Curso del OIEA con programa estándar sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en
radiología intervencionista
PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN
RADIODIAGNÓSTICO Y EN RADIOLOGÍA
INTERVENCIONISTA
L 3: Efectos biológicos de la radiación
ionizante
IAEA
International Atomic Energy Agency
Introducción
• Materia del tema: radiobiología
• Mecanismos de los diferentes tipos de
efectos biológicos que siguen a la
exposición a la radiación ionizante
• Tipos de modelos usados para deducir
los coeficientes de riesgo para la
estimación del detrimento
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
2
Temas
• Clasificación de los efectos de la radiación
•
•
•
•
•
en la salud
Factores que afectan a la radiosensibilidad
Curva de respuesta dosis-efecto
Respuesta orgánica total: síndrome de
irradiación aguda
Efectos de la exposición prenatal y efectos
tardíos de la radiación
Epidemiología
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
3
Perspectiva general
• Familiarizarse con los mecanismos de los
diferentes tipos de efectos biológicos que
suceden a la exposición a la radiación
ionizante.
• Conocer los modelos usados para deducir
los coeficientes de riesgo que permiten
estimar el detrimento.
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
4
Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en
radiología intervencionista
Parte 3: Efectos biológicos de la
radiación ionizante
Tema 1: Clasificación de los efectos de la
radiación en la salud
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
5
Efectos de la radiación en la salud
TIPO
DE
EFECTOS
MUERTE CELULAR
TRANSFORMACIÓN CELULAR
AMBOS
DETERMINISTAS
ESTOCÁSTICOS
PRENATALES
Somáticos
Clínicamente atribuibles
en el individuo
expuesto
Somáticos y
hereditarios
Somáticos y
hereditarios
Expresados en el feto,
IAEA
Epidemiológicamente
atribuibles en
poblaciones grandes
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
en el nacido vivo o en
descendientes
6
Efectos biológicos de la radiación
ionizante
• Deterministas
– Ej., opacidades en el
cristalino, daños en piel,
infertilidad, depilación, etc
• Estocásticos
– Cáncer, efectos genéticos
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
7
Efectos deterministas
Deterministas
(umbral/no
estocásticos)
• Existencia de un valor
umbral de dosis (por
debajo, el efecto no es
observable)
• La gravedad del efecto
aumenta con la dosis
• Implica a un gran
número de células
IAEA
Daño por radiación de una fuente industrial
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
8
Dosis umbrales para efectos deterministas
• Cataratas en cristalino 2-10 Gy
• Esterilidad permanente
– hombres
3.5-6 Gy
– mujeres
2.5-6 Gy
Gravedad del efecto
• Esterilidad temporal
– hombres
– mujeres
0.15 Gy
0.6 Gy
dosis
umbral
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
9
Efectos estocásticos
Estocásticos (sin umbral)
• No reconocen umbral
• La probabilidad del efecto aumenta con la dosis
• Generalmente aparece en una sola célula
• Ej., cáncer, efectos genéticos
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
10
No hay
cambios
Mutación
en el ADN
La
radiación
golpea el
núcleo de
la célula
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
11
Esqueleto
azúcar-fosfato
ACCIÓN
DIRECTA
(pirimidínica: citosina,
guanina, adenina y timina)
Una vuelta de hélice = 3.4 nm
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
Puentes
de
hidrógeno
ACCIÓN INDIRECTA
12
Alteración de una base
Sitio abásico
Rotura simple
de cadena
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
13
Rotura doble
de cadena
Lesión
compleja
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
14
Traducción siguiente diapositiva
• Mutación del ADN
• Mutación reparada: célula viable
• Muerte celular: célula no viable
• Supervivencia de célula mutada:
¿cáncer?
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
15
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
16
Consecuencias tras la exposición celular
DAÑOS AL ADN
DAÑO
REPARADO
IAEA
MUERTE
CELULAR
(APOPTOSIS)
CÉLULA
TRANSFORMADA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
17
Consecuencias tras la exposición celular
DAÑO AL ADN
DAÑO
REPARADO
IAEA
NECROSIS
CELULAR o
APOPTOSIS
CÉLULA
TRANSFORMADA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
18
Alteración de una base
Sitio abásico
¿Cómo se
repara el
Rotura simple
de cadena
ADN?
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
19
Base alterada
La enzima glicosilasa reconoce la
lesión y libera la base dañada
La AP endonucleasa produce una
incisión y libera el azúcar que falta
La ADN polimerasa rellena
el hueco resultante pero
permanece la incisión
La ADN ligasa sella la
incisión: reparación
completada
El ADN ha sido reparado sin
pérdida de información genética
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
20
Reparación de daños en el ADN
Los radiobiólogos
suponen que el
sistema de
reparación no es
100% efectivo.
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
21
Respuesta
Dosis condicionante
Respuesta
Dosis de desafío
RESPUESTA
ADAPTATIVA
IAEA
Dosis condicionante
Dosis de desafío
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
Respuesta
22
Consecuencias tras la exposición celular
DAÑO AL ADN
DAÑO
REPARADO
IAEA
NECROSIS
CELULAR O
APOPTOSIS
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
CÉLULA
TRANSFORMADA
23
Linfocito
humano
normal:
cromosomas
uniformemente
distribuidos
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
24
Célula
apoptósica: los
cromosomas y
el núcleo están
fragmentados
y colapsados
en cuerpos
apoptósicos
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
25
Efectos de la muerte celular
Probabilidad de
muerte celular
100%
Dosis aguda
(en mSv)
IAEA
5000
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
26
26
Consecuencias tras la exposición celular
DAÑO AL ADN
DAÑO
REPARADO
IAEA
NECROSIS
CELULAR O
APOPTOSIS
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
CÉLULA
TRANSFORMADA
27
Lesiones cromosómicas
Centrómero
Traza de
radiación
ionizante
Fragmento
acéntrico
IAEA
a
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
28
Traslocaciones cromosómicas
Traza de
radiación
ionizante
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
29
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
30
INICIO DE CÁNCER
PROMOCIÓN
DEL TUMOR
PROGRESIÓN
MALIGNA
CÉLULA
MATRIZ
NECROSIS O
APOPTOSIS
MUTACIÓN
TRANSFORMACIÓN MALIGNA
METASTASIS
DIVISIÓN
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
31
Capa de células diferenciadas
TEJIDO NORMAL
Célula en (proceso
de) división en capa
basal
Lámina
basal
Capilar
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
32
INICIACIÓN CELULAR
Un suceso en inicio crea
una mutación en una de
las células basales
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
33
DISPLASIA
Sucedieron más
mutaciones.
La célula inicial ha
logrado ventajas
proliferativas.
Células en rápida división
comienzan a acumularse
dentro del epitelio.
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
34
TUMOR BENIGNO
Más cambios dentro
de la línea de células
prolíficas llevan al
completo desarrollo
del tumor.
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
35
TUMOR MALIGNO
El tumor atraviesa la
lámina basal.
Las células poseen
formas irregulares y la
línea celular es inmortal.
Poseen una movilidad
acrecentada y capacidad
invasiva.
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
36
METASTASIS
Las células cancerosas
atraviesan la pared de un
vaso linfático o de un
capilar sanguíneo. Ahora
pueden migrar a través
del cuerpo y sembrar
potencialmente nuevos
tumores.
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
37
Esquema generalizado simple de la
oncogénesis multietapa
Daño al ADN cromosómico
de una célula blanco normal
Fallo a la correcta
reparación del ADN
Aparición de una mutación
específica de inicio de neoplasia
Crecimiento promocional
de pre-neoplasma
Conversión a fenotipo
declaradamente maligno
IAEA
Progresión maligna y
difusión del tumor
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
38
10-15
Depósito de energía
Excitación/ionización
10-12
Trazas iniciales de partículas
10-9
Formación de radicales
Difusión, reacciones químicas
TIEMPO (seg)
10-6
10-3
100
103
106
INTERACCIONES FÍSICAS
INTERACCIONES FÍSICO-QUÍMICAS
Daño inicial del ADN
1 ms Roturas en ADN / daño base
Cronograma
de eventos
1 segundo
que
Procesos de reparación
Fijación del daño
conducen a
RESPUESTA BIOLÓGICA
1 hora Asesinato de células
los efectos
1 día Mutaciones/transformaciones/aberraciones
de las
Proliferación de células “dañadas”
radiaciones
1 año Promoción/compleción
109
100 años
Teratogénesis
EFECTOS MÉDICOS
Cáncer
Defectos hereditarios
Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en
radiología intervencionista
Parte 3: Efectos biológicos de la
radiación ionizante
Tema 2: Factores que afectan a la
radiosensibilidad
IAEA
International Atomic Energy Agency
Radiosensibilidad [RS] (1)
• RS = Probabilidad de una célula,
tejido u órgano de sufrir un efecto
por unidad de dosis.
• Bergonie and Tribondeau (1906):
“Leyes de la RS”: RS será mayor
si la célula:
– Es altamente mitótica.
– Es indiferenciada.
– Posee un alto porvenir cariocinético.
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
41
Radiosensibilidad (2)
RS alta
Médula ósea
Bazo
Timo
Nódulos linfáticos
Gónadas
Cristalino
Linfocitos
RS media
Piel
Órganos
mesodérmicos
(hígado, corazón,
pulmones…)
RS baja
Músculo
Huesos
Sistema nervioso
(excepción a las leyes RS)
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
42
Factores que afectan a la
radiosensibilidad
– LET (transferencia lineal de energía):  RS
– Tasa de dosis:  RS
• Químicos
– Aumentan la RS: OXÍGENO, drogas
% survivor cells
• Físicos

LET
 LET
citotóxicas.
– Disminuyen la RS: AZUFRE (cis, cistamina…)
• Biológicos
G0
– Fase del ciclo:
M
  RS: G2, M
  RS: S
G2
G1
– Reparación del daño (el daño subletal podría
ser reparado, p. ej., dosis fraccionada)
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
43
Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en
radiología intervencionista
Parte 3: Efectos biológicos de la
radiación ionizante
Tema 3: Curva de respuesta efecto-dosis
IAEA
International Atomic Energy Agency
Efectos sistémicos
• Los efectos podrían ser morfológicos y/o funcionales
• Factores:
– Qué órgano
– Cuánta dosis
• Efectos
– Inmediatos (usualmente reversibles): < 6 meses ej.: inflamación,
hemorragia.
– Tardíos (usualmente irreversibles): > 6 meses ej.: atrofia,
esclerosis, fibrosis.
• Categorización de las dosis
– < 1 Gy: BAJA DOSIS
– 1-10 Gy: DOSIS MODERADAS
– > 10 Gy: DOSIS ALTAS
• Regeneración significa sustitución del tejido original, mientras que
Reparación significa sustitución por tejido conectivo.
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
45
Efectos en la piel
• De acuerdo con las leyes de la RS
Vista histológica de la piel
(Bergonie and Tribondeau), las
células más RS son aquellas del
estrato basal de la epidermis.
• Los efectos son:
– Eritema: 1 a 24 horas tras una irradiación de
–
De “Atlas de Histologia...”. J. Boya
Células del estrato basal,
altamente mitóticas, algunas
de ellas con melanina,
responsable de la
pigmentación.
IAEA
–
–
–
alrededor de 3-5 Gy
Alopecia (*): con 5 Gy es reversible; con 20
Gy es irreversible.
Pigmentación: Reversible, aparece 8 días
después de la irradiación.
Descamación seca o húmeda: traduce
Hipoplasia epidérmica (dosis  20 Gy).
Efectos tardíos: telangiectasia (**), fibrosis.
(*): alopecia: pérdida o ausencia de cabello
(**): ectasia: hinchazón de parte del cuerpo
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
46
Reacciones de la piel
Dosis umbral
en piel (Sv)
Daño
Semanas
aparición
Eritema transitorio temprano
2
<<1
Depilación temporal
3
3
Eritema principal
6
1.5
Depilación permanente
7
3
Descamación seca
10
4
Fibrosis invasiva
10
Atrofia dérmica
11
>14
Telangiectasia
12
>52
Descamación húmeda
15
4
Eritema tardío
15
6-10
Necrosis dérmica
18
>10
Ulceración secundaria
20
>6
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
Daño en la piel
por exposición
fluoroscópica
prolongada
47
Daños en la piel
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
48
Daños en la piel
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
49
Efectos en el ojo
Vista histológica del ojo
• El cristalino es altamente
RS.
• La coagulación de las
proteinas aparece para
dosis mayores de 2Gy.
• Hay 2 efectos básicos
Sv para
exposición
única corta
Sv/año para
exposición
tiempo largo
Opacidades
detectables
0.5-2.0
> 0.1
Daño visual
(catarata)
5.0
> 0.15
Efecto
De “Atlas de Histologia...”. J. Boya
El cristalino es altamente RS,
además,
está
rodeado
de
células cuboides altamente RS.
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
50
Daños en el ojo
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
51
Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en
radiología intervencionista
Parte 3: Efectos biológicos de la
radiación ionizante
Tema 4: Respuesta orgánica total: síndrome de
irradiación aguda
IAEA
International Atomic Energy Agency
Respuesta orgánica total: adulto
Síndrome de
irradiación aguda
1-10 Gy
Fases:
10 - 50 Gy
> 50 Gy
1. Prodrómica
(comienzo de la
enfermedad)
2. Latencia
MÉDULA
ÓSEA
3. Manifestación
GASTRO
INTESTINAL
SNC
Dosis letal 50 / 30
(sistema nervioso
central)
IAEA
Síndrome de
irradiación crónica
• Clínica en todo el
cuerpo de una
irradiación corporal
parcial
• Mecanismo: Desorden
neurovegetativo
• Similar a la sensación
de enfermedad
• Bastante frecuente en
radioterapia
fraccionada
Dosis
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
53
Dosis letal 50 / 30
• “Dosis que causaría la
muerte al 50% de la
población en 30 días”.
• Su valor es alrededor
de 2-3 Gy para
humanos en
irradiación de cuerpo
entero.
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
54
Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología
intervencionista
Parte 3: Efectos biológicos de la
radiación ionizante
Tema 5: Efectos de la exposición prenatal y
efecto tardío
IAEA
International Atomic Energy Agency
Efectos de la exposición prenatal (1)
• A medida que aumenta el tiempo pos-concepción RS decrece
• No es fácil establecer una relación causa-efecto porque hay
Letalidad
muchos agentes teratogénicos, los efectos son inespecíficos y
no únicos de la radiación.
• Hay 3 tipos de efectos: letalidad, anomalías congénitas y
efectos muy tardíos (cáncer y efectos hereditarios).
Anomalías congénitas
%
Pre-implantación
IAEA
Organogénesis
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
Feto
Tiempo
56
Efectos de la exposición prenatal (2)
• Pueden inducirse efectos letales con dosis relativamente bajas
(tales como 0,1 Gy) antes o inmediatamente después de la
implantación del embrión en la pared uterina. También podrían
inducirse tras dosis más altas durante todas las etapas del
desarrollo intrauterino.
0.1 Gy
Letalidad
%
Preimplantaciónn
IAEA
Organogénesis
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
Feto
Tiempo
57
Efectos de la exposición prenatal (3)
• Retraso mental:
• La CIPR establece que el retraso mental puede inducirse por la
radiación (Cociente de inteligencia < 100).
• Aparece durante el periodo más RS: 8-25 semanas de embarazo.
• Los riesgos de la exposición prenatal relacionados con el retraso
mental son:
Semanas 15-25
Semanas 8-15
Retraso mental grave
con un factor de riesgo
de 0.4/Sv
IAEA
Retraso mental grave
con un factor de riesgo
de 0.1/Sv
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
58
Efectos tardíos de la radiación
Clasificación:
• SOMÁTICOS: afectan a la salud de la
persona irradiada. Son fundamentalmente
diferentes tipos de cáncer (la leucemia es el
más común, con un periodo de latencia de 25 años, pero también cáncer de colon, de
pulmón, de estómago…)
• GENÉTICOS: afectan a la salud de la
descendencia de la persona irradiada. Son
mutaciones que causan malformación de
cualquier tipo (tal como el mongolismo)
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
59
Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en
radiología intervencionista
Parte 3: Efectos biológicos de la
radiación ionizante
Tema 6: Epidemiología
IAEA
International Atomic Energy Agency
Epidemiología I
Las poblaciones irradiadas pueden ser
estudiadas mediante
• Seguimiento de cohortes de individuos
expuestos y no expuestos
• Seguimiento retrospectivo de pacientes
enfermos en relación con una posible
exposición (casos control)
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
61
Epidemiología II
Las poblaciones irradiadas son
• Individuos expuestos de las explosiones de la
•
•
•
•
bomba atómica
Individuos expuestos durante accidentes
nucleares y otros con radiación
Pacientes expuestos por razones médicas
Individuos expuestos a la radiación natural
Trabajadores en industrias que usan
radiación
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
62
Epidemiología III
• Los datos más valiosos proceden de
exposiciones alta dosis/alta tasa de dosis a
radiación de baja LET, incluyendo ciertos
radionucleidos [yodo 131], y de exposición
interna a emisores alfa de alta LET en
pulmón, hueso e hígado.
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
63
Epidemiología IV
La información es escasa (no hay mucha, menos
de la necesaria) sobre:
• Consecuencias de dosis bajas liberadas a bajas tasas de
dosis
– Para detectar un aumento desde un 20% de incidencia de cáncer
espontáneo hasta un 25% (correspondientes a una exposición a ~1 Sv)
deben ser estudiadas > 1300 personas
• Consecuencias de la irradiación externa con radiación de
alta LET
– (neutrones) y varios radionucleidos
• Presencia e influencia de factores que inducen a confusión
– Especialmente si se van a comparar diferentes poblaciones
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
64
Epidemiología V
• Influencia modificadora de la incidencia umbral de
cáncer
– ¿Crece el cáncer inducido por radiación a un nivel fijo o
en proporción al existente modelo aditivo de riesgo de
cáncer frente al modelo multiplicativo?
• ¿Es, por ejemplo, más grande el riesgo en:
– Mujeres europeas que tienen un más alto nivel-base de
tasa de tumor de mama que las mujeres japonesas?
– Fumadores expuestos a radón en casas o minas que en
no fumadores?
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
65
Límites de detectabilidad en Radioepidemiología
10 4
REGIÓN DE DETECTABILIDAD
Límite teórico de detectabilidad debido a
causas estadísticas (90% de intervalo de
confianza)
Dosis efectiva (mSv)
103
102
DOSIS DE
CHERNOBYL
101
100
REGIÓN DE INDETECTABILIDAD
10-1
100
101
IAEA
102
103
104
105
106
107
108
109
1010
Número de personas en estudio y grupos de control
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
1011
66
Tasas de incidencia altas y bajas de
cáncer espontáneo (por 100.000)
Tejido
Alta
Baja
Hombre
Mujer
Hombre
Mujer
Nasofaringe
23.3
9.5
0.2
0.1
Esófago
20.1
8.3
0.5
0.2
Estómago
95.5
40.1
5.2
2.2
Colon
35
29.6
1.8
1.3
Hígado
46.7
11.5
0.7
0.3
Pulmón & Bronq.
110.8
29.6
10.3
2.4
Melanoma piel
33.1
29.8
0.2
0.2
Mama en mujer
103.7
14.6
Cervix
53.5
3.0
de UNSCEAR 2000
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
67
Datos sobre poblaciones irradiadas
Población
Tamaño aproximado
Supervivientes bomba atómica en Japón:
86 000
Pruebas atómicas:
Semipalatinsk/Altai
30 000
Habitantes islas Marshall
2 800
Accidentes nucleares
equipos de intervención en Chernobyl (total) > 200 000
población de Chernobyl (>185 kBq /m2 137Cs) 1 500 000
población de Chelyabinsk (total)
70 000
Procedimientos médicos:
Baja LET tratamiento y terapia con yodo
~ 70 000
fluoroscopia de tórax
64 000
tratamientos de hemangioma en niños
14 000
Alta LET
angiografía con Thorotrast
4 200
tratamiento con Ra-224
2 800
Exposición prenatal (radiografía fetal, bombas atómicas)
6 000
Exposición ocupacional trabajadores indust nucl. (Japón, UK)115 000
mineros de uranio
21 000
pintores de esferas con radio
2 500
radiólogos
10 000
IAEA natural (Estudios
Exposición
de biológicos
China,
and
US) varios 100 000
3 : Efectos
de laEC
radiación
ionizante
68
Poblaciones estudiadas respecto de
cánceres específicos (I)
• Leucemia: supervivientes de la bomba
atómica, radioterapia de la espondilitis
anquilosante y cáncer de cervix, radiólogos,
gente de la planta de Majak, Chelyabinsk y
del río Techa, radiodiagnóstico prenatal
(estudio de Oxford)
• Cáncer de pulmón: supervivientes de la
bomba atómica, mineros de uranio y otros
en Rusia, Canadá, USA, Alemania, Suecia
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
69
Poblaciones estudiadas respecto de
cánceres específicos (II)
• Cáncer de mama: supervivientes de la bomba
atómica, pacientes de fluoroscopia TB,
radioterapia por mastitis
• Cáncer de tiroides: radioterapia por
agrandamiento de timo, hemangioma de piel tinea
capitis, resultados en las islas Marshall, niños
cercanos al accidente de Chernobyl
• Cáncer de hígado: angiografía con Thorotrast
• Osteosarcoma: tratamiento con 224Ra (226Ra),
pintores de esferas (de relojes) con 226Ra.
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
70
Traducción siguiente diapositiva
• Eje ordenadas: probabilidad
• Eje abscisas: número de muertes por cáncer
• Número esperado de muertes por cáncer
para población japonesa no expuesta
• Muertes por cáncer observadas entre
supervivientes de la bomba atómica
• Fluctuaciones esperadas en torno a la
media
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
71
Exceso de muertes por tumores sólidos
entre supervivientes de la bomba atómica
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
72
Riesgo relativo estimado a 1 Gy
Riesgos de mortalidad relativos a
tiempos distintos tras la exposición
20
Leucemia ( ~10.7%/a)
10
5
Todos los cánceres excepto
leucemia (+ 4.8%/a)
2
1
0.5
1950- 1955- 1959- 1963- 1967- 1971- 1975- 19791954 1958 1962 1966 1970 1974 1978 1982
Intervalo de seguimiento a supervivientes de la bomba atómica
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
73
Riesgos relativos procedentes de la exposición al
radón en el interior de viviendas y en la minería
2
Riesgo relativo
1.5
,
, &
&
1
&
&
&
,
,
&
Estudios en mineros (cohortes)
Estudios en interiores (casos control)
0.6
Ajuste log-lineal estudios en interiores
estimados a partir de estudio
de correlación en diferentes regiones
0.5
0.4
0.3
0
100
200
300
400
500
Concentración de radón Bq/m3
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
74
Cánceres de mama observados/esperados
Cáncer de mama en mujeres expuestas
a fluoroscopia
4
,
3
,
2
,
1
,
,
0
0
1
2
3
4
Dosis absorbida promedio (Gy)
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
75
Tumores de tiroides en niños irradiados
Riesgo relativo
10
,
8
Cáncer de tiroides
6
4
,
,
,
2
,
,
,
Tumores benignos
de tiroides
0
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
Dosis media (Gy)
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
76
Casos de cáncer de tiroides en niños
tras el accidente de Chernobyl
100
Niños de menos de 15 años de edad en diagnostico
$
80
$
$
$
$
60
$
Bielorrusia
$
"
"
"
40
$
"
"
Ucrania
$
"
"
"
20
0
"
"
$
&
"
$
&
"
$
86
87
IAEA
Federac. Rusa
"
&
$
&
&
&
88
89
90
91
&
92
&
&
&
&
93
94
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
95
96
&
97
98
77
Cáncer de tiroides en niños en la
región de Chernobyl
Región
Nº de casos
antes del accidente tras el accidente
Bielorrusia (1977-1985) 7
(1986-1994) 390
Ucrania
(1981-1985) 24
(1986-1995) 220
Rusia (solo Bryansk y región de Kaluga) (1986-1995) 62
Los datos representan incidencias (no mortalidad) y son
resultados preliminares.
La mayoría de exceso de cánceres apareció desde 1993.
El cáncer de tiroides tiene una alta tasa de curación >90%,
pero muchos de los cánceres encontrados eran del agresivo
tipo papilar.
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
78
Estimaciones de riesgo por
exposición ocupacional
Estudio
Registro nacional UK
Trabaj. con radiaciones
1,218,000 personas-año
34 mSv dosis media
Trabajadores US
705,000 personas-año
32 mSv dosis media
Superviv. bomba atóm.
2,185,000 personas-año
251 mSv dosis media
IAEA
Exceso relativo de riesgo per Sv
Todos los cánceres
Leucemia
0.47 (-0.12-1.20)
4.3 (0.4 – 13.6)
-1.0 (<0-0.83
0.33 (0.11-0.6)
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
<0 (<0-3.4)
6.2 (2.7-13.8)
79
Dosis y riesgos por exposición del útero
en exploraciones radiográficas
Exposición
Dosis media
fetal (mGy)
Radiografía
Abdomen
Enema de bario
Tránsito con bario
Urografía IV
Columna lumbar
Pelvis
Tomografía computarizada
Abdomen
Columna lumbar
Pelvis
Medicina nuclear
Rastreo óseo con Tc
Explor cerebral con Tc
IAEA
Enferm.
Hered.
Cáncer fatal
hasta 14 años
2.6
16
2.8
3.2
3.2
1.7
6.2 10-5
3.9  10-4
6.7  10-5
7.7  10-5
7.6  10-5
4.0  10-5
7.7  10-5
4.8  10-4
8.4  10-5
9.6  10-5
9.5  10-5
5.1  10-5
8.0
2.4
25
1.9  10-4
5.7  10-5
6.1  10-4
2.4  10-4
7.1  10-5
7.7  10-4
3.3
4.3
7.9  10-4
1.0  10-5
1.0  10-4
1.3  10-4
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
80
Extrapolación usando los modelos de riesgo
aditivo y multiplicativo
45
35
25
Siguiente exposición a 2 Gy a una edad de 45 años
Riesgos espontáneos: aumento con edad:
Los riesgos a la radiación se manifiestan tras un periodo
de retraso (5 -10 años)
Modelos de riesgo aditivo: implican riesgo constante
Independiente del natural (espontáneo)
Modelos de riesgo multiplicativo: implican un
aumento proporcional al natural
15
5
55
IAEA
60
65
Edad, años
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
70
75
81
Coeficientes de probabilidad de riesgo (CIPR)
Probabilidad de cáncer fatal (10-2/Sv)
Tejido
Vejiga de la orina
Médula ósea
Superficie ósea
Mama
Colon
Hígado
Pulmón
Esófago
Ovario
Piel
Estómago
Tiroides
Resto
Total todos los cánceres
Ef. genét. ponderados
IAEA
Público
Trabajadores
0.30
0.50
0.05
0.20
0.85
0.15
0.85
0.30
0.10
0.02
1.10
0.08
0.50
5.00
1.00
0.24
0.40
0.04
0.16
0.68
0.12
0.68
0.24
0.08
0.02
0.88
0.06
0.40
4.00
0.50
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
82
Proporción de cánceres fatales atribuibles
a diferentes agentes
Porcentaje de todos los cánceres
Mejor estimación
Intervalo
Agente o Clase
Tabaco
Bebidas alcohólicas
Dieta
Hormonas naturales
Infecciones
Laboral
Medicinas, prácticas médicas
Radiación electromagnética
Ionizante (85% de radiation natural*)
Ultravioleta
Baja frecuencia
Producots industriales
Polución
Otros
IAEA
31
5
35
15
10
3
1
8
4.5
2.5
<1
<1
2
?
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
29 - 33
3-7
20 - 60
10 - 20
5 - 15
2-6
0.5 - 2
5 - 10
<1 - 2
<1 – 4
?
83
Factor de riesgo para un tejido (1)
• FACTOR DE RIESGO: Cociente entre el
incremento de probabilidad de un efecto
estocástico y la dosis recibida. Se mide en
Sv-1 o en mSv-1.
 probabilidad
 probabilidad
Factor=
de riesgo  dosis

dosis
Dosis
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
84
Factor de riesgo para un tejido (2)
• EJEMPLO: Un factor de riesgo de 0.005 Sv-1 para
médula ósea (mortalidad en tiempo de vida, en
una población de todas las edades, por cáncer
fatal específico tras la exposición a bajas dosis)
significa que si 1000 personas recibieran 1 Sv en
médula ósea, 5 morirían de un cáncer inducido por
radiación.
 probabilidad
 probabilidad
Factor =
de riesgo
 dosis
 dosis
Dose
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
85
Indicadores de riesgo relativos para
tejidos u órganos
IAEA
Tejido u Órgano
wT
Gónadas
Médula ósea (roja)
Colon
Pulmón
Estómago
Vejiga de la orina
Mama
Hígado
Esófago
Tiroides
Piel
Superficie ósea
Resto
0.20
0.12
0.12
0.12
0.12
0.05
0.05
0.05
0.05
0.05
0.01
0.01
0.05
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
86
Resumen
• Los efectos de la radiación ionizante pueden
ser deterministas y estocásticos, inmediatos
o tardíos, somáticos o genéticos
• Algunos tejidos son altamente
radiosensibles
• Cada tejido tiene su propio factor de riesgo
• El riesgo debido a la exposición podría ser
evaluado a través de tales factores
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
87
Dónde conseguir más información (1)
• 1990 Recommendations of the ICRP. ICRP Publication
60. Pergamon Press 1991
• Las recomendaciones 2007 de la Comisión
Internacional de Protección Radiológica. ICRP
publicación 103. Sociedad Española de Protección
Radiológica.
• Radiological protection of the worker in medicine and
dentistry. ICRP Publication 57. Pergamon Press 1989
• Sources and Effects of Ionizing Radiation. United
Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic
Radiation UNSCEAR 2000 Report to the General
Assembly, with Scientific Annexes. New York, United
Nations 2000.
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
88
Dónde conseguir más información (2)
• Avoidance of radiation injuries from medical
interventional procedures. ICRP Publication 85.
Ann ICRP 2000;30 (2). Pergamon
• Manual of clinical oncology 6th edition. UICC.
Springer-Verlag. 1994
• Atlas de Histología y organografía microscópica. J.
Boya. Panamericana. 1998
• Tubiana M. et al. Introduction to Radiobiology.
London: Taylor & Francis, 1990. 371 pp. ISBN 085066-763-1.
IAEA
3 : Efectos biológicos de la radiación ionizante
89
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RADIATION PROTECTION IN DIAGNOSTIC RADIOLOGY