Física de la salud

El subcampo de la física de la salud operacional, también llamado física de la salud aplicada en fuentes más antiguas, se centra en el trabajo de campo y la aplicación práctica del conocimiento de la física de la salud a situaciones del mundo real, en lugar de la investigación básica. ^{[ 2 ]}

El campo de la física de la salud está relacionado con el de la física médica ^{[ 3 ]} y son similares en que los profesionales se basan en gran medida en los mismos fundamentos científicos (es decir, física de la radiación, biología, etc.) en ambos campos. Sin embargo, los físicos de la salud se centran en la evaluación y protección de la salud humana frente a la radiación, mientras que los físicos médicos de la salud y los físicos médicos apoyan el uso de la radiación y otras tecnologías basadas en la física por parte de los profesionales médicos para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. ^{[ 4 ]}

Los instrumentos instalados se fijan en posiciones que se consideran importantes para evaluar el riesgo general de radiación en un área. Algunos ejemplos son los monitores de radiación de área, los monitores de bloqueo gamma, los monitores de salida de personal y los monitores de contaminación atmosférica.

El monitor de área medirá la radiación ambiental, generalmente rayos X, rayos gamma o neutrones; estas son radiaciones que pueden tener niveles de radiación significativos en un rango superior a decenas de metros desde su fuente y, por lo tanto, cubrir una amplia área.

Los sistemas de enclavamiento se utilizan en aplicaciones para evitar la exposición involuntaria de los trabajadores a una dosis excesiva, impidiendo el acceso del personal a una zona cuando hay un alto nivel de radiación.

Los monitores de contaminación atmosférica miden la concentración de partículas radiactivas en el aire para evitar que dichas partículas se depositen en los pulmones del personal.

Los monitores de salida de personal se utilizan para supervisar a los trabajadores que salen de un área controlada por contaminación o potencialmente contaminada. Pueden ser monitores de mano, sondas de inspección de ropa o monitores de cuerpo entero. Estos monitorizan la superficie del cuerpo y la ropa de los trabajadores para comprobar si se ha depositado contaminación radiactiva . Generalmente miden radiación alfa, beta o gamma, o combinaciones de estas.

El Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido ha publicado una guía de buenas prácticas a través de su Foro de Metrología de Radiación Ionizante sobre el suministro de dichos equipos y la metodología para calcular los niveles de alarma que se deben utilizar. ^{[ 5 ]}

Los instrumentos portátiles son aquellos que se pueden sostener con la mano o transportar. Generalmente, se utilizan como medidores de radiación para inspeccionar objetos o personas en detalle, o para evaluar áreas donde no hay instrumentación instalada. También se pueden usar para monitorear la salida de personal o para verificar la contaminación del personal en el campo. Estos instrumentos suelen medir radiación alfa, beta o gamma, o combinaciones de estas.

Los instrumentos transportables son, por lo general, instrumentos que normalmente se instalarían de forma permanente, pero que se colocan temporalmente en un área con riesgo potencial para proporcionar monitoreo continuo. Estos instrumentos suelen instalarse sobre carros para facilitar su despliegue y se utilizan en situaciones operativas temporales.

A continuación se enumeran algunos de los instrumentos de detección más utilizados.

• cámaras de ionización
• contadores proporcionales
• contadores Geiger
• Detectores semiconductores
• Detectores de centelleo

Para obtener una descripción más completa de cada uno, siga los enlaces.

En el Reino Unido, el HSE ha publicado una guía para el usuario sobre cómo seleccionar el instrumento de medición de radiación adecuado para la aplicación en cuestión.Archivado el 15 de marzo de 2020 en Wayback Machine . Este documento abarca todas las tecnologías de instrumentos de radiación ionizante y constituye una útil guía comparativa.

Los dosímetros son dispositivos que el usuario lleva puestos y que miden la dosis de radiación que recibe. Algunos tipos comunes de dosímetros portátiles para radiación ionizante son:

• Dosímetro de fibra de cuarzo
• Dosímetro de película
• Dosímetro termoluminiscente
• Dosímetro de estado sólido ( MOSFET o diodo de silicio)

Las unidades fundamentales no tienen en cuenta la cantidad de daño causado a la materia (especialmente al tejido vivo) por la radiación ionizante. Esto está más relacionado con la cantidad de energía depositada que con la carga. Esto se denomina dosis absorbida .

• El gray (Gy), cuyas unidades son J/kg, es la unidad del SI de dosis absorbida, que representa la cantidad de radiación necesaria para depositar 1 julio de energía en 1 kilogramo de cualquier tipo de materia.
• El rad (dosis de radiación absorbida) es la unidad tradicional correspondiente, que equivale a 0,01  J depositados por kg. 100 rad = 1 Gy.

Dosis iguales de diferentes tipos o energías de radiación causan distintos niveles de daño en los tejidos vivos. Por ejemplo, 1  Gy de radiación alfa causa aproximadamente 20 veces más daño que 1  Gy de rayos X. Por lo tanto, se definió la dosis equivalente para proporcionar una medida aproximada del efecto biológico de la radiación. Se calcula multiplicando la dosis absorbida por un factor de ponderación W _R , que es diferente para cada tipo de radiación (véase la tabla en Eficacia biológica relativa#Estandarización ). Este factor de ponderación también se denomina Q (factor de calidad) o EBR ( eficacia biológica relativa de la radiación).

• El sievert (Sv) es la unidad del SI de dosis equivalente. Aunque comparte las mismas unidades que el gray (J/kg), mide algo diferente. Para un tipo y dosis determinados de radiación aplicada a una o varias partes del cuerpo de un organismo, mide la magnitud de la dosis de rayos X o radiación gamma aplicada a todo el organismo, de modo que, según las estadísticas actuales, la probabilidad de que ambos escenarios induzcan cáncer sea la misma.
• El rem (equivalente roentgen en el hombre) es la unidad tradicional de dosis equivalente. 1 sievert = 100 rem. Debido a que el rem es una unidad relativamente grande, la dosis equivalente típica se mide en milirem (mrem), 10⁻³ ^rem , o en microsievert (μSv), 10⁻⁶ ^Sv . 1 mrem = 10 μSv.
• Una unidad que a veces se utiliza para dosis bajas de radiación es el BRET ( Tiempo Equivalente de Radiación de Fondo ). Esta unidad equivale al número de días de exposición a la radiación de fondo de una persona promedio . No está estandarizada y depende del valor utilizado para la dosis promedio de radiación de fondo. Según el valor UNSCEAR de 2000 (que se muestra a continuación), una unidad BRET equivale a aproximadamente 6,6  μSv.

A modo de comparación, la dosis promedio de radiación natural de fondo que recibe una persona por día, según la estimación de UNSCEAR de 2000, es de 6,6 μSv (660 μrem). Sin embargo, las exposiciones locales varían, con un promedio anual en EE. UU. de alrededor de 3,6 mSv (360 mrem) ^{[ 6 ]} y en una pequeña área de la India de hasta 30  mSv (3 rem) ^{[ 7 ] [ 8 ].} La dosis letal de radiación para todo el cuerpo de un ser humano es de alrededor de 4–5  Sv (400–500 rem) ^{[ 9 ] .}

Según Paul Frame: ^{[ 11 ]}

Se cree que el término Física de la Salud se originó en el Laboratorio Metalúrgico de la Universidad de Chicago en 1942, pero se desconoce su origen exacto. Es posible que Robert Stone o Arthur Compton lo acuñaran , ya que Stone dirigía la División de Salud y Arthur Compton el Laboratorio Metalúrgico. La primera tarea de la Sección de Física de la Salud fue diseñar el blindaje para el reactor CP-1 que Enrico Fermi estaba construyendo, por lo que los primeros físicos de la salud eran en su mayoría físicos que intentaban resolver problemas relacionados con la salud. La explicación de Robert Stone fue que «...el término Física de la Salud se ha utilizado en el Proyecto Plutonio para definir el campo en el que se utilizan métodos físicos para determinar la existencia de riesgos para la salud del personal».

Raymond Finkle, empleado de la División de Salud durante ese período, ofreció una variante. «Al principio, el término simplemente designaba la sección de física de la División de Salud... el nombre también servía como medida de seguridad: " protección radiológica " podría despertar un interés indeseado; "física de la salud" no transmitía nada».