito de energía ocurre rápidamente 10^-17s.

No es selectivo ni sobre la célula ni partes de ella.

Los cambios radioinducidos no son únicos ni específicos

Los cambios radioinducidos visibles requieren una

latencia que según la dosis varia de minutos a años.

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Estocásticos: es el efecto probabilístico no se sabe si va a provocar efecto.

Efectos biológicos:

- No estocásticos: al sobrepasar un nivel. Hay un umbral.

- Estocástico: hay nivel probabilístico, es al azar pero cuanto más radiación más

probabilidad de lesión.

Dosis (Sv) Efecto

0,25 No hay efectos especiales

0,50 Ligeras alteraciones en hemograma

1 Nausea y astenia

2 Nausea y astenia acentuada

3 2% más en 30 dias, 80% recuperación

4 50% en el 1er mes

7 Mortalidad próxima al 100%

Efectos somáticos por dosis creciente de radiación y en todo el cuerpo.

Irradiación y contaminación:

Irradiación: transferencia de energía desde un material a otro material sin que sea necesario el

contacto físico.

Contaminación: deposito de partículas sobre un medio material.

Contaminacion externa: deposito de material – en piel, vestidos…

Contaminacion interna: cuando penetra en el ser vivo (pulmones, ap. Digestivo, via sanguínea)

Fuente radiactiva: cuando está activa, perjudica.

- Externa: no hay efecto por la exposición.

- Átomos radioactivos dispersos en el ambiente respirable

- La sustancia radiactiva permanece en el organismo después de la exposición.

Contaminación:

- Fuentes radiactivas no encapsuladas: M. Nuclear; radioinmunoanálisis (RIA),

Bioquimica (riesgo de contaminación).

- Fuentes radioactivas capsuladas: braquiterapia, teleterapia (riesgo de irradiación).

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La Radioprotección

Destinada a proteger: pacientes, personal (técnico y facultativo) y población en general.

Principios fundamentales de la radioprotección:

- No se adoptará ninguna práctica si no implica un beneficio claro para el ser humano.

- La exposición de los individuos a las radiaciones ionizantes se mantendrán tan baja

como sea posible, teniendo en cuenta los pertinentes factores humanos, sociales y

económicos.

- La dosis equivalente recibida por los individuos no podrá superar NUNCA los limites

máximos legislados para cada situación;

Normas Básicas

- Protección contra la irradiación externa.

- Contra irradiación externa: limitación del tiempo de exposición, utilización de pantallas;

distanciamiento de la fuente de radiación.

- Limitación del tiempo de exposición: es una medida simple, eficaz y económica.

- Utilización de pantallas adecuadas;

- Las radiaciones a corta distancia van divergiendo. Si duplicamos la distancia del

paciente frente al haz de rayos X, éste recibirá una cuarta parte de lo que recibiría

antes. Cuanto más alejado de la fuente, menos radiación recibe (lógico, no?)

Prevenir y limitar la producción de efectos biológicos.

El personal expuesto ha de ser informado e instruido dependiendo de su responsabilidad y

riesgo de exposición del puesto de trabajo.

Radiaciones ionizantes: si las que pueden producir partículas con iones, cuando inciden

con una sustancia inerte o viva. (o más sencillo: capaz de provocar remover iones de

sustancias).

Protección:

Prevenir y limitar la producción de efectos biológicos en personal expuesto y las personas

en general.

Las radiacones ionizantes tienen movimiento ondulatorio. E= frecuencia x cdo

Rayos X = haz de luz o energía radiante

Velocidad de la luz = 3*10^8 m/s

A menor cdo, más energía.

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Leyes que obedecen los Rayos X:

- Por su cdo penetran materiales que absorben o reflejan la luz visible

- Hacen fluorescer ciertas sustancias

- Afectan las películas fotográfica

- Producen modificaciones biológicas somáticas y/o genéticas.

Como se originan los rayos X: al chocar una corriente de electrones a gran velocidad con la

materia.

Absorción de rayos X: por acción de los mismos; composición del objeto; espesor y densidad

del objeto.

Fuentes radioactivas:

- Naturales: rayos cósmicos, aire, agua, alimentos y corteza terrestre (1820 µSv)

- Artificiales: no pacíficos, médicos, industria, centrales nucleares (519 µSv)

Rayos X: haz de luz o energía radiante.

Velocidad: 310 000 Km/seg

CDO = 10 – 0,10 nm

Menor CDO, más energética son los rayos.

Como se originan los rayos X? Al chocar una corriente de electrones a gran velocidad con la

materia.

Absorción de los rayos X: por de los mismos; composición del objeto (Número atómico);

espesor y densidad del objeto.

Fuente radiactiva (Radiación) � Materia viva; deposito de energía � respuesta biológica

Efecto biológico: secundario a la absorción de energía. Produce lesiones morfológicas o

funcionales.

Protección contra la contaminación:

- Protección para las estructuras

- Protección del personal

- Dispositivos de seguridad en laboratorios que trabajan con fuentes radioactivas no

encapsuladas;

- Revestimiento de superficie

- Control de aguas usadas

- Ventilación

- Resistencia al fuego

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- Control de contaminación

Protección del personal:

- Vestido especial

- Guantes (de un solo uso)

- Mascara filtradora

- Aparato respiratorio aire comprimido

- Aparato respiratorio y equipo aislante.

Normales generales:

- Los límites de dosis son valores que nunca han de ser sobrepasados pudiendo

establecerse límites inferiores de acuerdo con estudios de optimización y justificación.

- Límite anual de dosis para PPE:

- 300 mSv (30 rem) – cristalino

- 50 mSv (5rem) – total organismo

Cualquier tejido u órgano en general 500 mSv (50 rem), manos, antebrazoes, pies, tobillo: 500

mSv.

Para el público, en general, 1/10 parte de la dosis para PPE.

Para PPE:

A menores de edad, entre 16 y 18 años: cantidad máxima que pueden recibir inferior a 3/10

partes del límite.

Los mayores en edad de procrear, no más de 13 mSv en el abdomen durante 3 meses.

Mujeres embarazadas no han de recibir más de 10 mSv durante el periodo de gestancia.

Pregunta examen: Una mujer embarazada puede recibir dosis y seguir trabajando? Sí,

mientras no sobrepase el límite de dosis.

Durante la realización de una operación especial, planificada que implique exposición externa,

la dosis no han de sobrepasar NUNCA el doble de los limites anuales fijados para cada caso.

No olvidar que las radiaciones ionizantes: no se tocan, no se huelen, no se ven, no se sienten.

Hay que señalizar los lugares de trabajo.

El PPE es obligatoriamente sometido al menos una vez al año a vigilancia médica. Así como la

determinación de la dosis recibida mediante el correspondiente dosímetro personal.

Los dosímetros personales pueden ser: cámara condenadora de lectura directa o placa

fotográfica de termoluminiscencia.

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Normas de utilización de los dosímetros personales:

- No pueden abrirse, manipularse ni someterse a condiciones adversas

- Ha de llevar siempre durante el trabajo

- Ha de llevarse en la parte del cuerpo con más riesgo

- Ha de evitarse su contaminación

- Los de película o termoluminiscencia han de llevarse cubiertos por el vestuario de

protección personal.

El dosímetro no puede salr del lugar de trabajo y su película debe ser leída mensualmente.

Radiobiologia

- Estudia los efectos biológicos producidos por las radiaciones ionizantes

- Basado en: experimentación “in vitro” y animales; estudio de lesiones radioinducidas.

- Los efectos biológicos son secundarios a la absorción de energía produciendo lesiones

morfológicas y funcionales.

Caracteristicas generales de la interaccion de las radiaciones ionizantes con órganos vivos

(LESIONA SIEMPRE):

- La interaccion es una cuestión de azar y probabilístico;

- El depósito de energía ocurre rapdiamente

- La interaccion de las radiaciones ionizantes no es selectiva ni sobre las células ni parte

de ellas.

- Los cambios radioinducidos no son únicos ni específicos.

- Los cambios visibles requieren un periodo de latencia que depenede de la dosis y del

tiempo (minutos, años…)

Interaccion inicial de la radiación ionizante en la célula

1º Absorcion de energía por acción directa (en moléculas y órganos) o acción indirecta (sobre

un medio en suspensión)

2º Ionizacion molecular

3º Ionizacion de moléculas anómalas

4º Efecto biológico: recuperación celular � Reversible

Afectación funcional y/o morfológica � IRREVERSIBLE!

Teoría del impacto:

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La interacción o impacto puede ocurrir sobre moléculas CLAVE o BLANCO de la célula con

consecuencias más graves.

El núcleo es 1000 veces más sensible a las R.I. que el citoplasma.

El DNA es la molécula clave.

Efectos de las R.I. sobre DNA (in vitro)

- Cambios de bases

- Rutura de enlace de H entre cadena DNA

- Ruptura esqueleto de una cadena

- Ruptura esqueleto de 2 cadenas

- Ruptura y unión cruzada al mismo DNA

- Ruptura con otra molécula

Resultados: Reparación o mutaciones en el DNA.

Respuesta sistemática a las RI’s:

- Depende de los órganos y éstos de los tejidos (estroma o parénquima)

- Respuesta :

o Cambios:

� Morfológicos (Precoz y reversible; Tardio y irreversible)

� Funcionales

� Leves

� Graves

� Curación (por regeneración “Ad integrum” – cicatrización; reparación,

fibrosis, atrofia

� No curación – necrosis tisular

� Se da un mecanismo u otro según la dosis y la sensibilidad del órgano

(específico para cada persona)

Medula ósea: menor número de células precursoras

Sangre: menor número de linfocitos

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Piel: atrofia, pigmentación, ulceras, cáncer.

Dosis moderada: alopecia pasajera

Dosis muy alta: afecta glándulas sebáceas y sudoríparas.

Digestivo: a dosis elevadas, inflamación de mucosas en boca y estomago. El estomago es más

radiosensible y todavía más el ID.

SNC: es el más resistente a la radiación.

Radiosensibilidad

Ley de Bergoni y Tribondeau (1906):

- Todas las células no responden igual a las RI;

- Existen células más radiosensible

- Mayor radiosensibilidad sobre células activamente mitóticas, indiferenciadas (no

maduras) y jóvenes.

El tiempo de aparición de lesiones varía según el tipo de célula influenciada por la tensión

biológica y las condiciones pre y postirradiación.

Factores que influyen en la respuesta:

- Físicos: la intensidad del efecto depende de la calidad, cantidad y tasa de dosis

(Cantidad absorbida/ intervalo de tiempo)

- Químicos:

� Radiosensibilizadores: Vitamina K, O2, temperatura.

� Radioprotectores: sulfidrido

- Biologicos: fase del ciclo celular, reparación intercelular, adaptación, radiosensibilidad

celular individual.

Efectos de las Radiaciones Ionizantes sobre los cromosomas:

- Rupturas:

o Una sola ruptura en un cromosoma � es lo más frecuente, se suele reparar.

o Una sola ruptura en cromosomas separados.

o Dos o más rupturas en un cromosoma.

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o Dos o más rupturas en cromosomas separados.

o Adhesividad de cromosomas separados.

- Cromosómicas: Las radiaciones no son únicas ni específicas.

Respuesta orgánica a la irradiación aguda total

- Es una respuesta general al síndrome de irradiación aguda.

- Dosis letal:

o aquella capaz de matar el organismo que la recibe (DL:50/50)

o En el hombre entre 350-400 rads.

- Fase prosémica: días, minutos

- Fase latente: semanas � Ninguno

Respuesta del embrión y del feto a las R.I.’s:

- Son muy radiosensibles

- Efectos graves: letalidad; anomalías congénitas; efectos a largo plazo.

- Varían con el tiempo de gestación � organogénesis � malformación

- No son lesiones específicas.

Efectos tardíos de las R.I.’s:

- Pueden ser inducidas por dosis bajas (<100rad) o dosis bajas crónicas;

- Características: largo tiempo de latencia, aparición en generaciones sucesivas

- Pueden ser:

o Somáticas (carcinógenas, cataratas, acortamiento de la vida)

o Genéticas (mutación)

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Riesgo = Probabilidad x daño

Riesgo/año (Datos del UK)

Muerte por:

- Tabaco: 1/200

- Natural: 1/500

- Accidentes de tráfico: 1/50000

- Accidentes domésticos: 1/10000

- Accidentes de trabajo: 1/20000

- Exposición a radiación ionizante: 1/80.000

Fase M es la más radiosensible de todas � fase de mitosis

Cuanta más mitosis hagan, más radiosensible.

Generar Rayos X:

Tubo de rayos X: cátodo (espiral, genera e-), y ánodo (atrae los e-, de tungsteno), con vacuo.

La ddp entre ánodo y cátodo origina los rayos X. 95% calor; 95% de los e- resultantes son Rx

que salen por todos los lados.

KV = acceleracion, velocidad con que los e- chocan

mA= intensidad; cantidad de e- que salen del ánodo.

t = segundos

Se forma 95% calor y 5% Rx, de los cuales 95% se propagan en diferentes direcciones y apenas

un 5% son utilizados.

E= Kv x mA x tiempo

A mayor Kv, más velocidad

A mayor mA, más cantidad de rayos X.

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+ velocidad � + capacidad de penetración, menor cdo

- velocidad � - capacidade de penetración, mayor cdo

E= h x ν

c = ν x λ

En niños: + Kv, + mA, -t

Prevención cáncer de mama � NO

Screening ≠ Prevención

Screening de cáncer de mama = No clínica – Anormalidades

Dx precoz ≠ prevención

Actividad preventiva secundaria:

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Prevalencia

1960 � 1/20

2000 � 1/11 = 11,11%

En hombres 2/4000

Factores de riesgo:

� Sexo

� Edad

� Antecedentes familiares

� Gen 17

� Número de embarazos

� Perfil hormonal

� Alcohol

� Raza

� Enfermedades previas de mama

� Cirugía previa

� E. endógenos

� Radiación

� Obesidad

� Menarquía precoz – menopausia tardía

Cáncer es clínico cuando se palpa y tiene diámetro superior a 1cm.

Duplicación a cada 23 o 209 días.

Cancer no clínico: 2 años – 18 años

Media = cáncer clínico � 8 años

Page 17: Radiologia y Medicina Física-Generalidades

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Detectado un cáncer de mama, se trata como si fuera de crecimiento rápido.

Criterios de screening:

- Tto. Eficaz � disponer de un tto. Eficaz;

- Alcanzar población de elevado riesgo

- Demonstrar eficacia de la infraestructura

- Aceptabilidad (si es bien recibida por la populación)

- >% progressiva/detección precoces.

La salud no tiene precio pero sí tiene COSTE.

Efectividad vs Eficacia � terminología sanitaria

Eficiencia � economicista

Coste:

Justificación:

- más frecuente en mujeres, principal causa de muerte;

- En mujeres de 45-75 años � mortalidad y morbilidad

- No es prevención primaria

- Si hacemos dx. Precoz � + años de vida; - mutilación

- Educación:

o Servicios (Rx, Ginecologia, Onco)

o Sanitaria

- Protocolos (obliga a la protocolización de las enfermedades y tratamientos)

A pesar de la protocolización, el cáncer de mama tiene comportamiento variable.