1. Generalidades

El ser humano no posee ningún órgano directamente capacitado para detectar la radiación ionizante. Hay que recurrir a dispositivos de medida que sean capaces de detectar y cuantificar la radiación ionizante y permitan trabajar con ella, proporcionando una adecuada protección radiológica.

2. Fundamentos de la detección 2.1. Eficiencia

Para obtener una respuesta de un detector es imprescindible que la radiación interacciona con él. Pero ni toda la radiación emitida por la fuente alcanza el detector, ni toda la radiación que logra alcanzarlo consigue interaccionar con éste y, por tanto, dar señal. Se define entonces:

Eficiencia extrínseca (EE)

Nº de partículas que llegan al detector/Nº de partículas totales emitidas.(Cuántas son las partículas/radiaciones que llegan al detector)

Eficiencia intrínseca (EI)

Nº de partículas que interaccionan y dan señal/Nº de partículas que llegan al detector. (De las que partículas/radiaciones que llegan al detector, cuántas van a interaccionar entre ellas y hacer que el detector emita señal)

2.2. Tiempo muerto

En la separación temporal mínima para identificar dos pulsos o dos señales. El tiempo necesario que precisa el dispositivo para contabilizar una señal, periodo durante el cual no puede detectar otro impulso.

2.3. Resolución en energía

Las distintas formas de interacción de la radiación con la materia y sus efectos son:

Producción de carga

Cuando la radiación ionizante atraviesa un gas, provoca ionización de parte de sus átomos, liberando iones positivos y electrones negativos. De esta forma el gas, que inicialmente se comportaba como un aislante eléctrico, pasa a ser parcialmente conductor.  Midiendo la corriente eléctrica que circula por él, puede deducirse la intensidad de la R.I que lo atraviesa.

Excitación de luminiscencia en algunos sólidos:

Al interaccionar con algunos átomos se provoca excitación de los mismos, los cuales se desexcitan inmediatamente emitiendo fotones luminosos. La medida de la luz en este caso permite medir y analizar la radiación ionizante que provocó la excitación.

Disociación de la materia

Las radiaciones ionizantes pueden dar lugar a disociación, proceso en el que se rompen los enlaces químicos produciendo alteraciones en la constitución de la materia, como en ennegrecimiento de las placas radiográficas. Midiendo después la intensidad de dicho ennegrecimiento se puede deducir la dosis de radiación que ha alcanzado a la película fotográfica.  / En la medicina, la medida de las radiaciones se realiza en dos situaciones con objetivos distintos: En ocasiones, se desea determinar la actividad de una fuente de radiación. El detector se utiliza como contador de partículas. Otras veces se requiere determinar el efecto de un haz de radiación sobre el medio atravesado, en el punto donde se coloca el detector. Se trata de medir cuantitativamente el haz de radiación en un punto. El detector se utiliza como dosímetro.

2.4. Sensibilidad, precisión y exactitud

La sensibilidad de un detector es su capacidad para detectar haces de radiación poco intensos. Un detector muy sensible permite la detección de pequeñas emisiones de radiación.Que sea ‘’sensible’’, no implica que deba ser ‘’preciso’’. La precisión de un detector consiste en la capacidad de dar un valor reproducible, poco variable y con la mínima ambigüedad posible. Finalmente, un instrumento puede ser ‘’sensible’’ y ‘’preciso’’ pero no ‘’exacto’’. Entendemos por exactitud y rigurosidad de una medida con respecto a su valor real.

3. Dosimetría de la radiación

Los daños biológicos causados por la radiación ionizante vienen determinados por la energía cedida por las partículas a los tejidos en los que interactúan. La dosimetría de las radiaciones ionizantes es una rama de la radiología que se ocupa de la medida de la dosis absorbida por un material o tejido como consecuencia de su exposición a las radiaciones ionizantes presentes en un campo de radiación. Esta operación se realiza con unos detectores especialmente calibrados y que se llaman genéricamente dosímetros. El objetivo de la dosimetría de las radiaciones ionizantes es prevenir o limitar la aparición de efectos nocivos producidos por la radiación.

3.1 Dosimetría ambiental y de área

La dosimetría ambiental es la practicada en la determinación de la dosis en zonas o en ambientes accesibles para el público en los que se requiere evaluar el riesgo radiológico. Se realiza para las medidas de dosis de radiación dentro de los planes de vigilancia radiológica ambiental establecidos alrededor de centrales nucleares o de instalaciones de alto impacto. La dosimetría de área se encarga de la determinación de la dosis equivalente ambiental, en las zonas vigiladas y controladas, es decir, en zonas de trabajo ocupadas por trabajadores externos. Se emplea para la clasificación y control de las zonas radiológicas y para la vigilancia dosimétrica de trabajadores expuestos.

3.2. Dosimetría personal

En la dosimetría practicada en la determinación de dosis a personas que, por razón de su actividad profesional, por residir en zonas de riesgo o por recibir radiaciones como consecuencia de un tratamiento médico, son controladas mediante dosímetros. Vigilancia radiológica individual (procedimiento directo) mediante: + Dosímetros personales para el caso de radiación externa. + Medidas de radiactividad corporal y de radiactividad en excretas en los casos de contaminación personal interna. 

4. Detectores

A partir de los fenómenos que se dan en la materia por interacción con la radiación, podemos clasificar los detectores de radiaciones ionizantes empleados en radioprotección, según el mecanismo físico involucrado en el proceso de detección, en: + Detectores por ionización. + Detectores por excitación.

4.1. Detectores de ionización gaseosa

Señal obtenida cuando se ioniza el gas del dispositivo. El gas es un no conductor (argón, helio o hidrógeno). Entre electro y electrodo hay una diferencia de potencial. Funciona gracias a la tensíon de polarización.Se basa en la medida de la señal eléctrica producida como consecuencia de la ionización del gas.

Tensión de polarización

Variable: varia el campo eléctrico que se genera Baja: el campo eléctrico es débil = Recombinación de las cargas ionizadas = No hay flujo de electrones Cámaras de ionización (CI)

Valores de tensión bajos. Se recolectan en los electrodos todos los iones generados por la radiación ionizante Se usan para fotones de RX y Rayos gamma, partículas betaContadores proporcionales
Igual que las CI, se aplica más carga entre los electrodos. Este aumento da lugar a + campo eléctrico interno y + energía de los iones libres Al ser mas energéticos = Multiplicación de cargas = pulsos de señal muy altos. Se usan para partículas alfa, beta y neutronesContadores Geiger
Usan tensiones de polarización muy elevadas = campos eléctricos. Es una brevé excitación anatómica  Emisión de un fotón de la luz UV = genera más ionización paralela .

4.2. Detectores de semiconducción

Utilizan sólidos cristalinos semiconductores (silicio o germanio). Genera pares de electrón – hueco que se comportan como pares ion-electrón. Se obtiene una señal eléctrica parecida a las cámaras de ionización.

4.3. Detectores de centelleo

Materiales luminiscentes, que tienen la propiedad de emitir luz visible o UVFluorescencia: solo emite luz durante el estimulo  Fosforescencia: emiten luz después de terminar el estímulo
Funciona con una sustancia fluosforescente y un dispositivo fotoeléctrico denominado fotomultiplicador que convierte impulsos eléctrico y mide la luz emitida por la sustancia Actualmente se utilizan numerosos materiales como detectores de centelleo: + Materiales orgánicos como el antraceno o los centelladores en fase líquida. + Sustancias inorgánicas fluorescente: el sulfuro de cinc activado con plata o el yoduro sódico activado con tallo. Los detectores de centelleo se caracterizan por: – Respuesta muy rápida – Buena sensibilidad a la radiación, mayor que en los detectores de ionización gaseosa. – Capacidad de discriminación por forma del impulso. Algunos materiales centelladores proporcionan impulsos diferentes en función del tipo de radiación incidente. 

4.4. Termoluminiscencia

Consiste en la emisión de la luz por acción del calor, cuando han sido expuestos a radiaciones.Los materiales termoluminiscentes almacenan esta energía hasta que electrones excitados vuelven a su estado normal, emitiendo energía en forma de luz. Es como un microhorno que eleva la temperatura del cristal hasta un cierto valor + fotomultiplicador +cadena electrónica  Luminiscencia en señal eléctrica Se usan para dosimetría individual. Ejemplo: fluoruro de litio. 

5. Monitores y dosímetros de la radiación

Los dosímetros personales pueden ser activos o pasivos según requieran o no de una fuente de alimentación para su funcionamiento. 

+ Pasivos:

Integran la dosis durante su exposición sin necesidad de estar conectados a los instrumentos de medida, y su evaluación se realiza en laboratorios especializados al finalizar el período de exposición. Los que se utilizan con mayor frecuencia son los termoluminiscentes.

+ Activos:

Respuesta inmediata y continua durante su operación y proporcionan, en tiempo real, información sobre la dosis acumulada y la tasa de dosis. Algunos pueden emitir alarmas. Habitualmente, están basados en detectores de ionización gaseosa o semiconductor. Los dosímetros utilizados para la dosimetría personal deben cumplir unos requisitos: + Deben ser cómodos de llevar y por tanto de pequeño tamaño. + Deben ser sensibles en un amplio rango de dosis.+ Su lectura debe ser independiente de la energía de la radiación y de la tasa de dosis Los dosímetros personales proporcionan lecturas de dosis superficial. Deben ser válidos para medir radiación electromagnética (fotones) o corpuscular (partículas). Es conveniente que sean de un material lo más equivalente al tejido biológico. Su lectura debe ser inequívoca y sencilla de realizar.  En la actualidad, los modelos más extendidos de dosímetros personales que cumplen con estas condiciones son los dosímetros de termoluminiscencia (TLD). Además, tienen la ventaja de ser reutilizables una vez extraída la información. Son de pequeño tamaño y tienen forma cuadrada o circular. Se alojan en un porta-dosímetro que es fácil de sujeción a la ropa del profesional. Para una correcta representación de la dosimetría del cuerpo entero, el dosímetro personal debe colocarse a la altura del tórax del profesional. En caso de utilizar un delantal plomado, el dosímetro siempre estará ubicado por debajo de dicho delantal. En algunas especialidades sanitarias es también necesario realizar una vigilancia dosimétrica adicional más específica debido al riesgo que entrañan. Por ejemplo, las especialidades intervencionistas de carácter radiológico como cardiología hemodinámica, neurocirugía o cirugía vascular, suponen dosis despreciables en ojos o manos del especialista. e radioprotección.Si bien existen dispositivos diseñados para la protección de estos órganos, generalmente se utilizan dosímetros específicos colocados en las extremidades y cerca de los ojos para detectar la dosis recibida en las manos o en el cristalino. Puede hacerse una vigilancia dosimétrica del personal por medios indirectos. Una de la manera es a través de la dosimetría de área para la radiación externa. En áreas radiológicas donde se cumplan unos mínimos requisitos, que siempre deberá evaluar un Servicio o Unidad Técnica de Radioprotección, puede sustituirse el uso individualizado de dosímetros TLD por un único dosímetro ubicado en un punto representativo de la dosis absorbida por todo el personal presente en esa sala. Para que esta metodología sea la apropiada, la radiación a la que este se ocupe dentro de la sala. Esta condición descarta, por ejemplo, la vigilancia dosimétrica de área en todas las dependencias donde se realicen prácticas intervencionistas.

6. Interpretación de las lecturas dosimétricas. Historial dosimétrico

El ‘’Reglamento Sobre Protección Sanitaria Contra Radiaciones Ionizantes’’, menciona la obligatoriedad de registrar las dosis recibidas por los trabajadores expuestos en un historial dosimétrico individual

  Historial:–
Dosis mensuales (tanto superficiales como profundas). –Dosis acumuladas en cada año oficial (superficial y profunda).-Dosis profunda acumulada durante un periodo de 5 años oficiales consecutivos. –También deberá quedar registrada si ha tenido lugar una irradiación producto de una exposición especialmente autorizada. Por tratarse de ‘’dosis efectivas’’ las unidades utilizadas serán los sieverts, concretamente en el rango de milisievert (mSv). Existen diferentes modelos de historial dosimétrico que cumplen estas premisas. Datos del usuario de dosimetría personal (Historial dosimétrico) Es muy importante que el portador del dosímetro individual adquiera consciencia de la importancia que tiene el uso correcto del detector personal. Este buen uso pasa por el cumplimiento de los compromisos siguientes:+ El dosímetro debe ser entregado cada mes sin retraso para su lectura. + Se debe tener cuidado de no deteriorarlo.+ No debe extraviarse. + En caso de sospecha de irradiación accidental del dosímetro (que no afecte a la persona) debe comunicarse lo antes posible al responsable de radioprotección.

TEMA 1

1. La naturaleza de nuestro entorno

En un análisis físico, todas las cosas de nuestro ambiente pueden clasificarse como materia y energía.
Materia: Todo aquello que ocupa un espacio y tiene masa.
Sustancia material de la que están compuestos los objetos físicos. Toda la materia está compuesta de bloques de construcción fundamentales llamados átomos, dispuestos en varios estados complejos Masa:
Es la cantidad de materia contenida en cualquier objeto físico, se describe por su equivalencia energética y no está relacionada con los efectos gravitatorios (diferencia con el peso)
. Esta se mide en Kg.Aunque la masa (cantidad de materia) permanece invariable con independencia de su estado, puede cambiar de un tamaño, estado y forma a otro.

Energía:

Como la materia, la energía puede existir en diferentes formas. En el sistema internacional, la energía se mide en Julios (J). La energía es la capacidad de hacer un trabajo.

+ La energía potencial:

Es la capacidad de realizar un trabajo en función de la posición.

+ La energía cinética:

Es la energía del movimiento. Toda la materia e n movimiento posee energía cinética.

+ La energía química:

Es la energía liberada por una reacción química. Un ejemplo notable de este tipo de energía es la que se proporciona a nuestros cuerpos mediante reacciones químicas que actúan sobre los alimentos que ingerimos. La energía que se libera cuando explota dinamita es un ej. De energía química.
+ La energía eléctrica: Representa el trabajo que puede realizarse cuando un electrón se mueve a través de una diferencia de potencial eléctrico (voltaje).  La forma más familiar de energía eléctrica es la electricidad doméstica normal. Ej:aparatos eléctricos (motores, calentadores y ventiladores) funcionan mediante el uso de energía eléctrica. Potencial eléctrico: es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria ‘’q’’ desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica.

+ La energía térmica (calor):

Energía del movimiento en el que el nivel atómico y molecular. Es la energía de las moléculas y está estrechamente relacionada con la temperatura. Cuanto más rápido vibran las moléculas de una sustancia, mayor energía térmica contiene la sustancia y mayor es su temperatura.

+ Energía nuclear:

Energía contenida en el núcleo de un átomo. Nosotros podemos controlar la liberación y la utilización de este tipo de energía en centrales nucleares. Ej: La liberación no controlada de la energía nuclear es una bomba

+ Energía electromagnética:

Es la más importante para nuestro objetivo, ya que es el tipo de energía que se utiliza en la obtención de imágenes por RX. Además, la energía electromagnética incluye ondas de radio, las microondas y la luz ultravioleta, infrarroja y visible. La energía emitida y transferida en el espacio se denomina radiación (transferencia de energía). La luz visible, una forma de energía electromagnética, es irradiada por el Sol y con frecuencia se denomina radiación electromagnética. La radiación es la transferencia de energía. La materia que intercepta la radiación y absorbe parte o la totalidad de la misma se denomina expuesta o irradiada. Se dice que el paciente está siendo expuesto o irradiado. La radiación ionizante es un tipo especial de radiación que incluye los RX. Radiación ionizante es cualquier tipo de radiación capaz de retirar un electrón orbital del átomo con el que interacciona.  

2. Fuentes de radiación ionizante. 2.1. Radiación ambiental natural

Produce unos 3 mSv. El hombre produce 3.2 – Rayos cósmicos: Sol y estrellas (radiaciones electromagnéticas).- Radiación terrestre: Depósitos de uranio, torio y radionúclidos terrestres. –Radionúclidos depositados en el interior del organismo humano (Potasio 40).

Radón:

Degradación natural del uranio (Hormigón, ladrillo, yeso)

2.2. Radiación de origen humano

Los beneficios de los RX en medicina son indiscutibles, pero estas aplicaciones deberían realizarse con prudencia y con las medidas dirigidas a reducir la exposición innecesaria de los pacientes y el personal. Los rayos X son la mayor fuente de origen de radiación ionizante (3,2 mSv) 

3. Registro de lesiones por radiación

Alrededor de los 1910, las lesiones agudas empezaron a ser controladas, cuando los efectos biológicos de los rayos X fueron investigados científicamente publicados. Años más tarde se descubríó que trastornos de la sangre como la anemia aplástica y la leucemia se desarrollaban en los radiólogos con mucha mayor frecuencia que en otros individuos. Estas observaciones dieron origen al desarrollo de aparatos y dispositivos protectores para los radiólogos (delantales de plomo). Los trabajadores de la radiología fueron objeto de observaciones periódicas para detectar cualquier efecto de su exposición y de les proporcionaron dispositivos personales de monitorización de radiación (dosímetros). Estas lesiones normalmente tomaban forma de lesión cutánea (a veces grave), pérdida del cabello y anemia.
4. Unidades estándar de medidas Longitud es sinónimo de distancia. Su unidad de medida es el metro Masa.
Es una medida de la cantidad de materia que tiene un cuerpo. La unidad de la masa es el kilogramo.

Tiempo

Magnitud de carácter físico que emplea en realizar la medición de lo que dura algo que es susceptible de cambio. Cuando una cosa pasa de un estado a otro, y dicho cambio es advertido por un observador, ese periodo puede cuantificarse y medirse como tiempo. La unidad estándar de tiempo es el segundo

5.   Mecánica

Es la parte de la física que estudia el movimiento de los cuerpos y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas. Se ocupa de los objetos en reposo (estática) y en movimiento (dinámica) Velocidad
El movimiento de un objeto puede describirse mediante dos términos: –

Velocidad

La velocidad es la medida de lo rápido que se mueve un cuerpo o, más concreto, la tasa de cambio de su posición con el tiempo. La velocidad de un automóvil se mide en kilómetros por hora. Las unidades de velocidad en el SI son metros por segundo (m/s). La ecuación para la velocidad (v) es: Donde ‘’d’’ representa la distancia recorrida en el tiempo ‘’t’’. Con frecuencia la velocidad de un objeto cambia cuando su posición se modifica. Por ejemplo, un coche en una carrera comienza a moverse desde el reposo y finaliza con una velocidad de 80 m/s. La velocidad media puede calcularse mediante la expresión:

-Aceleración

La tasa de cambio de velocidad con el tiempo es la aceleración. Esta magnitud indica la rapidez o lentitud del cambio en la velocidad durante un tiempo determinado. Dado que la aceleración es la velocidad dividida entre el tiempo, la unidad e metros por segundo al cuadrado.

Leyes de movimiento de Newton

En 1686 el científico inglés Isaac Newton presentó tres principios que todavía hoy son conocidos como leyes fundamentales del movimiento.

A. 1ª Ley

Establece que si no actúa una fuerza sobre un objeto no existirá aceleración. La propiedad de la materia que actúa para resistirse a un cambio de estado de movimiento se denomina inercia. Así, con frecuencia esta ley se denomina también ley de inercia. Un sistema de imagen de RX portátil obviamente no se moverá si no es forzado por una fuerza externa. Sin embargo, una vez en movimiento continuará desplazándose para siempre, incluso cuando la fuerza impulsora se deja de aplicar, a no ser que exista una fuerza de oposición (fuerza de rozamiento).

B. 2ª Ley

Es una definición del concepto de fuerza. La fuerza puede producirse mediante un impulso o tracción de un objeto. Si un cuerpo de masa ‘’m’’ tiene una aceleración ‘’a’’, entonces la fuerza sobre él viene dada por el producto de la nada por la aceleración. Matemáticamente, esta ley puede expresarse como: La unidad del SI es Newton (N).

C. 3º

Ley

Establece que para cada acción existe una reacción igual y opuesta. De acuerdo a esta ley, si empujamos un bloque pesado, éste, a su vez, ejercerá un empuje contra nosotros con la misma fuerza que aplicamos.

Peso

El peso es una fuerza sobre un cuerpo causada por la atracción de la gravedad sobre él. La aceleración debida a la gravedad, representada por el símbolo g, es igual a 9,8 m/s² en la Tierra y a 1,6 m/s² en la Luna.
El peso de un objeto es igual al producto de su masa y la aceleración de la gravedad. Su unidad es el Newton.

Trabajo

El trabajo sobre un objeto es la fuerza aplicada por la distancia sobre la que se aplica. En términos matemáticos, la unidad de trabajo es el Julio (J).  Cuando se levanta un teléfono móvil se está haciendo un trabajo. Sin embargo, cuando simplemente se mantiene inmóvil no se produce trabajo (en el sentido físico), aun cuando se esté realizando un esfuerzo considerable. (Uds: N x m)

Potencia

La potencia de trabajo realizado en un tiempo determinado. La cantidad de trabajo necesaria para levantar un teléfono móvil a una altura dada tanto si se tarda 1 segundo como 1 minuto es la misma. La potencia nos ofrece una forma de considerar el tiempo requerido para realizar trabajo  La unidad de potencia en el SI es el Julio/segundo (J/s), el cual se denomina vatio (W).

Energía

Existen dos formas de energía mecánica que se utilizan con frecuencia en radiología:

La energía cinética y la energía potencial

La energía cinética (EC) es la energía asociada con el movimiento de los objetos expresada por: La energía potencial es la energía acumulada debido a la posición o configuración en el espacio. Un libro de texto sobre un escritorio tiene energía potencial a su altura sobre el suelo. Donde ‘’h’’ es la altura.

Calor

El calor es una forma de energía muy importante para la tecnología radiológica. El calor excesivo puede dañar el tubo de RX de forma permanente.  Por esta razón el técnico debe conocer las propiedades del calor. El calor es la energía cinética del movimiento aleatorio de las moléculas. Cuanto más rápido y desordenado sea el movimiento de las moléculas, mayor será el calor del objeto. La unidad de calor es la caloría, que se define como el calor necesario para aumentar la temperatura de un g de agua 1ºC. Por lo tanto, la misma cantidad de calor tendrá diferentes efectos en distintos materiales. El calor transfiere por conducción, por convección y por radiación.

Conducción:

Transferencia de calor a través de un material o por contacto. El movimiento molecular de un objeto a alta temperatura en contacto con un objeto a baja temperatura iguala la temperatura de ambos.
Convección: Transferencia de calor por medio de un fluido (líquido o gas) que transporta las moléculas ‘’calientes’’ entre zonas con diferentes temperaturas.

Radiación térmica:

Radiación emitida por un cuerpo como consecuencia de su temperatura. Ej: el resplandor rojizo emitido por los objetos calientes es la evidencia del calor transferido por radiación infrarroja (calefactor).