la radiacion al servicio de la vida.pdf

26/1/2014 COMIT DE SELECCIN

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/099/htm/sec_1.htm 1/1

C O M I T D E S E L E C C I N

Dr. Antonio Alonso

Dr. Juan Ramn de la Fuente

Dr. Jorge Flores

Dr. Leopoldo Garca-Coln

Dr. Toms Garza

Dr. Gonzalo Halffter

Dr. Guillermo Haro

Dr. Jaime Martuscelli

Dr. Hctor Nava Jaimes

Dr. Manuel Peimbert

Dr. Juan Jos Rivaud

Dr. Emilio Rosenblueth

Dr. Jos Sarukhn

Dr. Guillermo Sobern

Coordinadora Fundadora:

Fsica Alejandra Jaidar

Coordinadora:

Mara del Carmen Faras

26/1/2014 EDICIONES


E D I C I O N E S

Primera edicin, 1991

Primera reimpresin, 1995

La Ciencia desde Mxico es proyecto y propiedad del Fondo de Cultura Econmica, al quepertenecen tambin sus derechos. Se publica con los auspicios de la Subsecretara deEducacin Superior e Investigacin Cientfica de la SEP y del Consejo Nacional de Ciencia y

Tecnologa.

D.R. 1990, FONDO DE CULTURA ECONMICA, S. A. DE C. V.

D.R. 1995, FONDO DE CULTURA ECONMICA

Carretera Picacho-Ajusco 227; 14200 Mxico, D. F.

ISBN 968-16-3452-7

Impreso en Mxico

26/1/2014 DEDICATORIA


D E D I C A T O R I A

Para ALEJANDRA JAIDAR

26/1/2014 AGRADECIMIENTOS


A G R A D E C I M I E N T O S

Agradecemos al doctor Alberto Zimbrn Levi la informacin que nos proporcion sobre eltema de la medicina nuclear, y al doctor Sergio Fernndez Tapia su asesora en cuanto alos desarrollos recientes en el campo del radiodiagnstico. Los doctores Romeo Gonzlezy Arturo Menchaca leyeron el manuscrito cuidadosamente y lo enriquecieron con suscomentarios y sugerencias, lo que agradecemos sinceramente.

Nuestros cnyuges, hijos y nietos, supieron comprender el valor de las horas quededicamos a la escritura de este libro. En particular, a Arturo, Carmen, Daniel, Jorge,Mara Alejandra, Nuria, Ronen y Talia, nuestro reconocimiento por su paciencia.

26/1/2014 PRLOGO


P R L O G O

La palabra radiacin es capaz de despertar las reacciones ms variadas: inters, alanunciarse como ttulo de una conferencia o discusin pblica; temor, ante el anuncio dela puesta en marcha de una planta nucleoelctrica; admiracin, al observarse unaradiografa que muestra la fractura del dedo pulgar del pie de nuestra hija; esperanza,ante un tratamiento de radioterapia que puede salvar la vida de nuestro mejor amigo.Ms aun, aparte de estas reacciones el pblico considera que es mucho lo que desconocesobre la radiacin y, por tanto, no entiende cmo en ocasiones puede resultar tanbenfica y en otras causar dao. La necesidad de conocimientos respecto a la radiacin ysus efectos no es satisfecha por los medios de comunicacin que, la mayor parte de lasveces, divulgan noticias y reportajes incompletos y superficiales. Esta situacin originaque el ciudadano comn tome posiciones subjetivas, basadas en la mala informacin y,ms que nada, en el temor ante algo que no entiende y que le parece imposible llegar acomprender.

Con la intencin de lograr una visin interdisciplinaria del tema nos reunimos para escribireste libro un mdico radioterapista, una genetista toxicloga y una fsica nuclear, cadauno familiarizado con aspectos diferentes del uso de las radiaciones a travs de nuestraformacin profesional. Nuestro inters principal es ofrecer al lector interesado informacinal da sobre la radiacin, sus efectos y sus usos al servicio de la vida. La informacincontenida en este libro ilustra el conocimiento cientfico actual sobre la interaccin de laradiacin con la materia viva y en particular con el ser humano, la utilizacin de laradiacin en la medicina, algunas de sus aplicaciones en otras reas, los riesgos asociadosa su uso y las medidas de proteccin vigentes destinadas a regular el uso de la radiacin.

El libro se inicia con el reconocimiento a los descubridores de la radiacin a fines del siglopasado y comienzos de ste. Despus se hace una presentacin de los conceptos fsicosnecesarios para comprender los fenmenos que trataremos y se explica el origen de laradiacin en nuestro mundo. Luego, para poder entender los efectos biolgicosrealizamos un viaje por la clula y describimos las consecuencias biolgicas inmediatas ya largo plazo, de la exposicin del ser humano a la radiacin. El uso de los rayos X enmedicina y de los radioistopos en radioterapia y medicina nuclear es explicado yejemplificado en el caso de una mujer con cncer crvico-uterino. Seguidamente sedescriben las normas de seguridad radiolgica y se concluye con una revisin de lasaplicaciones ms comunes de la radiacin, incluyendo la produccin de energa.

Nuestra opinin es que no se puede hablar responsablemente de la radiacin y susefectos sin una base cientfica rigurosa. Una mejor comprensin de los efectos de laradiacin y de las medidas de seguridad apropiadas podra ayudar a tomar decisiones queconsideren de manera objetiva tanto los riesgos como los beneficios. Por ejemplo, elcaso de una persona que debe decidir si someterse o no a un estudio mdico conradioistopos o el de aquel que tiene que asesorar, instruir o decidir sobre un usoespecfico de radiacin que tenga repercusin pblica.

Cada nuevo paso en el conocimiento cientfico genera ms inters por dar el siguiente.Esperamos que la lectura de este libro despierte en el lector la curiosidad por aprenderms e informarse adecuadamente. De esta manera podr tener opiniones libres yenteradas sobre asuntos en que la ciencia actual desempea un papel importante.

La experiencia vivida por nosotros los autores, al escribir este libro, ha sido enriquecedoray ha ayudado a disminuir nuestra propia ignorancia. Ojal logremos aumentar el

26/1/2014 PRLOGO


conocimiento del lector.

MARA ESTER BRANDAN. RODOLFO DAZ PERCHES. PATRICIA OSTROSKY.

Ciudad Universitaria, enero de 1990

26/1/2014 I. LOS DESCUBRIDORES


I . L O S D E S C U B R I D O R E S

Creced y multiplicaos y dominadla Tierra Gnesis 1:28

EL SER humano ha estado expuesto a las radiaciones ionizantes desde su aparicin sobre

la Tierra, pero slo fue capaz de identificarlas y usarlas desde el momento, en 1895, enque Wilhelm Konrad Roentgen descubri los rayos X. Durante casi un siglo se hatrabajado para profundizar el conocimiento y ampliar las aplicaciones de la radiacin yotras nuevas formas de la energa, y aumentar as nuestro dominio sobre las fuerzas dela naturaleza.

El control de la energa de las radiaciones ha permitido el progreso en diversas reas delsaber y, especficamente en medicina, ha abierto nuevas posibilidades de diagnstico yteraputicas. Ha contribuido a un mejor conocimiento de la fisiologa humana, as como aidentificar la causa de algunas enfermedades y, por ende, a adecuar el tratamiento. Estoha hecho que se prolongue y mejore la calidad de vida del ser humano.

La dualidad en los usos de la radiacin, para fines benficos o destructivos, fue imaginadadesde el principio por sus descubridores. Cuando Pierre Curie en Estocolmo recibi con suesposa Marie el premio Nobel en 1903 seal: "Soy de aquellos que piensan que lahumanidad obtendr ms beneficio que dao con estos nuevos descubrimientos." En estafrase queda implcito que estaba consciente de que sus descubrimientos podran daar ala humanidad pero confiaba en que los beneficios seran mucho mayores. Casi noventaaos despus debemos aceptar que as ha sido.

Al considerar la historia de la radiologa y la radiobiologa resaltan cuatro personajes cuyotrabajo, a fines del siglo pasado y comienzos de ste, constituye la base del conocimientoactual en el rea: Wilhelm Konrad Roentgen, Antoine Henri Becquerel, Pierre y Marie Curie.En las pginas siguientes se relatan algunas de las circunstancias que los llevaron a dejaruna huella profunda en la historia de la ciencia.

WILHELM KONRAD ROENTGEN

Naci el 27 de marzo de 1845. Igual que muchos cientficos de su poca, Roentgenefectuaba experimentos con tubos de vidrio llenos de gas a baja presin y en su interioraplicaba campos elctricos intensos. Era sabido que el tubo se iluminaba tan pronto comose aplicaban voltajes muy diferentes en sus dos electrodos. La luz pareca ser producidapor rayos originados en el electrodo negativo (ctodo). El inters de Roentgen secentraba en el estudio de las propiedades de fluorescencia de ciertas sales y eloscurecimiento del papel fotogrfico sobre el que incidan estos rayos originados en elctodo. El viernes 8 de noviembre de 1895, cuando intentaba asegurarse de que la luzemitida por uno de sus tubos no atravesaba una camisa de cartn y estao, apag la luzde su laboratorio y observ con sorpresa que en su mesa de trabajo, lejos del tubo, unpunto emita luz. Al prender la luz, identific el objeto brillante: un pedazo de papelpintado con sales fluorescentes. El fenmeno que observ era la luz fluorescenteproducida en el papel por rayos invisibles al ojo humano, que eran emitidos desde el tuboy atravesaban el vidrio, el cartn, el estao y el aire hasta llegar a las sales del papel.

Posteriormente, Roentgen observ la sombra de un alambre que se interpona entre eltubo y el papel fluorescente. Sin embargo, ni un libro de mil pginas, ni la madera, ni elhule producan sombra. Compar la transparencia relativa de varios espesores de



aluminio, plata, cobre, plomo y zinc a la radiacin invisible y encontr que 1.5 centmetrosde plomo impedan la fluorescencia del papel. Durante sus estudios descubri que podaverse la sombra de sus dedos y la imagen ms oscura de sus huesos. Esta fue la primerafluoroscopa en el mundo. Se le ocurri que estos fenmenos podran ser registrados enplacas fotogrficas, y se dedic a radiografiar varios objetos. Y as, el 22 de diciembretom la primera radiografa hecha a un ser humano: la mano de su esposa.

El 28 de diciembre de 1895 entreg para publicacin cientfica sus observacionesdetalladas, y el 5 de enero siguiente la prensa ya informaba de este descubrimiento. Losrayos invisibles, emitidos por el tubo, fueron llamados por el propio Roentgen rayos X,para distinguirlos de otras radiaciones. La divulgacin mundial de estos hechos fueexplosiva y los rayos X pasaron a ser un elemento indispensable, tanto en hospitalescomo en centros de investigacin. Roentgen recibi el primer premio Nobel de Fsica en elao 1901.

ANTOINE HENRI BECQUEREL

Naci en Pars el 15 de diciembre de 1852. Fue, como su abuelo, su padre, y su hijo JeanBecquerel, profesor de fsica aplicada en el Museo Nacional de Historia Natural. Susprincipales intereses dentro de la fsica fueron la electricidad, el magnetismo, losfenmenos pticos y la energa. Interesado en los rayos infrarrojos examin, entre otrascosas, el espectro de diferentes cristales fluorescentes estimulados por estos rayos.Continu los experimentos iniciados por su padre y estudi la relacin entre la absorcinde la luz y la emisin de luz fluorescente en algunos compuestos de uranio.

Despus del descubrimiento de Roentgen, Becquerel se puso a investigar la posibleconexin entre la radiacin invisible y la luz visible, pues pensaba que tal vez todos losmateriales luminiscentes, estimulados de cualquier forma, tambin pudieran producirrayos X. Para probar esta hiptesis colocaba cristales fluorescentes sobre una placafotogrfica que estaba envuelta en papel opaco, de tal manera que slo una radiacinpenetrante podra alcanzar la emulsin. Este arreglo experimental lo expona a la luz delSol por varias horas, con lo cual se excitaban los cristales y se obtena una imagen de lassales al revelar la placa. Becquerel trabajaba con sales de uranio y durante febrero de1896, debido al clima invernal de Pars, no le fue posible realizar sus experimentos con laluz solar, por lo que guard las placas con las sales en un cajn oscuro. Al revelar estasplacas das ms tarde, pudo observar la silueta de las sales, a pesar de no haber sidoexcitadas por la luz solar. Becquerel interpret el fenmeno como un caso nico de"fluorescencia metlica". Al continuar sus estudios sobre el nuevo fenmeno descubrique cualquier sal de uranio, fluorescente o no, produca estas radiaciones penetrantes. En1898 se encontr que otro elemento, adems del uranio, produca este efecto, el torio.La emisin de estas radiaciones es lo que hoy se conoce como radiactividad.

Henri Becquerel es considerado el padre de la radiobiologa, ya que, al producirse unalesin en la piel con una fuente radiactiva que descuidadamente traa en la bolsa de suchaleco, hizo que los mdicos por primera vez se interesaran en investigar los efectosbiolgicos de estas nuevas radiaciones.

PIERRE Y MARIE SKLODOWSKA CURIE

Pierre Curie naci en Pars el 15 de mayo de 1859. Su primer trabajo cientfico, un clculode la longitud de onda de las ondas calricas, lo realiz en 1878. En su tesis doctoralestudi el magnetismo y sus resultados se conocen como la ley de Curie, que relaciona larespuesta magntica de algunos cuerpos con la temperatura.

Marie Sklodowska nace en Varsovia el 7 de noviembre de 1867. En su poca no se



acostumbraba que las mujeres recibieran educacin superior, pero tanto ella como suhermana Bronia luchan por obtenerla. Una vez concluidos sus estudios secundarios, lasdos hermanas hacen un pacto y la joven Marie se queda trabajando en Varsovia comoinstitutriz mientras que Bronia se va a estudiar a Pars. Al completar Bronia sus estudiosde medicina, se lleva a Marie a Pars, en el otoo de 1891. En dos aos Marie obtiene elprimer lugar en su carrera de licenciatura en ciencias fsicas y en 1894 concluye sumaestra en ciencias matemticas.

Ese mismo ao, un cientfico polaco visita Pars y la seorita Sklodowska le comentaacerca de sus trabajos sobre las propiedades magnticas de diversos aceros. El visitantele recomienda asesorarse por Pierre Curie, experto en magnetismo e invita a ambos atomar el t en su casa. En esta primera reunin, Pierre se queda admirado de que existauna joven atractiva, inteligente y con quien se pueda hablar de ciencia. A partir de esemomento se siguen frecuentando para discutir sus estudios y, finalmente, Pierre le pidepermiso para visitarla. Ella le proporciona su direccin, 11 rue des Feuillantines, unaverdadera buhardilla del barrio latino, en donde Marie sobreviva con t, pan y mantequilla.Al visitarla, Pierre se estremeci por la sobriedad de su vida. La relacin se va acentuandohasta que el 25 de julio de 1895 se casan en Pars, convirtindose Marie en MadameCurie, nombre bajo el cual el mundo la conoce. Su primera hija, Irene, nace en 1897.

Como a Madame Curie le llaman la atencin los informes de Roentgen acerca de losrayos X y los de Becquerel acerca de la radiactividad natural, escoge como tema de tesispara su maestra en fsica, "La conductividad del aire a travs de pruebas cuantitativas dela actividad radiante". Encuentra que el torio es ms radiactivo que el uranio, lo cualreporta a la Academia de Ciencias de Pars el 12 de abril de 1898. En esa presentacinsugiere que la radiactividad es una propiedad atmica, pues es independiente del estadofsico o qumico del material radiactivo y tambin predice que se podran encontrarelementos ms activos que los conocidos.

Los esposos Curie desarrollan mtodos para investigar nuevos elementos, y en julio de1898 separan por dilucin de la pechblenda (mineral de uranio), el uranio y el torio.Reportan el descubrimiento de un nuevo elemento que llaman polonio, en honor al pas deorigen de Madame Curie. En diciembre del mismo ao precipitan el polonio y obtienen unnuevo elemento muy radiactivo, al cual denominan radio. Para producir una muestra deeste elemento reciben una tonelada de mineral de uranio donada por el gobiernoaustriaco. Durante cuatro aos el matrimonio trabaj arduamente, haciendo un granesfuerzo fsico, para llegar a obtener finalmente la dcima parte de un gramo de radiopuro!

En el desarrollo de sus investigaciones, tanto Becquerel como Madame Curie notaronciertos efectos en su piel, posiblemente causados por el manejo de materialesradiactivos. Pierre Curie hace un experimento, aplica una cantidad de radio en suantebrazo y observa las diferentes etapas de la reaccin que se produce en la piel. En laprimera fase detecta enrojecimiento, seguido por formacin de vesculas que se rompendejando la piel sin su capa protectora (este efecto se conoce como radio-dermitishmeda). La curacin se inicia de la periferia hacia el centro, quedando la piel ms delgaday con una aureola oscura, ms expuesta a cualquier dao posterior. Es Pierre Curie quieninicia los estudios de radiobiologa en animales y facilita a los mdicos tubos de vidrio quecontienen el gas radiactivo radn, para que realicen sus primeros experimentos clnicos enel tratamiento de tumores por medio de la radiacin.

Mientras tanto, Marie continuaba sus estudios, y en junio de 1903 presenta en LaSorbona su tesis de doctorado en ciencias fsicas, "Investigaciones acerca de lassustancias radiactivas". Ese mismo ao, Henri Becquerel y los esposos Pierre y Marie



Curie fueron galardoneados con el premio Nobel de Fsica.

Pierre y Marie Curie frente a su casa cerca de Pars. (Foto del Instituto Curie, Paris. Usoautorizado.)

El 19 de abril de 1906, Pierre Curie fallece trgicamente arrollado por un coche tirado porcaballos en una calle de Pars. Marie pasa a ocupar su ctedra en La Sorbona,convirtindose en la primera mujer que recibe tal honor. En 1910, Madame Curie recibe elpremio Nobel de Qumica y, en 1911, con el apoyo del Instituto Pasteur y de laUniversidad de Pars, logra fundar el Instituto del Radio instalado en dos edificios gemelos,uno para estudios en fsica y matemticas, dirigido por Marie Curie y, otro, para losestudios mdicos bajo la direccin de Paul Regaud. De esta nueva institucin surgen lasprimeras contribuciones radiobiolgicas y se establecen las bases de la radioterapiamoderna.

Irene Curie, hija del matrimonio, sigui los pasos de sus padres en el campo de la fsica yse dedic a la investigacin de las sustancias radiactivas. Contrae nupcias en 1926 conFrederic Joliot, alumno del laboratorio de Marie Curie. El nuevo matrimonio esresponsable del descubrimiento de la radiactividad artificial, lo que abre las puertas a lamedicina nuclear, y con ello a la posibilidad de diagnstico y tratamiento de un grannmero de enfermedades.

Otro de los logros que alcanzaron los Joliot-Curie fue conseguir la primera reaccin encadena. La publicacin de este resultado viol el acuerdo entre los fsicos nucleares de nomencionar el tema y desafortunadamente propici acciones que culminaron con laconstruccin de la primera bomba atmica.

Marie Curie muri en Pars el 6 de julio de 1934, vctima de una anemia aplsica, es decir,la destruccin del tejido formador de la sangre. Es muy probable que la radiacin querecibi durante una vida de trabajo con los nuevos elementos radiactivos fuera la causade esta enfermedad. Pensando en la lucha que esta mujer tuvo que sostener para lograrsu educacin profesional y en toda la contribucin que brind a la comunidad cientfica y ala humanidad, viene a la memoria aquella frase pronunciada por su esposo Pierre Curie:"se debe hacer de la vida un sueo, y del sueo una realidad".

26/1/2014 II. RADIACTIVIDAD, ACELERADORES Y OTROS CONCEPTOS DE LA FSICA


I I . R A D I A C T I V I D A D , A C E L E R A D O R E S YO T R O S C O N C E P T O S D E L A F S I C A

ESTE captulo explica algunos de los conceptos usados a lo largo del libro, tales como

radiacin, radiactividad, dosis y aceleradores. Tambin definimos y explicamos el uso ysignificado de las mltiples unidades utilizadas hoy en da para medir la radiacin, comoson el Curie, el rad y el rem. Si el lector est familiarizado con esta informacin puedesaltar este captulo y continuar directamente con el siguiente.

RADIACIN

El tema central de este libro es la radiacin. En fsica se entiende que la radiacin esenerga en movimiento. Debido a que cualquier partcula que se mueva posee energa,tanto los tomos, los ncleos de los tomos, los electrones, los protones o losneutrones, cuando se trasladan de un lugar a otro en el espacio, son radiacin. Ya hemosencontrado este tipo de radiacin en el primer captulo, en algunos de los fenmenosestudiados por Henri Becquerel y los esposos Curie, ya que, aunque ellos no lo saban,intervenan partculas nucleares en movimiento provenientes de los elementos uranio ypolonio. A estos tipos de radiaciones hoy se les llama partculas alfa (dos protones y dosneutrones juntos) y partculas beta (electrones); son emitidos de modo espontneo poralgunos ncleos atmicos, a velocidades cercanas a la de la luz.

La energa de la radiacin no debe ser transportada necesariamente por una partcula. Esposible que sea una onda la que lleve energa de un lugar a otro. Las ondas de radio y detelevisin, por ejemplo, son energa emitida desde la planta transmisora que viaja por elespacio hasta llegar a nuestro aparato receptor de radio o televisin. Estas ondas formanparte de la llamada radiacin electromagntica, que tambin incluye la luz visible y la luzultravioleta. Los rayos X descubiertos por Roentgen y los llamados rayos gamma queeran parte de la radiacin emitida por las sales de uranio estudiadas por Becquerel,tambin son parte de la radiacin electromagntica y siempre se desplaza por el espacioa la velocidad de la luz. La nica diferencia entre estos diversos tipos de radiacinelectromagntica es la energa transportada por cada rayo.

Cuando la radiacin penetra a travs de un trozo de cualquier material, por ejemplo unladrillo o una mano, "choca" con los tomos del material y en cada una de las colisionesles transfiere parte de su energa. Las partculas alfa transfieren mucha energa en cadachoque y son detenidas (es decir, se les acaba su energa) en unos cuantos centmetrosde aire o incluso en el grosor de una hoja de papel. Toda la energa que transportaba lapartcula alfa queda depositada en un volumen pequeo del material irradiado.

Las partculas beta transfieren poca energa en cada choque y por esto se necesitanmuchos choques para detenerlas. Se requiere al menos un metro de aire o algunosmilmetros de aluminio para que se detengan y la energa que depositan en el material,queda menos concentrada que en el caso de irradiacin con partculas alfa.

Los rayos gamma logran penetrar materiales mucho ms gruesos que las partculas alfa ybeta y se necesitan varios centmetros de plomo o de concreto para atenuarlos.

RADIACTIVIDAD

Este fenmeno, descubierto por Henri Becquerel y estudiado por Pierre y Marie Curie, esuno de los mecanismos con que cuenta la naturaleza para producir radiacin. La



radiactividad es la emisin espontnea de energa que producen algunos ncleosatmicos. Los ncleos que pueden emitir radiacin de manera espontnea se llamanradiactivos o inestables. Debido a que la energa se conserva, un ncleo debe tener unexceso de energa en su interior antes de poder emitirla. Es esta energa "sobrante" la queel ncleo comunica a partculas energticas en el caso de emisin de partculas alfa ybeta, o a radiacin electromagntica, si se emiten rayos gamma. Cuando un ncleoradiactivo emite radiacin se dice que ocurri un decaimiento radiactivo o que el ncleo"decay". Despus del decaimiento, el ncleo inicial se ha transformado en otro diferente.

Interaccin de la radiacin ionizante con la materia. Los tomos del medioirradiado reciben parte de la energa transportada por la radiacin.

Cada ncleo radiactivo se tarda un tiempo caracterstico en decaer. Este tiempo se llamavida media. Si en un instante se tiene una cantidad N de ncleos radiactivos, despus detranscurrido un tiempo igual a la vida media solamente quedar la mitad de los ncleosoriginales, es decir N/2. La otra mitad decay emitiendo radiacin. Los N/2 ncleos quequedan se tardarn otra vida media en reducirse a la mitad, es decir que despus de dosvidas medias queda la cuarta parte de la cantidad original y as sucesivamente, hasta quetodos los ncleos hayan decado. Hay ncleos como el uranio que tienen vidas medias delorden de miles de millones de aos (comparables con la edad de nuestro Sistema Solar)y, por otro lado, existen ncleos como el berilio-8 que tienen vidas medias menores queuna millonsima de millonsima de millonsima de segundo.

Poder de penetracin de los diferentes tipos de radiacin.



Debido a su tamao tan minsculo (una fila de doscientos mil millones de ncleos deoxgeno medira apenas un milmetro) no es posible observar al ncleo mientras decae, nimenos an contar cuntos ncleos radiactivos quedan en una muestra. En cambio, esrelativamente fcil contar cuntas partculas alfa, beta, o rayos gamma se emiten. Elnmero de partculas o rayos emitidos en cada segundo por una cantidad de materialradiactivo se llama actividad de la muestra y depende tanto del nmero de ncleosradiactivos que quedan como de la vida media. La unidad para medir actividad ha sidotradicionalmente el Curie. Un Curie es igual a 37 mil millones de decaimientos porsegundo, una cantidad bastante alta comparada con cualquier situacin normal. Por logeneral en un laboratorio se trabaja con muestras cuya actividad es de micro o milicuries,es decir millonsimas o milsimas de Curie.

A medida que pasa el tiempo van quedando menos ncleos radiactivos en una muestra,de modo que la actividad disminuye. La figura 1 muestra una grfica de la variacin de lacantidad de ncleos radiactivos cobalto-60 y de su actividad a medida que transcurre eltiempo desde su formacin (este ncleo radiactivo se produce rutinariamente en unreactor). Hemos supuesto que al inicio haba un gramo de cobalto-60 que, aunquepudiera pensarse que es una masa pequea, posee una actividad muy elevada (ms de 1000 Curies), tal como se aprecia en la figura. La vida media del cobalto-60 esaproximadamente de 5 aos, y al decaer se transforma en el ncleo nquel-60.

Figura 1. Disminucin de la masa de un gramo de cobalto-60 a medida que transcurre el tiempo. En la

escala del lado derecho se puede leer la variacin de la actividad de la muestra.

ACELERADORES Y TUBOS DE RAYOS X

A menudo sucede que la energa de la radiacin emitida por los ncleos radiactivos no essuficientemente alta para algn uso particular, por lo cual es necesario acelerarlos. Lasmquinas que, usando combinaciones de campos elctricos y magnticos, aumentan lavelocidad de las partculas para as incrementar su energa cintica se llaman aceleradoresy fueron originalmente diseados y construidos (desde los aos 30) para realizarexperimentos de fsica nuclear bsica. Hoy en da los aceleradores de vanguardia en lainvestigacin miden varios kilmetros de largo y entregan a los ncleos energas que sonun milln de veces mayores que aqullas de los decaimientos radiactivos.

Existe un tipo de acelerador muy sencillo y relativamente poco costoso que es el msusado en el mundo. Cualquier hospital o clnica tiene al menos uno: el tubo de rayos X.Este equipo acelera electrones dentro de un tubo de vidrio al vaco, usando una diferenciade voltaje de cientos de miles de volts para hacerlos chocar contra un trozo de material



pesado (tungsteno o cobre montado sobre tungsteno) en su interior. Comoconsecuencia de la colisin la energa de los electrones se transforma en radiacinelectromagntica que sale del tubo. Esta radiacin son los rayos X descubiertos porRoentgen. Despus de salir del tubo los rayos X continan viajando en lnea recta por elaire hasta encontrar algn obstculo ante el cual los rayos X pueden resultar desviados,reflejados o absorbidos. Tal como se explica en un captulo posterior, las imgenesradiogrficas (radiografas) conocidas por todos se producen aprovechando laspropiedades de absorcin que presentan diferentes componentes de nuestro cuerpo antelos rayos X.

El linac es un tipo de acelerador construido originalmente para estudiar problemas defsica nuclear y que en la actualidad se usa en hospitales. Acelera electrones a altasenergas (los electrones viajan prcticamente a la velocidad de la luz en su interior) y seutilizan, ya sea directamente en el exterior del linac para irradiar al paciente conelectrones o bien, despus de chocar contra un blanco interior y producir radiacinelectromagntica de alta energa. Ambas modalidades constituyen hoy tcnicas deradioterapia de uso cada vez ms extendido.

Fuentes radiactivas y aceleradores (incluidos los tubos de rayos X) son las herramientasde que disponemos para obtener radiacin para usos en medicina. No es posible utilizarlas fuentes naturales (que sern descritas en el prximo captulo) pues, por un lado, sondemasiado dbiles, y por otro, imposibles de controlar a voluntad. Es til recordar queuna fuente radiactiva siempre emite radiacin (no se puede apagar), mientras que el tubode rayos X u otro acelerador slo la emiten mientras estn conectados.

DOSIS

Qu ocurre cuando la radiacin proveniente de una fuente radiactiva o de un aceleradorencuentra en su camino un medio fsico cualquiera, como es el aire, el agua, el cuerpohumano, una pelcula fotogrfica? Al comienzo de este captulo sealamos que cada tipode radiacin tiene un comportamiento diferente, pero se puede afirmar que, en general, laradiacin penetra cierta distancia del medio y le entrega parte, o incluso toda su energainicial. Cuando el medio irradiado es un sistema vivo, el efecto que una cantidad cualquierade radiacin produzca depender principalmente de la cantidad de energa que la radiacindeposite en el organismo irradiado.

La dosis absorbida mide la energa depositada en cada gramo de materia irradiada. Launidad ms conocida es el rad y corresponde a 100 ergs depositados en un gramo demateria. La cantidad de energa contenida en 100 ergs es sumamente pequea dentro dela escala de nuestra vida cotidiana. Por ejemplo, si medimos la energa calrica que lellega del Sol a un cuadrado de un centmetro de lado sobre nuestra piel, la energa recibidacada segundo es diez mil veces mayor que la energa de 100 ergs. Esta comparacinindica que la energa que se deposita en un gramo de materia al ser irradiada con unadosis de un rad es muy pequea. Sin embargo, dentro de una escala molecular o celular,la dosis de un rad puede tener consecuencias importantes.

Para evaluar de modo intuitivo si una dosis puede causar un efecto grande o pequeo estil saber que, en un extremo, si una persona se expone de cuerpo entero a unairradacin de 600 rads, es probable que muera, mientras que en el otro extremo, todoslos seres humanos recibimos cada ao unas dos dcimas de rad (0.2 rad) que provienende la radiacin natural que existe en nuestro planeta. Esto se ilustra esquemticamenteen la figura 2.



Figura 2. Escala de dosis. Valores inferiores a un rad se consideran como dosis bajas. Dosis de

cientos de rads se consideran altas.

Debido precisamente a que es mucho ms comn recibir dosis inferiores a un rad quedosis superiores, el milirad (una milsima de rad) es una unidad de uso corriente. Existeuna nueva unidad para medir dosis absorbida: el Gray, igual a 100 rads. Debido al uso yatan generalizado del rad, en vez de medir en Grays se ha seguido midiendo en rads, sloque ahora se les llama "centiGrays". En este libro usaremos rads. La dosis absorbida semide con instrumentos llamados dosmetros.

El estudio de los efectos biolgicos de la radiacin se inici (y an contina) irradiandocultivos celulares con diferentes tipos de radiacin. Al contar cuntas clulas del cultivohaban sido capaces de sobrevivir a la irradiacin, fue evidente que iguales dosis deradiacin diferente no producan los mismos efectos biolgicos. Un rad de rayos X nocausa el mismo efecto biolgico que un rad de partculas alfa. Como las diferenteseficiencias biolgicas son difciles de determinar pues dependen del tipo de radiacin, de suenerga, y del efecto biolgico en consideracin, se han definido factores de efectividadbiolgica para cada tipo de partcula. El equivalente de dosis es la dosis absorbida por elorganismo multiplicada por el factor de efectividad biolgica apropiado al tipo de partculaque constituye la radiacin. La unidad de uso comn es el rem. Un rem de rayos X causael mismo efecto biolgico que un rem de partculas alfa o de neutrones.



Equivalencia entre el rad y el rem para diferentes tipos de radiacin. El rad mide laenerga depositada; el rem toma en cuenta, adems, la efectividad del tipo deradiacin.

En el campo de la proteccin radiolgica lo importante son los efectos biolgicos que sedesea evitar y, por eso, los valores mximos establecidos son lmites para el equivalentede dosis y estn dados en rems. Se usar milirem (una milsima de rem) en el captuloprximo, al referirse a los niveles de radiacin presentes en la Tierra hoy en da. Para losrayos X y rayos gamma el factor de efectividad biolgica vale uno, por lo que para estasradiaciones electromagnticas, un rem es igual a un rad. Para la radiacin de partculasalfa o neutrones, los factores son mayores que uno, y en estos casos, el efecto biolgicocausado por un rem se logra con dosis absorbidas menores que un rad. (Esto indica quelos neutrones y las partculas alfa son ms "efectivos" que los rayos X y gamma encausar dao biolgico.) Los temas que se presentarn en este libro se refieren casi en sutotalidad al uso de rayos X y rayos gamma, por lo que el rad y el rem se usarnindistintamente. (Existe una nueva unidad de equivalente de dosis, el Sievert, igual a 100rems. Es una unidad tan grande para los usos normales en proteccin radiolgica, que seusa su submltiplo, el microSievert, una millonsima de Sievert. En este libro nousaremos esta unidad.)

26/1/2014 III. LA RADIACIN NOS RODEA


I I I . L A R A D I A C I N N O S R O D E A

LA RADIACIN ha sido parte de la historia de nuestro planeta desde que se form el

Sistema Solar, hace unos cinco mil millones de aos. Hoy da, igual que entonces, la Tierraes bombardeada continuamente por partculas energticas provenientes del centro denuestra galaxia y de otras alejadas millones de aos luz. Pero no toda la radiacin recibidasobre la Tierra es extraterrestre, ya que en el interior y en la superficie del planeta existenncleos radiactivos que, desde que fueron creados al formarse el Sistema Solar, emitenespontneamente diferentes formas de radiacin. Desde comienzos del siglo xx, a estaradiacin natural, o "de fondo", se le ha sumado la radiacin que el ser humano aprendia producir para satisfacer sus necesidades y sus intereses. La radiacin producida por elser humano (a veces denominada radiacin "artificial") causa aproximadamente el 20%de la irradiacin total promedio en el mundo actual; el resto es de origen natural.

RADIACIN NATURAL

La cantidad de radiacin natural recibida por un ser humano es relativamente similar entodas partes del planeta y se estima que no ha variado demasiado en el transcurso deltiempo. Se pueden distinguir dos mecanismos principales de irradiacin: externa, cuandola radiacin proviene de fuera del cuerpo, e interna, cuando el elemento radiactivo emisorha sido ingerido o inhalado, y por lo tanto se encuentra ubicado adentro del cuerpo delindividuo.

Los responsables principales de la irradiacin externa son los rayos csmicos de origenextraterrestre que baan la Tierra. Esta radiacin llega a nuestro planeta despus deviajar por miles de aos desde alguna estrella lejana. Durante las diversas etapas de laevolucin de una estrella, sta emite rayos X, rayos gamma, ondas de radio, neutrones,protones o ncleos ms pesados que viajan por el vaco espacio interestelar a lavelocidad de la luz o cerca de ella, hasta chocar con alguna molcula o tomo. Laprobabilidad de chocar con la Tierra es pequesima, pero la cantidad de radiacin esinmensa. Tan slo recordemos que cada galaxia contiene unos cien mil millones deestrellas y se calcula que existen cientos de miles de millones de galaxias en el Universo.Grandes cantidades de radiacin son producidas, por ejemplo, durante la explosin deuna supernova, hecho que le ocurre a unos 100 millones de estrellas durante los 10 milmillones de aos que son la vida estimada de una galaxia.

Los rayos csmicos que se dirigen hacia la Tierra, principalmente protones y partculasalfa, encuentran primero la atmsfera e interactan con los ncleos de tomos presentesen ella. En este sentido, la capa de aire que est encima de nosotros acta como untecho protector. La interaccin de las partculas csmicas con los ncleos en el aireproduce reacciones nucleares en que se crean nuevas partculas que continan el viajehacia la superficie. Las partculas con carga elctrica van ionizando y excitando lasmoleculas del aire ocasionando una prdida gradual de la energa original. Una fraccinmnima de los rayos csmicos primarios logra llegar hasta la superficie terrestre y sonprincipalmente, las partculas llamadas muones, producidas en la alta atmsfera por losrayos primarios que constituyen el espectro de radiacin csmica en la superficie.

Una consecuencia del efecto absorbente de la atmsfera es que la intensidad de los rayoscsmicos aumenta segn la altura de la superficie. Al vivir en una ciudad que, como

Mxico, se encuentra a unos 2 000 metros sobre el nivel del mar, se recibe una dosis 1

proveniente de los rayos csmicos, aproximadamente del doble de aquella que se



recibe al vivir en la costa. El campo magntico terrestre desva los rayos csmicos hacialas regiones polares, por lo que las dosis aumentan con la latitud. Se estima que elpromedio de equivalente de dosis de rayos csmicos para un ser humano es de 30milirems cada ao.

La otra fuente importante de irradiacin externa la constituyen los rayos gamma emitidospor ncleos radiactivos presentes en el suelo o el aire. Estos ncleos inestables pudieronser formados por la interaccin de rayos csmicos con el aire o pueden existir en lacorteza terrestre, desde sus orgenes.

La contribucin de los primeros a la dosis externa es insignificante. La cantidad deradiacin al aire libre en un lugar est ntimamente relacionada con la presencia de ncleosradiactivos en el suelo. Las llamadas rocas gneas presentan mayores niveles de actividadque las rocas sedimentarias, aunque entre estas ltimas, las pizarras y fosforitas sonsumamente radiactivas. Los ncleos que ms contribuyen a la radiactividad de las rocasson el potasio-40, el uranio-238 y el torio-232, todos presentes en el suelo desde laformacin de la Tierra.

Existen lugares en Italia, Brasil, Francia, la India y Nigeria, donde los niveles de radiacin alaire libre debido a fuentes terrestres son mucho mayores que los promedios observadosen el resto del mundo. Esto se debe a que la composicin del suelo del lugar contiene unaconcentracin "anormalmente" alta de radioistopos. En Brasil existe una regin costeraen los estados de Espritu Santo y de Ro de Janeiro, cuyas arenas monacticas sonfuertemente radiactivas. En poblaciones cercanas se han medido niveles al aire libre, enlas calles, que son 50 veces mas grandes que los considerados "normales", mientras queen las playas a las que acuden unos 30 000 veraneantes cada ao los valoresmedidos llegan a ser 500 veces superiores a los promedios.

Debido a que las construcciones utilizan generalmente materiales similares en sucomposicin a los del suelo del lugar y a que la poblacin pasa gran parte del tiempoadentro de edificios, existe inters por conocer los niveles de dosis debidos a la radiacinproveniente de los muros, suelo y techo de las construcciones. En casas de madera, queno emiten radiacin y sirven de blindaje contra la que proviene del exterior, se estima quelos niveles interiores de radiacin gamma son un 70% de aqullos al aire libre. En cambio,en casas de ladrillo, hormign o piedra, la irradiacin en el interior es un 30 o 40% mayorque en el exterior. Ms adelante en esta seccin nos referiremos a la irradiacin causadapor la irradiacin del radn emitido por materiales de construccin, lo cual ha causadogran inters pblico en estos ltimos tiempos.

Tomando en cuenta los factores mencionados se estima que el equivalente de dosispromedio mundial para un individuo, producto de la irradiacin externa por rayos gamma,es de unos 35 milirems cada ao.

La irradiacin interna se debe a la inhalacin de polvo que contenga en suspensinpartculas radiactivas, as como a la ingestin de agua y alimentos que hayan incorporadoalgn elemento inestable a su composicin. Tal como se mencion previamente, losncleos radiactivos responsables de la radiacin natural terrestre pueden provenir dereacciones de rayos csmicos con el aire, o haber sido formados al comienzo de nuestrosistema planetario. Entre los primeros se pueden mencionar el tritio, el carbono-14, elberilio-7 y el sodio-22. El equivalente de dosis por irradiacin interna de todos juntosapenas sobrepasa 1 milirem anual. Entre los radioistopos del segundo grupo, el potasio-40 y aqullos de las series de desintegracin del uranio y del torio (radio, radn, polonio yplomo) son responsables de una fraccin importante de la irradiacin interna.



El potasio es un elemento esencial para la vida, se incorpora al organismo a travs de laalimentacin. Un 0.02% del potasio natural es potasio-40, emisor de radiacin beta ygamma, con una vida media de mil millones de aos. El equivalente de dosis anual debidoa sus radiaciones se estima en 18 milirems. Otros ncleos radiactivos que son ingeridosen los alimentos son el radio-226, el plomo-210 y el polonio-210. La carne de reno o decarib, en las regiones rticas del hemisferio norte, contiene una concentracinanormalmente elevada de polonio-210, debido a que estos animales consumen lquenesque tienden a acumular este elemento. Para decenas de miles de personas esta carne esla base de su alimentacin. Medidas realizadas en su sangre, huesos y placenta, revelanaumentos de los niveles de dosis en un factor aproximado de 10 en comparacin conhabitantes de zonas ms templadas.

Entre los elementos que ingresan al organismo por las vas respiratorias se encuentran eluranio, el torio y los istopos polonio-210 y plomo-210. (Aprovechamos para sealarque en los pulmones de fumadores la concentracin de estos dos ncleos radiactivos es50% superior a aquella en los pulmones de los no fumadores.) Todos estos elementosson slidos y su inhalacin ocurre al respirar partculas de polvo a las cuales se hanadherido. Pero la fuente principal de irradiacin interna la constituye la inhalacin del gasradn. Este elemento se produce en los decaimientos radiactivos del uranio y del torio yes a su vez inestable, transformndose en una partcula alfa y un ncleo de polonio. Si elradn es respirado y no decae, puede volver a salir junto con el aire expirado. Pero sidecae mientras se encuentra en los pulmones, el ncleo de polonio, que es un elementoslido, se puede quedar adherido al tejido pulmonar y desde ah continuar emitiendoradiacin, pues l tambin es radiactivo.

Grandes cantidades de radn se encuentran en el interior de las minas de uranio y enregiones con suelos que contienen uranio y torio. Las construcciones que empleanmateriales particularmente radiactivos muestran niveles altos de radn en el interior. Paraesta fuente de radiacin natural existen grandes diferencias en las dosis, dependiendo dellugar de habitacin, el material de la construccin y el clima. En zonas templadas como enMxico, la ventilacin continua de las viviendas reduce la concentracin de radn en el aireinterior, mientras que lo opuesto ocurre en climas con temperaturas extremas, donde eluso de calefaccin en invierno y aire acondicionado en verano tiende a disminuir laventilacin. Estimaciones de valores promedios mundiales indican equivalentes de dosisanuales de 120 milirems por irradiacin interna debida a la ingestin e inhalacin deluranio, torio y sus productos de decaimiento, incluido el gas radn. Esta es la fuenteprincipal de radiacin para la poblacin mundial actual.

En la figura 3 se representan las principales fuentes de radiacin natural, como fraccin delequivalente de dosis promedio. El total de la radiacin natural es de 200 milirems anualesaproximadamente.



Figura 3. Principales fuentes de radiacin. Se indican los porcentajes con que cada fuente contribuye

a la dosis total promedio en el mundo actual.

RADIACIN PRODUCIDA POR EL SER HUMANO

En el primer captulo describimos cmo a finales del siglo pasado el ser humano descubrila manera de producir radiacin. Primero fueron los rayos X y luego la radiactividad. Hoyen da son innumerables los usos de estos procesos y dedicaremos gran parte de estelibro, a la descripcin de algunas de sus aplicaciones ms importantes. Comoconsecuencia del uso de la radiacin, existen personas que reciben dosis de radiacinadicionales a las originadas en las fuentes naturales, como sucede en los casos de losindividuos que controlan el procedimiento, en los que lo aprovechan, e incluso en aquellosque no tienen relacin directa con la tcnica. Es el mismo tipo de radiacin, no se hainventado nada que no existiera ya en la naturaleza, pero a diferencia de la irradiacinnatural, las dosis recibidas a causa del uso de radiacin producida ex profeso varanmucho entre un individuo y otro, dependiendo incluso de su profesin y de sus hbitos devida.

La fuente ms importante de exposicin a radiacin producida por el ser humano, hoy enda, son los exmenes mdicos que utilizan rayos X. Al tomar una radiografa el pacientepuede recibir equivalentes de dosis entre 1 y 5 000 milirems. Los valores promedio parauna poblacin dependen de la frecuencia con que los individuos se someten a un examenradiolgico. En los pases industrializados se estima que se toman entre 300 y 900radiografas al ao por cada 1 000 habitantes, mientras que en el llamado Tercer Mundo,la frecuencia es diez veces menor. Tomando en cuenta la distribucin de poblacin en elmundo se calcula que, en promedio, el ser humano hoy recibe unos 40 milirems anualesdebido a exmenes radiolgicos. Insistimos en que esta cantidad es un promedio. Ladosis individual vara mucho de una persona a otra; obviamente, es nula para alguien queno se toma ninguna radiografa y mucho mayor que el promedio para quien se somete avarios exmenes. Hay una tendencia mundial a aumentar el empleo de radiografas,debido a la extensin de los servicios de salud, tanto en pases desarrollados como en losque estn en vas de desarrollo; simultaneamente, la dosis debida a cada radiografatiende a disminuir debido a nuevas tcnicas, tanto en el diseo de los tubos de rayos Xcomo en las pelculas radiogrficas, al mejor entrenamiento del personal a cargo detomar los exmenes, y a la imposicin de reglas de seguridad radiolgica ms estrictas.Ambos factores actan al mismo tiempo, lo que hace suponer que los valores promediocitados no variarn demasiado en los proximos aos.

Otras prcticas mdicas de diagnstico, como la medicina nuclear, donde se utilizan



ncleos radiactivos, producen dosis mucho menores que los exmenes radiolgicos yadems, son empleadas en un nmero mucho menor de pacientes. Por el contrario, laradioterapia irradia una zona bien localizada del paciente con valores de dosis que son 10000 o ms veces los valores naturales. Debido a que esta gran cantidad de radiacin esrecibida por un paciente cuya vida est en peligro a causa de un tumor maligno, seconsidera que cualquier efecto negativo que pudiera causar la irradiacin es irrelevantefrente al gran beneficio de la posible curacin. El clculo de la dosis promedio recibida poruna poblacin no incluye las contribuciones de los tratamientos de radioterapia

Despus de los exmenes radiolgicos, el segundo lugar entre las fuentes actuales deradiacin creadas por el hombre, lo ocupan los ensayos de bombas nucleares realizadosen la atmsfera desde 1945. Ms de 500 explosiones, en gran parte estadounidenses ysoviticas, pero tambin inglesas, francesas, hindes y chinas, han inyectado toneladasde material radiactivo a las capas altas de la atmsfera. Estos ncleos inestables puedenpermanecer durante aos en suspensin, distribuyndose sobre todo el planeta. Al fincaen al suelo en la llamada "lluvia radiactiva" e irradian a los seres vivos, externamentedesde el suelo e internamente, cuando son ingeridos o inhalados. Los ncleos msimportantes entre los cientos que se producen durante la detonacin de un artefactonuclear resultan ser el carbono-14, el cesio-137, el circonio-95 y el estroncio-90.

En 1963 se firm el Tratado de Prohibicin de Ensayos Atmosfricos que limita laspruebas permitidas a aquellas que ocurran en zonas subterrneas, sin escape deradiactividad al ambiente. No todos los pases firmaron el tratado y en particular Francia yChina han realizado ensayos atmosfricos posteriores a esa fecha. Debido a que la vidamedia de algunos de los radioistopos producidos como residuos de una explosinnuclear es de varios aos, hoy en da seguimos recibiendo la herencia de los ensayosocurridos hace 30 o 40 aos. Los niveles mximos de dosis debidos a estas pruebas seregistraron en 1962, cuando alcanzaron casi el 10% de los valores de la radiacin natural.Gracias al reducido nmero de ensayos atmosfricos recientes el ltimo ocurri enoctubre de 1980 hoy la dosis es de 2 milirems anuales aproximadamente. Esta fuentede radiacin afecta a todo el planeta y es la nica que no es consecuencia de un usobenfico de la radiacin. Por el contrario, la radiacin producida por las armas nucleareses una amenaza real a la existencia de la humanidad. Los nicos beneficiados son lasindustrias y laboratorios dedicados al multibillonario negocio de la guerra.

La siguiente fuente de radiacin que consideraremos es la produccin de energa nuclear.En la actualidad existen ms de 400 reactores de potencia en funcionamiento en 26pases, que producen aproximadamente 16% de la electricidad utilizada en el mundo. Laproduccin de energa nuclear en un reactor presupone la elaboracin previa y eltratamiento posterior del combustible nuclear. Son estos procesos los que producen lamayor parte de la dosis relacionada con la energa nuclear. Las fases principales del ciclodel combustible nuclear son la minera y elaboracin de minerales de uranio, elenriquecimiento del contenido de uranio-235, la fabricacin de los elementoscombustibles, la operacin del reactor, el reciclamiento de los ncleos combustiblesrecuperados y la eliminacin de los desechos radiactivos. Durante todas estas etapas elmaterial radiactivo se guarda en lugares controlados, por lo que la mayor irradiacinocurre en las cercanas de las minas, del reactor y de la planta de reciclamiento oalmacenamiento de los desechos. Debido a que algunos de los ncleos radiactivosproducidos durante el ciclo del combustible tienen una vida media sumamente larga y aque son fcilmente dispersados en la naturaleza, las pequeas cantidades liberadas alambiente pueden tener consecuencias para la poblacin mundial durante un largo tiempo.

Hoy en da el pblico recibe, en promedio, debido a la produccin de energa nuclear, dosisque son diez mil veces menores que los valores naturales. Dadas las tendencias actuales



en la cantidad de reactores nucleares en operacin, se estima que esta cifra podraaumentar diez veces para el ao 2000. Hay grandes variaciones alrededor del valorpromedio y la mayor es la dosis que reciben quienes viven cerca de las instalacionesnucleares. Inmediatamente junto a un reactor (en la reja) las dosis fluctan entre uno ycinco milirems anuales (de menos de un 1%, a 2.5% de los valores debidos a fuentesnaturales). A una distancia de 8 kilmetros de la planta nucleoelctrica, la dosis disminuyea la mitad del valor anterior, y as progresivamente. En un pas como la Gran Bretaa, con38 reactores en funcionamiento, la dosis que origina la produccin de energanucleoelctrica contribuye al promedio total de sus habitantes con menos del 0.1% de losvalores naturales.

Existen varios productos de consumo que utilizan fuentes radiactivas en sufuncionamiento, como los relojes o aparatos cientficos con esferas luminosas, en que laradiacin emitida por un material radiactivo es transformada en luz, dispositivos elctricosde proteccin contra altos voltajes, dispositivos antiestticos para reducir la acumulacinde carga, detectores de humo, cermicas y vidrios que usan torio o uranio comopigmentos. Todos estos productos, durante su funcionamiento normal y sujetos a unmantenimiento adecuado, producen niveles de irradiacin insignificantes, pero en caso derotura accidental de un producto que contenga una fuente radiactiva, sta puede causaruna irradiacin anormalmente alta en las personas expuestas.

Figura 4. Principales fuentes de radiacin. Se indican los valores anuales promedios recibidos por un

individuo.

Hay actividades humanas que, sin estar relacionadas con el uso de la radiacin, ocasionandosis adicionales para los individuos que las practican. La combustin del carbn libera alambiente los elementos radiactivos uranio y torio, que estn presentes de manera naturalen el mineral de carbn. La concentracin de estos elementos en las cenizas producidasen una planta termoelctrica es mayor que la concentracin natural en la cortezaterrestre, por lo que este mecanismo de produccin de energa elctrica hace que en susalrededores existan niveles de contaminacin radiactiva (adems de otras formas msevidentes de contaminacin) mayores que los valores "normales". Solamente lautilizacin de sistemas de retencin muy avanzados (electrofiltros) consiguira disminuir laemisin de ceniza a niveles aceptables, esto es, inferiores al 1% de la cantidad que esemitida sin filtros.

Quizs la actividad moderna que implica una mayor exposicin adicional a fuentesnaturales sean los viajes en jet. Debido a la altura a que vuela el avin (10 000 metros,aproximadamente), la capa protectora de la atmsfera se ve fuertemente disminuida ylos pasajeros se exponen a niveles de radiacin csmica varias veces superiores a lasnormales en tierra. Un viaje de ida y vuelta de la ciudad de Mxico a Nueva York (10



horas de vuelo a 10 000 metros de altura) ocasiona una dosis adicional de 2 milirems,comparable con la dosis mxima recibida al vivir durante un ao en las cercanas de unreactor nuclear. Los viajes en jet, aunque pueden representar dosis significativas para losindividuos expuestos, como son la tripulacin de las aeronaves y los viajeros msfrecuentes, no influyen dentro del promedio mundial debido a que son pocas las personasexpuestas (comparadas con la poblacin total).

Tomando en cuenta todas las fuentes de radiacin mencionadas, el promedio mundial deequivalente de dosis hoy da se puede estimar en 240 milirems anuales, de los cuales 200milirems (80%) se deben a fuentes naturales y los 40 milirems restantes (20%), al usode la radiacin por el ser humano. Las figuras 3, 4 y 5 resumen los resultadospresentados en este captulo.

Figura 5. Valores tpicos de la dosis de radiacin recibida en circunstancias diversas. Los valores

anuales son los promedios mundiales.

26/1/2014 IV. UN VIAJE POR LA CLULA


I V . U N V I A J E P O R L A C L U L A

TODOS los organismos vivos estn constituidos por una o ms clulas. Estas clulas se

organizan y forman tejidos encargados de realizar las diferentes funciones necesariaspara vivir. Los efectos biolgicos de la radiacin sern en primera instancia sobre lasclulas, por lo que para entenderlos primero es necesario conocer la morfologa yfisiologa celulares. Este captulo se propone describir los principios bsicos de la biologacelular y su relacin con aquellos agentes externos (fsicos, qumicos o virales) capacesde alterar fundamentalmente la informacin gentica contenida en la clula.

LA CLULA TPICA

Las clulas presentan diferentes caractersticas en su forma, tamao, componentes, y ensu velocidad de divisin, de acuerdo con el tejido al que pertenecen y a la funcin querealizan. Sin embargo, hay caractersticas comunes a todas ellas. Todas las celulas estncompuestas de una membrana, el citoplasma y un ncleo.

La membrana es la estructura que limita a la clula, a travs de ella entran o salensustancias y nutrientes. La membrana celular est constituida por una capa de grasas(lpidos) dentro de la cual y a diferentes niveles, se encuentran imbricadas protenas.stas actan como receptores cuya funcin es mantener la comunicacin intra yextracelular. Esta constitucin hace que la membrana sea semipermeable, es decir, capazde seleccionar el tipo de sustancia que puede entrar a la celula. La integridad de lamembrana es muy importante y el dao a esta cubierta puede ser fatal para la clula.

El citoplasma se encuentra envuelto por la membrana y rodea al ncleo. Est constituidopor protenas, lo que le da un aspecto semiviscoso. En el citoplasma se encuentranlocalizadas las estructuras celulares llamadas organelas que realizan las diferentesactividades requeridas para el funcionamiento adecuado de la clula. Entre las organelasprincipales se pueden mencionar las mitocondrias, encargadas de la produccin demolculas ricas en energa (llamadas ATP), los ribosomas, donde se realiza la sntesis deprotenas, y los lisosomas, encargados de la digestin de molculas.

El ncleo es la estructura ms importante para la vida celular, pues ah se encuentra la"computadora central" que dirige todo el funcionamiento celular. La figura 6 muestra unesquema de los componentes de la clula tpica.



Figura 6. Una clula tpica.

En el ncleo se encuentra una macromolcula llamada ADN (cido desoxirribonucleico) que

almacena toda la informacin necesaria para que la clula viva. El ADN se estructura en

forma de doble hlice y est constituido por la unin de bases nitrogenadas con azcar yfsforo. Las bases nitrogenadas son de cuatro tipos y la secuencia de ellas contiene elmensaje (cdigo gentico) para la sntesis de las protenas. Estas ltimas determinarn laestructura y estar a su cargo gran parte de las funciones fisiolgicas del organismo.

La unidad ms sencilla, completa y funcional formada por el ADN se llama gen. Un gen

contiene la informacin suficiente para producir los elementos que constituyen lasprotenas. Todas las caractersticas, visibles y funcionales de un organismo, dependen dela estructura y expresin precisas de los productos de los genes. En el nivel molecular elfuncionamiento de todos los genes de los diferentes organismos vivos es idntico.Aprovechando esto, la muy reciente rea cientfica de la ingeniera gentica ha logradotrasplantar un gen humano a una bacteria, consiguiendo que la bacteria lea el mensaje ysintetice una protena humana. As se ha logrado producir insulina humana por medio deestas tcnicas biotecnolgicas, disminuyendo las reacciones adversas que provoca lainsulina porcina en el paciente diabtico. La produccin de insulina porcina ha requerido elsacrificio de miles de animales, mientras que la nueva tecnologa permite su obtencin apartir de cultivos bacterianos dentro de un laboratorio.

Los genes se agrupan en estructuras conocidas como cromosomas. El nmero decromosomas es caracterstico de cada especie y as, el ser humano posee 23 paresdiferentes, es decir 46 cromosomas en cada una de sus clulas, excepto en las celulasreproductivas (tanto en el vulo como en el espermatozoide se encuentran 23cromosomas, los cuales al reunirse en la fecundacin recuperan el nmero de 46 propiode la especie humana). De los 23 pares de cromosomas, uno de ellos determina el sexodel individuo. En la mujer se presentan dos cromosomas llamados X y, en el hombre, hayun X (igual al de la mujer) y otro llamado Y.

Cromosomas de un hombre. Se observan 46 cromosomas, se seala el par decromosomas sexuales masculinos.

El nuevo ser recibe, a travs de los cromosomas, las caractersticas de la familia maternay de la familia paterna que, combinadas al azar, determinarn sus rasgos individuales.Dentro de una familia, las diferencias entre los hermanos se deben a las mltiplescombinaciones posibles de los cromosomas recibidos de los padres.



Las clulas se desgastan y se destruyen constantemente, por lo que un organismo debegenerar nuevas clulas a la misma velocidad que mueren las que lo constituyen. En un serhumano cada segundo se dividen miles de clulas por el proceso de la mitosis. La clulase divide en dos hijas, cada una de las cuales recibe todas las estructuras que posee laclula progenitora. Durante la mitosis, los cromosomas se duplican y as cada clula hijarecibe un juego completo de cromosomas. Un caso especial lo constituye la generacinde las clulas reproductivas (el vulo y el espermatozoide) que se forman a partir declulas progenitoras con 46 cromosomas para la especie humana, y que por un procesoespecial llamado meiosis reciben solamente un cromosoma de cada par, es decir 23.

MUTACIONES Y ENFERMEDADES GENTICAS

Es posible que la secuencia de bases en la hlice del ADN se modifique, con lo que se

produce un cambio en la informacin que se encuentra codificada en la molcula. A estecambio se le denomina mutacin y puede ocurrir en el ADN de cualquier clula. Los

efectos son distintos si la mutacin ocurre en una clula reproductiva (vulo en la mujer,espermatozoide en el hombre), o si ocurre en una clula somtica (cualquier clula queno es reproductiva). En el primer caso, los efectos se manifestarn en la descendenciaque heredar la mutacin y sufrir sus consecuencias. En el segundo caso, el afectado esel propio individuo en el que ocurre la mutacin quien, como ltima consecuencia, podradesarrollar un cncer. Un caso especial de mutacin somtica es aquella que afecta alembrin, el cual discutiremos ms adelante.

Las mutaciones heredadas no se hacen evidentes necesariamente desde el nacimiento.Por ejemplo, la corea de Huntington, que es una enfermedad en que todos los msculosdel cuerpo degeneran hasta ocasionar la muerte del individuo, puede manifestarse inclusodespus de los 50 aos de vida del afectado.

Si una mutacin produce un cambio visible (al microscopio) en un cromosoma, se tratade una mutacin cromosmica. Si el cambio afecta a un gen, se le llama mutacin gnica.Una posible mutacin cromosmica sera la presencia de un cromosoma extra, comoocurre en el sndrome de Down, en que el individuo posee 47 cromosomas. Un ejemplode mutacin gnica lo constituye la acondroplasia, que se manifiesta como un tipo deenanismo.

Las mutaciones gnicas pueden ser dominantes, recesivas y multifactoriales. En lamutacin dominante la persona que tiene el gen mutado en sus clulas sufre elpadecimiento y lo transmitir al 50% de sus hijos; un ejemplo clsico de este tipo detransmisin es la recin mencionada acondroplasia. Para que las mutaciones recesivas semanifiesten es necesario que los dos progenitores hayan tenido una mutacin recesiva enel mismo gen. El padre y la madre que tienen ese gen mutado no sufrirn ningunaenfermedad; sin embargo, el hijo que reciba el gen mutado (el 25% de los hijos) smanifestar la enfermedad. ste es el caso del nacimiento de un nio albino en familiasdonde los padres no son albinos. Las mutaciones gnicas multifactoriales causanenfermedades comunes como la diabetes, la epilepsia y la hipertensin arterial, que sonrecurrentes en una misma familia y cuyos mecanismos de herencia se conocen poco.

Se han identificado a la fecha ms de 3 mil enfermedades hereditarias que pasan degeneracin en generacin y algunas de ellas se mencionan en el cuadro 1. El 3% de todoslos seres humanos nacidos vivos presenta algn tipo de mutacin que se manifestar convariados grados de severidad.

CUADRO 1. Algunos ejemplos de enfermedades genticas.



Clasificacin Nombre Caracterstica principal

Orteognesisimperfecta

Fracturas mltiples

DominanteSndrome deMarfan

Alteracionescardiovasculares

Acondroplasia Enanismo

Albinismo Despigmentacin

GNICAS Recesiva Hemofilia Coagulacin deficiente

Corea deHuntington

Atrofia muscular

DiabetesExceso de azcar en lasangre

Multifactorial Epilepsia Ausencias mentales

Labio leporinoDesarrollo incompleto dellabio

Autosmico Sndrome de Down Retraso mental

CROMOSMICAS

Sexual Sndrome de TurnerDesarrollo sexualincompleto

Cabe preguntarse cul es la causa de estas enfermedades. Se sabe con certeza que partede ellas son heredadas, sin conocerse cundo se iniciaron. El ejemplo ms conocido es laaparicin de la hemofilia en la familia real inglesa en el siglo XIX, que fue transmitida atravs de varias generaciones de gobernantes, influyendo incluso en la historia deInglaterra, Rusia y Espaa. Otras mutaciones son nuevas y se considera probable que losagentes ambientales (fsicos, qumicos y virales) sean factores causales de algunaspatologas genticas. Sin embargo, hasta el momento no existe evidencia epidemiolgica(en seres humanos) de que la frecuencia de las enfermedades hereditarias se hayaelevado como consecuencia de la exposicin a agentes ambientales. Experimentosrealizados con bacterias en laboratorios muestran que existen agentes capaces de inducirmutaciones. Tambin hay datos obtenidos en pruebas con roedores que indican queagentes ambientales pueden causar alteraciones gnicas y cromosmicas.

MUTACIONES Y CNCER

El cncer es una enfermedad en la cual se altera la divisin normal de las clulas, por loque se producen tumores. El crecimiento descontrolado del tumor altera elfuncionamiento normal del rgano en que se encuentra y puede causar la aparicin denuevos tumores en otros rganos. El origen del cncer no es conocido, sin embargo laevidencia cientfica indica que las mutaciones en el ADN de las clulas (principalmente en

las somticas) desempean un papel importante en su inicio.

El papel que pudieran tener las mutaciones en el desarrollo del cncer ha sido estudiadodesde 1914. De acuerdo con los datos epidemiolgicos y de laboratorio con que secuenta se ha dicho que el cncer es un proceso de mltiples causas que ocurre en variasetapas, con interacciones entre factores hereditarios y no hereditarios. El proceso de



carcinognesis implica no slo la exposicin a un agente, sino la interaccin de ste con elADN, la reparacin (eficiente o ineficiente) de la lesin, la fijacin del dao tras la

replicacin del ADN y el desarrollo de la lesin fijada para dar origen a una clula

cancerosa. Esta clula se replicar sin control, lo que dar origen al tumor.

En los ltimos aos se ha sugerido la posibilidad de que en el cncer intervenga laactivacin de ciertos genes, llamados protooncogenes, que se encuentran normalmenteen todas las clulas cumpliendo funciones diversas. Por procesos an no del todoconocidos, espontneos o inducidos, estos genes pueden sufrir modificaciones en suestructura o en el sitio que ocupan dentro de los cromosomas, cambiando su actividadnormal por otra que resulta daina para la clula. Esta modificacin los transforma enoncogenes, que pueden ser llevados de clula a clula como parte del material genticode un virus invasor, extendindose as la anormalidad al tejido. Hasta la fecha se hanidentificado unos 40 oncogenes asociados a diversas formas de cncer. Este temaconstituye una de las reas ms activas y fascinantes de la investigacin actual engentica.

MUTACIONES EN EL EMBRIN

La mutacin en clulas embrionarias puede conducir a la muerte del embrin o alnacimiento de un nio anormal. Estas alteraciones pueden producirse por la accin deagentes fsicos, qumicos y biolgicos sobre el ADN.

En cuanto a la posibilidad de inducir un cncer en el embrin por medio de la irradiacin,en teora, cualquier sustancia capaz de inducir cncer en un adulto y que cruza laplacenta, puede ser carcinognica para el embrin. Hasta la fecha, el nico carcingenotransplacentario para humanos, identificado de manera concluyente, es el dietilestilbestrol,una hormona sinttica utilizada durante el embarazo para prevenir un aborto. Se hadescubierto que este compuesto puede inducir el cncer de vagina en mujeres cuyasmadres se expusieron a l durante la gestacin. Nuevamente, es en animales deexperimentacin donde se ha podido identificar otros agentes de cncer transplacentario.

Hasta ahora hemos mencionado los efectos generales causados en la clula por cualquieragente mutagnico, ya sea fsico, qumico o biolgico. En los dos siguientes captulos sedescribir en particular la accin de la radiacin sobre la materia viva.

26/1/2014 V. EFECTOS INMEDIATOS DE UNA EXPOSICIN A LA RADIACIN


V . E F E C T O S I N M E D I A T O S D E U N AE X P O S I C I N A L A R A D I A C I N

PARA poder explicar lo que ocurre en el organismo como consecuencia de la exposicin a

la radiacin, es necesario entender que lo observado es la consecuencia de un conjuntode efectos en el nivel celular. Estos efectos y la manera como se manifiestan, dependende factores inherentes a la radiacin y a caractersticas del individuo o del tejido irradiado.

Los principales factores que determinan el efecto biolgico de una exposicin son el tipode radiacin y la dosis absorbida. Sin embargo, la velocidad con que se recibe esta dosis yel nmero de veces que el individuo se expone a la radiacin, son factores que puedenmodificar los efectos producidos. No tendr los mismos efectos la administracin de unadosis nica, que la misma dosis distribuida en mltiples exposiciones. En lo que se refiereal individuo, ser su edad, su estado general de salud, el tamao de la zona expuesta, ascomo el tipo de tejidos irradiados lo que determine la gravedad de los efectos. Esimportante comprender que los efectos de una dosis sern muy diferentes si es todo elcuerpo el irradiado o si solamente parte de l resulta expuesto. Por ejemplo, las

consecuencias de 400 rads.2 recibidos en el cuerpo entero no sern las mismas quecuando 400 rads sean absorbidos solamente por una mano. En el primer caso, la vida delindividuo estar en peligro, mientras que en la segunda, las consecuencias son las de unaquemadura severa.

En exposiciones mdicas y accidentales se alcanzan valores muy superiores (miles deveces) a los ambientales. En este captulo se describe, en primer lugar, la interaccin de laradiacin con las estructuras celulares. A continuacin se seala cules son los principalesefectos locales causados por una sobrexposicin en los tejidos u rganos que pueden servitales para el individuo irradiado. Posteriormente nos referimos a las consecuenciasglobales para el organismo y analizamos el caso particular de una irradiacin teraputica.

EFECTOS EN LA CLULA

Cuando una partcula cargada que proviene de la radiacin, atraviesa el medio celular esposible que su campo elctrico consiga arrancarle electrones a las molculas queconstituyen la membrana, el citoplasma o el ncleo celular. El proceso se llama ionizacin,pues las molculas que antes eran elctricamente neutras, se transforman en iones(partculas cargadas) debido a la prdida de un electrn. La radiacin capaz de producirionizacin se conoce como radiacin ionizante y todos los tipos de radiacinconsiderados en este libro (partculas alfa, beta, rayos gamma y neutrones) son de estetipo.

Una molcula ionizada tiene propiedades que pueden ser muy diferentes a aquellas de lamolcula neutra. Por esto, una sola ionizacin puede significar que las funcionesoriginalmente realizadas por la molcula ya no se podrn cumplir.

El efecto sealado anteriormente se considera directo, pues la molcula que sufre el daoes aquella que fue originalmente ionizada. Existen, adems, efectos indirectos donde lamolcula ya ionizada, puede resultar txica y afectar a otras molculas o clulas que nofueron ionizadas directamente.

Como la ionizacin es un proceso que ocurre al azar, cualquier molcula puede resultarmodificada al irradiarse la clula. Si la molcula ionizada es parte de la membrana celulares posible que se produzca una rotura que cause la muerte de la clula. En general, esta



clula ser reemplazada por otra. Si la molcula ionizada es parte de alguna organelacitoplasmtica, sta puede llegar a destruirse y sus funciones sern asumidas por algunaotra estructura similar. Si la molcula daada es el ADN del ncleo celular, parte de la

informacin almacenada en los genes puede perderse o modificarse y dar lugar a quesurjan mutaciones (captulos IV y VI). Este dao se har manifiesto durante la siguientemitosis, cuando la clula intente reproducirse. Es posible que la mitosis no puedarealizarse y en este caso la clula morir sin dejar descendencia. Pero tambin es posibleque el gen daado est relacionado con la reproduccin de esa clula y, en este caso, laclula y sus descendientes se dividan descontroladamente. Se piensa que esta prdida decontrol en la etapa de divisin celular pueda ser una de las causas de la formacin de untumor.

Cuando la estructura de los cromosomas es alterada por la radiacin, el dao puede serreparado inmediatamente con sustancias celulares que tienen esta funcin especfica(enzimas de reparacin). Si no hay reparacin, o si sta no es capaz de reintegrar laorganizacin original del cromosoma, se producen rompimientos y rearreglosestructurales que se pueden observar al microscopio.

Los efectos de la radiacin en diferentes tejidos dependen en gran medida de la velocidadde divisin celular durante y despus de la irradiacin. Existe una gran variacin en eltiempo de vida para las diferentes clulas; por ejemplo, hay clulas que viven pocos das,como las formadoras de glbulos rojos en la mdula sea, o las que recubren las paredesdel intestino y la piel, mientras que otras clulas, como las nerviosas, pueden acompaaral individuo toda su vida.

Debido a la complejidad del proceso de replicacin celular y a la necesidad de precisin altransmitir el cdigo gentico, una clula es ms sensible a los efectos de la radiacindurante la mitosis que en otras etapas de su ciclo celular. A continuacin se discuten losefectos especficos de la radiacin en tejidos con diferente radiosensibilidad.

EFECTOS EN RGANOS VITALES

La piel fue el primer tejido que se estudi al analizar las alteraciones producidas por laradiacin. Dosis cercanas a los 100 rads producen reacciones de eritema (enrojecimientode la piel) transitorio, que desaparecen al cabo de una semana, y que pueden dejarpigmentacin transitoria en la zona irradiada. Cuando la dosis es mayor, varios cientos derads, las clulas de la epidermis se destruyen y se forma una zona denudada, en la cualaparecen lesiones semejantes a una quemadura. Dosis de miles de rads producennecrosis (muerte del tejido) que puede curarse si el rea afectada es pequea, ya que esposible la migracin de clulas vecinas a la zona daada. Si el area irradiada es amplia, laherida necrtica no cicatrizar y solamente un injerto de piel repondr la parte daada.

La mdula sea es un tejido ubicado en el interior de los huesos y se encarga de producirlas clulas sanguneas. Estas son los glbulos rojos y los glbulos blancos. Los rojosestn encargados de transportar al oxgeno desde los pulmones hasta cada una de lasclulas del organismo. Los blancos protegen al individuo de las infecciones y participan enla defensa contra cualquier agresin, incluyendo los tumores malignos. En la sangretambin existen corpsculos denominados plaquetas, de gran importancia en losprocesos de coagulacin sangunea.

Todos estos componentes sanguneos tienen una vida limitada y son formadoscontinuamente en la mdula sea por clulas progenitoras. Son estas clulas las mssensibles a la radiacin. Cuando ocurre una exposicin seria (superior a 100 rads), partede las clulas circulantes resultan daadas y el nmero de glbulos blancos disminuye de



inmediato. ste es uno de los primeros sntomas que aparecen cuando hay unaexposicin muy por encima de los valores ambientales. Las clulas progenitoras puedenresultar daadas por la exposicin y, entonces, bajar la produccin de nuevos glbulosrojos y blancos, lo que ser evidente algunas semanas despus de la irradiacin. Una bajaen el nmero de plaquetas impide la coagulacin sangunea y en estas condicionescualquier hemorragia podra resultar fatal. La escasez de clulas sanguneas puedeprovocar la muerte del individuo. Se ha advertido que despus de 60 das, con dosis entre300 y 600 rads, se puede producir la muerte de un ser humano.

Cambio en la cuenta sangunea de ratas irradiadas con 500 rads al cuerpo entero.Los valores se muestran en relacin con los anteriores a la irradiacin. Se observauna tendencia a la recuperacin.

Cuando se observa el dao agudo causado por radiacin en sangre perifrica,manifiestado por alteraciones en la cuenta sangunea, se debe aislar a la persona irradiadapara evitar infecciones, en caso necesario transfundir plaquetas y, para casos severos, elnico tratamiento posible ser el transplante de mdula sea.

Posibles consecuencias tardas de la exposicin a radiacin son la destruccin del tejidomedular (aplasia medular) y la leucemia (tipo de cncer desarrollado en las clulasprecursoras). Estos efectos se discuten ampliamente en el captulo VI.

La pared interna del intestino est recubierta de clulas que se renuevan continuamente.Como respuesta inmediata a la irradiacin se reduce el nmero de estas clulas y sedeteriora el proceso de absorcin que normalmente ocurre en l. Si el dao es limitado(menos de 100 rads) es posible que despus de leves trastornos intestinales (nusea ydiarrea) el organismo repare el dao y regrese a la normalidad. Esto no sucede si la dosises superior a 700 rads. En este caso se producen ulceraciones en la pared interior, conriesgo de infeccin, pudiendo presentarse perforacin intestinal y severas hemorragias. Eltratamiento en estos casos consiste pnncipalmente en el equilibrio hidroelectroltico y deprotenas, tratando de controlar las posibles infecciones. En las situaciones de mayorgravedad es indispensable la ciruga para remover los tejidos daados. Esteprocedimiento resulta muy peligroso por la limitada capacidad de coagulacin causada porla destruccin de las plaquetas y la reducida capacidad de defensa debida a la falta deglbulos blancos, as como por el estado anmico en que seguramente se encuentrar elpaciente. Estas complicaciones causan la muerte por irradiacin a los pocos das, cuandola dosis sobrepasa los 700 rads.

Como efecto tardo de una irradiacin se puede producir la fibrosis intestinal, que es la



sustitucin de las clulas precursoras por tejido fibroso, disminuyendo as la elasticidad yreduciendo la luz del intestino (esto es, el dimetro interno), lo que en ocasiones causa laoclusin intestinal.

El pulmn es el rgano intratorcico ms sensible a la radiacin. Despus de unairradiacin del pulmn con dosis cercanas a 2 000 rads, se produce el adelgazamiento yprdida de la permeabilidad de la pared alveolar debido a la muerte de clulas alveolares,y aparece una secrecin que favorece el desarrollo de infecciones pulmonares. En estoscasos, el tratamiento consiste en ayudar a desalojar las secreciones, evitar el desarrollode infecciones y propiciar la recuperacin de los tejidos daados. Todo esto se logra conel empleo de medicamentos adecuados y por medio del suministro de aire u oxgeno apresin al pulmn. Como efectos tardos, 3 4 meses despus de la sobreexposicin, sepuede desarrollar una neumonitis caracterizada por alteraciones en los tejidos, colapsodel equilibrio osmtico en los capilares, expansin irregular de las paredes del pulmn ypaso de sangre al alveolo. Cuando se sobrevive la fase de la neumonitis, por lo general sepresenta una fibrosis pulmonar que puede conducir a la falla respiratoria y ocasionalmentea la muerte.

La mdula espinal es el conjunto de nervios ubicado en el interior de la columna vertebralque conecta al cerebro con el resto del cuerpo. El tejido nervioso de la mdula espinalconsta de clulas nerviosas y clulas de sostn. Un primer efecto de la irradiacin de lamdula con dosis mayores de 500 rads es la prdida de la mielina que cubre lasprolongaciones de las clulas nerviosas, lo que causa a las pocas semanas de lairradiacin prdida de insensibilidad y adormecimiento de las extremidades. Si la mdularecibe dosis cercanas a 2 000 rads, se produce la parlisis, un dao irreversible.

EFECTOS EN EL ORGANISMO

Despus de esta revisin de los efectos en rganos aislados, vamos a referirnos a lasconsecuencias de exposiciones en que todo el cuerpo resulte irradiado. A las pocas horasde ocurrida una exposicin excesiva a la radiacin, el individuo afectado puede presentardolor de cabeza, nuseas, falta de apetito, vmito, diarrea, pereza, disminucin en lacuenta sangunea y mala coagulacin. Posteriormente puede sobrevenir la prdida delpelo. Estas alteraciones son reversibles si la dosis es menor de 100 rads. Si la dosis esmayor, la severidad de estas alteraciones aumenta y la recuperacin del individuo sedificulta. Con una sola dosis de 400 a 500 rads el 50% de los individuos expuestos muerepor alteraciones en la sangre. La probabilidad de que sobrevivan depender de laefectividad con que se les administre el tratamiento adecuado.

Si se incrementa la dosis ms all de los 700 rads, disminuyen las esperanzas desobrevivir y cambia el mecanismo de muerte. As, cuando la dosis es de 1 000 rads sepuede producir la perforacin del intestino en uno o varios sitios, lo que hace que elcontenido intestinal pase a la cavidad del abdomen llamada peritoneal, producindose unainfeccin e inflamacin conocida como peritonitis, que es sumamente grave. En estascondiciones es fcil que la infeccin pase a la sangre y cause la llamada septicemia, quetodava en la actualidad es un cuadro extraordinariamente grave que conduce a la muertede un gran nmero de enfermos. Cuando la dosis alcanza los 5 000 rads hay shocknervioso, edema y hemorragia en el sistema nervioso central y la muerte viene en unascuantas horas.



Secuencia temporal de los principales efectos biolgicos inmediatos en un ser humano,causados por una irradiacin aguda y de cuerpo entero.

En general, las exposiciones accidentales irradian todo el cuerpo del individuo y los efectosresultantes son los arriba mencionados. Con dosis superiores a unos 100 rads sepresentan los primeros sntomas y se requiere de un seguimiento mdico, mientras quedosis por encima de los 200 rads hacen indispensable la hospitalizacin. La recuperacinser ms probable mientras mayor sea la posibilidad de recibir los tratamientosadecuados, tales como transfusiones, conservacin del equilibrio hidroelectroltico,proteccin contra infecciones y en casos extremos, transplante de mdula sea.

EFECTOS DURANTE IRRADIACIONES MDICAS

Las exposiciones mdicas durante la radioterapia son controladas, pues la zona y eltiempo de irradiacin han sido cuidadosamente planeados para minimizar los efectosnegativos para el paciente. Sin embargo, an no existe un mtodo para irradiarsolamente el tejido canceroso por lo que, en todo tratamiento, una parte de los rganossanos del paciente recibir una dosis alta de radiacin. Los efectos que se puedenpresentar en el nivel sistmico son: falta de apetito, nuseas, vmito, diarrea, sensacinde malestar, dolor de cabeza, cansancio, somnolencia y disminucin de la cuenta deglbulos rojos y blancos. Habitualmente estos transtornos son transitorios y bientolerados por los pacientes.

Durante un tratamiento de radioterapia, puede producirse enrojecimiento de la zonairradiada, comezn, pigmentacin de la piel o formacin de una capa blanco-amarillentaen la mucosa y formacin de vejiguillas en la piel. Estas pueden romperse y dejar salir unpoco de lquido, con lo cual se origina una secrecin constante, en ocasiones con sangre.Hay cada del pelo localizada en la zona irradiada.

Con la radioterapia moderna estas reacciones son ligeras y se ha evitado el dao severode necrosis en los tejidos. Habitualmente no se requiere un tratamiento especial paraestas reacciones y basta con aplicar cremas con esteroides para aliviar los sntomas. Enraras ocasiones hay que suspender el tratamiento para evitar un dao severo. Esnecesario comentar que todos estos malestares se pueden justificar cuando el objetivoes salvar la vida de un paciente con cncer que, sin estos tratamientos, estarasentenciado a muerte.

26/1/2014 VI. EFECTOS TARDOS DE UNA EXPOSICIN A LA RADIACIN


V I . E F E C T O S T A R D O S D E U N AE X P O S I C I N A L A R A D I A C I N

LOS efectos biolgicos de una exposicin a la radiacin que ms preocupan al pblico son

un posible de dao gentico y el cncer. Los estudios cientficos han mostrado que estosefectos son poco probables y aparecen varios aos despus de ocurrida la exposicin. Enel caso de dao gentico en seres humanos, no se ha demostrado ningn caso deenfermedad hereditaria causada por una exposicin a la radiacin. Por el contrario, encasos de cncer se ha comprobado la aparicin de ciertos tipos de esta enfermedad,algunos aos despus de la irradiacin con dosis altas, superiores a los 100 r

la radiacion al servicio de la vida.pdf

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