Radiaciones ionizantes: efectos en la salud y medidas de protección
- La radiación ionizante es un tipo de energía liberada por los átomos en forma de ondas electromagnéticas o partículas.
- Las personas están expuestas a fuentes naturales de radiación ionizante, como el suelo, el agua o la vegetación, y a fuentes artificiales, tales como los rayos X y algunos dispositivos médicos.
- Las radiaciones ionizantes tienen muchas aplicaciones beneficiosas en la medicina, la industria, la agricultura y la investigación.
- A medida que aumenta el uso de las radiaciones ionizantes también lo hacen los posibles peligros para la salud si no se utilizan o contienen adecuadamente.
- Cuando las dosis de radiación superan determinados niveles pueden tener efectos agudos en la salud, tales como quemaduras cutáneas o síndrome de irradiación aguda.
- Las dosis bajas de radiación ionizante pueden aumentar el riesgo de efectos a largo plazo, tales como el cáncer.
¿Qué es la radiación ionizante?
La radiación ionizante es un tipo de energía liberada por los átomos en forma de ondas electromagnéticas (rayos gamma o rayos X) o partículas (partículas alfa y beta o neutrones). La desintegración espontánea de los átomos se denomina radiactividad, y la energía excedente emitida es una forma de radiación ionizante. Los elementos inestables que se desintegran y emiten radiación ionizante se denominan radionúclidos.
Cada radionúclido se caracteriza por el tipo de radiación que emite, la energía de la radiación y su semivida.
La actividad, utilizada como medida de la cantidad de un radionúclido, se expresa en una unidad llamada becquerel (Bq): un becquerel corresponde a una desintegración por segundo. La semivida es el tiempo necesario para que la actividad de un radionúclido disminuya por la desintegración a la mitad de su valor inicial. La semivida de un elemento radiactivo es el tiempo que tarda la mitad de sus átomos en desintegrarse, y puede variar desde una fracción de segundo a millones de años (por ejemplo, el yodo 131 tiene una semivida de 8 días mientras que el carbono 14 tiene una semivida de 5730 años).
Fuentes de radiación
Las personas están expuestas a la radiación natural a diario. La radiación natural proviene de muchas fuentes, como los más de 60 materiales radiactivos naturales presentes en el suelo, el agua y el aire. El radón es un gas natural que emana de las rocas y la tierra y es la principal fuente de radiación natural. Diariamente inhalamos e ingerimos radionúclidos presentes en el aire, los alimentos y el agua.
Asimismo, estamos expuestos a la radiación natural de los rayos cósmicos, especialmente a gran altura. Por término medio, el 80% de la dosis anual de radiación de fondo que recibe una persona procede de fuentes de radiación naturales, terrestres y cósmicas. Los niveles de la radiación de fondo varían debido a diferencias geológicas. En determinadas zonas la exposición puede ser más de 200 veces mayor que la media mundial.
La exposición humana a la radiación proviene también de fuentes artificiales que van desde la generación de energía nuclear hasta el uso médico de la radiación para fines diagnósticos o terapéuticos. Hoy día, las fuentes artificiales más comunes de radiación ionizante son los aparatos de rayos X y otros dispositivos médicos.
Tipos de exposición
La exposición a la radiación puede ser interna o externa, y puede tener lugar por diferentes vías.
La exposición interna a la radiación ionizante se produce cuando un radionúclido es inhalado, ingerido o entra de algún otro modo en el torrente sanguíneo (por ejemplo, inyecciones o heridas). La exposición interna cesa cuando el radionúclido se elimina del cuerpo, ya sea espontáneamente (por ejemplo, en los excrementos) o gracias a un tratamiento.
La contaminación externa se puede producir cuando el material radiactivo presente en el aire (polvo, líquidos, aerosoles) se deposita sobre la piel o la ropa. Generalmente, este tipo de material radiactivo puede eliminarse del organismo por simple lavado.
La exposición a la radiación ionizante también puede resultar de la irradiación externa (por ejemplo, la exposición médica a los rayos X). La irradiación externa se detiene cuando la fuente de radiación está blindada o la persona sale del campo de irradiación.
Efectos de las radiaciones ionizantes en la salud
El daño que causa la radiación en los órganos y tejidos depende de la dosis recibida, o dosis absorbida, que se expresa en una unidad llamada gray (Gy). El daño que puede producir una dosis absorbida depende del tipo de radiación y de la sensibilidad de los diferentes órganos y tejidos.
Más allá de ciertos umbrales, la radiación puede afectar el funcionamiento de órganos y tejidos, y producir efectos agudos tales como enrojecimiento de la piel, caída del cabello, quemaduras por radiación o síndrome de irradiación aguda. Estos efectos son más intensos con dosis más altas y mayores tasas de dosis. Por ejemplo, la dosis liminar para el síndrome de irradiación aguda es de aproximadamente 1 Sv (1000 mSv).
Si la dosis es baja o se recibe a lo largo de un periodo amplio (tasa de dosis baja) hay más probabilidades de que las células dañadas se reparen con éxito. Aun así, pueden producirse efectos a largo plazo si el daño celular es reparado, pero incorpora errores, transformando una célula irradiada que todavía conserva su capacidad de división. Esa transformación puede producir cáncer pasados años o incluso decenios. No siempre se producen efectos de este tipo, pero la probabilidad de que ocurran es proporcional a la dosis de radiación. El riesgo es mayor para los niños y adolescentes, ya que son mucho más sensibles que los adultos a la exposición a la radiación.
Los estudios epidemiológicos de poblaciones expuestas a la radiación (sobrevivientes de la bomba atómica o pacientes sometidos a radioterapia) muestran un aumento significativo del riesgo de cáncer con dosis superiores a 100 mSv.
La radiación ionizante puede producir daños cerebrales en el feto tras la exposición prenatal aguda a dosis superiores a 100 mSv entre las 8 y las 15 semanas de gestación y a 200 mSv entre las semanas 16 y 25. Los estudios en humanos no han demostrado riesgo para el desarrollo del cerebro fetal con la exposición a la radiación antes de la semana 8 o después de la semana 25. Los estudios epidemiológicos indican que el riesgo de cáncer tras la exposición fetal a la radiación es similar al riesgo tras la exposición en la primera infancia.
Exposición a la radiación en emergencias nucleares
Durante los accidentes en plantas de energía nuclear puede liberarse material radiactivo al medio ambiente. Los radionúclidos más preocupantes para la salud humana son el yodo y el cesio.
Durante la respuesta a esas emergencias es probable que se produzca exposición ocupacional, interna o externa, de los rescatadores, del personal de primero auxilios y trabajadores de las centrales nucleares. Las dosis de radiación pueden ser suficientemente altas como para causar efectos agudos, tales como quemaduras en la piel o síndrome de irradiación aguda.
Quienes viven muy cerca de centrales nucleares pueden sufrir exposición externa a los radionúclidos presentes en una nube radiactiva o depositados en el suelo. También se pueden contaminar externamente por partículas radiactivas depositadas en la piel o la ropa. También puede haber exposición interna si los radionúclidos se inhalan, ingieren o introducen en heridas abiertas.
La población en general no es probable que se vea expuesta a dosis suficientemente altas para causar efectos agudos, pero sí a dosis bajas que podrían aumentar el riesgo de efectos a largo plazo, como el cáncer. El consumo de agua o alimentos contaminados contribuye a la exposición global a la radiación.
Si se libera yodo radiactivo en el medio ambiente y penetra en el organismo por inhalación o ingestión, se concentrará en el tiroides aumentando el riesgo de cáncer de tiroides. El riesgo de cáncer de tiroides es mayor en los niños que en los adultos, en particular en los menores de 5 años y en aquellos cuyas dietas son generalmente carentes en yodo.
Medidas de protección de la salud en las emergencias nucleares
Durante las emergencias nucleares pueden aplicarse medidas de protección de la salud pública para limitar la exposición a la radiación y sus riesgos para la salud.
En la fase inicial de las emergencias (primeras horas o días) deben aplicarse medidas protectoras urgentes para prevenir la exposición a la radiación, teniendo en cuenta las dosis previsibles que se pueden haber recibido en el corto plazo (por ejemplo, dosis efectiva en 2-7 días, dosis tiroidea en una semana). Las decisiones se basan en las condiciones de las centrales nucleares, la cantidad de radiactividad real o potencialmente liberada a la atmósfera, las condiciones meteorológicas (por ejemplo, velocidad y dirección del viento, precipitación) y otros factores. Las autoridades locales pueden anunciar medidas urgentes como la evacuación, el refugio bajo techo o la administración de yodo no radiactivo.
La evacuación es más eficaz cuando se utiliza como medida de precaución antes de una emisión a la atmósfera. El refugio bajo techo (por ejemplo, en casas, escuelas o edificios de oficinas) también puede reducir significativamente la exposición al material radiactivo liberado y dispersado.
La administración de yodo no radiactivo puede impedir la captación del yodo radiactivo por el tiroides. La toma de pastillas de yoduro de potasio antes o poco después de la exposición satura el tiroides de yodo y reduce la dosis de yodo radiactivo y el riesgo de cáncer de tiroides. Los comprimidos de yoduro de potasio no protegen de la radiación externa ni de otras sustancias radiactivas distintas del yodo.
Las pastillas de yoduro de potasio deben tomarse solo cuando así lo indiquen las autoridades competentes. Es importante seguir las recomendaciones de dosis, especialmente en los niños. Las embarazadas deben tomar pastillas de yoduro de potasio cuando así lo indiquen las autoridades competentes para proteger tanto su tiroides como el del feto. Cuando esté indicado, las mujeres lactantes también deben tomar pastillas de yoduro de potasio para protegerse a si mismas y proporcionar al lactante yoduro de potasio con leche materna.
Se pueden tomar medidas con respecto a los alimentos, el agua y la agricultura a fin de reducir la exposición a la radiación durante la fase inicial de una emergencia (por ejemplo, restricción del consumo de agua y de alimentos y lácteos de producción local).
El apoyo psicológico para paliar el estrés agudo tras un accidente nuclear puede acelerar la recuperación y evitar consecuencias a largo plazo, como el trastorno de estrés post-traumático u otros trastornos mentales persistentes. Las reacciones pueden ser intensas y prolongadas, y tener un impacto emocional profundo, sobre todo en los niños.
A medida que se vayan acumulando datos sobre la situación medioambiental y humana se pueden adoptar medidas de protección, como la reubicación de la población en viviendas temporales o, a veces, en reasentamientos permanentes. Estas medidas de protección se aplican teniendo en cuenta las dosis que puede recibir la población a largo plazo (por ejemplo, dosis efectiva a lo largo de un año). Deben establecerse programas de control de los alimentos y el agua para fundamentar decisiones a más largo plazo sobre la restricción de alimentos, el consumo de agua y el control del comercio internacional de productos alimentarios.
La fase de recuperación puede durar bastante tiempo. El cese de las medidas de protección debe vincularse a los datos del control medioambiental, de los alimentos y de la salud humana, y basarse en análisis de los riesgos y beneficios. Deben establecerse programas apropiados de seguimiento a largo plazo para evaluar las consecuencias para la salud pública y la necesidad de medidas posteriores.
Repuesta de la OMS
De conformidad con su Constitución y con el Reglamento Sanitario Internacional (2005), la OMS tiene el mandato de evaluar los riesgos para la salud pública y ofrecer asesoramiento y asistencia técnica en eventos de salud pública, incluidos los relacionados con la radiación. Para llevar acabo esa labor, la OMS colabora con expertos independientes y otros organismos de las Naciones Unidas.
La labor de la OMS cuenta con el apoyo de una red mundial compuesta por más de 40 instituciones especializadas en medicina de emergencias nucleares. La Red de Preparación y Asistencia Médica para las Situaciones de Emergencia relacionadas con la Radiación proporciona asistencia técnica para la preparación y respuesta ante emergencias nucleares.
A finales del siglo XIX existía la gran incógnita de qué pasaba en el interior del cuerpo de los pacientes. Sin embargo, esta incógnita comenzaría a resolverse pocos meses antes de terminar 1895, cuando comenzaron a desarrollarse las técnicas de imagen médica. Casi simultáneamente con la introducción de la cinematografía en Francia por los hermanos Lumière, Wilhelm Conrad Röntgen descubría los llamados rayos X. Su nombre se debe a que eran desconocidos (de ahí la X), y "rayos" porque el agente observado por Röntgen se propagaba en línea recta, en todas las direcciones.
Como dato curioso, decir que dos meses después del descubrimiento de Röntgen, un eminente físico húngaro, Endre Högyes, publicó un trabajo en una revista médica de su país en el que sugería que la nueva técnica podría ser aplicada en el campo de la medicina. Su trabajo, titulado "Fotografía del esqueleto a través del cuerpo por el método de Röntgen" se ilustró con una serie de notables radiografías, entre ellas una de un esqueleto de rana.
A la izquierda, radiografía del esqueleto de rana que apareció en la publicación de Högyes. A la derecha Röntgen y su primera radiografía.
El descubrimiento de los rayos X marcó el principio de la segunda revolución científica: el nacimiento de la física moderna. De hecho fue el hallazgo de la física que mayor impacto directo ha tenido en la medicina. Con él nacieron la radiología, la medicina nuclear y comenzaron los estudios de los físicos sobre la estructura de la materia, los cuales han permitido desarrollar importantes herramientas para diagnosticar y tratar algunas enfermedades.
El diagnóstico y tratamiento de la enfermedad, así como la investigación de la causa de ésta mediante el uso de la radiación ionizante, ha aumentado enormemente nuestra esperanza de vida, salud y bienestar. Sin embargo, en medicina, como en otras áreas, siempre que se utilicen radiaciones ionizantes es imprescindible valorar tanto los beneficios esperados como los daños que éstas pudieran producir.
En el campo de la sanidad las radiaciones se usan tanto para el diagnóstico, ya que permiten ver el interior de las personas sin necesidad de recurrir a la cirugía, como para el tratamiento de algunas enfermedades, por la capacidad de la radiación a altas dosis para matar las células tumorales.
En los países desarrollados, la exposición a radiaciones ionizantes con fines médicos constituye la principal fuente de exposición a radiación artificial. Sin embargo, la situación es totalmente distinta en países en desarrollo, donde dos terceras partes de la población no tiene acceso ni siquiera a una radiografía básica.
Aplicaciones de las radiaciones ionizantes en el diagnóstico y seguimiento de enfermedades
Las aplicaciones de las radiaciones ionizantes para diagnóstico son innumerables, ya que cada vez se desarrollan técnicas más avanzadas que permiten no sólo visualizar los huesos, los dientes y las cavidades corporales, sino también obtener imágenes de cortes de tejidos que permiten detectar desarrollos aún incipientes de una enfermedad, por ejemplo, evaluar el estado de las paredes arteriales y detectar un tumor en una fase muy temprana de desarrollo.
En el siguiente vídeo tienes la posibilidad de aprender cómo funciona un equipo de rayos X y cómo se realizan las radiografías con este equipo. Además con él puedes practicar inglés.
A partir de las clásicas radiografías utilizadas en traumatología o en la inspección del tórax, se han ido desarrollando nuevas técnicas y aplicaciones como las mamografías, el examen dental, la densitometría, la tomografía axial computarizada (TAC), etc.La tomografía computarizada permite la obtención de imágenes de cortes transversales del cuerpo humano, cuyo tratamiento informático posibilita la reconstrucción de la imagen en tres dimensiones, permitiendo visualizar con gran nitidez huesos, órganos y nervios, algo que no es posible con la radiografía convencional.
La integración de las diversas modalidades de diagnóstico por imagen mediante programas informáticos se está convirtiendo en una realidad clínica cotidiana, con la consiguiente mejora de la visualización, la sensibilidad y la especificidad. Las radiografías se digitalizan (se prescinde de la película) y como su recuperación se hace de forma instantánea, se pueden transferir sus imágenes a cualquier sitio. Así, por medio de la telerradiografía se puede obtener asesoramiento de especialistas eminentes de diferentes países para interpretar una imagen difícil.
La medicina nuclear, a diferencia de los métodos comentados anteriormente que emplean fuentes de radiación ionizante externas al organismo, utiliza sustancias radiactivas unidas a un fármaco (radiofármacos) que son incorporadas al cuerpo, para poder realizar el seguimiento de la actividad de un tejido u órgano. Por ejemplo, tras la administración de iodo radiactivo (I-131) se puede analizar su fijación en la glándula tiroides, midiendo la radiactividad en dicha glándula y así evaluar su actividad funcional desde un punto de vista morfológico.
Remontándonos en el tiempo, fue en 1934 cuando Irene y Fréderic Joliot Curie descubren la radiactividad artificial, lo que da impulso a sus aplicaciones médicas. Se aprende a fabricar isótopos radiactivos de la mayor parte de los elementos naturales y, gracias a la radiación que emiten, se puede seguir en el interior del organismo humano su destino o el de las moléculas en las que se han introducido.
Previamente, en 1913, Georg Von Heves inició el empleo de los marcadores con radioisótopos naturales. En 1922, Antoine Lacassagne descubre el principio de la autorradiografía. Con estos precursores se sientan las bases de lamedicina nuclear, que experimenta un rápido desarrollo entre 1935 y 1939 y, sobre todo, a partir de 1945. Desde 1970, la escintigrafía y las cámaras de centelleo permiten una mejor exploración de numerosos tejidos y órganos. Luego surgen la cámara de positrones (PET siglas del término inglés Positron Emission Tomography) y el diagnóstico funcional por imagen, que hacen de la medicina nuclear una de las ramas más actualizadas de los estudios por imagen.
Los isótopos radiactivos que se utilizan en medicina nuclear deben cumplir ciertos requisitos:
- Que emitan radiación que atraviese con facilidad los tejidos del cuerpo humano.
- Que la radiación que emiten sea detectada con eficiencia por los dispositivos que formarán la imagen.
- Que tengan una vida media adecuada para el tiempo de duración de la exploración (algunas horas).
Conviene recordar que los procedimientos diagnósticos por imágenes de medicina nuclear, son no invasivos y con la excepción de las inyecciones intravenosas, generalmente constituyen exámenes médicos indoloros que ayudan a los médicos a diagnosticar y evaluar problemas de salud. Además, la cantidad de radiactividad administrada es muy pequeña y de un isótopo, cuya vida media es muy corta.
Según el tipo de examen de medicina nuclear a realizar, el radiofármaco se puede inyectar dentro del cuerpo, ingerir por vía oral o inhalar en forma de gas. Las emisiones radiactivas del radiofármaco son detectadas por una cámara especial o aparato para tomar imágenes.
Las imágenes de medicina nuclear se pueden superponer con tomografía computarizada (TC) o resonancia magnética nuclear (RMN) para producir diversas vistas, una práctica conocida como fusión de imágenes o corregistro. Estas vistas permiten que la información correspondiente a dos exámenes diferentes se correlacione y se interprete en una sola imagen, proporcionando información más precisa y diagnósticos más exactos.
Aplicaciones de las radiaciones ionizantes en el tratamiento de enfermedades
La otra gran aplicación de las radiaciones ionizantes en medicina surge de su capacidad para destruir células. Paradójicamente, esta capacidad que es el origen lógico del rechazo hacia la radiación cuando se recibe de forma incontrolada, puede convertirla en herramienta de curación cuando se dosifica y utiliza adecuadamente.
Junto a los tratamientos quirúrgicos y químicos, la aplicación selectiva de fuertes dosis de radiación en determinadas células se ha demostrado como una vía eficaz en ciertas modalidades de cáncer.
Existen dos métodos bien diferenciados para el tratamiento de enfermedades con radiaciones ionizantes. Laradioterapia, que utiliza fuentes de radiación "encapsuladas" y la medicina nuclear, en la cual la sustancia radiactiva se administra al paciente a tratar (inyección, vía oral, inhalación), unida a un fármaco.
Radioterapia
La radioterapia es la especialidad médica que utiliza la administración de radiaciones ionizantes para la destrucción de tejidos malignos o tumores. Las radiaciones ionizantes empleadas en radioterapia comprenden tanto los rayos X, como las radiaciones emanadas de elementos radiactivos o de equipos productores de radiaciones, como los aceleradores.
Hace más de 90 años, dos médicos franceses formularon una ley que establecía que las células son tanto más sensibles a la radiación ionizante cuanto mayor es su capacidad de reproducción (división). Pues bien, los tejidos tumorales están formados generalmente por células con alto ritmo de crecimiento, por lo que su exposición a las radiaciones produce su destrucción, mientras que los tejidos sanos circundantes formados por células con un ritmo de crecimiento más lento, sólo son afectados mínimamente.
En el tratamiento de los tumores malignos, la radioterapia puede utilizarse sola o asociada a otros medios terapéuticos como la cirugía o la quimioterapia. La decisión del tipo de tratamiento se toma en función de una serie de factores como la radiosensibilidad del tumor, su localización y el volumen tumoral, el grado de evolución de la enfermedad,el estado general del paciente, la oportunidad de la irradiación y modalidad técnica empleada. Una vez decidida esta forma de tratamiento, se planifica el tipo de irradiación: cálculo de la dosis total, forma de administración y posible fraccionamiento, con intervalos de descanso que puedan facilitar la reducción progresiva del tumor. Además de con fines curativos, la radioterapia puede realizarse como terapéutica paliativa en casos de pacientes con tumores muy avanzados, en los cuales la masa tumoral produce obstrucciones o compresiones de órganos que empeoran la calidad de vida del paciente. En estos casos, la administración de radiación disminuye el volumen tumoral y alivia los síntomas del paciente.
Las modalidades de radioterapia reciben diferentes nombres en función de las características de la radiación y del equipo que las genera:
- Teleterapia ("tele" significa "lejos"). Es la forma de radioterapia que utiliza la radiación procedente de un equipo generador situado a cierta distancia de la zona a irradiar. La radioterapia convencional o de ortovoltaje, de escasa utilización, usa equipos de rayos X de energías bajas o medias. Los equipos de alta energía o megavoltaje, más usados actualmente, son los irradiadores de cobalto y los aceleradores lineales.
- Los irradiadores de cobalto contienen una fuente de cobalto-60 que se sitúa en una carcasa blindada que impide la salida de radiación salvo por un pequeño orificio diafragmado para proporcionar radiación dirigida. Produce radiación de alta energía (1,2 MeV) capaz de radiar tumores voluminosos y de localización profunda. Los aceleradores lineales son equipos de teleterapia de alta energía (mayor de 3 MeV) que trabajan habitualmente con electrones. Estos equipos permiten elegir la energía adecuada según el tipo de tumor o profundidad. Los tiempos de exposición son cortos. Tienen alto coste inicial y de mantenimiento. Existen algunos tipos de equipos muy sofisticados para aplicar técnicas especiales de radioterapia en lugares donde la cirugía tiene difícil acceso. Las técnicas se denominan radiocirugías y se aplican con aceleradores especiales o con equipos emisores de radiación con múltiples pastillas de cobalto-60 (gamma-knife). Los aceleradores, al igual que cualquier otro tipo de radioterapia, tienen gran número de dispositivos de seguridad, que son comprobados periódicamente por el personal del centro hospitalario.
- Braquiterapia ("braqui" significa "corto, próximo"). Es la modalidad de radioterapia que utiliza fuentes cerradas o selladas de material radiactivo que se colocan en contacto con el tumor o se introducen en el seno del mismo. Se denomina braquiterapia superficial cuando las placas de material radiactivo se colocan sobre la zona tumoral; endocavitaria cuando el material radiactivo se introduce en la cavidad del organismo (vagina y cuello de útero); intersticial cuando se realiza la colocación quirúrgica de agujas, alambres o semillas radiactivas en el seno del propio tumor (mama, cuello, próstata) e intraluminal cuando la radiación se aplica por dentro de la luz de alguno de los conductos orgánicos (bronquio, esófago, vasos). Actualmente los materiales radiactivos más utilizados son el estroncio-90, cesio-137, cobalto-60 e iridio-192. Como uno de los problemas de la braquiterapia es la posible exposición innecesaria del paciente y del personal sanitario que prepara, transporta y manipula las fuentes radiactivas, se han ideado una serie de métodos como la utilización de fuentes simuladas no radiactivas para el cálculo de su posición correcta en el paciente, el uso de mandos de control a distancia de las fuentes radiactivas o la retirada automática de las mismas hasta un lugar protegido, en el caso de que surja alguna incidencia.
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