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Seguridad Radiológica
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TCNICO SUPERIOR EN ANESTESIOLOGAEQUIPAMIENTO Y SUMINISTROS
SEGURIDAD RADIOLGICA
EFECTOS BIOLOGICOS DE LA RADIACION
EFECTOS BIOLOGICOS
Son los cambios que se producen en los seres vivos como consecuencia de la absorcin de energa al interactuar con algn tipo de radiacin ionizante
Caractersticas de los efectos biolgicos
Aleatoriedad: La interaccin de la radiacin con las clulas es una funcin de probabilidad y tiene lugar al azar. Un fotn o partcula puede alcanzar a una clula o a otra, daarla o no daarla y si la daa puede ser en el ncleo o en el citoplasma.
Rpido depsito de energa: El depsito de energa a la clula ocurre en un tiempo muy corto, en fracciones de millonsimas de segundo.
No selectividad: La radiacin no muestra predileccin por ninguna parte o biomolecula, es decir, la interaccin no es selectiva.
Inespecificidad lesiva: La lesin de las radiaciones ionizantes es siempre inespecfica o lo que es lo mismo esa lesin puede ser producida por otras causas fsicas.
Latencia: Las alteraciones biolgicas en una clula que resultan por la radiacin no son inmediatas, tardan tiempo en hacerse visibles a esto se le llama "tiempo de latencia" y puede ser desde unos pocos minutos o muchos aos, dependiendo de la dosis y tiempo de exposicin.
EFECTOS BIOLOGICOS
1. Las radiaciones pueden interacturar en
cualquier parte de la clula.
2. Los efectos producidos por las radiaciones
no se distinguen de otros producidos por
otros agentes externos ( qumicos etc).
3. Los efectos no se manifiestan imediatamente
pueden pasar dias, meses o aos.
4. Existe una relacin directa del efecto
biolgico con respecto a las dosis recibidas.
Los efectos de la radiacin sobre los seres vivos pasan por sucesivas etapas que se ordenan aqu segn su escala de tiempo, de menor a mayor.
Etapa Fsica Etapa Qumica Etapa Biolgica
Etapas de los efectos biologicos
Es una respuesta inmediata que ocurre entre billonsimas ymillonsimas de segundo. Se produce la interaccin de los electronescorticales con los fotones o partculas que constituyen el haz deradiacin. Los electrones secundarios originados en la interaccin,excitan e ionizan a otros tomos provocando una cascada deionizaciones.
La accin directa de la radiacin es consecuencia de ionizacionesque se producen en los tomos que forman la molcula del ADN,fenmeno dominante en radiaciones con alta transferencia lineal deenerga (LET) como las partculas alfa, beta y protones, que incidendirectamente sobre los tomos de las molculas.
La accin indirecta de la radiacin es la interaccin del haz deradiacin con otros tomos y molculas de la clula como el agua,producindose radicales libres que daan la funcionalidad general dela clula de manera indirecta.
Etapa Fsica
Esta etapa esta en el orden de millonsima de segundo y un segundo.Esta etapa es proceso de la interaccin de los radicales libresresultantes de la radiolisis del agua, que originan una serie dereacciones qumicas con molculas de solutos presentes en el medioirradiado y que producirn la induccin de un cierto grado de lesinbiolgica.Radilisis del agua
Reacciones neutralizadas
Etapa Qumica
Efecto oxgenoEl oxgeno es un potente radiosensibilizante, es decir, aumenta elefecto de la irradiacin. El oxgeno, al combinarse con los radicaleslibres, produce un aumento de la vida media de stos y la fijacin deldao radio inducido.
Molculas donadores de HLas molculas donadores de H, como las que contienen gruposulfhidrilo (-SH), pueden neutralizar los radicales libres, teniendo unpapel protector, ya que se ha demostrado que el aumento odisminucin en los niveles intracelulares de grupos -SH, originacambios paralelos en la supervivencia celular.
Etapa Qumica
Etapa quimica de la fijacion
del dao
Estos cambios alteran la funcin celular y afectan la sobrevida
La alta energa de la radiacin rompe uniones qumicas
Se generan radicales libres* que producen alteraciones en
la qumica del organismo.
+
-
*radicales libres son atomos o molculas electricamente neutro con un electrn no apareado en su orbital externo. Esto los hace muy reactivos. Muchos tienen una vida media corta microsegundos.
La etapa biolgica se inicia con la activacin de reacciones enzimticas para reparar el dao producido por las radiaciones. Algunas de estas lesiones sern reparadas y no influyen en la viabilidad celular y otras no sern reparadas con lo que se producir la muerte celular en interfase, mitosis o incluso despus de varias divisiones celulares tras la exposicin a la radiacin.
Las consecuencias biolgicas de la irradiacin celular se manifiestan mucho tiempo despus como:
Los efectos secundarios agudos y tardos asociados a la radioterapia. Desarrollo de neoplasias radio inducidas a largo plazo por mutaciones en clulas somticas. Desarrollo de malformaciones genticas en la descendencia por mutaciones en clulas germinales.
Etapa biolgica
EFECTOS BIOLOGICOS
ACCION PRINCIPAL
Dao sobre el ncleo celular, cromosomas,
ADN
ACCION SECUNDARIA
La radiacin rompe moleculas de agua y
grasa en la clula. Actua sobre la membrana plasmatica
Efectos Biolgicos Principal
e-
p+
e-
p+
HO H2O
EFECTO INDIRECTO
EFECTO DIRECTO
FOTO
N
FOTO
N
1 nm
2 nm
A nivel celular, las clulas pueden expresar:
Inhibicin de la reproduccin celular Reparacin acertada o fallida de la lesin. Muerte celular
Dao en las hlices del ADN
Efectos Biolgicos Secundario
H2O OH+OH = Perxido de Hidrgeno (txico)
Radicales libres H, OH, e-
70% de agua
Sensibilidad y Resistencia a RI
La clula ms radioresistente es laque se reproduce menos.
La clula ms radiosensible es la quese reproduce ms.
orden decreciente de radiosensibildad
El tejido linftico, muy sensible, particularmente los linfocitos Clulas rojas jvenes, halladas en la mdula sea Las clulas que revisten el canal gastrointestinal Clulas de las gnadas; los testculos son ms sensibles que los ovarios Piel, particularmente la porcin que rodea el folculo capilar Clulas endoteliales vasos sanguneos y peritoneo Epitelio del hgado y adrenales Otros tejidos, incluidos el hueso, msculo y nervio, en ese orden.
Ionizacin
Alteraciones moleculares
Inmediatas Tardas
Citolgicos Dao gentico
Tisulares Mutacin
Muerte celular Recuperacin
Neoplasia
RADIACIN IONIZANTE
Nivel de Organizacin BiolgicaEfectos Importantes de la Radiacin
Molecular Dao a enzimas, ADN etc. E interferencia a vas biolgicas
Sub celular Dao a membrana celular, ncleo, cromosomas, etc.
CelularInhibicin de la divisin celular, muerte celular, transformacin hacia un
estado maligno
Tejido, rganoPerturbacin al sistema nervioso central, medula sea, tracto intestinal.
Induccin de cncer.
Hombre Muerta; 'acortamiento de la vida por radiacin'
Poblaciones Cambios en las caractersticas genticas de miembros individuales
EFECTOS BIOLGICOS
EFECTOS BIOLGICOS
Efectos de la exposicin prenatal
y efecto tardo
La importancia de Informar y Prevenir durante la utilizacin de R.I. en casos de embarazos o sospechas
de los mismos.
Efectos de la exposicin prenatal
Pueden inducirse efectos letales con dosis relativamente bajas
(tales como 0,1 Gy) antes o inmediatamente despus de la
implantacin del embrin en la pared uterina. Tambin podran
inducirse tras dosis ms altas durante todas las etapas del
desarrollo intrauterino.
Tiempo
%
Pre-implantacin Organognesis Feto
Leta
lid
ad
0.1 Gy
Efectos de la exposicin prenatal
A medida que aumenta el tiempo pos-concepcin RS decrece
No es fcil establecer una relacin causa-efecto porque hay muchos agentes teratognicos, los efectos son inespecficos y
no nicos de la radiacin.
Hay 3 tipos de efectos: letalidad, anomalas congnitas y efectos muy tardos (cncer y efectos hereditarios).
Tiempo
%
Pre-implantacin Organognesis Feto
Leta
lid
ad
Anomalas congnitas
Efectos de la exposicin prenatal
Retraso mental
La CIPR establece que el retraso mental puede inducirse por la radiacin (Cociente de inteligencia < 100).
Aparece durante el periodo ms RS: 8-25 semanas de embarazo.
Los riesgos de la exposicin prenatal relacionados con el retraso mental son:
Semanas 8-15 Semanas 15-25
Retraso mental grave
con un factor de riesgo
de 0.4/Sv
Retraso mental grave
con un factor de riesgo
de 0.1/Sv
Efectos en la Gestacin
Como clasificar los efectos de las RI ?
tiempo de aparicin
Precoces: Aparecen en minutos u horas despus de haberse expuesto a la radiacin, por ejemplo eritema cutneo, nauseas.
Tardos: Aparecen meses u aos despus de la exposicin, por ejemplo cncer radioinducido, radiodermitis crnica, mutaciones genticas.
Efecto biolgico
Efectos somticos: Slo se manifiestan en el individuo que ha sido sometido a la exposicin de radiaciones ionizantes por ejemplo el eritema.
Efecto hereditario: No se manifiestan en el individuo que ha sido expuesto a la radiacin, sino en su descendencia, ya que lesionan las clulas germinales del individuo expuesto, por ejemplo las mutaciones que afectan a clulas germinales (espermatozoides y vulos).
la dependencia de la dosis
Efecto estocstico: Son efectos absolutamente aleatorios, probabilsticos; pudiendo aparecer tras la exposicin a pequeas dosis de radiacin ionizante. No necesitan una dosis umbral determinada para producirse; si bien al aumentar la dosis aumenta la probabilidad de aparicin de estos efectos, que suelen ser de tipo tardo.
Efecto determinsticos: Se necesita una dosis umbral para producirlos, por debajo de la cual, la probabilidad de aparicin de los mismos es muy baja. Suelen ser efectos precoces, por ejemplo el eritema cutneo.
Como clasificar los efectos de las RI ?
RELACIN DOSIS-EFECTO. a) Efectos somticos.
Efectos determinsticos.(tempranos y tardos).
Efectos no determinsticos o estocsticos.
b) Efectos genticos. De naturaleza probabilistica
Como clasificar los efectos de las RI ?
Ejemplos de efectos producidos por R.I.
Como reconocerlos ?
Efecto estocstico, deterministico, probabilstico o gentico ?
Piel -- efectos precoces: dermitis y la alopecia y efectos tardos: distrofia, atrofia y ulceracin.
SOMATICO, DETERMINISTICO, TEMPRANOS Y TARDIOS
Efecto estocstico, deterministico o no estocastico ?
Cataratas efectos que ocurren luego de un ao.
SOMATICO, DETERMINISTICO, TARDIOS
sndrome de irradiacin aguda, Iroshima, Japon
Efecto estocstico, deterministico o probabilstico ?
Cada del cabello efectos que ocurren dentro del primer ao de la exposicin.
SOMATICO, DETERMINISTICO, TEMPRANOS
Efecto estocstico, deterministico o probabilstico ?
(a) 6-8 semanas tras la angiografa coronaria mltiple y procedimientos de angioplastia.
(b) 16-21 semanas
(c) 18-21 meses tras los procedimientos mostrando la necrosis tisular.
(d) Fotografa prxima de la lesin mostrada en (c).
(e) Fotografa tras el injerto de piel.(Fotografas cortesa de T. Shope & ICRP).
Efectos que ocurren antes (eritema) y despus (necrosis tisular) del ao de
irradiacin
SOMATICO, DETERMINISTICO,
TEMPRANO Y TARDIO
Efecto estocstico, deterministico o probabilstico, gentico ?
Deformacin gentica a causa de radiaciones nucleares, Chernobil, Ucrania.
GENETICO, PROBABILISTICO, TARDIO
Efecto estocstico, deterministico o no estocstico ?
Eritema y necrosis celular Dao por radiacin de una fuente industrial
SOMATICO, DETERMINISTICO, TEMPRANO Y TARDIO
Efecto estocstico, deterministico o no estocstico ?
Radiodermitis- Efectos que ocurren antes del ao de irradiacin
SOMATICO, DETERMINISTICO, TEMPRANO
Efecto estocstico, deterministico o no estocstico ?
Cncer de piel- Efectos que ocurren despus del ao de
SOMATICO, NO DETERMINISTICO, TARDIO
ACCIDENTES RADIOLOGICOS
YANANGO, Per20/Febrero/1999
Experiencia de la compaa: 19 aos (gammagrafa)
1882: un caso de robo de una fuente de gammagrafa
Fuente radiactiva involucrada: entr al pas sin previa notificacin a la Autoridad reguladora
Antecedentes
Donde ocurri? Emplazamiento en construccin de una central
hidroelctrica en Yanango
Distancia de Lima: 300 km., al este
Distrito: San Roman, Dpto de Junn
Qu sucedi? Una persona no autorizada afloja los tornillos del cierre de
seguridad para liberar la fuente radiactiva (2-3 minutosdemora esta operacin)
No se requiere de la llave para liberar la fuente, solo conun destornillador
Sntesis del accidente
Caractersticas del equipo
Marca: SPEC T-2
Actividad. Mx.: 3.7 TBq becquerelios,
Radionclido: Ir192
Actividad.:1.37 TBq (en la fecha del accidente)
Cierre de
seguridad
de la fuente
Liberacin de los tornillos del cierre de seguridad
La fuente puede quedar libre
Sntesis del accidente
4:00 pm: Un trabajador (soldador) en el emplazamiento, por desconocimiento, recoge una fuente de gammagrafa 192Irabandonada dentro de una tubera
La guarda en el bolsillo trasero de su pantaln
Sntesis del accidente
Viaja en Omnibus a su casa
Durante el viaje (30 minutos) estuvo acompaadopor 15 personas (a una distancia entre 0.5 - 2 m).
El enrojecimiento de la piel lo asocia a una picada deinsecto
Se aplica compresas calientes
La esposa estuvo sentada sobre el pantaln con lafuente (5 - 10 minutos) mientras lactaba a su beb(18 meses de edad)
Sntesis del accidente
Sobre irradiacin: 1 persona
Exposicin: 18 personas
Lesin 16 das despus del accidente (8/marzo/99)
Efectos en la pierna
(70 das despus del accidente; 3/mayo/99) Efectos en la pierna
(13:00 h, 21/02/99)
Consecuencias
Amputacin de la pierna (18/octubre/99)
Infeccin severa (14/diciembre/99 )
Consecuencias
Efectos de daos celulares
Dao en linfocitos y
Cromosomas
El cancer radioinducido como
efecto estocastico
Linfocito
humano
normal:
cromosomas
uniformemente
distribuidos
Clula
apoptsica: los
cromosomas y
el ncleo estn
fragmentados
y colapsados
en cuerpos
apoptsicos
Lesiones cromosmicas
Centrmero
Traza de
radiacin
ionizante
Fragmento
acntrico
Traslocaciones cromosmicas
Traza de
radiacin
ionizante
TEJIDO NORMAL
Capa de clulas diferenciadas
Clula en (proceso
de) divisin en capa
basal
Lmina
basal
Capilar
INICIACIN CELULAR
Un suceso en inicio crea
una mutacin en una de
las clulas basales
DISPLASIA
Sucedieron ms
mutaciones.
La clula inicial ha
logrado ventajas
proliferativas.
Clulas en rpida divisin
comienzan a acumularse
dentro del epitelio.
TUMOR BENIGNO
Ms cambios dentro
de la lnea de clulas
prolficas llevan al completo
desarrollo del tumor.
TUMOR MALIGNO
El tumor atraviesa la lmina
basal.
Las clulas poseen formas
irregulares y la lnea celular es
inmortal. Poseen una movilidad
acrecentada y capacidad
invasiva.
METASTASIS
Las clulas cancerosas atraviesan
la pared de un vaso linftico o de
un capilar sanguneo. Ahora
pueden migrar a travs del cuerpo
y sembrar potencialmente nuevos
tumores.
Esquema generalizado simple de la
oncognesis multietapaDao al ADN cromosmico
de una clula blanco normal
Fallo a la correcta
reparacin del ADN
Progresin maligna y
difusin del tumor
Aparicin de una mutacin
especfica de inicio de neoplasia
Crecimiento promocional
de pre-neoplasma
Conversin a fenotipo
declaradamente maligno
10-6
10-12
10-9
10-15
10-3
1 segundo
1 hora
1 da
1 ao
100 aos
1 ms
100
109
106
103
Depsito de energa
Excitacin/ionizacin
Trazas iniciales de partculas
Formacin de radicales
INTERACCIONES FSICAS
INTERACCIONES QUMICAS
RESPUESTA BIOLGICA
EFECTOS MDICOS
Difusin, reacciones qumicas
Dao inicial del ADN
Roturas en ADN / dao base
Procesos de reparacin
Fijacin del dao
Asesinato de clulas
Promocin/complecin
Teratognesis
Cncer
Defectos hereditarios
Proliferacin de clulas daadas
Mutaciones/transformaciones/aberraciones
TIE
MP
O(s
eg)
Cronograma
de
eventos
que
conducen
a los
efectos
de las
radiaciones
Efectos biolgicos de la radiacin ionizante
Factores que afectan a la radiosensibilidad
Radiosensibilidad
RS = Probabilidad de una clula, tejido u rgano de sufrir
un efecto por unidad de dosis.
Bergonie y Tribondeau (1906): Leyes de la RS: RS ser mayor si la clula:
Es altamente mittica. Mayor actividad reproductiva Es indiferenciada. Menos diferenciada estan sus funciones Posee un alto porvenir de divisin, es decir, cuantas ms
divisiones deba cumplir en el futuro.
Radiosensibilidad
RS alta RS media RS baja
Mdula sea
Bazo
Timo
Ndulos
linfticos
Gnadas
Cristalino
Linfocitos(excepcin a las leyes RS)
Piel
rganos
mesodrmicos
(hgado, corazn,
pulmones)
Msculo
Huesos
Sistema nervioso
Factores que afectan a la
radiosensibilidad
Fsicos LET (transferencia lineal de energa): RS Tasa de dosis: RS
Qumicos Aumentan la RS: OXGENO( efecto
radicales libres), oxidantes.
Disminuyen la RS: Sulfhidrilo (SH), cistaminaprotectores de radicales libres
Biolgicos Fase del ciclo:
RS: G2, M Mitosis
RS: S Sintesis
Reparacin del dao (el dao subletal podra ser reparado, p. ej., dosis fraccionada)
Tratamientos de radioterapia
LETLET
% s
urv
ivo
r c
ells
G1G2
M
G0
MM
Efectos sistmicos
Los efectos podran ser morfolgicos y/o funcionales Factores:
Qu rgano Cunta dosis
Efectos Tempranos (usualmente reversibles): < 6 meses o 1ao ej.:
inflamacin, hemorragia.
Tardos (usualmente irreversibles): > 6 meses o 1 ao ej.: atrofia, esclerosis, fibrosis.
Categorizacin de las dosis < 1 Gy: BAJA DOSIS 1-10 Gy: DOSIS MODERADAS > 10 Gy: DOSIS ALTAS
Regeneracin significa sustitucin del tejido original, mientras que Reparacin significa sustitucin por tejido conectivo.
Efectos en la piel
De acuerdo con las leyes de la RS (Bergonie and Tribondeau), las clulas ms RS son aquellas del estrato basal de la epidermis.
Los efectos son: Eritema: 1 a 24 horas tras una irradiacin de
alrededor de 3-5 Gy
Alopecia (*): con 5 Gy es reversible; con 20 Gy es irreversible.
Pigmentacin: Reversible, aparece 8 das despus de la irradiacin.
Descamacin seca o hmeda: traduce Hipoplasia epidrmica (dosis 20 Gy).
Efectos tardos: telangiectasia (**), fibrosis.
(*): alopecia: prdida o ausencia de cabello
(**): dilataciones de capilares pequeos y de los vasos superficiales
Clulas del estrato basal,
altamente mitticas, algunas
de ellas con melanina,
responsable de la
pigmentacin.
De Atlas de Histologia.... J. Boya
Vista histolgica de la piel
Reacciones de la piel
Dao en la piel por exposicin fluoroscpica prolongada
DaoDosis umbral
en piel (Sv)
Semanas
aparicin
Eritema transitorio temprano 2 52
Descamacin hmeda 15 4
Eritema tardo 15 6-10
Necrosis drmica 18 >10
Ulceracin secundaria 20 >6
Efectos en el ojo
De Atlas de Histologia.... J. Boya
Vista histolgica del ojo
El cristalino es altamente RS,
adems, est rodeado de
clulas cuboides altamente RS.
El cristalino es altamente RS.
La coagulacin de las proteinas aparece para dosis mayores de
2Gy.
Hay 2 efectos bsicos
Efecto
Sv para
exposicin
nica corta
Sv/ao para
exposicin
tiempo largo
Opacidades
detectables0.5-2.0 > 0.1
Dao visual
(catarata)5.0 > 0.15
Respuesta orgnica total: adulto sndrome
de irradiacin aguda
Sndrome de
irradiacin aguda:
actividad humana
Dosis
Fases:
1. Prodrmica, aparecen sintomas
complejos
2. Latencia,aparente curacin
3. Fase Aguda, mortal, abanico de
sintomasMDULA
SEAGASTRO
INTESTINAL
SNC
(sistema nervioso
central)
1-10 Gy
10 - 50 Gy
> 50 Gy
Clnica en todo el cuerpo de una
irradiacin corporal
parcial
Mecanismo: Desorden neurovegetativo
Similar a la sensacin de enfermedad
Bastante frecuente en radioterapia
fraccionada
Sndrome de
irradiacin crnica:
Dosis letal 50 / 30
Dosis que causara la muerte al 50% de la
poblacin en 30 das.
Su valor es alrededor de 2-3 Gy para
humanos en
irradiacin de cuerpo
entero.
FIN