Dosis efectiva (radiación)
Probabilidad de efectos nocivos para la salud por la radiación ionizante

La dosis efectiva es una cantidad de dosis en el sistema de protección radiológica de la Comisión Internacional de Protección Radiológica (CIPR) . [1]

Es la suma ponderada por tejido de las dosis equivalentes en todos los tejidos y órganos específicos del cuerpo humano y representa el riesgo estocástico para la salud de todo el cuerpo, que es la probabilidad de inducción de cáncer y efectos genéticos, de niveles bajos de radiación ionizante . [2] [3] Tiene en cuenta el tipo de radiación y la naturaleza de cada órgano o tejido que se irradia, y permite la suma de las dosis de los órganos debido a los diferentes niveles y tipos de radiación, tanto interna como externa, para producir una dosis efectiva calculada general.

La unidad del SI para la dosis efectiva es el sievert (Sv), que representa una probabilidad del 5,5 % de desarrollar cáncer. [4] La dosis efectiva no está pensada como una medida de los efectos deterministas sobre la salud, que es la gravedad del daño tisular agudo que es seguro que ocurrirá, que se mide por la cantidad de dosis absorbida . [5]

El concepto de dosis efectiva fue desarrollado por Wolfgang Jacobi y publicado en 1975, y fue tan convincente que la CIPR lo incorporó en sus recomendaciones generales de 1977 (publicación 26) como "dosis equivalente efectiva". [6] El nombre "dosis efectiva" reemplazó al nombre "dosis equivalente efectiva" en 1991. [7] Desde 1977 ha sido la magnitud central para la limitación de dosis en el sistema internacional de protección radiológica de la CIPR . [1]

Usos

Magnitudes de dosis externas utilizadas en protección radiológica y dosimetría

Según la CIPR, los principales usos de la dosis efectiva son la evaluación prospectiva de la dosis para la planificación y optimización de la protección radiológica, y la demostración del cumplimiento de los límites de dosis para fines reglamentarios. La dosis efectiva es, por tanto, una magnitud de dosis central para fines reglamentarios. [8]

La CIPR también afirma que la dosis efectiva ha hecho una contribución significativa a la protección radiológica, ya que ha permitido sumar las dosis de la exposición corporal total y parcial a la radiación externa de diversos tipos y a la ingesta de radionucleidos. [9]

Uso para dosis externa

El cálculo de la dosis efectiva es necesario en el caso de una irradiación parcial o no uniforme del cuerpo humano, ya que la dosis equivalente no tiene en cuenta el tejido irradiado, sino únicamente el tipo de radiación. Los distintos tejidos corporales reaccionan a la radiación ionizante de forma diferente, por lo que la ICRP ha asignado factores de sensibilidad a tejidos y órganos específicos, de modo que se pueda calcular el efecto de la irradiación parcial si se conocen las regiones irradiadas. [10] Un campo de radiación que irradie solo una parte del cuerpo conllevará un riesgo menor que si el mismo campo irradiara todo el cuerpo. Para tener esto en cuenta, se calculan y suman las dosis efectivas para las partes componentes del cuerpo que han sido irradiadas. Esto se convierte en la dosis efectiva para todo el cuerpo, la cantidad de dosis E. Es una cantidad de dosis de "protección" que se puede calcular, pero no se puede medir en la práctica.

Una dosis efectiva conllevará el mismo riesgo efectivo para todo el cuerpo independientemente de dónde se aplique, y conllevará el mismo riesgo efectivo que la misma cantidad de dosis equivalente aplicada uniformemente a todo el cuerpo.

Uso para dosis interna

La dosis efectiva se puede calcular para la dosis comprometida, que es la dosis interna resultante de la inhalación, ingestión o inyección de materiales radiactivos.

La cantidad de dosis utilizada es:

La dosis efectiva comprometida, E( t ), es la suma de los productos de las dosis equivalentes comprometidas en el órgano o tejido y los factores de ponderación tisulares apropiados W T , donde t es el tiempo de integración en años posteriores a la ingesta. El período de compromiso se considera de 50 años para los adultos y de 70 años para los niños. [11]

Cálculo de la dosis efectiva

Gráfico que muestra las relaciones de las cantidades de dosis de protección en unidades del SI

La radiación ionizante deposita energía en la materia irradiada. La cantidad utilizada para expresar esto es la dosis absorbida , una cantidad de dosis física que depende del nivel de radiación incidente y de las propiedades de absorción del objeto irradiado. La dosis absorbida es una cantidad física y no es un indicador satisfactorio del efecto biológico, por lo que para permitir la consideración del riesgo radiológico estocástico, la Comisión Internacional de Unidades y Medidas de Radiación (ICRU) y la ICRP idearon las cantidades de dosis equivalente y dosis efectiva para calcular el efecto biológico de una dosis absorbida.

Para obtener una dosis efectiva, la dosis absorbida calculada en el órgano D T se corrige primero para el tipo de radiación utilizando el factor W R para dar un promedio ponderado de la cantidad de dosis equivalente H T recibida en los tejidos corporales irradiados, y el resultado se corrige además para los tejidos u órganos que se irradian utilizando el factor W T , para producir la cantidad de dosis efectiva E .

La suma de las dosis efectivas para todos los órganos y tejidos del cuerpo representa la dosis efectiva para todo el cuerpo. Si solo se irradia una parte del cuerpo, entonces solo se utilizan esas regiones para calcular la dosis efectiva. Los factores de ponderación de los tejidos suman 1,0, de modo que si se irradia un cuerpo entero con radiación externa que penetra de manera uniforme, la dosis efectiva para todo el cuerpo es igual a la dosis equivalente para todo el cuerpo.

Uso del factor de ponderación del tejido¿Qué ?

Los factores de ponderación tisular de la ICRP se dan en la tabla adjunta, y también se dan las ecuaciones utilizadas para calcular la dosis absorbida o la dosis equivalente.

Algunos tejidos, como la médula ósea, son especialmente sensibles a la radiación, por lo que se les asigna un factor de ponderación desproporcionadamente grande en relación con la fracción de masa corporal que representan. Otros tejidos, como la superficie ósea dura, son particularmente insensibles a la radiación y se les asigna un factor de ponderación desproporcionadamente bajo.

Factores de ponderación para diferentes tejidos [12]
ÓrganosFactores de ponderación del tejido
CIPR26
1977		CIPR60
1990 [13]		CIPR103
2007 [14]
Góndolas0,250,200,08
Médula ósea roja0,120,120,12
Colon–0,120,12
Pulmón0,120,120,12
Estómago–0,120,12
Pechos0,150,050,12
Vejiga–0,050,04
Hígado–0,050,04
Esófago–0,050,04
Tiroides0,030,050,04
Piel–0,010,01
Superficie ósea0,030,010,01
Glándulas salivales––0,01
Cerebro––0,01
Resto del cuerpo0,300,050,12
Total1.001.001.00

Calculando a partir de la dosis equivalente:

mi = ∑ yo Yo yo ⋅ yo yo = ∑ yo Yo yo ∑ R Yo R ⋅ D ¯ yo , R {\displaystyle E=\suma _{T}W_{T}\cdot H_{T}=\suma _{T}W_{T}\suma _{R}W_{R}\cdot {\overline {D}}_{T,R}} .

Calculando a partir de la dosis absorbida:

mi = ∑ yo Yo yo ∑ R Yo R ⋅ ∫ yo D R ( incógnita , y , el ) ρ ( incógnita , y , el ) d V ∫ yo ρ ( incógnita , y , el ) d V {\displaystyle E=\sum _{T}W_{T}\sum _{R}W_{R}\cdot {\frac {\displaystyle \int _{T}D_{R}(x,y,z)\rho (x,y,z)dV}{\displaystyle \int _{T}\rho (x,y,z)dV}}}

Dónde

mi {\estilo de visualización E} es la dosis efectiva para todo el organismo
yo yo Estilo de visualización: H_{T} es la dosis equivalente absorbida por el tejido T
Yo yo Estilo de visualización: W_{T} es el factor de ponderación del tejido definido por la reglamentación
Yo R Estilo de visualización W_ {R}} es el factor de ponderación de la radiación definido por la reglamentación
D ¯ yo , R {\displaystyle {\overline {D}}_{T,R}} es la dosis absorbida promediada en masa en el tejido T por el tipo de radiación R
D R ( incógnita , y , el ) Estilo de visualización D_{R}(x,y,z)} es la dosis absorbida de radiación tipo R en función de la ubicación
ρ ( incógnita , y , el ) {\displaystyle \rho(x,y,z)} es la densidad en función de la ubicación
V {\estilo de visualización V} es volumen
yo {\estilo de visualización T} ¿Es el tejido u órgano de interés?

Los factores de ponderación de tejidos de la ICRP se eligen para representar la fracción de riesgo para la salud, o efecto biológico, que es atribuible al tejido específico mencionado. Estos factores de ponderación se han revisado dos veces, como se muestra en el gráfico anterior.

La Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos todavía utiliza los factores de ponderación de tejidos de la CIPR de 1977 en sus reglamentaciones, a pesar de las recomendaciones revisadas posteriormente de la CIPR. [15]

Por tipo de imagen médica

Dosis efectiva según el tipo de imagen médica
Órganos dianaTipo de examenDosis efectiva en adultos [16]Tiempo equivalente de radiación de fondo [16]
TC de la cabezaSerie única2 mSv8 meses
Con + sin radiocontraste4 mSv16 meses
PechoTC del tórax7 mSv2 años
Tomografía computarizada de tórax, protocolo de detección de cáncer de pulmón1,5 mSv6 meses
Radiografía de tórax0,1 mSv10 días
CorazónAngiografía coronaria por TC12 mSv4 años
Tomografía computarizada coronaria para medir el calcio3 mSv1 año
AbdominalTC de abdomen y pelvis10 mSv3 años
TC de abdomen y pelvis, protocolo de dosis baja3 mSv [17]1 año
TC de abdomen y pelvis, con + sin radiocontraste20 mSv7 años
Colonografía por TC6 mSv2 años
Pielograma intravenoso3 mSv1 año
Serie gastrointestinal superior6 mSv2 años
Serie gastrointestinal inferior8 mSv3 años
Columna vertebralRadiografía de columna1,5 mSv6 meses
TC de la columna vertebral6 mSv2 años
ExtremidadesRadiografía de extremidad0,001 mSv3 horas
Angiografía por TC de las extremidades inferiores0,3 - 1,6 mSv [18]5 semanas - 6 meses
Radiografía dental0,005 mSv1 día
DEXA (densidad ósea)0,001 mSv3 horas
Combinación PET-CT25 mSv8 años
Mamografía0,4 mSv7 semanas

Efectos sobre la salud

La radiación ionizante es generalmente dañina y potencialmente letal para los seres vivos, pero puede tener beneficios para la salud en la radioterapia para el tratamiento del cáncer y la tirotoxicosis . Su efecto más común es la inducción de cáncer con un período de latencia de años o décadas después de la exposición. Las dosis altas pueden causar quemaduras por radiación visualmente dramáticas y/o una muerte rápida a través del síndrome de radiación aguda . Las dosis controladas se utilizan para la obtención de imágenes médicas y la radioterapia .

Nomenclatura reglamentaria

Normativa del Reino Unido

El Reglamento sobre radiaciones ionizantes del Reino Unido de 1999 define su uso del término dosis efectiva: "Cualquier referencia a una dosis efectiva significa la suma de la dosis efectiva para todo el cuerpo por radiación externa y la dosis efectiva comprometida por radiación interna". [19]

Dosis equivalente efectiva en EE.UU.

La Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos ha mantenido en el sistema de regulación estadounidense el antiguo término equivalente de dosis efectiva para referirse a una cantidad similar a la dosis efectiva de la ICRP. La dosis equivalente efectiva total (TEDE) de la NRC es la suma de la dosis efectiva externa con la dosis comprometida interna; en otras palabras, todas las fuentes de dosis.

En EE. UU., la dosis equivalente acumulada debida a la exposición externa de todo el cuerpo normalmente se informa a los trabajadores de energía nuclear en informes dosimétricos regulares.

  • equivalente de dosis profunda (DDE), que es propiamente una dosis equivalente para todo el cuerpo
  • equivalente de dosis superficial (EDE), que en realidad es la dosis efectiva para la piel

Historia

El concepto de dosis efectiva fue introducido en 1975 por Wolfgang Jacobi (1928–2015) en su publicación "El concepto de dosis efectiva: una propuesta para la combinación de dosis orgánicas". [6] [20] Fue rápidamente incluido en 1977 como "dosis efectiva equivalente" en la Publicación 26 de la ICRP. En 1991, la publicación 60 de la ICRP acortó el nombre a "dosis efectiva". [21] A esta cantidad a veces se la denomina incorrectamente "dosis equivalente" debido al nombre anterior, y ese nombre erróneo a su vez causa confusión con la dosis equivalente . Los factores de ponderación tisular fueron revisados ​​en 1990 y 2007 debido a nuevos datos.

Uso futuro de la dosis efectiva

En el Tercer Simposio Internacional de la CIPR sobre el Sistema de Protección Radiológica, celebrado en octubre de 2015, el Grupo de Trabajo 79 de la CIPR informó sobre el "Uso de la dosis efectiva como magnitud de protección radiológica relacionada con el riesgo".

Esto incluía una propuesta para dejar de utilizar la dosis equivalente como una cantidad de protección independiente, lo que evitaría la confusión entre dosis equivalente, dosis efectiva y dosis equivalente, y utilizar la dosis absorbida en Gy como una cantidad más apropiada para limitar los efectos deterministas en el cristalino, la piel, las manos y los pies. [22]

También se propuso que la dosis efectiva se pudiera utilizar como un indicador aproximado del posible riesgo de los exámenes médicos. Estas propuestas deberán pasar por las siguientes etapas:

  • Discusión en los comités de la CIPR
  • Revisión del informe por el Grupo de Trabajo
  • Reconsideración por Comités y Comisión Principal
  • Consulta pública

Véase también

Referencias

  1. ^ ab Publicación de la ICRP, 103, párrafo 103
  2. ^ Publicación 103 de la ICRP, glosario
  3. ^ Publicación 103 de la CIPR, párrafos 104 y 105
  4. ^ Publicación 103 de la CIPR
  5. ^ Informe 103 de la CIPR, párrafos 104 y 105
  6. ^ ab Revista de protección radiológica Vol.35 No.3 2015. "Obituario - Wolfgang Jacobi 1928 - 2015."
  7. ^ Resumen ejecutivo de la publicación 103 de la ICRP, párrafo 101
  8. ^ Resumen ejecutivo de la publicación 103 de la ICRP, párrafo 103
  9. ^ Publicación 103 de la CIPR, párrafo 101
  10. ^ Publicación 103 de la ICRP, párrafo 22 y glosario
  11. ^ Publicación 103 de la ICRP - Glosario.
  12. ^ UNSCEAR-2008 Anexo A página 40, tabla A1, consultado el 20 de julio de 2011
  13. ^ Vennart, J. (1991). "Recomendaciones de 1990 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica". Anales de la ICRP . Publicación de la ICRP 60. 21 (1–3): 8. Bibcode :1991JRP....11..199V. doi : 10.1016/0146-6453(91)90066-P . ISBN : 978-0-08-041144-6.
  14. ^ "Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica". Anales de la ICRP . Publicación de la ICRP 103. 37 (2–4). 2007. ISBN 978-0-7020-3048-2Archivado desde el original el 16 de noviembre de 2012 . Consultado el 17 de mayo de 2012 .
  15. ^ 10 CFR 20.1003. Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos. 2009. Consultado el 25 de noviembre de 2012 .
  16. ^ ab A menos que se especifique lo contrario en los recuadros, la referencia es:
    - "Dosis de radiación en exámenes de rayos X y TC". RadiologyInfo.org por Radiological Society of North America . Consultado el 23 de octubre de 2017 .
  17. ^ Brisbane, Wayne; Bailey, Michael R.; Sorensen, Mathew D. (2016). "Una descripción general de las técnicas de diagnóstico por imágenes de cálculos renales". Nature Reviews Urology (artículo de revisión). 13 (11). Springer Nature: 654–662. doi :10.1038/nrurol.2016.154. ISSN  1759-4812. PMC 5443345 . PMID  27578040. 
  18. ^ Zhang, Zhuoli; Qi, Li; Meinel, Felix G.; Zhou, Chang Sheng; Zhao, Yan E.; Schoepf, U. Joseph; Zhang, Long Jiang; Lu, Guang Ming (2014). "Calidad de imagen y dosis de radiación de la angiografía por TC de extremidades inferiores utilizando 70 kVp, adquisición de tono alto y reconstrucción iterativa confirmada por sinograma". PLOS ONE . ​​9 (6): e99112. Bibcode :2014PLoSO...999112Q. doi : 10.1371/journal.pone.0099112 . ISSN  1932-6203. PMC 4051648 . PMID  24915439. 
  19. ^ Reglamento sobre radiaciones ionizantes del Reino Unido de 1999
  20. ^ Jacobi W (1975). "El concepto de dosis efectiva - Una propuesta para la combinación de dosis en órganos". Radiat. Environ. Biophys . 12 (2): 101–109. doi :10.1007/BF01328971. PMID  1178826. S2CID  44791936.
  21. ^ Publicación 103 de la CIPR, párrafo 101
  22. ^ "Uso de dosis efectiva", John Harrison. 3er Simposio Internacional sobre el Sistema de Protección Radiológica, octubre de 2015, Seúl.

MA Boyd. "El confuso mundo de la dosimetría de la radiación - 9444" (PDF) . Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos . Archivado desde el original (PDF) el 21 de diciembre de 2016. Consultado el 26 de mayo de 2014 . – una descripción de las diferencias cronológicas entre los sistemas dosimétricos de los EE.UU. y de la ICRP

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