Radiaciones Ionizantes: Tipos, Efectos Biológicos y Protección Radiológica en Chile

Radiaciones Ionizantes: Fundamentos, Riesgos y Protección Radiológica

Las radiaciones ionizantes (RI) y las radiaciones no ionizantes (RNI), tanto en la industria como en la medicina, han sido un pilar fundamental para el desarrollo de la humanidad y su bienestar. Además, la especie humana está siempre expuesta a radiaciones ionizantes de origen cósmico, a radiaciones naturales del medio donde vive y a radiaciones internas en su cuerpo.

Conceptos Básicos

Radiaciones: son transferencias de energía cuya propagación no necesita un soporte material. Se clasifican como ionizantes aquellas que, al interaccionar con la materia, producen la ionización de los elementos constitutivos de la misma, originando iones (partículas con carga). Su origen es siempre atómico, pudiendo producirse en el núcleo o en los orbitales de los átomos, y pueden ser de naturaleza corpuscular o electromagnética.

Ionización

El físico alemán Eugen Goldstein observó que, mientras los rayos catódicos se desplazaban desde el cátodo al ánodo, otros rayos se devolvían atravesando el cátodo por la perforación central. Esto se debe a que, cuando los electrones se dirigen desde el cátodo al ánodo, chocan ocasionalmente con los átomos y moléculas de la pequeña cantidad residual de gas que permanece en el tubo, desprendiendo de ellos algunos electrones. Este proceso se denomina ionización.

Isótopos

En la naturaleza existen 92 elementos químicos, cuyos números atómicos (Z) van del 1 al 92: desde el elemento más liviano, el Hidrógeno, que consta de un solo protón en el núcleo, hasta el Uranio, que tiene 92 protones y 146 neutrones en el núcleo. Cuando los átomos de un mismo elemento poseen el mismo número de protones, pero distinto número de neutrones, se dice que son isótopos del elemento.

Fisión Nuclear

Es el proceso en que los átomos de un cierto elemento se rompen, liberando calor. Una reacción de fisión nuclear libera cerca de 10 millones de veces la energía de una reacción química típica. Consiste en la rotura de un núcleo pesado al ser bombardeado por neutrones con cierta velocidad, dividiendo el núcleo en dos, lo que emite radiación y energía calórica. Este proceso permite el funcionamiento de los reactores nucleares.

Fusión Nuclear

Es la unión de dos núcleos atómicos muy livianos para formar un núcleo atómico más pesado y estable. Esta reacción produce gran energía, cuyo control aún se estudia para optimizar su confinamiento. Los átomos de deuterio y tritio se fusionan formando helio; la energía se obtiene a partir del calor liberado en el proceso.

Radiactividad

La radiactividad es una energía que emiten ciertos cuerpos, sea espontáneamente (radiactividad natural) o provocada por una intervención externa (radiactividad artificial).

Radiactividad Natural

En 1896, Becquerel descubrió que ciertas sales de uranio emitían radiaciones espontáneamente al observar que velaban las placas fotográficas envueltas en papel negro. Realizó ensayos con mineral caliente y frío, pulverizado y disuelto en ácidos, y la intensidad de la misteriosa radiación era siempre la misma. Por tanto, esta nueva propiedad de la materia, denominada radiactividad, no dependía de la forma física o química en la que se encontraban los átomos del cuerpo radiactivo, sino que era una propiedad inherente al interior del mismo átomo.

Átomo Radiactivo

1. Radiación electromagnética: es una forma de propagación de energía eléctrica y magnética en ondas.

2. Radiación corpuscular: se debe a la propagación de partículas a gran velocidad, incluyendo electrones, neutrones, protones y núcleos de helio, entre otros.

Emisiones Alfa, Beta, Gamma y Rayos X

Partículas alfa: se componen de 2 protones y 2 neutrones. Su poder de penetración en la materia es muy bajo; sólo es capaz de recorrer algunos centímetros en el aire. Cuando penetra la materia presenta un alto poder de ionización, formando columnas de iones (en un centímetro de aire puede producir hasta 30.000 pares de iones).
Partículas beta: son electrones negativos de masa muy pequeña, por lo que su movilidad es mayor que la de las partículas alfa. Cambian fácilmente de trayectoria, y su alcance y poder de penetración son mayores, aunque su poder de ionización es inferior. Si una partícula beta se acerca a un núcleo atómico, desvía su trayectoria y pierde energía (se «frena»). Esa energía perdida se transforma en rayos X, proceso denominado radiación de frenado (Bremsstrahlung). Otra reacción ocurre cuando una partícula beta colisiona con un positrón (electrón positivo): ambas se aniquilan, liberando energía en forma de rayos gamma.
Radiación gamma: carece de carga eléctrica, por lo que no sufre desviaciones en su trayectoria por campos eléctricos. Puede atravesar grandes espesores de material e ionizar indirectamente las sustancias que encuentra. Un rayo gamma es capaz de extraer un electrón de su órbita atómica; el electrón arrancado produce ionización en nuevos átomos circundantes, hasta agotar la energía de la radiación incidente.
Rayos X: son de naturaleza electromagnética y se originan en los orbitales atómicos como consecuencia de la acción de electrones rápidos sobre la corteza del átomo. Presentan gran capacidad de penetración y sólo son absorbidos por apantallamientos especiales de gran espesor.
Neutrones: carecen de carga eléctrica y no sufren la acción de campos eléctricos ni magnéticos. Al igual que la radiación gamma, atraviesan grandes espesores de material. Pueden desintegrarse, formando un protón y un electrón, o ser absorbidos por los núcleos de los átomos circundantes, dando lugar a reacciones nucleares, como la fisión nuclear.

Poder de Penetración por Tipo de Radiación

Radiaciones alfa: recorren una distancia muy pequeña y son detenidas por una hoja de papel o por la piel humana.
Radiaciones beta: recorren en el aire aproximadamente un metro y son detenidas por unos centímetros de madera o por una lámina delgada de metal.
Radiaciones gamma: recorren en el aire aproximadamente cien metros y son detenidas por una pared gruesa de plomo u hormigón.

Radiactividad Artificial

Se produce cuando se bombardean ciertos núcleos estables con partículas apropiadas. Si la energía de estas partículas tiene un valor adecuado, penetran en el núcleo bombardeado y forman un nuevo núcleo que, si es inestable, se desintegra posteriormente de forma radiactiva.

Irradiación, Contaminación y Exposición

Irradiación es la transferencia de energía desde un material radiactivo a otro material, sin que sea necesario un contacto físico entre ambos. Puede afectar a cualquier superficie, materia o medio, incluidas las personas. Toda contaminación da origen a una irradiación.

Radiación Externa

La irradiación externa ocurre cuando, por la naturaleza de la radiación y el tipo de práctica, la persona sólo está expuesta mientras la fuente de radiación está activa, y no puede existir contacto directo con un material radiactivo. Es el caso de los generadores de rayos X, los aceleradores de partículas y la manipulación de fuentes encapsuladas.

Contaminación Radiactiva

Cuando puede haber contacto con la sustancia radiactiva y ésta puede penetrar en el organismo por cualquier vía (respiratoria, dérmica, digestiva o parenteral), se habla de riesgo por contaminación radiactiva. Esta situación es mucho más grave que la simple irradiación, ya que la persona sigue expuesta a la radiación hasta que los radionucleidos se eliminen por metabolismo o decaiga su actividad radiactiva.

Tipos de Exposición

Se denomina exposición al hecho de que una persona esté sometida a la acción y los efectos de las radiaciones ionizantes. Puede ser:

Externa: exposición del organismo a fuentes exteriores a él.
Interna: exposición del organismo a fuentes interiores a él.
Total: suma de las exposiciones externa e interna.
Continua: exposición externa prolongada, o exposición interna por incorporación permanente de radionucleidos, cuyo nivel puede variar con el tiempo.
Única: exposición externa de corta duración, o exposición interna por incorporación de radionucleidos en un corto período de tiempo.
Global: exposición considerada homogénea en el cuerpo entero.
Parcial: exposición sobre uno o varios órganos o tejidos, o sobre una parte del organismo, considerada como no homogénea.

Riesgo Laboral

Las radiaciones ionizantes son un riesgo físico medible, considerado crítico por el daño genético que pueden causar a las personas. Sin embargo, al ser utilizadas en dosis justificadas y controladas, aportan grandes beneficios a la humanidad.

¿Por qué es un riesgo crítico que requiere vigilancia?

Las diferentes formas de radiación ionizante no pueden detectarse por medio de los sentidos: la energía radiactiva no es visible, carece de color y olor, y no puede tocarse. Además, atraviesan algunos materiales con mayor facilidad que otros, por lo que, si no se utilizan adecuadamente, pueden producir daños irreversibles en el material biológico del organismo humano.

Aplicaciones de las Radiaciones Ionizantes

Tratamiento de algunos tumores cancerosos y tejidos malignos.
Preservación de alimentos envasados.
Esterilización de instrumental médico.
Descontaminación de materias primas.
Fabricación de fibras sintéticas y materiales plásticos.
Diversos usos en el campo industrial y de la investigación.

¿Quiénes están Expuestos?

Trabajadores que operan o manipulan de cualquier forma equipos generadores o fuentes de radiaciones ionizantes, y quienes atienden a pacientes irradiados.
Pacientes sometidos a exámenes de diagnóstico médico y dental repetidos durante un período prolongado.
Pacientes con tratamiento de medicina nuclear u oncológico.

Fuentes de Exposición

Todo lugar de trabajo u operación en que se utilicen fuentes radiactivas o equipos generadores de radiaciones ionizantes. Algunas áreas importantes son:

Empleo de rayos X y fuentes de rayos gamma en medicina, industria e investigación.
Uso de otras sustancias radiactivas en medicina, control de plagas, estudio de suelos, hidrología y estudios de contaminación ambiental.
Operación de reactores nucleares.

Vías de Ingreso al Organismo

Fuentes externas (rayos X, radiaciones alfa, beta, gamma y neutrones): ingresan por vía cutánea y ocular.
Fuentes internas: constituidas por la inhalación o ingestión de gases radiactivos y partículas de radionúclidos, que ingresan por las vías respiratoria o digestiva. Ejemplo: Yodo-131.

Efectos Biológicos de las Radiaciones Ionizantes

Las lesiones provocadas por las radiaciones ionizantes pueden considerarse bajo dos aspectos:

Efectos somáticos: lesiones en los tejidos del individuo expuesto.
Efectos genéticos: alteraciones que se transmiten a generaciones futuras.

Cuadros Clínicos

El cuadro clínico depende de si la fuente es externa o interna, de la dosis, del tiempo de exposición, de la superficie afectada (generalizada o localizada) y de la sensibilidad individual.

Síndrome agudo generalizado: característico de los accidentes de reactores nucleares por exposición a altas dosis, con muerte por daño hematológico, digestivo, cutáneo, entre otros. En dosis entre 100 y 700 rems puede presentarse supervivencia y recuperación, aunque es esperable la aparición de complicaciones futuras.

Síndrome agudo localizado: por aplicaciones indiscriminadas de rayos X se producen quemaduras cutáneas y destrucción de partes profundas (como las manos). En casos excepcionales de contacto corporal con cápsulas de radionúclidos, el síndrome localizado puede evolucionar a generalizado y provocar la muerte.

Síndrome crónico generalizado:

Por exposición a fuentes externas (rayos X y gamma) se han producido leucemias y anemias aplásticas por altas dosis. En menor grado se han presentado leucopenia, púrpura trombocitopénica y poliglobulia. Existe además un cuadro inespecífico de irradiación crónica con adinamia, cansancio, cefalea y otros síntomas.
Por exposición a fuentes internas, debido a la absorción digestiva de sustancias radiactivas en trabajadores de diales luminosos, se han observado sarcomas óseos generalizados.
Por inhalación de radón en mineros de uranio se ha observado un aumento de cánceres pulmonares.

Síndrome crónico localizado:

Dermatosis crónica de las manos, de grado variable y no reversible, en médicos y trabajadores que se exponen sin protección a los haces directos de rayos X.
Cáncer cutáneo que complica la dermatosis crónica de las manos y, eventualmente, de la cara.
Cataratas por acción de neutrones (personal de reactores y aceleradores).
Efectos genitales: en el hombre, probabilidad de esterilidad por deficiencia u oligospermia. La esterilidad completa no se observa.

Objetivos y Principios de la Protección Radiológica

Objetivos

Prevenir la ocurrencia de efectos no estocásticos.
Limitar el riesgo de ocurrencia de efectos estocásticos a niveles aceptables.

En síntesis, se busca limitar las exposiciones individuales al mínimo necesario.

Sistema de Limitación de Dosis: Principios

Justificación: ninguna práctica que origine exposición a radiaciones ionizantes debe ser autorizada, a menos que su uso produzca un beneficio.
Optimización: todas las exposiciones deben mantenerse tan bajas como sea razonablemente alcanzable.

Limitación Internacional de las Dosis Individuales

Se han establecido dosis límite recomendadas internacionalmente (CIEA), y nuestro país cuenta con normas legales al respecto.
Estos valores no computan las dosis de radiación de origen natural ni las acumuladas por personas en calidad de pacientes con fines médicos.
Las dosis límite se recomiendan para el personal ocupacionalmente expuesto.

Marco Legislativo y Normativo en Chile

Ley 16.319: Creación de la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN)

El artículo 1° crea una persona jurídica de derecho público denominada «Comisión Chilena de Energía Nuclear», organismo de administración autónoma del Estado, que se relaciona con el Gobierno por intermedio del Ministerio de Minería.

Funciones:

a) Asesorar al Supremo Gobierno en todos los asuntos relacionados con la energía nuclear.
b) Elaborar y proponer al Supremo Gobierno los planes nacionales para la investigación, desarrollo, utilización y control de la energía nuclear en todos sus aspectos.
c) Ejecutar, por sí o de acuerdo con otras personas o entidades, los planes señalados en la letra b).
d) Fomentar, realizar o investigar la exploración, explotación y beneficio de materiales atómicos naturales, así como su comercio, producción y utilización.

La ley asigna a la CCHEN la misión de «atender los problemas relacionados con la producción, adquisición, transferencia, transporte y uso pacífico de la energía nuclear, así como de los materiales fértiles, fisionables y radiactivos».

Ley 18.302: Ley de Seguridad Nuclear

Somete a esta ley todas las actividades relacionadas con los usos pacíficos de la energía nuclear, así como las instalaciones y sustancias nucleares utilizadas en ellas, con los siguientes objetivos:

Proteger la salud, la seguridad y el resguardo de las personas, los bienes y el medio ambiente.
Asegurar la justa indemnización o compensación por los daños provocados por dichas actividades.
Prevenir la apropiación indebida y el uso ilícito de la energía, sustancias e instalaciones nucleares.
Asegurar el cumplimiento de los acuerdos o convenios internacionales sobre la materia en que Chile sea parte.

Título III: De la Seguridad Nuclear

Art. 4: para el emplazamiento, construcción, puesta en servicio, operación, cierre y desmantelamiento de instalaciones, plantas, centros, laboratorios, establecimientos y equipos nucleares se requiere autorización de la Comisión.
Art. 5: en cada instalación, planta, centro, laboratorio o equipo nuclear o radiactivo deberá existir el número de personas con autorización especial para trabajar en ellos que determine la Comisión.
Art. 6: toda persona que trabaje con sustancias nucleares o en una instalación, planta, centro, laboratorio o equipo nuclear deberá recibir una adecuada capacitación sobre los riesgos involucrados y las medidas de seguridad que debe observar.
Art. 7: las personas que, con ocasión de su trabajo, estén o puedan estar expuestas a radiaciones ionizantes serán sometidas, antes de asumir sus funciones, a un examen médico que posteriormente será periódico.
Art. 9: se prohíbe almacenar, depositar, guardar o transportar sustancias nucleares junto con materiales combustibles, inflamables, corrosivos o explosivos.

Reglamento de Protección Radiológica de Instalaciones Radiactivas (D.S. N° 3/85)

Art. 2°: se considerará persona ocupacionalmente expuesta a aquella que se desempeñe en instalaciones radiactivas u opere equipos generadores de radiaciones ionizantes, la que deberá, además, contar con la autorización sanitaria a que se refiere el D.S. N° 133/84.

Reglamento N° 133: Autorizaciones para Instalaciones Radiactivas

Regula las autorizaciones para instalaciones radiactivas o equipos generadores de radiaciones ionizantes, el personal que se desempeña en ellas u opera tales equipos, y otras actividades afines.

Art. 7: Clasificación de las instalaciones radiactivas en tres categorías:

Primera categoría: aceleradores de partículas, plantas de irradiación, laboratorios de alta radiotoxicidad, radioterapia y roentgenterapia profunda, gammagrafía y radiografía industrial.
Segunda categoría: laboratorios de baja radiotoxicidad, rayos X para diagnóstico médico o dental, radioterapia y roentgenterapia superficial.
Tercera categoría: equipos de fuente sellada de uso industrial, tales como pesómetros, densitómetros, medidores de flujo y de nivel, detectores de humo y medidores de espesores. También se incluyen fuentes patrón, estimuladores cardíacos radioisotópicos, marcadores o simuladores de uso médico, equipos de rayos X para control de equipaje y correspondencia, fluoroscopia industrial y difractómetros.

Art. 17: Autorización para personas que se desempeñan en instalaciones radiactivas. El interesado deberá acreditar ante el Servicio de Salud respectivo:

a) Licencia secundaria o su equivalente.
b) Haber aprobado el curso de protección radiológica dictado por la CCHEN, los Servicios de Salud, el Instituto de Salud Pública de Chile u otros organismos autorizados por el Ministerio de Salud, o haber convalidado estudios realizados al efecto ante los Servicios de Salud.

D.S. 594: Condiciones Sanitarias y Ambientales Básicas en los Lugares de Trabajo

Art. 110°: los límites de dosis individual para las personas ocupacionalmente expuestas a radiaciones ionizantes son los que determina el Reglamento de Protección Radiológica de Instalaciones Radiactivas, o el que lo reemplace en el futuro.

Reglamento N° 87: Protección Física de las Instalaciones y de los Materiales Nucleares

Art. 1°: corresponde a la CCHEN, de acuerdo con el artículo 67 de la Ley N° 18.302, las funciones de evaluación, autorización y fiscalización de los planes de protección física de las instalaciones nucleares y de los materiales nucleares.

Art. 2°: los planes de protección física tienen como finalidad:

Establecer condiciones que reduzcan al mínimo las posibilidades de retiro no autorizado de materiales nucleares.
Reducir las posibilidades de actos de sabotaje contra las instalaciones nucleares y disuadir cualquier intento de acción no autorizada que pueda poner en peligro, directa o indirectamente, a las personas, bienes y medio ambiente.
Proporcionar información y asistencia técnica en apoyo de las medidas adoptadas.

Definiciones de zonas:

Zona interior: aquella que se encuentra dentro de una zona protegida y cumple con las disposiciones del reglamento.
Zona protegida: autorizada por la Comisión, cuyo perímetro está constituido por una barrera física con accesos controlados, permanentemente vigilada por guardias o medios electrónicos, y que cuenta con personal entrenado capaz de actuar en casos normales y de emergencia, de acuerdo con planes de seguridad preestablecidos.
Zona controlada: zona de la instalación cuyo acceso está restringido y controlado de acuerdo con procedimientos autorizados por la Comisión.

Decreto Ley N° 12: Reglamento para el Transporte Seguro de Materiales Radiactivos

Art. 1°: establece las condiciones que debe cumplir el transporte de materiales radiactivos en todas las modalidades (terrestre, acuática o aérea), mientras dichos materiales no formen parte integrante del medio de transporte. Incluye el transporte accidental propio del uso de materiales radiactivos. Todo transporte de material radiactivo requiere la autorización de la Autoridad Competente u otro organismo expresamente facultado para otorgarla.

Excepciones y Restricciones Especiales

En la mujer joven, en edad de procrear, la irradiación al abdomen no superará 1,25 rem trimestrales, por única vez en el año.
La mujer con embarazo comprobado no podrá recibir irradiación de origen ocupacional superior a 0,5 rem en el feto, hasta el fin del embarazo.
Los menores de 18 años no podrán exponerse ocupacionalmente a radiaciones ionizantes.

Fuentes de Radiaciones Ionizantes

Las radiaciones ionizantes pueden presentarse de dos formas:

Radiaciones electromagnéticas: fotones de energía, sin carga ni masa. Según su origen: rayos X y rayos gamma.
Radiaciones corpusculares: partículas alfa, beta, protones y neutrones.

Según su Procedencia

Naturales: aquellas que se generan en el medio ambiente.
Artificiales: aquellas que el ser humano fabrica para distintos usos.

Fuentes Naturales

Todos los seres humanos estamos inevitablemente sometidos a las radiaciones naturales, entre ellas:

1.1 Radiación cósmica: se produce en el espacio y es más intensa a elevadas alturas que a nivel del mar. Por ejemplo, a 4000 metros de altura es cuatro veces mayor que a nivel del mar.
1.2 Radiación terrestre: varía con la composición del suelo y se debe a sus elementos radiactivos. Muchos minerales son naturalmente radiactivos. En algunas regiones del planeta es más elevada; por ejemplo, en la India es mayor que en otros lugares del mundo.
1.3 Radiación atmosférica: se origina por la descomposición radiactiva gaseosa de elementos como el torio y el radio (torón y radón).
1.4 Radiación natural del cuerpo: radiación que ingresa al organismo por vía respiratoria o alimentaria, como el Carbono 14 y el Potasio 40, este último formado por efecto de la radiación cósmica.

Fuentes Artificiales

Son producidas con múltiples propósitos:

2.1 Medicina:
- Uso diagnóstico: rayos X generados con equipos diseñados para la exploración del organismo (radiología convencional, TAC) y medicina nuclear, mediante radionúclidos unidos a una sustancia portadora con afinidad por el órgano a explorar.
- Uso terapéutico: radioterapia, que aplica radiación en el tratamiento de patologías oncológicas mediante rayos X de alta energía generados por aceleradores lineales, cobaltoterapia y tratamientos con partículas (alfa, electrones).
2.2 Industria: la radiación gamma permite detectar defectos de fabricación en ciertas estructuras, medir espesores y composición de materiales. Los detectores de humo (partículas alfa) y la detección de fugas en cañerías son otras aplicaciones.
2.3 Agricultura: esterilización de alimentos, modificaciones genéticas de plantas o especies para mejorar alguna propiedad, y control de plagas.
2.4 Investigación: se utilizan radioisótopos y marcadores para observar el comportamiento de ciertas sustancias y realizar su seguimiento. Los procesos se realizan generalmente en laboratorios para luego aplicarse a gran escala.
2.5 Centrales nucleares: funcionan a partir de la energía calórica obtenida de la reacción en cadena del reactor nuclear. Esa energía calórica se transforma en energía mecánica mediante turbinas, y luego en energía eléctrica.

Detección y Medición de las Radiaciones

La detección de las radiaciones se realiza de forma indirecta, a partir de sus efectos. Para medirlas es necesario conocer las magnitudes que caracterizan la fuente, el campo de radiaciones y su interacción con los materiales, especialmente los efectos biológicos.

Magnitudes y Unidades

Roentgen (R): se define como el cociente entre una carga equivalente a una unidad electrostática de carga (uec) y una masa equivalente a un centímetro cúbico de aire en condiciones normales. 1 R = 2,58 × 10⁻⁴ C/kg = 87,7 erg/g en aire.
Tasa de exposición (X): exposición medida en función del tiempo, X = dX/dt. Su unidad es el Roentgen por hora (R/h).
Dosis absorbida (D): expresa la energía impartida (dε) a una porción de un medio material por unidad de masa (dm) del mismo: D = dε/dm.

Medidores de Radiación

Monitores de tasas de dosis.
Monitores de contaminación.
Dosímetros personales.

Emulsión fotográfica: su principal inconveniente es el tiempo de retardo entre la exposición y su lectura. Sus ventajas son su economía y que puede almacenarse como referencia futura, permitiendo registrar en una ficha personal las dosis recibidas por cada trabajador.

Medidor de radiaciones ionizantes: instrumento para el muestreo ambiental y personal que realiza mediciones en diversas unidades (mSv y mrem). Detecta la presencia de radiaciones ionizantes mediante alarmas visuales y sonoras, establecidas según los límites permisibles en milirem por hora.

Protección Radiológica: Objetivos Generales

Identificar y controlar los riesgos en instalaciones radiactivas.
Identificar los requerimientos legales aplicables.
Entregar capacitación a todas las personas ocupacionalmente expuestas.
Mantener la documentación necesaria para la gestión de operación y autorización de instalaciones radiactivas.
Entregar una guía para la elaboración de un plan de emergencia en instalaciones radiactivas.
Entregar normas generales y técnicas de protección radiológica para establecer acciones preventivas y correctivas frente a incidentes radiológicos.
Elaborar un programa de auditoría interna en instalaciones radiactivas.

Efectos Biológicos: Clasificación

Efectos Estocásticos (probabilísticos)

Cáncer, malformaciones y enfermedades hereditarias, tumores malignos y leucemias.

Efectos No Estocásticos (determinísticos)

Cataratas oculares, eritema, cáncer cutáneo, alteraciones hematológicas, aplasia medular, anemias, caída del cabello, inflamación bronquial, fibrosis pulmonar, neumonitis y esterilidad.

Cuadro Hiperagudo (efectos inmediatos, en minutos): Síndrome de irradiación

Diarreas, fiebres, náuseas, vómitos.
Infecciones.
Quemaduras con descamación seca o húmeda.
Hemorragias intestinales.

Límites de Dosis

(D.S. N° 3 de 1985, MINSAL)

Órgano expuesto	Límite de dosis (rem/año)
Cuerpo entero, gónadas y médula ósea	5
Cristalino	30
Cualquier otro órgano en forma individual	50

Aplicaciones Destacadas

Radioterapia para la cura de algunos tumores cancerosos.
Radiodiagnóstico para radiografías.
Gammagrafía industrial.
Pesómetro nuclear.
Medidor de espesores y densímetro nuclear (Cs-137).

Normas Generales de Protección

Delimitación de zonas.
Formación del personal.
Control de dosis permisibles.
Dosimetrías personales.
Vigilancia médica.

Técnicas de Protección Radiológica

Tiempo: reducir al mínimo la duración de la exposición.
Distancia: aumentar la distancia a la fuente.
Blindaje: interponer barreras de protección adecuadas.
Gestión de residuos radiactivos:
- Unidad de Gestión de Desechos Radiactivos (UGDR – CCHEN).
- Recolección, tratamiento, inmovilización y acondicionamiento.

Disposiciones Legales y Reglamentarias Aplicables

D.S. N° 594 (Ministerio de Salud): Condiciones sanitarias y ambientales básicas en los lugares de trabajo.
D.S. N° 3 (Ministerio de Salud): Protección radiológica de instalaciones radiactivas.
D.S. N° 133 (Ministerio de Salud): Autorizaciones para instalaciones radiactivas o equipos generadores de radiaciones ionizantes, personal que se desempeña en ellas u opera tales equipos, y otras actividades afines.
Ley N° 18.302 (CCHEN – Ministerio de Minería): Ley de Seguridad Nuclear.
D.S. N° 87 (Ministerio de Minería): Protección física de las instalaciones y materiales nucleares.
D.S. N° 12 (Ministerio de Minería): Transporte seguro de materiales radiactivos.
NCh 2120/7: Sustancias peligrosas que pertenecen a la Clase 7.

Efectos Biológicos: Ejemplos Históricos

Aplicaciones de rayos X en pacientes con tiña: efectos de cáncer de piel y tiroides.
Aplicaciones de rayos X para el tratamiento de espondilitis anquilosante: efecto de cáncer óseo.
Aplicaciones de radio (Ra-224) en Europa para tratar tuberculosis y espondilitis.
Aplicaciones de radio (Ra-226 y Ra-228) en EE. UU. para la pintura de diales luminosos de relojes: efectos de cáncer óseo y sarcoma osteogénico (el radio se fija como el calcio).

Radiobiología

La radiobiología estudia, describe y explica los efectos que la radiación ionizante tiene sobre los tejidos vivos. Estos efectos pueden ser microscópicos o macroscópicos, inmediatos o tardíos, locales o generalizados, somáticos o hereditarios, y estocásticos o determinísticos.

Fuentes de Radiaciones Ionizantes

Naturales: originadas por elementos radiactivos presentes en la naturaleza, como la radiación cósmica y la proveniente de radionúclidos presentes en el suelo, el agua y los alimentos.
Artificiales: originadas por fuentes creadas por el ser humano, como los equipos de rayos X, de radioterapia, las fuentes de uso industrial, las centrales nucleares y los elementos radiactivos artificiales.

Daños Producidos por las Radiaciones Ionizantes

La radiación ionizante puede producir daños en el material biológico que constituye el organismo humano. Este daño es resultado de la transferencia de energía de las radiaciones a las moléculas de estas estructuras, siendo especialmente significativo en macromoléculas como el ADN y en todo mecanismo portador de la información para el control fisiológico-bioquímico del organismo.

Efectos Estocásticos

Son menos frecuentes.
Aparecen al azar, solo en algunos individuos (aun cuando la dosis haya sido alta).
No existe un umbral de dosis para que aparezcan.
Se relacionan con la probabilidad de enfermar; existe un factor de riesgo.
Incluyen cánceres y efectos genéticos radioinducidos.

Efectos Determinísticos

Existe relación entre la intensidad del efecto o la gravedad de la enfermedad y la dosis recibida (relación directa).
Se producen en un plazo relativamente breve (días).
Existe una dosis umbral.
Las alteraciones más frecuentes son: eritema posradiación (radiodermitis), formación de cataratas y síndrome de irradiación aguda.

Daños Agudos e Inmediatos

Quemaduras de la piel.
Hemorragias.
Diarreas.
Infecciones.

Efectos Tardíos

Cáncer.
Efectos hereditarios.

Efectos Somático-Estocásticos

Corresponden a efectos a largo plazo, entre ellos la leucemia, el cáncer de mama y el cáncer de pulmón.

Factores que Influyen en los Efectos Biológicos

Factores externos:

Magnitud y potencia de la dosis.
Tiempo de exposición.
Distribución de la dosis.
Tipo de radiación ionizante.

Factores internos:

Concentración de oxígeno: a mayor concentración de oxígeno en los tejidos, mayores son los efectos nocivos de las radiaciones, debido al aumento de la formación de radicales libres, tóxicos para las células.
Radiosensibilidad: no todos los seres vivos poseen igual radiosensibilidad. Ésta varía según el metabolismo, las patologías, la actividad cardiorrespiratoria, el estado nutricional, el estrés, entre otros.
Edad: las células de organismos jóvenes (embriones y niños) son más radiosensibles por el elevado promedio de poblaciones celulares en división. Las personas de la tercera edad también son más sensibles, debido a la disminución de las defensas del organismo.
Metabolismo: un aumento del metabolismo incrementa los efectos nocivos, por el aumento en la formación de radicales libres.
Sexo: se plantea que el sexo femenino es más radiorresistente, extrapolando resultados de estudios efectuados en animales de experimentación.

Radiosensibilidad de los Tejidos

Tejidos estables: son radiorresistentes. A dosis elevadas se produce la muerte celular; a dosis bajas, se producen cambios funcionales (sistema nervioso central, tejido óseo).
Tejidos proliferativos: son radiosensibles por su gran división celular. Los efectos son mayores en la infancia que en la adultez.
Tejidos de recambio: son los más radiosensibles, con gran división celular. Poseen un compartimiento de recambio donde se ejecutan la división y maduración de las células, con un sector funcional.

Síndrome de Irradiación Aguda (SIA)

El síndrome de irradiación está constituido por el conjunto de efectos que se producen en el organismo. De acuerdo con la dosis en todo el cuerpo, se distinguen las siguientes formas:

Forma hematopoyética: dosis de 1 a 10 Gy.
Forma gastrointestinal: dosis de 10 a 50 Gy.
Forma neurológica: dosis superiores a 50 Gy.

Manifestación Clínica según Dosis

0 – 0,25 Gy: no hay síntomas clínicos. Pueden detectarse aumentos en las aberraciones cromosómicas en los linfocitos.
0,25 – 1 Gy: náuseas transitorias. Disminución de linfocitos y leve disminución de plaquetas en la sangre. Pueden detectarse aberraciones cromosómicas en linfocitos. En algunos accidentes se registran alteraciones en el electroencefalograma. Se trata sintomáticamente y se vigila al paciente por varios días.
1 – 2 Gy: en las primeras horas aparecen náuseas y vómitos. Se mantienen los cambios hematológicos y, tras 6 a 8 semanas, disminuye el número de neutrófilos y plaquetas. Se realiza seguimiento hematológico y los pacientes se recuperan.
2 – 4 Gy: náuseas y vómitos entre 1 y 2 horas después. La disminución de neutrófilos y plaquetas se alcanza entre las 3 y 4 semanas, con fiebre y hemorragias. Los pacientes se tratan y presentan recuperación.
4 – 6 Gy: grado severo de la forma hematopoyética. Náuseas y vómitos luego de 0,5 a 1 hora. Eritema en piel y mucosas, y fiebre. Sin tratamiento, la mayoría de los pacientes fallece por infecciones y hemorragias; con tratamiento, es posible recuperar a muchos de los sobreexpuestos.
10 Gy: grado extremadamente severo de la forma hematopoyética. Náuseas y vómitos a los 30 minutos. Diarrea entre 1 y 2 horas. El número mínimo de plaquetas y neutrófilos se detecta entre los 10 y 14 días. La letalidad es del 100 % sin tratamiento, y con tratamiento sólo se recupera una fracción de los sobreexpuestos.
Superior a 10 Gy: se desarrolla la forma gastrointestinal, cardiovascular y neurológica, con letalidad del 100 % a pesar del tratamiento.

Un parámetro utilizado para analizar la relación mortalidad/dosis es la DL 50/60, que expresa la dosis para una letalidad del 50 % de las personas irradiadas, observada al cabo de 60 días.

Efectos Hereditarios

La irradiación de las gónadas puede producir mutaciones que pueden transmitirse a los descendientes de las personas irradiadas, con anomalías de todo tipo en distintos órganos y tejidos. Hasta la fecha no existe evidencia científica de efectos hereditarios en el ser humano a ningún nivel de dosis. Los valores que aparecen en la literatura son extrapolaciones de resultados obtenidos en animales de experimentación.

Sin embargo, existe evidencia estadística a partir de los estudios de Hiroshima y Nagasaki, que mostraron: disminución de la fertilidad, un pequeño aumento de leucemia, y un aumento de 1,8 % en abortos y mortalidad en el primer mes de vida.