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Antes de analizar los efectos biológicos es conveniente hacer un repaso de las unidades utilizadas para medir las dosis de radiación.
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Las magnitudes y unidades de exposición son las encargadas de valorar la capacidad de ionización que posee un haz de radiación
Unidades de exposición a la radiación
Sin embargo, una cosa es la emisión de radiación y otra su absorción por la materia, por ello, se miden con unidades diferentes. Con la dosis de absorción, de cualquier tipo de radiación ionizante, se pretende valorar la cantidad de radiación que es absorbida por la materia. Sus unidades son:
Unidades de absorción de la radiación
La unidad común de la dosis de radiación absorbida es el rad, que es la cantidad de radiación que lleva a la absorción de 1·10-5 J por gramo de material irradiado. Sin embargo, el efecto biológico de la radiación depende de la región del cuerpo que se ha expuesto y del tipo de radiación.
Dosis equivalente
El poder ionizante de las diferentes radiaciones es diferente; sus efectos sobre las células también son diferentes. Para el mismo órgano, la radiación alfa y los neutrones causan más daño que las radiaciones gamma y beta. Por ello, cada radiación viene afectada por una efectividad biológica relativa (RBE) diferente. La dosis equivalente es el producto de la dosis absorbida por el RBE.
Dosis equivalente = Dosis absorbida x RBE
En la práctica, la Eficacia Biológica Relativa representa el cociente en donde se compara el efecto biológico de un rad de rayos X producido a 200 KeV, con el efecto biológico de un rad de cualquier otro tipo de radiación ionizante. El resultado es un número adimensional que recibe la denominación de Factor de Calidad ( Q ), y que expresa el grado de agresividad de los diferentes tipos de radiación en su comparación con los rayos X. Este factor de calidad es 1 para rayos X, rayos γ y partículas β; su valor es 20 para partículas α y entre 5 y 20 para los neutrones.
La dosis equivalente, por tanto, se mide en rem o Sievert. Un rem (roentgen equivalent for man, equivalente roentgen para el hombre) es:
1 rem = 1 rad x 1 RBE
Con posterioridad se instauró el sievert como una nueva unidad para su uso en el S.I. El sievert es igual al julio por kilogramo. Un Sievert es equivalente a 100 rem.
Dosis efectiva
Por otra parte, la probabilidad del efecto biológico depende del órgano afectado. Para tenerlo en cuenta se ha definido un factor Wt para cada órgano del cuerpo. Este factor es independiente de la radiación y de su energía. La unidad de dosis efectiva es también el sievert.
La dosis efectiva de radiación en un órgano concreto se calcula de la siguiente manera:
Dosis efectiva = Dosis equivalente x Wt
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EFECTOS BIOLÓGICOS
Los daños biológicos de la radiación se entienden como resultado de la ruptura de enlaces químicos en el ADN. Esos daños pueden ser directos o indirectos. Los primeros se producen por el impacto directo de la radiación al ADN. Los segundos son producidos a través de los radicales libres que previamente ha generado la radiación.
El proceso de producción de radicales libres es el siguiente:
El impacto de un fotón sobre la molécula de agua la ioniza, arrancándole un electrón. Esa molécula de agua con carga positiva se puede romper en un protón y un radical hidroxilo. Por otra parte, el electrón liberado se puede unir a otra molécula de agua ionzándola negativamente. Esta molécula de agua con carga negativa se puede romper formando un ion hidroxilo y un radical hidrógeno. Los radicales formados pueden interactuar con biomoléculas (p.e. ADN) produciendo radicales orgánicos R·.
El ADN está formado por una estructura de doble hélice. Si la radiación o los radicales libres rompen una de las hebras, puede ser reparado utilizando la otra como patrón. Sin embargo, si se rompen las dos hebras del ADN la reparación de la célula no es posible. Los resultados pueden ser tres:
-Muerte de las células
-Deterioro del funcionamiento natural de la célula que conduce a efectos somáticos como el cáncer.
-Una alteración permanente de la célula que se transmite a una generación posterior, es decir, efecto genético.
Los efectos biológicos de la radiación se clasifican en deterministas y estocásticos:
Los efectos deterministas son aquellos que aparecen como consecuencia de elevadas exposiciones a radiación, que resultan en daños a un número importante de células y en los que existe una dosis umbral por debajo de la cual no se producirán dichos efectos
Los efectos estocásticos (probabilísticos) están asociados a una exposición a largo plazo de bajo nivel. En ellos no hay dosis umbral sino que el riesgo de la exposición aumenta con la dosis, son efectos que pueden aparecer, pero no lo hacen necesariamente. Lo más que se puede decir es que existe una cierta probabilidad de que estos efectos se produzcan. En la exposición crónica pasa un intervalo de tiempo entre la irradiación y los efectos en la salud. Estos efectos incluyen cáncer y otras enfermedades como tumores benignos, cataratas y daños genéticos. El cáncer y los efectos genéticos son reconocidos como efectos estocásticos.
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