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Quemadura por radiación

Una quemadura por radiación es un daño a la piel u otros tejidos y órganos biológicos como consecuencia de la radiación . Los tipos de radiación que generan mayor preocupación s...

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Una quemadura por radiación es un daño a la piel u otros tejidos y órganos biológicos como consecuencia de la radiación . Los tipos de radiación que generan mayor preocupación son la radiación térmica , la energía de radiofrecuencia, la luz ultravioleta y la radiación ionizante .

El tipo más común de quemadura por radiación es la quemadura solar causada por la radiación UV. La alta exposición a rayos X durante las pruebas de diagnóstico por imagen o la radioterapia también puede provocar quemaduras por radiación. A medida que la radiación ionizante interactúa con las células del cuerpo, dañándolas, el organismo responde a este daño, lo que suele resultar en eritema , es decir, enrojecimiento alrededor del área afectada. Las quemaduras por radiación se suelen mencionar junto con el cáncer inducido por radiación debido a la capacidad de la radiación ionizante para interactuar con el ADN y dañarlo , pudiendo incluso provocar que una célula se vuelva cancerosa. Los magnetrones de cavidad pueden utilizarse incorrectamente para causar quemaduras superficiales e internas. Dependiendo de la energía del fotón , la radiación gamma puede causar quemaduras gamma profundas , siendo comunes las quemaduras internas por 60Co. Las quemaduras beta tienden a ser superficiales, ya que las partículas beta no pueden penetrar profundamente en el cuerpo; estas quemaduras pueden ser similares a las quemaduras solares. Las partículas alfa pueden causar quemaduras alfa internas si se inhalan, y el daño externo (si lo hay) se limita a un eritema leve.

Las quemaduras por radiación también pueden ocurrir con transmisores de radio de alta potencia en cualquier frecuencia donde el cuerpo absorbe energía de radiofrecuencia y la convierte en calor. [ 1 ] La Comisión Federal de Comunicaciones de EE. UU . (FCC) considera que 50 vatios es la potencia más baja por encima de la cual las estaciones de radio deben evaluar la seguridad de la emisión. Las frecuencias consideradas especialmente peligrosas ocurren donde el cuerpo humano puede entrar en resonancia , a 35  MHz, 70  MHz, 80-100  MHz, 400  MHz y 1  GHz. [ 2 ] La exposición a microondas de intensidad demasiado alta puede causar quemaduras por microondas .

Tipos

La dermatitis por radiación (también conocida como radiodermatitis ) es una enfermedad de la piel asociada con la exposición prolongada a la radiación ionizante. [ 3 ] : 131–2 La dermatitis por radiación ocurre en cierto grado en la mayoría de los pacientes que reciben radioterapia, con o sin quimioterapia. [ 4 ]

Existen tres tipos específicos de radiodermatitis: radiodermatitis aguda, radiodermatitis crónica y erupción eosinofílica, polimorfa y pruriginosa asociada a la radioterapia. [ 3 ] : 39–40 La radioterapia también puede causar cáncer por radiación. [ 3 ] : 40

Con la fluoroscopia intervencionista, debido a las altas dosis cutáneas que pueden generarse durante la intervención, algunos procedimientos han dado lugar a reacciones cutáneas tempranas (menos de dos meses después de la exposición) y/o tardías (dos meses o más después de la exposición), incluyendo necrosis en algunos casos. [ 5 ] : 773

La dermatitis por radiación, que se manifiesta como eritema intenso y vesiculación de la piel, puede observarse en los campos de radiación. [ 3 ] : 131

Hasta el 95 % de los pacientes tratados con radioterapia para el cáncer experimentarán una reacción cutánea. Algunas reacciones son inmediatas, mientras que otras pueden aparecer más tarde (por ejemplo, meses después del tratamiento). [ 6 ]

Agudo

La radiodermatitis aguda se produce cuando se administra a la piel una dosis eritematosa de radiación ionizante, tras lo cual aparece un eritema visible hasta 24 horas después. [ 3 ] : 39 La dermatitis por radiación generalmente se manifiesta a las pocas semanas del inicio de la radioterapia. [ 4 ] : 143 La radiodermatitis aguda, si bien se presenta como manchas rojas, a veces también puede presentarse con descamación o ampollas. [ 7 ] El eritema puede ocurrir con una dosis de radiación de 2 Gy o superior. [ 8 ] 

Crónico

Radiodermatitis crónica en el cuello y la mandíbula por exposición a rayos X

La radiodermatitis crónica se produce con la exposición crónica a dosis "sub-eritematosas" de radiación ionizante durante un período prolongado, produciendo diversos grados de daño en la piel y sus partes subyacentes después de un período de latencia variable de varios meses a varias décadas. [ 3 ] : 40 En el pasado, este tipo de reacción a la radiación ocurría con mayor frecuencia en radiólogos y técnicos de radiología que estaban constantemente expuestos a radiación ionizante , especialmente antes del uso de filtros de rayos X. [ 3 ] : 40 La radiodermatitis crónica, los carcinomas de células escamosas y basales pueden desarrollarse meses o años después de la exposición a la radiación. [ 7 ] : 130 [ 9 ] La radiodermatitis crónica se presenta como placas atróficas induradas, a menudo blanquecinas o amarillentas, con telangiectasias, a veces con hiperqueratosis . [ 7 ] : 130

Otro

La erupción eosinofílica, polimorfa y pruriginosa asociada a la radioterapia es una afección cutánea que se presenta con mayor frecuencia en mujeres que reciben radioterapia con cobalto para el cáncer interno. [ 3 ] : 39–40

El eritema multiforme inducido por radiación puede ocurrir cuando se administra fenitoína de forma profiláctica a pacientes neuroquirúrgicos que reciben radioterapia cerebral total y esteroides sistémicos. [ 3 ] : 130

Efectos retardados

El acné por radiación es una afección cutánea caracterizada por pápulas similares a comedones que aparecen en sitios de exposición previa a radiación ionizante terapéutica; lesiones cutáneas que comienzan a aparecer cuando la fase aguda de la dermatitis por radiación comienza a resolverse. [ 10 ] : 501

Las reacciones de recuerdo por radiación ocurren meses o años después del tratamiento con radiación, una reacción que sigue a la administración reciente de un agente quimioterapéutico y ocurre en el puerto de radiación previo, caracterizada por rasgos de dermatitis por radiación. [ 3 ] [ 11 ] Reformuladamente, la dermatitis de recuerdo por radiación es una reacción inflamatoria de la piel que ocurre en una parte del cuerpo previamente irradiada después de la administración de un fármaco. [ 12 ] No parece haber una dosis mínima, ni una relación establecida entre la dosis de radioterapia y la dosis. [ 12 ]

Quemas alfa

Las quemaduras alfa son causadas por partículas alfa , que pueden provocar daños extensos en los tejidos si se emiten dentro del cuerpo por inhalación o ingestión. [ 13 ] Debido a la queratina en la capa epidérmica de la piel, las quemaduras alfa externas se limitan a un leve enrojecimiento de la capa más externa de la piel. [ 14 ]

Quemas beta

Las quemaduras beta —causadas por partículas beta— son quemaduras superficiales, generalmente en la piel y con menos frecuencia en los pulmones o el tracto gastrointestinal , provocadas por partículas beta, típicamente de partículas calientes o radionúclidos disueltos que entraron en contacto directo o muy cerca del cuerpo. Pueden tener una apariencia similar a la de una quemadura solar. A diferencia de los rayos gamma, las emisiones beta son detenidas con mucha mayor eficacia por los materiales y, por lo tanto, depositan toda su energía en una capa superficial de tejido, causando un daño más intenso pero más localizado. A nivel celular, los cambios en la piel son similares a los de la radiodermatitis.

La dosis se ve influenciada por la penetración relativamente baja de las emisiones beta a través de los materiales. La capa de queratina cornificada de la epidermis tiene suficiente poder de frenado para absorber la radiación beta con energías inferiores a 70 keV. La ropa, especialmente el calzado, proporciona protección adicional. La dosis se reduce aún más por la retención limitada de partículas radiactivas en la piel; una partícula de 1 milímetro se libera típicamente en 2 horas, mientras que una partícula de 50 micrómetros generalmente no se adhiere durante más de 7 horas. Las emisiones beta también se atenúan considerablemente en el aire; su alcance generalmente no supera los 1,8 metros (6 pies ) y la intensidad disminuye rápidamente con la distancia. [ 15 ]  

El cristalino parece ser el órgano más sensible a la radiación beta, [ 16 ] incluso en dosis muy inferiores a la dosis máxima permitida. Se recomienda el uso de gafas de seguridad para atenuar la radiación beta intensa. [ 17 ]

El lavado minucioso de la superficie corporal expuesta, eliminando las partículas radiactivas, puede reducir significativamente la dosis. Cambiarse de ropa o, al menos, cepillarla también proporciona cierto grado de protección.

Si la exposición a la radiación beta es intensa, las quemaduras beta pueden manifestarse primero en 24–48 horas por picazón y/o sensación de ardor que dura uno o dos días, a veces acompañadas de hiperemia . Después de 1–3 semanas aparecen los síntomas de quemadura; eritema, aumento de la pigmentación de la piel (manchas de color oscuro y áreas elevadas), seguido de epilación y lesiones cutáneas . El eritema ocurre después de 5–15 Gy , la descamación seca después de 17 Gy y la epidermitis ampollosa después de 72 Gy. [ 15 ] La queratosis por radiación crónica puede desarrollarse después de dosis más altas. El eritema primario que dura más de 72 horas es una indicación de lesión lo suficientemente grave como para causar dermatitis por radiación crónica. El edema de las papilas dérmicas , si está presente dentro de las 48 horas posteriores a la exposición, es seguido de necrosis transepidérmica . Después de dosis más altas, las células de la capa de Malpighi mueren dentro de las 24 horas; las dosis más bajas pueden tardar 10–14 días en mostrar células muertas. [ 18 ] La inhalación de isótopos radiactivos beta puede causar quemaduras beta en los pulmones y la región nasofaríngea , la ingestión puede provocar quemaduras en el tracto gastrointestinal; este último es un riesgo especialmente para los animales de pastoreo .   

  • En las quemaduras beta de primer grado, el daño se limita principalmente a la epidermis. Se produce una descamación seca o húmeda; se forman costras secas que cicatrizan rápidamente, dejando una zona despigmentada rodeada de áreas irregulares con mayor pigmentación. La pigmentación de la piel vuelve a la normalidad en pocas semanas.
  • Las quemaduras beta de segundo grado provocan la formación de ampollas .
  • Las quemaduras beta de tercer y cuarto grado producen lesiones ulceradas más profundas y húmedas , que sanan con atención médica rutinaria tras cubrirse con una costra seca. En caso de daño tisular grave, puede producirse dermatitis necrótica ulcerada . La pigmentación puede normalizarse en varios meses tras la cicatrización de la herida. [ 15 ]

El cabello perdido comienza a crecer de nuevo en nueve semanas y se restaura por completo en aproximadamente medio año. [ 19 ]

Los efectos agudos dependientes de la dosis de la radiación beta sobre la piel son los siguientes: [ 20 ]

Según otra fuente: [ 21 ]

Como se muestra, los umbrales de dosis para los síntomas varían según la fuente e incluso de forma individual. En la práctica, determinar la dosis exacta suele ser difícil.

Efectos similares se aplican a los animales, donde el pelaje actúa como un factor adicional tanto para una mayor retención de partículas como para una protección parcial de la piel. Las ovejas sin esquilar con lana espesa están bien protegidas; mientras que el umbral de epilación para las ovejas esquiladas está entre 23 y 47  Gy (2500–5000 rep ) y el umbral para la cara con lana normal es de 47–93  Gy (5000–10000 rep), para las ovejas con lana espesa (  longitud del pelo de 33 mm) es de 93–140  Gy (10000–15000 rep). Para producir lesiones cutáneas comparables con la dermatitis pustulosa contagiosa , la dosis estimada está entre 465 y 1395  Gy. [ 22 ]

Energía frente a profundidad de penetración

Los efectos dependen tanto de la intensidad como de la energía de la radiación. La radiación beta de baja energía (azufre-35, 170  keV) produce úlceras superficiales con poco daño a la dermis, mientras que el cobalto-60 (310  keV), el cesio-137 (550  keV), el fósforo-32 (1,71  MeV), el estroncio-90 (650  keV) y su producto de desintegración, el itrio-90 (2,3  MeV), dañan niveles más profundos de la dermis y pueden provocar dermatitis crónica por radiación. Las energías muy altas de los haces de electrones de los aceleradores de partículas , que alcanzan decenas de megaelectronvoltios, pueden penetrar profundamente. Por el contrario, los haces de escala de megavoltios pueden depositar su energía a mayor profundidad con menos daño a la dermis; los modernos aceleradores de haces de electrones para radioterapia aprovechan esta característica. A energías aún mayores, por encima de 16  MeV, el efecto ya no es significativo, lo que limita la utilidad de las energías más altas para la radioterapia. Por convención, la superficie se define como los 0,5  mm superiores de la piel. [ 23 ] Las emisiones beta de alta energía deben protegerse con plástico en lugar de plomo, ya que los elementos de alto Z generan bremsstrahlung gamma de penetración profunda .

Las energías de los electrones provenientes de la desintegración beta no son discretas, sino que forman un espectro continuo con un límite superior en la energía máxima. El resto de la energía de cada desintegración es transportada por un antineutrino que no interactúa significativamente y, por lo tanto, no contribuye a la dosis. La mayoría de las energías de las emisiones beta se encuentran aproximadamente a un tercio de la energía máxima. [ 17 ] Las emisiones beta tienen energías mucho menores que las que se pueden alcanzar con aceleradores de partículas, no más de unos pocos megaelectronvoltios.

El perfil de dosis en función de la profundidad de energía es una curva que comienza con una dosis superficial, asciende hasta la dosis máxima a una cierta profundidad d m (generalmente normalizada como el 100 % de la dosis), luego desciende lentamente a través de profundidades del 90 % de la dosis (d 90 ) y del 80 % de la dosis (d 80 ), y luego cae linealmente y de forma relativamente abrupta a través de la profundidad del 50 % de la dosis (d 50 ). La extrapolación de esta parte lineal de la curva a cero define el alcance máximo de los electrones, R p . En la práctica, existe una cola larga de dosis más débil pero profunda, llamada "cola de bremsstrahlung", atribuible a la bremsstrahlung . La profundidad de penetración también depende de la forma del haz; los haces más estrechos tienden a tener menor penetración. En el agua, los haces de electrones anchos, como es el caso en la contaminación superficial homogénea de la piel, tienen d 80 aproximadamente E/3  cm y R p aproximadamente E/2  cm, donde E es la energía de la partícula beta en MeV. [ 24 ]

La profundidad de penetración de la radiación beta de baja energía en agua (y tejidos blandos) es de aproximadamente 2  mm/MeV. Para una  radiación beta de 2,3 MeV, la profundidad máxima en agua es de 11  mm, mientras que para una de 1,1  MeV es de 4,6  mm. La profundidad donde se deposita la máxima energía es significativamente menor. [ 25 ]

La energía y la profundidad de penetración de varios isótopos son las siguientes: [ 26 ]

Para un haz ancho, la relación profundidad-energía para rangos de dosis es la siguiente, para energías en megaelectronvoltios y profundidades en milímetros. La dependencia de la dosis superficial y la profundidad de penetración con respecto a la energía del haz es claramente visible. [ 24 ]

Causas

Las quemaduras por radiación se producen por la exposición a altos niveles de radiación. Los niveles lo suficientemente altos como para causar quemaduras suelen ser letales si se reciben como una dosis de cuerpo entero, mientras que pueden ser tratables si se reciben como una dosis superficial o localizada.

Imágenes médicas

Mano izquierda afectada por quemaduras por radiación ( Universidad de la Sorbona )

La fluoroscopia puede causar quemaduras si se realiza repetidamente o durante demasiado tiempo. [ 10 ]

Del mismo modo, la tomografía computarizada de rayos X y la radiografía de proyección tradicional pueden provocar quemaduras por radiación si el operador no controla adecuadamente los factores de exposición y el tiempo de exposición.

La Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) realizó un estudio sobre lesiones cutáneas inducidas por radiación [ 27 ] [ 28 ] basado en los resultados de 1994, [ 29 ] seguido de una recomendación para minimizar las lesiones inducidas por fluoroscopia. [ 30 ] El problema de las lesiones por radiación debidas a la fluoroscopia se investigó más a fondo en artículos de revisión en 2000, [ 31 ] 2001, [ 32 ] [ 33 ] 2009 [ 34 ] y 2010. [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]

lluvia radiactiva

Las quemaduras beta suelen ser consecuencia de la exposición a la lluvia radiactiva tras explosiones o accidentes nucleares . Poco después de la explosión, los productos de fisión presentan una actividad beta muy elevada, con aproximadamente dos emisiones beta por cada fotón gamma.

Después de la prueba Trinity , la lluvia radiactiva causó quemaduras localizadas en el lomo del ganado en el área a sotavento. [ 38 ] La lluvia radiactiva tenía la apariencia de pequeñas partículas de polvo escamoso. El ganado mostró quemaduras temporales, sangrado y pérdida de pelo. Los perros también se vieron afectados; además de quemaduras localizadas en el lomo, también tenían quemaduras en las patas, probablemente por las partículas alojadas entre sus dedos, ya que los animales con pezuñas no mostraron problemas en las patas. Alrededor de 350 a 600 cabezas de ganado se vieron afectadas por quemaduras superficiales y pérdida temporal localizada de pelo dorsal; el ejército compró posteriormente 75 de las vacas más afectadas, ya que el pelo regenerado descolorido redujo su valor de mercado. [ 39 ] Las vacas fueron enviadas a Los Alamos y Oak Ridge, donde fueron observadas. Se curaron y ahora lucían grandes parches de pelaje blanco; algunas parecían como si hubieran sido escaldadas. [ 40 ]

La lluvia radiactiva producida por la prueba Castle Bravo fue inesperadamente fuerte. Un polvo blanco parecido a la nieve, apodado por los científicos "nieve bikini" y compuesto de coral calcinado triturado y contaminado , cayó durante unas 12 horas sobre el atolón Rongelap , depositando una capa de hasta 2 cm. Los residentes desarrollaron quemaduras beta, principalmente en la nuca y en los pies, [ 38 ] y fueron reubicados después de tres días. Después de 24 a 48 horas, su piel picaba y ardía; en uno o dos días las sensaciones disminuían, para luego, después de 2 a 3 semanas, aparecer depilación y úlceras. Aparecieron manchas más oscuras y áreas elevadas en su piel; la formación de ampollas fue poco común. Las úlceras formaron costras secas y sanaron. En los residentes más contaminados se formaron lesiones más profundas, dolorosas, supurantes y ulceradas; la mayoría sanó con un tratamiento sencillo. En general, las quemaduras beta sanaron con algunas cicatrices cutáneas y despigmentación. Las personas que se bañaron y lavaron las partículas de lluvia radiactiva de su piel no desarrollaron lesiones cutáneas. [ 20 ] El barco pesquero Daigo Fukuryu Maru también se vio afectado por la lluvia radiactiva; la tripulación sufrió dosis cutáneas de entre 1,7 y 6,0 Gy, con quemaduras beta que se manifestaron como lesiones cutáneas graves, eritema, erosiones , a veces necrosis y atrofia cutánea . Veintitrés técnicos de radar estadounidenses de la estación meteorológica de 28 miembros en Rongerik [ 41 ] se vieron afectados, experimentando lesiones cutáneas discretas de 1 a 4 mm que sanaron rápidamente y estrías en las uñas varios meses después. Dieciséis miembros de la tripulación del portaaviones USS Bairoko sufrieron quemaduras beta y hubo un aumento en la tasa de cáncer. [ 15 ]    

Durante la prueba Zebra de la Operación Sandstone en 1948, tres hombres sufrieron quemaduras beta en las manos al retirar los filtros de recolección de muestras de los drones que sobrevolaban la nube atómica ; la dosis estimada en la superficie de su piel fue de 28 a 149  Gy, y sus manos desfiguradas requirieron injertos de piel . Un cuarto hombre presentó quemaduras menos graves tras la prueba Yoke anterior. [ 42 ]

La prueba Upshot-Knothole Harry en el sitio de Frenchman Flat liberó una gran cantidad de lluvia radiactiva. Un número significativo de ovejas murió después de pastar en áreas contaminadas. Sin embargo, la AEC tenía una política de compensar a los agricultores solo por animales que presentaran quemaduras beta externas, por lo que muchas reclamaciones fueron denegadas. Otras pruebas en el Sitio de Pruebas de Nevada también causaron lluvia radiactiva y las correspondientes quemaduras beta en ovejas, caballos y ganado vacuno. [ 43 ] Durante la Operación Upshot-Knothole , las ovejas a una distancia de hasta 80 km (50 millas ) del sitio de prueba desarrollaron quemaduras beta en el lomo y las fosas nasales. [ 42 ] 

Durante las pruebas nucleares subterráneas en Nevada, varios trabajadores desarrollaron quemaduras y úlceras cutáneas, atribuidas en parte a la exposición al tritio . [ 44 ]

accidentes nucleares

Las quemaduras beta fueron un problema médico grave para algunas víctimas del desastre de Chernóbil ; de 115 pacientes tratados en Moscú, el 30% tenía quemaduras que cubrían entre el 10% y el 50% de la superficie corporal, el 11% tenía afectada entre el 50% y el 100% de la piel; la exposición masiva a menudo fue causada por ropa empapada en agua radiactiva. Algunos bomberos desarrollaron quemaduras beta en los pulmones y la región nasofaríngea después de inhalar grandes cantidades de humo radiactivo . De 28 muertes, 16 tenían lesiones cutáneas entre las causas. La actividad beta fue extremadamente alta, con una relación beta/gamma que alcanzó entre 10 y 30 y una energía beta lo suficientemente alta como para dañar la capa basal de la piel, lo que resultó en grandes portales para infecciones , exacerbados por el daño a la médula ósea y el debilitamiento del sistema inmunológico . Algunos pacientes recibieron una dosis cutánea de 400 a 500  Gy. Las infecciones causaron más de la mitad de las muertes agudas. Varios murieron por quemaduras beta de cuarto grado entre 9 y 28 días después de una dosis de 6 a 16  Gy. Siete personas murieron tras recibir una dosis de 4 a 6  Gy y sufrir quemaduras beta de tercer grado en un plazo de 4 a 6 semanas. Una persona murió posteriormente a causa de quemaduras beta de segundo grado y una dosis de 1 a 4  Gy. [ 44 ] Los supervivientes presentan atrofia cutánea con venas varicosas y fibrosis subyacente . [ 15 ]

Las quemaduras pueden manifestarse en diferentes momentos y en diferentes zonas del cuerpo. Las quemaduras de los liquidadores de Chernóbil aparecieron primero en las muñecas, la cara, el cuello y los pies, seguidas del pecho y la espalda, y luego de las rodillas, las caderas y los glúteos. [ 45 ]

Las fuentes de radiografía industrial son una causa común de quemaduras beta en los trabajadores.

Las fuentes de radioterapia pueden causar quemaduras beta durante la exposición de los pacientes. Estas fuentes también pueden perderse o manipularse incorrectamente, como en el accidente de Goiânia , donde varias personas sufrieron quemaduras beta externas y quemaduras gamma más graves, y varias fallecieron. Numerosos accidentes ocurren además durante la radioterapia debido a fallas en los equipos, errores del operador o dosis incorrectas.

Las fuentes de haces de electrones y los aceleradores de partículas también pueden ser fuentes de quemaduras beta. [ 46 ] Las quemaduras pueden ser bastante profundas y requerir injertos de piel, resección de tejido o incluso amputación de dedos o extremidades. [ 47 ]

Tratamiento

Las quemaduras por radiación deben cubrirse con un apósito limpio y seco lo antes posible para prevenir infecciones. No se recomiendan los apósitos húmedos. [ 48 ] La presencia de una lesión combinada (exposición a la radiación más traumatismo o quemadura por radiación) aumenta la probabilidad de sepsis generalizada. [ 49 ] Esto requiere la administración de terapia antimicrobiana sistémica . [ 50 ]

Véase también

Referencias

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  • ARRL: Seguridad ante la exposición a radiofrecuencias
  • FCC: Preguntas frecuentes sobre seguridad en radiofrecuencias