Gris (unidad)

El gray (símbolo: Gy ) es la unidad de dosis de radiación ionizante en el Sistema Internacional de Unidades (SI), definida como la absorción de un julio de energía de radiación por kilogramo de materia . ^{[ 1 ]}

Se utiliza como unidad de medida de la dosis absorbida , que cuantifica la energía depositada por la radiación ionizante en una unidad de masa de material absorbente. Se emplea para medir la dosis administrada en radioterapia , irradiación de alimentos y esterilización por radiación . Es importante para predecir posibles efectos agudos en la salud, como el síndrome de irradiación aguda , y se utiliza para calcular la dosis equivalente mediante el sievert , una medida del efecto estocástico sobre la salud humana.

El gray también se utiliza en metrología de radiación como unidad de la magnitud de radiación kerma ; definida como la suma de las energías cinéticas iniciales de todas las partículas cargadas liberadas por radiación ionizante no cargada ^{[ a ]} en una muestra de materia por unidad de masa. La unidad recibió su nombre en honor al físico británico Louis Harold Gray , pionero en la medición de la radiación de rayos X y radio y sus efectos en los tejidos vivos. ^{[ 2 ]}

El gray se adoptó como parte del Sistema Internacional de Unidades en 1975. La unidad cgs correspondiente al gray es el rad (equivalente a 0,01  Gy), que sigue siendo común en gran medida en los Estados Unidos, aunque se "desaconseja encarecidamente" en la guía de estilo del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de los Estados Unidos . ^{[ 3 ]}

El gris tiene varios campos de aplicación en la medición de dosis:

Protección radiológica

La dosis absorbida también juega un papel importante en la protección radiológica , ya que es el punto de partida para calcular el riesgo estocástico para la salud de bajos niveles de radiación, que se define como la probabilidad de inducción de cáncer y daño genético. ^{[ 8 ]} El gray mide la energía total absorbida de la radiación, pero la probabilidad de daño estocástico también depende del tipo y la energía de la radiación y los tipos de tejidos involucrados. Esta probabilidad está relacionada con la dosis equivalente en sieverts (Sv), que tiene las mismas dimensiones que el gray. Está relacionada con el gray mediante factores de ponderación descritos en los artículos sobre dosis equivalente y dosis efectiva .

El Comité Internacional de Pesas y Medidas declara: «Para evitar cualquier riesgo de confusión entre la dosis absorbida D y la dosis equivalente H , deben utilizarse los nombres especiales para las unidades respectivas, es decir, debe utilizarse el nombre gray en lugar de julios por kilogramo para la unidad de dosis absorbida D y el nombre sievert en lugar de julios por kilogramo para la unidad de dosis equivalente H ». ^{[ 10 ]}

${\displaystyle 1\ \mathrm {Gy} =1\ {\frac {\mathrm {J} }{\mathrm {kg} }}=1\ {\frac {\mathrm {m} ^{2}}{\mathrm {s} ^{2}}}}$

Los diagramas adjuntos muestran cómo se obtiene primero la dosis absorbida (en grays) mediante técnicas computacionales, y a partir de este valor se derivan las dosis equivalentes. Para los rayos X y los rayos gamma, el gray tiene numéricamente el mismo valor cuando se expresa en sieverts, pero para las partículas alfa , un gray equivale a 20 sieverts, y se aplica un factor de ponderación de radiación en consecuencia.

Wilhelm Röntgen descubrió los rayos X el 8 de noviembre de 1895, y su uso se extendió muy rápidamente para el diagnóstico médico, en particular para fracturas y objetos extraños incrustados, donde supusieron una mejora revolucionaria con respecto a las técnicas anteriores.

Debido al uso generalizado de los rayos X y a la creciente conciencia de los peligros de la radiación ionizante, se hicieron necesarios estándares de medición para la intensidad de la radiación, y varios países desarrollaron los suyos propios, aunque con definiciones y métodos diferentes. Finalmente, para promover la estandarización internacional, el primer Congreso Internacional de Radiología (ICR), celebrado en Londres en 1925, propuso un organismo independiente para considerar las unidades de medida. Este organismo se denominó Comisión Internacional de Unidades y Mediciones de Radiación (ICRU) ^{[ b ]} y se constituyó en el Segundo ICR, celebrado en Estocolmo en 1928, bajo la presidencia de Manne Siegbahn . ^{[ 12 ] [ 13 ] [ c ]}

Una de las primeras técnicas para medir la intensidad de los rayos X consistía en medir su efecto ionizante en el aire mediante una cámara de ionización llena de aire . En la primera reunión de la ICRU se propuso definir una unidad de dosis de rayos X como la cantidad de rayos X que produciría una unidad electrostática de carga en un centímetro cúbico de aire seco a 0 °C y 1 atmósfera estándar de presión. Esta unidad de exposición a la radiación se denominó roentgen en honor a Wilhelm Röntgen, fallecido cinco años antes. En la reunión de la ICRU de 1937, esta definición se extendió a la radiación gamma . ^{[ 14 ]} Este enfoque, si bien representó un gran avance en la estandarización, tenía la desventaja de no ser una medida directa de la absorción de la radiación y, por lo tanto, del efecto de ionización en diversos tipos de materia, incluido el tejido humano, sino que solo medía el efecto de los rayos X en una circunstancia específica: el efecto de ionización en aire seco. ^{[ 15 ]} 

En 1940, Louis Harold Gray, quien había estado estudiando el efecto del daño por neutrones en el tejido humano, junto con William Valentine Mayneord y el radiobiólogo John Read, publicó un artículo en el que se propuso una nueva unidad de medida, denominada gramo roentgen (símbolo: gr), definida como "la cantidad de radiación de neutrones que produce un incremento de energía en un volumen unitario de tejido igual al incremento de energía producido en un volumen unitario de agua por un roentgen de radiación". ^{[ 16 ]} Se encontró que esta unidad era equivalente a 88  ergios en el aire, e hizo que la dosis absorbida, como se la conoció posteriormente, dependiera de la interacción de la radiación con el material irradiado, y no solo de una expresión de exposición o intensidad de la radiación, como representaba el roentgen. En 1953, la ICRU recomendó el rad , igual a 100  erg/g, como la nueva unidad de medida de la radiación absorbida. El rad se expresó en unidades cgs coherentes. ^{[ 14 ]}

A finales de la década de 1950, la CGPM invitó a la ICRU a unirse a otros organismos científicos para trabajar en el desarrollo del Sistema Internacional de Unidades (SI). ^{[ 17 ]} La CCU decidió definir la unidad SI de radiación absorbida como la energía depositada por partículas cargadas reabsorbidas por unidad de masa de material absorbente, que es como se había definido el rad, pero en unidades MKS sería equivalente al julio por kilogramo. Esto fue confirmado en 1975 por la 15.ª CGPM, y la unidad fue denominada «gray» en honor a Louis Harold Gray, quien había fallecido en 1965. El gray era, por lo tanto, igual a 100  rad. Cabe destacar que el centigray (numéricamente equivalente al rad) todavía se usa ampliamente para describir las dosis absorbidas absolutas en radioterapia.

La adopción del gray por la XV Conferencia General de Pesas y Medidas como unidad de medida de la absorción de radiación ionizante , absorción de energía específica y de kerma en 1975 ^{[ 18 ]} fue la culminación de más de medio siglo de trabajo, tanto en la comprensión de la naturaleza de la radiación ionizante como en la creación de cantidades y unidades de radiación coherentes.

La siguiente tabla muestra las cantidades de radiación en unidades del SI y en unidades que no pertenecen al SI.

• Producto dosis-área : Cantidad utilizada para evaluar el riesgo de radiación X (Gy· ^cm² ) 
• Sistema Internacional de Unidades – Forma moderna del sistema métrico (unidades base del SI) 
• Órdenes de magnitud (radiación) : comparación de una amplia gama de dosis de radiación. 
• Orden de magnitud (unidad) : escala de números con una proporción fija. 
• Rad (unidad de radiación) – Unidad no perteneciente al SI que mide la dosis absorbida de radiación ionizante. 
• Roentgen (unidad) – Medida de la exposición a la radiación 
  • Hombre equivalente a rayos X – Unidad de radiación 
• Sievert , unidad derivada del SI de dosis equivalente de radiación
  • Unidad derivada del SI : unidad de medida derivada de un valor métrico básico. 

• Boyd, MA (1-5 de marzo de 2009). El confuso mundo de la dosimetría de radiación—9444 (PDF) . Conferencia WM2009 (Simposio de Gestión de Residuos). Phoenix, AZ. Archivado del original (PDF) el 21 de diciembre de 2016. Consultado el 7 de julio de 2014 .Un análisis de las diferencias cronológicas entre los sistemas de dosimetría de EE. UU. y la ICRP.