¿Qué es el factor de ponderación de la radiación? Definición

En la protección radiológica, el factor de ponderación de la radiación es un factor adimensional utilizado para determinar la dosis equivalente de la dosis absorbida promediada sobre un tejido u órgano y se basa en el tipo de radiación absorbida. Dosimetría de radiación

Factores de ponderación de la radiación - actual - ICRPLa dosis equivalente (símbolo T ) es una cantidad de dosis calculada para órganos individuales (índice T – tejido). La dosis equivalente se basa en la dosis absorbida en un órgano, ajustada para tener en cuenta la efectividad del tipo de radiación . La dosis equivalente se da el símbolo H T . La unidad SI de T es el sievert (Sv) o todavía se usa comúnmente rem (hombre equivalente a roentgen) ( 1 Sv = 100 rem ). La unidad de sievert lleva el nombre del científico sueco Rolf Sievert, que realizó muchos de los primeros trabajos sobre dosimetría en radioterapia.

Como se escribió, para fines de protección radiológica , la dosis absorbida se promedia sobre un órgano o tejido, T, y este promedio de dosis absorbida se pondera para la calidad de la radiación en términos del factor de ponderación de la radiación , w R , para el tipo y la energía de radiación incidente en el cuerpo. 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. La dosis ponderada resultante se designó como la dosis equivalente de órgano o tejido:

dosis equivalente - ecuación - definición

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De la dosis absorbida a la dosis equivalente

Tenga en cuenta que el sievert no es una unidad de dosis física . Por ejemplo, una dosis absorbida de 1 Gy por partículas alfa conducirá a una dosis equivalente de 20 Sv. Esto puede parecer una paradoja. Implica que la energía del campo de radiación incidente en julios ha aumentado en un factor de 20, violando así las leyes de Conservación de energía . Sin embargo, éste no es el caso. Sievert se deriva de la cantidad física absorbida, pero también tiene en cuenta la efectividad biológica de la radiación, que depende del tipo de radiación y la energía. El factor de ponderación de la radiación hace que el sievert no pueda ser una unidad física.

Como se escribió, cada tipo de radiación interactúa con la materia de una manera diferente y causa diferentes daños biológicos. Por ejemplo, las partículas cargadas con altas energías pueden ionizar directamente los átomos. Por otro lado, las partículas eléctricamente neutras interactúan solo indirectamente, pero también pueden transferir parte o la totalidad de sus energías a la materia. Sin duda simplificaría las cosas si los efectos biológicosde radiación fueron directamente proporcionales a la dosis absorbida. Desafortunadamente, los efectos biológicos dependen también de la forma en que la dosis absorbida se distribuye a lo largo de la trayectoria de la radiación. Los estudios han demostrado que la radiación alfa y de neutrones causa un daño biológico mayor para una deposición de energía dada por kg de tejido que la radiación gamma. Se descubrió que los efectos biológicos de cualquier radiación aumentan con la transferencia de energía lineal (LET). En resumen, el daño biológico de la radiación de alto LET ( partículas alfa , protones o neutrones ) es mucho mayor que el de la radiación de bajo LET ( rayos gamma) Esto se debe a que el tejido vivo puede reparar más fácilmente el daño de la radiación que se extiende sobre un área grande que la que se concentra en un área pequeña. Debido a que se produce más daño biológico por la misma dosis física (es decir, la misma energía depositada por unidad de masa de tejido), un gray de radiación alfa o de neutrones es más dañino que un gray de radiación gamma. Este hecho de que las radiaciones de diferentes tipos (y energías) dan diferentes efectos biológicos para la misma dosis absorbida se describe en términos de factores conocidos como la efectividad biológica relativa (RBE) y el factor de ponderación de la radiación (w R ).

Factor de ponderación de radiación

En la protección radiológica, el factor de ponderación de la radiación es un factor adimensional utilizado para determinar la dosis equivalente 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.

Antes de 1990, las cantidades equivalentes a la dosis se definían en términos de un factor de calidad, Q (L), que se aplicaba a la dosis absorbida en un punto para tener en cuenta las diferencias en los efectos de los diferentes tipos de radiación. En sus recomendaciones de 1990, la CIPR introdujo un concepto modificado. Para fines de protección radiológica, la dosis absorbida se promedia sobre un órgano o tejido, T, y este promedio de dosis absorbida se pondera para la calidad de la radiación en términos del factor de ponderación de la radiación, w R , para el tipo y la energía de la radiación incidente en el cuerpo.

La razón para reemplazar el factor de calidad, es decir, la relación Q – L, con los valores de w R en la definición de las dosis equivalentes a los órganos y la dosis efectiva fue que la Comisión creía:

«que el detalle y la precisión inherentes al uso de una relación formal Q-L para modificar la dosis absorbida para reflejar la mayor probabilidad de detrimento resultante de la exposición a componentes de radiación con alto LET no se justifica debido a las incertidumbres en la información radiológica».

Cabe destacar que estos dos factores, el factor de ponderación de la radiación y el factor de calidad están restringidos al rango de dosis de interés para la protección contra la radiación, es decir, a la magnitud general de los límites de dosis. En circunstancias especiales donde se manejan dosis más altas que pueden causar efectos deterministas, se aplican los valores de RBE relevantes para obtener una dosis ponderada.

Referencia especial : ICRP, 2003. Efectividad biológica relativa (RBE), factor de calidad ( Q ) y factor de ponderación de la radiación ( R ). Publicación ICRP 92. Ann. ICRP 33 (4).

Factores de ponderación de radiación – ICRP

Para la radiación de fotones y electrones, el factor de ponderación de la radiación tiene el valor 1 independientemente de la energía de la radiación y para la radiación alfa el valor 20. Para la radiación de neutrones, el valor depende de la energía y es de 5 a 20.

Factores de ponderación de la radiación
Fuente: ICRP, 2003. Efectividad biológica relativa (RBE), factor de calidad (Q) y factor de ponderación de la radiación (wR). Publicación ICRP 92. Ann. ICRP 33 (4).

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, 2007. Publ. 103: Las Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica.

Como se muestra en la tabla, aw R de 1 es para todas las radiaciones de baja LET, es decir, rayos X y rayos gamma de todas las energías, así como electrones y muones. Una curva suave, considerada una aproximación, se ajustó a los valores de w R en función de la energía de neutrones incidente. Tenga en cuenta que E n es la energía de neutrones en MeV.

factor de ponderación de la radiación - neutrones - ICRP
El factor de ponderación de radiación wR para neutrones introducido en la Publicación 60 (ICRP, 1991) como una función discontinua de la energía de neutrones (- – -) y la modificación propuesta (-).

Así, por ejemplo, una dosis absorbida de 1 Gy por partículas alfa conducirá a una dosis equivalente de 20 Sv, y ​​se estima que una dosis equivalente de radiación tiene el mismo efecto biológico que una cantidad igual de dosis absorbida de rayos gamma, que es dado un factor de ponderación de 1.

Factor de calidad

factor de calidad - radiaciónEl factor de calidad de un tipo de radiación se define como la relación entre el daño biológico producido por la absorción de 1 Gy de esa radiación y el daño biológico producido por 1 Gy de rayos X o rayos gamma.

La Q de cierto tipo de radiación está relacionada con la densidad de las pistas de iones que deja en el tejido. Los factores de calidad para los diversos tipos de radiación se enumeran en la tabla.

Estos factores de calidad están restringidos al rango de dosis de interés para la protección radiológica, es decir, a la magnitud general de los límites de dosis. En circunstancias especiales donde se manejan dosis más altas que pueden causar efectos deterministas, se aplican los valores relevantes de RBE para obtener una dosis ponderada.

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