Gris (unidad)

El gray (símbolo: Gy ) es la unidad de dosis de radiación ionizante en el Sistema Internacional de Unidades (SI), definida como la absorción de un julio de energía de radiación por kilogramo de materia . ^[1]

Se utiliza como unidad de la dosis absorbida de la cantidad de radiación que mide la energía depositada por la radiación ionizante en una unidad de masa de material absorbente, y se utiliza para medir la dosis administrada en radioterapia , irradiación de alimentos y esterilización por radiación . Es importante para predecir los posibles efectos agudos sobre la salud, como el síndrome de radiación aguda , y se utiliza para calcular la dosis equivalente utilizando el sievert , que es una medida del efecto estocástico sobre la salud del cuerpo humano.

El gray también se utiliza en metrología de radiación como unidad de la cantidad de radiación kerma ; definida como la suma de las energías cinéticas iniciales de todas las partículas cargadas liberadas por la radiación ionizante no cargada ^[a] en una muestra de materia por unidad de masa. La unidad recibió su nombre en honor al físico británico Louis Harold Gray , pionero en la medición de la radiación de rayos X y radio y sus efectos sobre el tejido vivo. ^[2]

El gray fue adoptado como parte del Sistema Internacional de Unidades en 1975. La unidad cgs correspondiente al gray es el rad (equivalente a 0,01 Gy), que sigue siendo común en gran medida en los Estados Unidos, aunque "fuertemente desaconsejado" en la guía de estilo del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de EE. UU . ^[3]

El gris tiene varios campos de aplicación en la medición de dosis:

La medición de la dosis absorbida en el tejido es de importancia fundamental en radiobiología y radioterapia , ya que es la medida de la cantidad de energía que la radiación incidente deposita en el tejido diana. La medición de la dosis absorbida es un problema complejo debido a la dispersión y la absorción, y existen muchos dosímetros especializados para estas mediciones, que pueden cubrir aplicaciones en 1-D, 2-D y 3-D. ^{[4] [5] [6]}

En la radioterapia, la cantidad de radiación aplicada varía según el tipo y el estadio del cáncer que se esté tratando. En los casos curativos, la dosis típica para un tumor epitelial sólido oscila entre 60 y 80 Gy, mientras que los linfomas se tratan con 20 a 40 Gy. Las dosis preventivas (adyuvantes) suelen rondar los 45-60 Gy en fracciones de 1,8-2 Gy (para cánceres de mama, cabeza y cuello).

La dosis de radiación promedio de una radiografía abdominal es de 0,7 milisieverts (0,0007 Sv), la de una tomografía computarizada abdominal es de 8 mSv, la de una tomografía computarizada pélvica es de 6 mGy y la de una tomografía computarizada selectiva del abdomen y la pelvis es de 14 mGy. ^[7]

La dosis absorbida también juega un papel importante en la protección radiológica , ya que es el punto de partida para calcular el riesgo estocástico para la salud de niveles bajos de radiación, que se define como la probabilidad de inducción de cáncer y daño genético. ^[8] El gray mide la energía total absorbida de la radiación, pero la probabilidad de daño estocástico también depende del tipo y energía de la radiación y de los tipos de tejidos involucrados. Esta probabilidad está relacionada con la dosis equivalente en sieverts (Sv), que tiene las mismas dimensiones que el gray. Está relacionada con el gray por factores de ponderación descritos en los artículos sobre dosis equivalente y dosis efectiva .

El Comité Internacional de Pesas y Medidas afirma: "Para evitar cualquier riesgo de confusión entre la dosis absorbida D y la dosis equivalente H , se deben utilizar los nombres especiales para las respectivas unidades, es decir, se debe utilizar el nombre gray en lugar de julios por kilogramo para la unidad de dosis absorbida D y el nombre sievert en lugar de julios por kilogramo para la unidad de dosis equivalente H ". ^[9]

${\displaystyle 1\ \mathrm {Gy} =1\ {\frac {\mathrm {J} }{\mathrm {kg} }}=1\ {\frac {\mathrm {m} ^{2}}{\ matemáticas {s} ^{2}}}}$

Los diagramas adjuntos muestran cómo se obtiene primero la dosis absorbida (en grays) mediante técnicas computacionales y a partir de este valor se derivan las dosis equivalentes. Para los rayos X y los rayos gamma, el gray es numéricamente el mismo valor cuando se expresa en sieverts, pero para las partículas alfa un gray equivale a 20 sieverts y se aplica un factor de ponderación de la radiación en consecuencia.

El gray se utiliza convencionalmente para expresar la gravedad de lo que se conoce como "efectos tisulares" de las dosis recibidas en la exposición aguda a altos niveles de radiación ionizante. Se trata de efectos que es seguro que ocurran, a diferencia de los efectos inciertos de los niveles bajos de radiación que tienen una probabilidad de causar daño. Una exposición aguda de todo el cuerpo a 5 grays o más de radiación de alta energía suele provocar la muerte en un plazo de 14 días. _La LD1 es de 2,5 Gy, la LD50 _es de 5 Gy y la LD99 _es de 8 Gy. ^[10] La dosis LD50 _representa 375 julios para un adulto de 75 kg.

El Gray se utiliza para medir las tasas de dosis absorbidas en materiales no tisulares para procesos como el endurecimiento por radiación , la irradiación de alimentos y la irradiación de electrones . Medir y controlar el valor de la dosis absorbida es vital para garantizar el correcto funcionamiento de estos procesos.

El kerma (" energía cinética liberada por unidad de masa ") se utiliza en metrología de radiación como una medida de la energía liberada de ionización debido a la irradiación y se expresa en grays . Es importante destacar que la dosis de kerma es diferente de la dosis absorbida, dependiendo de las energías de radiación involucradas, en parte porque no se tiene en cuenta la energía de ionización. Si bien es aproximadamente igual a energías bajas, el kerma es mucho más alto que la dosis absorbida a energías más altas, porque algo de energía escapa del volumen absorbente en forma de radiación de frenado (rayos X) o electrones de movimiento rápido.

El kerma, cuando se aplica al aire, es equivalente a la antigua unidad roentgen de exposición a la radiación, pero existe una diferencia en la definición de estas dos unidades. El gray se define independientemente de cualquier material objetivo; sin embargo, el roentgen se definió específicamente por el efecto de ionización en aire seco, que no necesariamente representaba el efecto en otros medios.

Wilhelm Röntgen descubrió los rayos X el 8 de noviembre de 1895 y su uso se extendió muy rápidamente para el diagnóstico médico, en particular en huesos rotos y objetos extraños incrustados, donde supusieron una mejora revolucionaria respecto de las técnicas anteriores.

Debido al uso generalizado de los rayos X y a la creciente conciencia de los peligros de la radiación ionizante, se hicieron necesarios estándares de medición de la intensidad de la radiación y varios países desarrollaron los suyos propios, pero utilizando diferentes definiciones y métodos. Finalmente, con el fin de promover la estandarización internacional, el primer Congreso Internacional de Radiología (CIR), que se reunió en Londres en 1925, propuso un organismo independiente para considerar las unidades de medida. Se denominó Comisión Internacional de Unidades y Medidas de Radiación , o ICRU, ^[b] y se creó en el Segundo CIR en Estocolmo en 1928, bajo la presidencia de Manne Siegbahn . ^{[11] [12] [c]}

Una de las primeras técnicas para medir la intensidad de los rayos X fue medir su efecto ionizante en el aire mediante una cámara de iones llena de aire . En la primera reunión de la ICRU se propuso que una unidad de dosis de rayos X se definiera como la cantidad de rayos X que produciría un esu de carga en un centímetro cúbico de aire seco a 0  °C y 1 atmósfera estándar de presión. Esta unidad de exposición a la radiación se denominó roentgen en honor a Wilhelm Röntgen, que había fallecido cinco años antes. En la reunión de la ICRU de 1937, esta definición se amplió para aplicarla a la radiación gamma . ^[13] Este enfoque, aunque supuso un gran avance en la estandarización, tenía la desventaja de no ser una medida directa de la absorción de la radiación, y por tanto del efecto de ionización, en varios tipos de materia, incluido el tejido humano, y era una medida únicamente del efecto de los rayos X en una circunstancia específica: el efecto de ionización en aire seco. ^[14]

En 1940, Louis Harold Gray, que había estado estudiando el efecto del daño neutrónico en el tejido humano, junto con William Valentine Mayneord y el radiobiólogo John Read, publicó un artículo en el que se proponía una nueva unidad de medida, denominada gramo roentgen (símbolo: gr), y se definía como "aquella cantidad de radiación neutrónica que produce un incremento de energía en la unidad de volumen de tejido igual al incremento de energía producido en la unidad de volumen de agua por un roentgen de radiación". ^[15] Se descubrió que esta unidad era equivalente a 88 ergios en el aire, e hizo que la dosis absorbida, como se la conoció posteriormente, dependiera de la interacción de la radiación con el material irradiado, no solo como una expresión de la exposición o intensidad de la radiación, que representaba el roentgen. En 1953, la ICRU recomendó el rad , equivalente a 100 erg/g, como la nueva unidad de medida de la radiación absorbida. El rad se expresó en unidades cgs coherentes . ^[13]

A finales de los años 1950, la CGPM invitó a la ICRU a unirse a otros organismos científicos para trabajar en el desarrollo del Sistema Internacional de Unidades , o SI. ^[16] La CCU decidió definir la unidad SI de radiación absorbida como la energía depositada por partículas cargadas reabsorbidas por unidad de masa de material absorbente, que es como se había definido el rad, pero en unidades MKS sería equivalente al julio por kilogramo. Esto fue confirmado en 1975 por la 15.ª CGPM, y la unidad fue denominada "gray" en honor a Louis Harold Gray, que había fallecido en 1965. El gray era, por tanto, igual a 100 rad. Cabe destacar que el centigray (numéricamente equivalente al rad) todavía se utiliza ampliamente para describir las dosis absolutas absorbidas en radioterapia.

La adopción del gray por la 15ª Conferencia General de Pesas y Medidas como unidad de medida de la absorción de la radiación ionizante , la absorción de energía específica y el kerma en 1975 ^[17] fue la culminación de más de medio siglo de trabajo, tanto en la comprensión de la naturaleza de la radiación ionizante como en la creación de cantidades y unidades de radiación coherentes.

La siguiente tabla muestra las cantidades de radiación en unidades SI y no SI.

• Producto dosis  -área: cantidad utilizada para evaluar el riesgo de radiación X (Gy·cm ² )
• Sistema Internacional de Unidades  – Forma moderna del sistema métrico (unidades base del SI)
• Órdenes de magnitud (radiación)  : comparación de una amplia gama de dosis de radiación
• Orden de magnitud (unidad)  : Escala de números con una relación fija
• Rad (unidad de radiación)  : unidad no perteneciente al SI que mide la dosis absorbida de radiación ionizante.
• Roentgen (unidad)  : medición de la exposición a la radiación
  • Hombre equivalente de Roentgen  – Unidad de radiación
• Sievert , unidad derivada del SI de dosis equivalente de radiación
  • Unidad derivada del SI  : unidad de medida derivada del valor métrico básico

• Boyd, MA (1–5 de marzo de 2009). El confuso mundo de la dosimetría de radiación—9444 (PDF) . Conferencia WM2009 (Simposio sobre gestión de residuos). Phoenix, AZ. Archivado desde el original (PDF) el 2016-12-21 . Consultado el 2014-07-07 .Una descripción de las diferencias cronológicas entre los sistemas de dosimetría de los EE.UU. y la ICRP.