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Dosis efectiva (radiación)

La dosis efectiva es una magnitud de dosis en el sistema de protección radiológica de la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP) . [ 1 ] Es la suma ponderada por...

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La dosis efectiva es una magnitud de dosis en el sistema de protección radiológica de la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP) . [ 1 ] Es la suma ponderada por tejido de las dosis equivalentes en todos los tejidos y órganos especificados del cuerpo humano. Representa el riesgo estocástico para la salud de todo el cuerpo, que es la probabilidad de inducción de cáncer y efectos genéticos, de bajos niveles de radiación ionizante . [ 2 ] [ 3 ] Tiene en cuenta el tipo de radiación y la naturaleza de cada órgano o tejido que se irradia (se vuelve radiactivo), y permite sumar las dosis de los órganos debidas a diferentes niveles y tipos de radiación, tanto interna como externa, para producir una dosis efectiva global calculada.

La unidad del SI para la dosis efectiva es el sievert (Sv), que corresponde a una probabilidad del 5,5 % de desarrollar cáncer. [ 4 ] La dosis efectiva no pretende ser una medida de los efectos deterministas sobre la salud, que es la gravedad del daño tisular agudo que es seguro que ocurrirá, que se mide por la cantidad de dosis absorbida . [ 5 ]

El concepto de dosis efectiva fue desarrollado por Wolfgang Jacobi y publicado en 1975, y resultó tan convincente que la ICRP lo incorporó a sus recomendaciones generales de 1977 (publicación 26) como "dosis efectiva equivalente". [ 6 ] El nombre "dosis efectiva" reemplazó al nombre "dosis efectiva equivalente" en 1991. [ 7 ] Desde 1977 ha sido la magnitud central para la limitación de dosis en el sistema internacional de protección radiológica de la ICRP . [ 1 ]

Usos

Magnitudes de dosis externas utilizadas en protección radiológica y dosimetría.

Según la ICRP, los principales usos de la dosis efectiva son la evaluación prospectiva de la dosis para la planificación y optimización en protección radiológica, y la demostración del cumplimiento de los límites de dosis para fines regulatorios. Por lo tanto, la dosis efectiva es una magnitud de dosis fundamental para fines regulatorios. [ 8 ]

La ICRP también afirma que la dosis efectiva ha contribuido significativamente a la protección radiológica, ya que ha permitido sumar las dosis de la exposición corporal total y parcial a la radiación externa de diversos tipos y a la ingesta de radionúclidos. [ 9 ]

Uso para dosis externa

El cálculo de la dosis efectiva es necesario para la irradiación parcial o no uniforme del cuerpo humano porque la dosis equivalente no considera el tejido irradiado, sino solo el tipo de radiación. Los distintos tejidos corporales reaccionan a la radiación ionizante de diferentes maneras, por lo que la ICRP ha asignado factores de sensibilidad a tejidos y órganos específicos para que se pueda calcular el efecto de la irradiación parcial si se conocen las regiones irradiadas. [ 10 ] Un campo de radiación que irradia solo una parte del cuerpo conllevará un riesgo menor que si el mismo campo irradiara todo el cuerpo. Para tener esto en cuenta, se calculan y suman las dosis efectivas a las partes componentes del cuerpo que han sido irradiadas. Esto se convierte en la dosis efectiva para todo el cuerpo, cantidad de dosis E . Es una cantidad de dosis de "protección" que se puede calcular, pero no se puede medir en la práctica.

Una dosis efectiva conllevará el mismo riesgo efectivo para todo el cuerpo, independientemente de dónde se aplique, y conllevará el mismo riesgo efectivo que la misma cantidad de dosis equivalente aplicada uniformemente a todo el cuerpo.

Uso para dosis interna

La dosis efectiva se puede calcular a partir de la dosis comprometida , que es la dosis interna resultante de la inhalación, ingestión o inyección de materiales radiactivos.

La cantidad de dosis utilizada es:

La dosis efectiva comprometida, E( t ), es la suma de los productos de las dosis equivalentes en órganos o tejidos comprometidos y los factores de ponderación tisular apropiados W T , donde t es el tiempo de integración en años después de la ingesta. El período de compromiso se considera de 50 años para adultos y de 70 años para niños. [ 11 ]

Cálculo de la dosis efectiva

Relación entre algunas unidades de radiación ionizante [ 12 ]
Gráfico que muestra las relaciones de las cantidades de dosis de protección en unidades del SI.

La radiación ionizante deposita energía en la materia irradiada. La magnitud que expresa esto es la dosis absorbida , una magnitud física que depende del nivel de radiación incidente y de las propiedades de absorción del objeto irradiado. La dosis absorbida es una magnitud física y no un indicador satisfactorio del efecto biológico; por lo tanto, para permitir la consideración del riesgo radiológico estocástico, la Comisión Internacional de Unidades y Medidas de Radiación (ICRU) y la ICRP idearon las magnitudes de dosis dosis equivalente y dosis efectiva para calcular el efecto biológico de una dosis absorbida.

Para obtener una dosis efectiva, la dosis absorbida calculada en el órgano D T se corrige primero para el tipo de radiación utilizando el factor W R para dar un promedio ponderado de la cantidad de dosis equivalente H T recibida en los tejidos corporales irradiados, y el resultado se corrige aún más para los tejidos u órganos que se están irradiando utilizando el factor W T , para producir la cantidad de dosis efectiva E .

La suma de las dosis efectivas en todos los órganos y tejidos del cuerpo representa la dosis efectiva para todo el organismo. Si solo se irradia una parte del cuerpo, solo se utilizan esas regiones para calcular la dosis efectiva. Los factores de ponderación tisular suman 1,0, de modo que si se irradia todo el cuerpo con radiación externa de penetración uniforme, la dosis efectiva para todo el organismo es igual a la dosis equivalente para todo el organismo.

Uso del factor de ponderación tisular W T

Los factores de ponderación tisular de la ICRP se proporcionan en la tabla adjunta, y también se incluyen las ecuaciones utilizadas para calcularlos a partir de la dosis absorbida o la dosis equivalente.

Algunos tejidos, como la médula ósea, son particularmente sensibles a la radiación, por lo que se les asigna un factor de ponderación desproporcionadamente alto en relación con la fracción de la masa corporal que representan. Otros tejidos, como la superficie ósea, son particularmente insensibles a la radiación y se les asigna un factor de ponderación desproporcionadamente bajo.

Cálculo a partir de la dosis equivalente:

mi=∑TWT⋅HT=∑TWT∑RWR⋅D¯T,R{\displaystyle E=\sum _{T}W_{T}\cdot H_{T}=\sum _{T}W_{T}\sum _{R}W_{R}\cdot {\overline {D}}_{T,R}}.

Cálculo a partir de la dosis absorbida:

mi=∑TWT∑RWR⋅∫TDR(incógnita,y,z)ρ(incógnita,y,z)dV∫Tρ(incógnita,y,z)dV{\displaystyle E=\sum _{T}W_{T}\sum _{R}W_{R}\cdot {\frac {\displaystyle \int _{T}D_{R}(x,y,z)\rho (x,y,z)dV}{\displaystyle \int _{T}\rho (x,y,z)dV}}}

Dónde

mi{\displaystyle E}es la dosis efectiva para todo el organismo
HT{\displaystyle H_{T}}es la dosis equivalente absorbida por el tejido T
WT{\displaystyle W_{T}}es el factor de ponderación tisular definido por regulación
WR{\displaystyle W_{R}}es el factor de ponderación de la radiación definido por la normativa
D¯T,R{\displaystyle {\overline {D}}_{T,R}}es la dosis absorbida promedio ponderada por masa en el tejido T por radiación de tipo R
DR(incógnita,y,z){\displaystyle D_{R}(x,y,z)}es la dosis absorbida de radiación tipo R en función de la ubicación
ρ(incógnita,y,z){\displaystyle \rho (x,y,z)}es la densidad en función de la ubicación
V{\displaystyle V}es volumen
T{\displaystyle T}es el tejido u órgano de interés

Los factores de ponderación tisular de la ICRP se eligen para representar la fracción del riesgo para la salud, o efecto biológico, atribuible al tejido específico mencionado. Estos factores de ponderación se han revisado dos veces, como se muestra en la tabla anterior.

La Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos sigue utilizando los factores de ponderación de tejidos de la ICRP de 1977 en sus regulaciones, a pesar de las recomendaciones revisadas posteriormente por la ICRP. [ 16 ]

Por tipo de imagen médica

Efectos sobre la salud

La radiación ionizante es generalmente dañina y potencialmente letal para los seres vivos, pero puede tener beneficios para la salud en la radioterapia para el tratamiento del cáncer y la tirotoxicosis . Su impacto más común es la inducción de cáncer con un período de latencia de años o décadas después de la exposición. Las dosis altas pueden causar quemaduras por radiación visualmente impactantes y/o la muerte rápida por síndrome de radiación aguda . Se utilizan dosis controladas para diagnóstico por imagen y radioterapia .

Nomenclatura regulatoria

Reglamento del Reino Unido

El Reglamento británico sobre radiaciones ionizantes de 1999 define el uso del término dosis efectiva: «Cualquier referencia a una dosis efectiva significa la suma de la dosis efectiva en todo el cuerpo procedente de la radiación externa y la dosis efectiva comprometida procedente de la radiación interna». [ 20 ]

equivalente de dosis efectiva en EE. UU.

La Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. (NRC) ha mantenido en su sistema regulatorio el término antiguo " dosis efectiva equivalente" para referirse a una magnitud similar a la dosis efectiva de la ICRP. La dosis efectiva total equivalente (TEDE) de la NRC es la suma de la dosis efectiva externa y la dosis interna comprometida; es decir, todas las fuentes de dosis.

En Estados Unidos, la dosis equivalente acumulada debida a la exposición externa de todo el cuerpo se suele comunicar a los trabajadores de la energía nuclear en los informes de dosimetría periódicos.

  • dosis equivalente profunda (DDE), que propiamente es una dosis equivalente para todo el cuerpo.
  • dosis equivalente superficial (SDE), que en realidad es la dosis efectiva para la piel.

Historia

El concepto de dosis efectiva fue introducido en 1975 por Wolfgang Jacobi (1928–2015) en su publicación "El concepto de dosis efectiva: una propuesta para la combinación de dosis orgánicas". [ 6 ] [ 21 ] Rápidamente se incluyó en 1977 como "dosis efectiva equivalente" en la Publicación 26 de la ICRP. En 1991, la publicación 60 de la ICRP acortó el nombre a "dosis efectiva". [ 22 ] Esta cantidad a veces se denomina incorrectamente "dosis equivalente" debido al nombre anterior, y ese nombre erróneo a su vez causa confusión con la dosis equivalente . Los factores de ponderación tisular se revisaron en 1990 y 2007 debido a nuevos datos.

Uso futuro de la dosis efectiva

En el 3er Simposio Internacional de la ICRP sobre el Sistema de Protección Radiológica, celebrado en octubre de 2015, el Grupo de Trabajo 79 de la ICRP presentó un informe sobre el "Uso de la dosis efectiva como magnitud de protección radiológica relacionada con el riesgo".

Esto incluía una propuesta para descontinuar el uso de la dosis equivalente como una magnitud de protección independiente. Esto evitaría la confusión entre dosis equivalente, dosis efectiva y dosis equivalente, y permitiría utilizar la dosis absorbida en Gy como una magnitud más apropiada para limitar los efectos deterministas en el cristalino, la piel, las manos y los pies. [ 23 ]

También se propuso que la dosis efectiva podría utilizarse como un indicador aproximado del posible riesgo derivado de los exámenes médicos. Estas propuestas deberán pasar por las siguientes etapas:

  • Debates en el seno de los Comités de la ICRP
  • Revisión del informe por el Grupo de Trabajo
  • Reconsideración por parte de los Comités y la Comisión Principal
  • Consulta pública

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Publicación de la ICRP, 103 párrafo 103
  2. ↑ Publicación 103 de la ICRP, glosario
  3. ↑ Publicación 103 de la ICRP, párrafos 104 y 105
  4. ↑ Publicación 103 de la ICRP
  5. ↑ Informe 103 de la ICRP, párrafos 104 y 105
  6. 1 2 Revista de protección radiológica Vol.35 No.3 2015. "Obituario - Wolfgang Jacobi 1928 - 2015."
  7. ↑ Resumen ejecutivo de la publicación 103 de la ICRP, párrafo 101
  8. ↑ Resumen ejecutivo de la publicación 103 de la ICRP, párrafo j
  9. ↑ Publicación 103 de la ICRP, párrafo 101
  10. ↑ Publicación 103 de la ICRP, párrafo 22 y glosario
  11. ↑ Publicación 103 de la ICRP - Glosario.
  12. ↑ "Medición de la radiación" . NRC Web . Archivado del original el 16 de mayo de 2025. Consultado el 6 de octubre de 2025 .
  13. ↑ Anexo A de UNSCEAR-2008 Archivado el 20 de octubre de 2020 en Wayback Machine, página 40, tabla A1, consultado el 20 de julio de 2011.
  14. ↑ Vennart, J. (1991). «Recomendaciones de 1990 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica» . Anales de la ICRP . Publicación 60 de la ICRP. 21 ( 1–3 ): 8. Bibcode : 1991JRP....11..199V . doi : 10.1016/0146-6453(91)90066-P . ISBN 978-0-08-041144-6.
  15. ↑ «Las Recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica» . Anales de la ICRP . Publicación 103 de la ICRP. 37 ( 2–4 ). 2007. ISBN 978-0-7020-3048-2Archivado del original el 16 de noviembre de 2012. Consultado el 17 de mayo de 2012 .
  16. ↑ 10 CFR 20.1003 . Comisión Reguladora Nuclear de EE. UU. 2009 . Consultado el 25 de noviembre de 2012 .
  17. 1 2 Salvo que se indique lo contrario en los recuadros, la referencia es:- "Dosis de radiación en exámenes de rayos X y TC" . RadiologyInfo.org por la Sociedad Radiológica de América del Norte . Recuperado el 23 de octubre de 2017 .
  18. ↑ Brisbane, Wayne; Bailey, Michael R.; Sorensen, Mathew D. (2016). "Una visión general de las técnicas de imagen de cálculos renales" . Nature Reviews Urology (Artículo de revisión). 13 (11). Springer Nature: 654– 662. doi : 10.1038/nrurol.2016.154 . ISSN 1759-4812 . PMC 5443345 . PMID 27578040 .   
  19. ↑ Zhang, Zhuoli; Qi, Li; Meinel, Felix G.; Zhou, Chang Sheng; Zhao, Yan E.; Schoepf, U. Joseph; Zhang, Long Jiang; Lu, Guang Ming (2014). "Calidad de imagen y dosis de radiación de la angiografía por TC de extremidades inferiores utilizando 70 kVp, adquisición de paso alto y reconstrucción iterativa confirmada por sinograma" . PLOS ONE . 9 (6) e99112. Bibcode : 2014PLoSO...999112Q . doi : 10.1371/ journal.pone.0099112 . ISSN 1932-6203 . PMC 4051648. PMID 24915439 .   
  20. ↑ Reglamento británico sobre radiaciones ionizantes de 1999
  21. ↑ Jacobi W (1975). "El concepto de dosis efectiva: una propuesta para la combinación de dosis en órganos". Radiat. Environ. Biophys . 12 ( 2): 101– 109. Bibcode : 1975REBio..12..101J . doi : 10.1007/BF01328971 . PMID 1178826. S2CID 44791936 .  
  22. ↑ Publicación 103 de la ICRP, párrafo 101
  23. ↑ "Uso de la dosis efectiva", John Harrison. 3er Simposio Internacional sobre el Sistema de Protección Radiológica, octubre de 2015, Seúl.

MA Boyd. "El confuso mundo de la dosimetría de radiación - 9444" (PDF) . Agencia de Protección Ambiental de EE . UU. Archivado del original (PDF) el 21 de diciembre de 2016. Consultado el 26 de mayo de 2014 . – Un análisis de las diferencias cronológicas entre los sistemas de dosimetría de EE. UU. y la ICRP.