¿Qué es el efecto estocástico? Radiación ionizante: definición

Los efectos estocásticos de la radiación ionizante ocurren por casualidad, generalmente sin un nivel umbral de dosis. La probabilidad de aparición de efectos estocásticos es proporcional a la dosis, pero la gravedad del efecto es independiente de la dosis recibida. Dosimetría de radiación

Los efectos estocásticos de la radiación ionizante ocurren por casualidad, generalmente sin un nivel umbral de dosis. La probabilidad de aparición de efectos estocásticos es proporcional a la dosis, pero la gravedad del efecto es independiente de la dosis recibida. Los efectos biológicos de la radiación en las personas pueden agruparse en efectos somáticos y hereditarios . Los efectos somáticos son los que sufre la persona expuesta. Los efectos hereditarios son aquellos sufridos por la descendencia del individuo expuesto. El riesgo de cáncer generalmente se menciona como el principal efecto estocástico de la radiación ionizante, pero también los trastornos hereditarios son efectos estocásticos.

De acuerdo con ICRP:

(83) Sobre la base de estos cálculos, la Comisión propone coeficientes de probabilidad nominales para el riesgo de cáncer ajustado en detrimento de 5.5 x 10 -2 Sv -1 para toda la población y 4.1 x 10 -2 Sv -1 para trabajadores adultos. Para efectos heredables, el riesgo nominal ajustado por detrimento en toda la población se estima en 0.2 x 10 -2 Sv -1 y en trabajadores adultos como 0.1 x 10 -2 Sv -1 .

Referencia especial: CIPR, 2007. Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica. Publicación 103 de la CIPR. Ann. ICRP 37 (2-4).

La unidad SI para dosis efectiva , el sievert , representa el efecto biológico equivalente del depósito de un joule de energía de rayos gamma en un kilogramo de tejido humano. Como resultado, un sievert representa una probabilidad del 5.5% de desarrollar cáncer. Tenga en cuenta que la dosis efectiva no pretende ser una medida de los efectos deterministas para la salud , que es la gravedad del daño tisular agudo que seguramente ocurrirá, que se mide por la cantidad de dosis absorbida.

Existen tres categorías generales de efectos estocásticos que resultan de la exposición a dosis bajas de radiación. Estos son:

  • Los efectos genéticos . El efecto genético es sufrido por la descendencia del individuo expuesto. Implica la mutación de células muy específicas, a saber, los espermatozoides o los óvulos. La radiación es un ejemplo de un agente mutagénico físico. Tenga en cuenta que también hay muchos agentes químicos, así como agentes biológicos (como los virus) que causan mutaciones. Un hecho muy importante para recordar es que la radiación aumenta la tasa de mutación espontánea, pero no produce nuevas mutaciones.
  • Los efectos somáticos . Los efectos somáticos son los que sufre la persona expuesta . El impacto más común de la irradiación es la inducción estocástica del cáncer con un período latente de años o décadas después de la exposición. Como el cáncer es el resultado primario, a veces se le llama efecto cancerígeno. La radiación es un ejemplo de un carcinógeno físico, mientras que los cigarrillos son un ejemplo de un agente químico que causa cáncer. Los virus son ejemplos de agentes cancerígenos biológicos.
  • Los efectos en el útero implican la producción de malformaciones en embriones en desarrollo. Sin embargo, este es realmente un caso especial del efecto somático, ya que el embrión / feto es el que está expuesto a la radiación.

La mayoría de los efectos somáticos como resultado de la exposición a la radiación se producen de manera estocástica. El modelo más ampliamente aceptado postula que la incidencia de cánceres debido a la radiación ionizante aumenta linealmente con la dosis efectiva de radiación a una tasa del 5,5% por sievert . Este modelo se conoce como el modelo lineal sin umbral (LNT) . Este modelo supone que no hay un punto umbral y el riesgo aumenta linealmente con una dosis. Si este modelo lineal es correcto, la radiación de fondo natural es la fuente de radiación más peligrosa para la salud pública en general, seguida de imágenes médicas como segundo lugar. El LNT no es aceptado universalmentealgunos proponen una relación adaptativa dosis-respuesta donde las dosis bajas son protectoras y las dosis altas son perjudiciales. Se debe enfatizar que varias organizaciones no están de acuerdo con el uso del modelo lineal sin umbral para estimar el riesgo de exposición a la radiación ambiental y ocupacional de bajo nivel.

Efectos estocásticos y dosis efectiva

La dosis efectiva se define como la suma doblemente ponderada de la dosis absorbida en todos los órganos y tejidos del cuerpo. Es muy importante, si una persona está expuesta parcial o totalmente y es muy importante, si una persona está expuesta a rayos gamma u otro tipo de radiación. La dosis efectiva permite determinar las consecuencias biológicas estocásticas de todos los tipos de radiación. Los límites de dosis se establecen en términos de dosis efectiva y se aplican al individuo con fines de protección radiológica, incluida la evaluación del riesgo en términos generales. Matemáticamente, la dosis efectiva se puede expresar como:

dosis efectiva - definiciónFactor de ponderación de radiación

El factor de ponderación de la radiación es un factor adimensional utilizado para determinar la dosis equivalente a partir de la dosis absorbida promediada sobre un tejido u órgano y se basa en el tipo de radiación absorbida. En el pasado, se utilizó un factor similar conocido como factor de calidad para este propósito. El factor de ponderación de la radiación es una estimación de la efectividad por dosis unitaria de la radiación dada en relación con el estándar de baja LET.

En 2007, ICRP publicó un nuevo conjunto de factores de ponderación de la radiación (Publicación ICRP 103: Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica). Estos factores se dan a continuación.

Factores de ponderación de la radiación - actual - ICRP
Fuente: ICRP Publ. 103: Las Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica

Factor de ponderación de tejidos

El factor de ponderación de tejido , w T , es el factor por el cual la dosis equivalente en un tejido u órgano T se pondera para representar la contribución relativa de ese tejido u órgano al detrimento total de la salud resultante de la irradiación uniforme del cuerpo (ICRP 1991b) . Representa una medida del riesgo de efectos estocásticos que podrían resultar de la exposición de ese tejido específico. Los factores de ponderación de los tejidos tienen en cuenta la sensibilidad variable de los diferentes órganos y tejidos a la radiación.

Los factores de ponderación de los tejidos se enumeran en varias publicaciones de la ICRP (Comisión Internacional de Protección Radiológica). De acuerdo con la determinación real de la ICRP, los factores de riesgo se encuentran en la siguiente tabla (de la publicación 103 de la ICRP (ICRP 2007)).

factor de ponderación de tejidos - ICRP

Referencia especial: CIPR, 2007. Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica. Publicación 103 de la CIPR. Ann. ICRP 37 (2-4).

Ejemplos de dosis en Sieverts

Debemos tener en cuenta que la radiación nos rodea. En, alrededor y sobre el mundo en que vivimos. Es una fuerza de energía natural que nos rodea. Es una parte de nuestro mundo natural que ha estado aquí desde el nacimiento de nuestro planeta. En los siguientes puntos tratamos de expresar enormes rangos de exposición a la radiación, que pueden obtenerse de varias fuentes.

  • 0.05 µSv – Dormir al lado de alguien
  • 0.09 µSv – Vivir dentro de 30 millas de una planta de energía nuclear por un año
  • 0.1 µSv – Comer una banana
  • 0.3 µSv – Vivir dentro de 50 millas de una central eléctrica de carbón durante un año
  • 10 µSv : dosis diaria promedio recibida del fondo natural
  • 20 µSv – Radiografía de tórax
  • 40 µSv : un vuelo en avión de 5 horas
  • 600 µSv – mamografía
  • 1000 µSv : límite de dosis para miembros individuales del público, dosis efectiva total por año
  • 3 650 µSv : dosis media anual recibida del fondo natural
  • 5 800 µSv : tomografía computarizada del tórax
  • 10 000 µSv : dosis media anual recibida de un entorno natural en Ramsar, Irán
  • 20 000 µSv – tomografía computarizada de cuerpo completo
  • 175 000 µSv – Dosis anual de radiación natural en una playa de monazita cerca de Guarapari, Brasil.
  • 5 000 000 µSv : dosis que mata a un ser humano con un riesgo del 50% en 30 días (LD50 / 30), si la dosis se recibe durante un período muy corto .

Como se puede ver, las dosis bajas son comunes en la vida cotidiana. Los ejemplos anteriores pueden ayudar a ilustrar las magnitudes relativas. Desde el punto de vista de las consecuencias biológicas, es muy importante distinguir entre las dosis recibidas durante períodos cortos y prolongados . Una » dosis aguda » es aquella que ocurre durante un período de tiempo corto y finito, mientras que una » dosis crónica«Es una dosis que continúa durante un período prolongado de tiempo para que se describa mejor mediante una tasa de dosis. Las dosis altas tienden a matar células, mientras que las dosis bajas tienden a dañarlas o cambiarlas. Las dosis bajas distribuidas durante largos períodos de tiempo no causan un problema inmediato a ningún órgano del cuerpo. Los efectos de bajas dosis de radiación ocurren a nivel celular y los resultados pueden no observarse durante muchos años.

Efectos estocásticos y límites de dosis

En la protección radiológica, los límites de dosis se establecen para limitar los efectos estocásticos a un nivel aceptable y para evitar completamente los efectos deterministas . Tenga en cuenta que los efectos estocásticos son los que surgen del azar: cuanto mayor es la dosis, más probable es el efecto. Los efectos deterministas son aquellos que normalmente tienen un umbral: por encima de esto, la gravedad del efecto aumenta con la dosis. Límites de dosisson un componente fundamental de la protección radiológica, y el incumplimiento de estos límites es contrario a la regulación de la radiación en la mayoría de los países. Tenga en cuenta que los límites de dosis descritos en este artículo se aplican a las operaciones de rutina. No se aplican a una situación de emergencia cuando la vida humana está en peligro. No se aplican en situaciones de exposición de emergencia en las que un individuo intenta evitar una situación catastrófica.

Los límites se dividen en dos grupos, el público y los trabajadores ocupacionalmente expuestos. Según la ICRP, la exposición ocupacional se refiere a toda exposición incurrida por los trabajadores en el curso de su trabajo, con la excepción de

  1. exposiciones excluidas y exposiciones de actividades exentas que involucran radiación o fuentes exentas
  2. cualquier exposición médica
  3. La radiación de fondo natural local normal.

La siguiente tabla resume los límites de dosis para los trabajadores ocupacionalmente expuestos y para el público:

límites de dosis - radiación
Tabla de límites de dosis para trabajadores ocupacionalmente expuestos y para el público.
Fuente de datos: ICRP, 2007. Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica. Publicación 103 de la CIPR. Ann. ICRP 37 (2-4).

De acuerdo con la recomendación de la ICRP en su declaración sobre las reacciones tisulares del 21 de abril de 2011, el límite de dosis equivalente para el cristalino del ojo para exposición ocupacional en situaciones de exposición planificadas se redujo de 150 mSv / año a 20 mSv / año, en promedio durante períodos definidos de 5 años, sin dosis anual en un solo año superior a 50 mSv.

Los límites de la dosis efectiva son para la suma de las dosis efectivas relevantes de la exposición externa en el período de tiempo especificado y la dosis efectiva comprometida de las ingestas de radionucleidos en el mismo período. Para los adultos, la dosis efectiva comprometida se calcula para un período de 50 años después de la ingesta, mientras que para los niños se calcula para el período hasta los 70 años. El límite efectivo de dosis para todo el cuerpo de 20 mSv es un valor promedio durante cinco años. El límite real es de 100 mSv en 5 años, con no más de 50 mSv en un año.

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