Parte No 3, Conferencia No 1 Parte 3 Efectos Biológicos

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1 Parte No 3, Conferencia No 1 Parte 3 Efectos Biológicos
Biología PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN RADIOTERAPIA Parte 3 Efectos Biológicos Parte 3: Efectos Biológicos Lección 1: Seguridad Radiológica Objetivos: Al terminar esta lección los estudiantes han de ser capaces de: Comprender los diversos efectos de las radiaciones en el tejido humano. Asimilar las diferencias entre altas y bajas dosis; efectos deterministas y estocásticos Obtener nociones de los ordenes de magnitud de las dosis y sus efectos Comprender los riesgos involucrados en el empleo de las radiaciones ionizantes como punto de partida para un sistema de protección radiológica Actividad: Conferencias Duración: 2 veces 2 horas Materiales y equipos necesarios: Referencias: International Commission on Radiological Protection. The 1990 recommendations of the International Commission on Radiological Protection, ICRP report 60. Oxford: Pergamon Press; 1991. International Commission on Radiological Protection. Prevention of Accidental Exposures to patients undergoing radiation therapy, ICRP report 86. Oxford: Pergamon Press; 2001. Metcalfe P.; Kron T.; Hoban P. The physics of radiotherapy X-rays from linear accelerators. Madison: Medical Physics Publishing; 1997. Steel G (ed): Radiobiology, 2nd ed. 1997 IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

2 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Introducción !Lo que finalmente importa es el efecto biológico! La dosis al tumor determina la probabilidad de cura (o la probabilidad de paliación) La dosis a estructuras normales determina la probabilidad de efectos secundarios y complicaciones La dosis al paciente, al personal, y a los visitantes determina el riesgo de detrimento por radiación a estos grupos No se debe sobreestimar la importancia de los resultados biológicos como último recurso para medir el éxito de la radioterapia. Un buen punto de partida para la conferencia. Las siguientes diapositivas proporcionan más detalles sobre esto. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

3 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Introducción !Lo que finalmente importa es el efecto biológico! La dosis al tumor determina la probabilidad de cura (o la probabilidad de paliación) La dosis a estructuras normales determina la probabilidad de efectos secundarios y complicaciones La dosis al paciente, al personal, y a los visitantes determina el riesgo de detrimento por radiación a estos grupos. Bajas dosis: Efectos estocásticos Altas dosis: Efectos Deterministas Esta diapositiva y las dos siguientes introducen un concepto muy importante. La introducción de las dos conferencias sobre radiobiología es algo más larga que otras introducciones puesto que presenta conceptos realmente nuevos antes del comienzo de las dos conferencias propiamente dichas. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

4 Efectos deterministas
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Efectos deterministas Debido a muerte celular Tienen un umbral de dosis – por lo general varios Gy Específicos para los diversos tejidos La severidad del daño depende de la dosis dosis Severidad del efecto umbral Efectos deterministas son, por ejemplo: enrojecimiento de la piel (eritema) daños en la piel (descamado) cataratas en el cristalino del ojo muerte de células tumorosas muerte IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

5 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Efectos estocásticos Debido a cambios celulares (ADN) y su proliferación hacia una enfermedad maligna Severidad (ejemplo; cáncer) independiente de la dosis No hay umbral de dosis – también aplicable a dosis muy pequeñas Probabilidad de efectos aumenta con la dosis dosis Probabilidad de efecto El mayor efecto estocástico es la inducción de cáncer – sin embargo, también muchos efectos hereditarios son estocásticos. El riesgo de tener una malformación en un bebé aumenta con la dosis - aunque la severidad del evento es independiente de ésta. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

6 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Dos objetivos La radioterapia deliberadamente aplica radiaciones a los pacientes para producir efectos deterministas (matar células tumorosas) – en este contexto se aceptan ciertos efectos deterministas y estocásticos (=efectos secundarios) La protección radiológica tiene el objetivo de minimizar el riesgo de efectos radiológicos ‘inaceptables’ para el paciente (= complicaciones) debido a errores o una práctica de irradiación no optimizada; así como minimizar el riesgo de efectos dañinos en otros. Esta diapositiva presenta una distinción entre los efectos secundarios (los cuales son predecibles y al menos en cierta medida aceptados) y las complicaciones. En la práctica de radioterapia los dos términos son con frecuencia empleados de forma idéntica ya que muchas complicaciones tienen una cierta probabilidad, incluso si se siguen las mejores prácticas (ej. parálisis debido a daño de la médula espinal a 45Gy). La siguiente diapositiva en alguna medida describe la severa distinción. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

7 … cierto margen de interpretación en la práctica
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología … cierto margen de interpretación en la práctica Algunas complicaciones son eventos que no fueron ‘predichos’ para un determinado paciente debido a variaciones biológicas entre los pacientes – aparecen con baja frecuencia (vea ICRP Report 86) La protección radiológica ha de referirse a la irradiación no intencional (ej. dosis errónea, paciente erróneo) y a la optimización de la administración para minimizar el riesgo de complicaciones En la práctica, la optimización también reduce el riesgo o la severidad de los efectos secundarios. Esto hace la distinción algo arbitraria. Sin embargo, en el contexto de la presente conferencia aún sigue siendo una clasificación útil. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

8 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Contenido de la Parte 3 Conferencia 1: Radiobiología de la protección radiológica Efectos deterministas, estocásticos y genéticos Magnitudes de las radiaciones relevantes Riesgos Conferencia 2: Radiobiología de la radioterapia Efectos deterministas; muerte celular Modelos radiobiológicos; efectos en el tiempo Explicación y/o información adicional El objetivo de la conferencia no es proporcionar una comprensión profunda de la radioterapia, sino presentar la panorámica más abarcadora en la cual se ubica a la radioterapia, así como proporcionar una instrucción básica sobre la disciplina. Instrucciones para el conferencista/instructor Se debe alertar a los estudiantes acerca del examen que seguirá a cada conferencia. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

9 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Objetivos de la Parte 3 Comprender los diversos efectos de las radiaciones sobre los tejidos humanos Apreciar la diferencia entre altas y bajas dosis; efectos deterministas y estocásticos Obtener nociones de los ordenes de magnitud de las dosis y sus efectos Apreciar los riesgos asociados al empleo de las radiaciones ionizantes como punto de partida para un sistema de protección radiológica IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

10 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Parte 3 Efectos Biológicos Conferencia 1: Protección radiológica Parte 3: Efectos biológicos Lección 1: Seguridad radiológica Objetivos: Al terminar la lección, los estudiantes han de ser capaces de: Comprender los diversos efectos de las radiaciones sobre los tejidos humanos Apreciar las diferencias entre altas y bajas dosis; efectos deterministas y estocásticos Obtener nociones sobre los ordenes de magnitud de las dosis y sus efectos Comprender los riesgos asociados al empleo de las radiaciones ionizantes como punto de partida para un sistema de protección radiológica Actividad: Conferencias Duración: 2 horas Materiales y equipos necesarios: Referencias: International Commission on Radiological Protection. The 1990 recommendations if the International Commission on Radiological Protection, ICRP report 60. Oxford: Pergamon Press; 1991. International Commission on Radiological Protection. Prevention of Accidental Exposures to patients undergoing radiation therapy, ICRP report 86. Oxford: Pergamon Press; 2001. Metcalfe P.; Kron T.; Hoban P. The physics of radiotherapy X-rays from linear accelerators. Madison: Medical Physics Publishing; 1997. Steel G (ed): Radiobiology, 2nd ed. 1997 IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

11 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Contenido 1. Efectos biológicos de las radiaciones 2. De Gray a Sievert 3. Evidencia epidemiológica 4. Riesgos y restricciones de dosis IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

12 1. Efectos de las Radiaciones
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología 1. Efectos de las Radiaciones La radiación ionizante interactúa a nivel celular: Ionización Cambios químicos Efectos biológicos célula núcleo Radiación incidente El conferencista puede nuevamente señalar los efectos estocásticos de la energía cedida a nivel de las dimensiones de una célula. Específicamente a bajas dosis puede o no haber una interacción en un núcleo determinado. La última diapositiva de la conferencia sobre dosimetría se repite como diapositiva siguiente - oculta. El conferencista puede desmarcar el status de oculta si lo considera apropiado. cromosomas IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

13 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Nota de precaución: La deposición de la energía en la materia es un evento aleatorio y la definición de dosis se circunscribe a volúmenes pequeños (ej. para una célula). La disciplina de microdosimetría tiene el objetivo de abordar este aspecto. Diapositiva oculta, se puede mostrar si se considera apropiado. El conferencista debe señalar que el eje x se refiere a la ‘dimensión’ o tamaño, señalado con la letra d. Otras figuras análogas se han confeccionado teniendo a la masa en el eje de las ordenadas. En cualquier caso, es evidente que la energía específica depositada en volúmenes decrecientes resulta no tan bien definida. A dimensiones pequeñas la línea que define la dosis absorbida macroscópicamente se hace difusa y un volumen en particular puede haber recibido una cierta cantidad de cesiones de energía diferentes. A dimensiones muy pequeñas, y bajas dosis, la cuestión es si se recibió algún evento (o más de uno) o no. Adaptado de Zaider 2000 IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

14 El blanco en la célula: El ADN
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología El blanco en la célula: El ADN Aún se mantiene el debate sobre cuanto de cada uno de los dos efectos – daño al ADN, indirecto y directo; contribuye a la muerte celular. En la práctica ambos tienen una contribución. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

15 Procesos de los efectos de las radiaciones
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Procesos de los efectos de las radiaciones Duración Etapa Proceso Física 10-15 s Absorción de energía, ionización Físico-química 10-6 s Interacción de iones con moléculas, formación de radicales libres Química segundos Interacción de radicales libres con moléculas, células y ADN Biológica decenas de minutos a decenas de años Muerte celular, cambio de la información genética en las células, mutaciones IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

16 Observaciones tempranas de los efectos de las radiaciones ionizantes
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Observaciones tempranas de los efectos de las radiaciones ionizantes Rayos X descubiertos por Roentgen Primeros reportes de quemaduras en piel Primer empleo de rayos X para tratamiento del cáncer Becquerel: Descubrimiento de la radiactividad Primeros casos reportados de daño en la piel Primer reporte de cáncer inducido por rayos X Primer reporte de leucemia en humanos y cáncer de pulmón por exposición ocupacional Reportados en Alemania 94 casos de tumores (50 eran radiólogos) IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

17 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Monumento a los pioneros de las radiaciones que murieron a causa de su exposición El conferencista debería señalar que esto no se debió necesariamente a malas prácticas – los riesgos de las radiaciones con frecuencia eran simplemente desconocidos y los beneficios obvios. N. Del T.- Figura Lápidas que honran a los pioneros que murieron víctimas de su exposición a las radiaciones (1935) IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

18 Efectos de las radiaciones
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Efectos de las radiaciones Tres tipos básicos Estocásticos - probabilidad de efecto relacionado con la dosis, disminuye al disminuir ésta Deterministas - umbral para efecto – por debajo, no hay efecto; por encima, hay certeza, y la severidad aumentan con la dosis Hereditarios - (genéticos) – incidencia estocástica asumida, sin embargo, se manifiesta en las generaciones futuras IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

19 Efectos deterministas
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Efectos deterministas Debido a muerte celular Tienen un umbral de dosis Específicos para determinados tejidos Severidad del daño depende de la dosis Heridas por radiación desde una fuente industrial IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

20 Ejemplos de efectos deterministas
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Ejemplos de efectos deterministas Descamado de la piel Cataratas del cristalino del ojo Esterilidad Fallo renal Síndrome agudo de radiación (cuerpo entero) Notar que también, en este contexto, la cura de un tumor es un efecto determinista IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

21 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Reacciones de la piel Afección Umbral de dosis a la piel (Sv) Semanas para manifestarse Eritema transiente temprano 2 <<1 Depilación temporal 3 Eritema principal 6 1.5 Depilación permanente 7 Descamado seco (piel) 10 4 Fibrosis invasiva Atrofia dérmica 11 >14 Telangiectasis 12 >52 Descamado húmedo 15 Eritema tardío 6-10 Necrosis dérmica 18 >10 Ulceración secundaria 20 >6 Daño a la piel por exposición prolongada a rayos X IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

22 Dosis umbrales para efectos deterministas
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Dosis umbrales para efectos deterministas Cataratas del cristalino del ojo Gy Esterilidad permanente varones Gy hembras Gy Esterilidad temporal varones Gy hembras Gy dosis Severidad del efecto umbral Esta diapositiva resulta útil para recapitular el concepto de efectos deterministas. Por debajo de cierto umbral no hay efectos, y por encima del umbral los efectos se hacen notables. Puede haber un incremento en la severidad del efecto con la dosis, sin embargo, el concepto de riesgo no es realmente aplicable a los efectos deterministas. Cuando se trate sobre los valores umbrales es importante señalar los aspectos que se presentan en la diapositiva siguiente. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

23 Notas sobre los valores umbrales
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Notas sobre los valores umbrales Dependen del modo de administrar la dosis: el más efectivo; una dosis única elevada el fraccionamiento incrementa el umbral de dosis, en la mayoría de los casos, de forma significativa disminuir la tasa de dosis incrementa el umbral en la mayoría de los casos El umbral puede ser diferente para los diferentes individuos El segundo aspecto se puede comparar con los efectos de las drogas IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

24 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Efectos estocásticos Debido a cambios celulares (ADN) y proliferación hacia una enfermedad maligna Severidad (ej. cáncer) independiente de la dosis No hay umbral de dosis (se presume que ocurren a cualquier dosis no importa cuan baja sea) La probabilidad de efecto se incrementa con la dosis IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

25 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Efectos biológicos A bajas dosis el daño a una célula es un efecto fortuito – haya o no habido transferencia de energía. Esta diapositiva se puede utilizar con animación de powerpoint – cada clic del ratón traerá un evento. Existe la alternativa de desactivar el efecto. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

26 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología … ordenes de magnitud 1cm3 de tejido = 109 células 1 mGy --> 1 en 1000 o impacto en106 células 999 de 1000 lesiones son reparadas – quedando 103 células dañadas 999 de 1000 células dañadas mueren (nada serio puesto que millones de células mueren diariamente en toda persona) 1 célula puede vivir con daño (puede mutar) Estos son obviamente estimados – sin embargo pueden ilustrar la magnitud del problema. Se puede señalar que 1mGy es del orden de magnitud de la exposición anual de humanos. Por tanto los planteamientos en la diapositiva resultan aplicables para 1 año de vida. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

27 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Inducción del cáncer El efecto estocástico más importante desde el punto de vista de la seguridad radiológica Es un proceso de múltiples etapas – generalmente tres: cada una requiere un evento… Es un proceso complejo que involucra células, la comunicación entre ellas y el sistema inmunológico... IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

28 2. De Gy a Sv: Magnitudes y unidades de las radiaciones
Parte No 3, Conferencia No 1 2. De Gy a Sv: Magnitudes y unidades de las radiaciones Biología Exposición Dosis Absorbida Dosis Equivalente Dosis Efectiva Estos cuatro elementos reciben los efectos de las radiaciones a partir del haz (exposición), pasando por la transferencia de energía (dosis); hasta la generación de los efectos y riesgos biológicos IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

29 Magnitudes de las radiaciones
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Magnitudes de las radiaciones Dosis absorbida D La cantidad de energía transferida por unidad de masa en un material blanco Aplicable a cualquier radiación Se mide en gray (Gy) = 1 joule/kg La antigua unidad rad = 0.01 Gy IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

30 Magnitudes de las radiaciones
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Magnitudes de las radiaciones Dosis Equivalente H Tiene en consideración el efecto de las radiaciones sobre el tejido empleando un coeficiente de ponderación de las radiaciones WR Se mide en sievert (Sv) La antigua unidad rem = 0.01 Sv H = D  wR IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

31 Coeficientes de ponderación por tipo de radiación (ICRP 60)
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Coeficientes de ponderación por tipo de radiación (ICRP 60) Tipo de radiacion WR Beta 1 Alpha 20 Rayos X Rayos gamma Neutrones <10 keV 5 Neutrones (10 keV – 100 keV) 10 Neutrones (100 keV – 2 MeV) Neutrones (2 meV – 20 MeV) Neutrones >2 MeV IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

32 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Nota: La ‘efectividad radiobiológica’ para diferentes tipos de radiaciones depende del último aspecto visto. Los valores del ICRP dados en la diapositiva anterior aplican solo para efectos estocásticos. El conferencista pudiera emplear como ejemplo la efectividad de los neutrones rápidos para erradicar tumores mediante la radioterapia, la cual es del orden de 3 veces superior a la de los fotones. Otros aspectos que necesitan ser tomados en consideración son el fraccionamiento y la tasa de dosis. Sin embargo, esto no entra en el alcance de la presente conferencia. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

33 Magnitudes de las radiaciones
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Magnitudes de las radiaciones Dosis Efectiva E Toma en cuenta las diversas sensibilidades de los diferentes tejidos ante las radiaciones empleando Factores de Ponderación para Tejido wT Se mide en sievert (Sv) Se emplea cuando se irradian varios órganos a dosis diferentes, o a veces cuando un órgano se irradia por separado E = Sum all organs (wT H) = Sumall organs (wT wR D) N. del T.- Sum all organs = Sum todos órganos IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

34 Coeficientes de ponderación por tejido (ICRP 60)
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Coeficientes de ponderación por tejido (ICRP 60) Tejido WT Gónadas 0.2 Médula ósea (roja) 0.12 Colon Pulmón Estómago Vejiga 0.05 Mama Hígado Esófago Tiroides Piel 0.01 Superficies óseas Resto TOTAL 1.00 IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

35 Coeficientes de ponderación por tejido (ICRP 60)
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Coeficientes de ponderación por tejido (ICRP 60) Tejido WT Gónadas 0.2 Médula ósea (roja) 0.12 Colon Pulmón Estómago Vejiga 0.05 Mama Hígado Esófago Tiroides Piel 0.01 Superficies óseas Resto TOTAL 1.00 Los riesgos genéticos son considerados, aprox. 4 veces, de menor importancia que la inducción de cáncer IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

36 Magnitudes de las radiaciones
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Magnitudes de las radiaciones La dosis efectiva se emplea para describir la relevancia biológica de una exposición a las radiaciones en que diferentes tejidos/órganos reciben diversas dosis absorbidas, potencialmente a partir de diversas fuentes de radiación Los conceptos dados de dosis efectiva y de coeficientes de ponderación por tejido son solo de aplicación a los efectos estocásticos. La dosis efectiva es una cuantificación de riesgo IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

37 Magnitudes de las radiaciones
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Magnitudes de las radiaciones Dosis colectiva Se emplea para medir el impacto total de una práctica con radiaciones, o de una fuente, sobre todas las personas expuestas Por ejemplo radiología diagnóstico Se mide en hombre-sievert (hombre-Sv) Es una magnitud operacional IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

38 Cuantificación de los efectos estocásticos
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Cuantificación de los efectos estocásticos Riesgo total de cáncer fatal para la población general en su vida = 5% / Sv Riesgo de cáncer fatal en la vida por cáncer de: Médula ósea 0.5 % / Sv Superficie ósea 0.05 Mama % Pulmón Tiroides IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

39 ¿Cómo es que se conocen estas cosas?
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología ¿Cómo es que se conocen estas cosas? Epidemiología (observaciones en humanos) Radiobiología experimental (estudios en animales) Biología de las radiaciones a nivel celular y molecular IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

40 3. Evidencia epidemiológica
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología 3. Evidencia epidemiológica Es importante que el conferencista señale que esta es una ilustración de principios y que las cifras son solo un estimado. Las cifras dependen del país y los datos empleados. El punto de cruce indica donde la mortalidad por cáncer se duplica debido a las radiaciones. N. del T.- Cancer deaths /year/1M people.- Muertes por cáncer/año/1M personas natural cancer mortality.- mortalidad natural por cáncer additional cancer deaths due to radiation.- muertes adicionales por cáncer debido a las radiaciones Dose.- Dosis IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

41 3. Evidencia epidemiológica
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología 3. Evidencia epidemiológica Fondo Anual Escáner CT Rayos-X de Tórax Fracción Típica de la Radioterapia Es importante que el conferencista señale que esta es una ilustración de principios y que las cifras son solo un estimado. Las cifras dependen del país y los datos empleados. El punto de cruce indica donde la mortalidad por cáncer se duplica debido a las radiaciones. N. del T.- Cancer deaths /year/1M people.- Muertes por cáncer/año/1M personas natural cancer mortality.- mortalidad natural por cáncer additional cancer deaths due to radiation.- muertes adicionales por cáncer debido a las radiaciones Dose.- Dosis IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

42 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Fuentes de radiación de fondo N. del T.- Rain washing radioactive material out of the air: La lluvia provoca deposiciones de material radiactivo en el aire. External radiation direct from cloud: Radiación externa directamente desde las nubes. Internal dose from radioactive materials in the air: Dosis interna a partir de materiales radiactivos en el aire. External dose direct from radioactive materials deposited on the ground: Dosis externa directamente de materiales radiactivos depositados en los suelos. Internal dose from eating and drinking radioactive materials in food: Dosis interna debido a incorporar materiales radiactivos contenidos en los alimentos. Internal dose from breathing in sea spray and sand: Dosis interna a causa de la respiración en medio de salpicaduras de las olas y de la arena del mar. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

43 Contribuyentes a la exposición a las radiaciones en GB
Parte No 3, Conferencia No 1 Contribuyentes a la exposición a las radiaciones en GB Biología N. del T. GB.- Gran Bretaña 4% Thoron (a form of radon): 4% De Torón, una forma de Radón 47% Radon gas from the ground: 47% De gas Radón desde los suelos 12% From food and drink: 12% A partir de los alimentos y bebidas 10% Cosmic rays.- 10% A partir de la radiación cósmica 12% Medical: 12% Médica 14% Gamma rays from the ground and buildings: 14% Radiación gamma desde los suelos y edificaciones 0.1% Nuclear discharges: 0.1% Emisiones/liberaciones nucleares 0.2% Work: 0.2% Debido a la ocupación 0.4% Fallout: 0.4% Deposiciones 0.4% Miscellaneous: 0.4% Orígenes variados Total: 2-3mSv/year.- Tota: 2-3mSv/año Total: 2-3 mSv/año IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

44 Epidemiología de los riesgos de cáncer
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Epidemiología de los riesgos de cáncer ESTUDIO DE DURACIÓN DE VIDA (Hiroshima y Nagasaki): Solo ~5% de 7,800 muertes de cáncer o leucemia se debieron a las radiaciones Otras evidencias (ejemplos) Exposiciones de tiroides con I-131 en Escandinavia Pintores de esferas con Radio Chernobil Tripulaciones de aviones Muchos otros estudios ¿Cómo llegamos a saber lo que hoy conocemos? N. del T.- Pintores de esferas con Radio se refiere a cierta usanza que hubo de emplear este material para lograr luminiscencia en las indicaciones horarias de la esfera de los relojes. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

45 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Ejemplo de exposición a las radiaciones de una tripulación aérea a la radiación cósmica Exposición de tripulación de Nueva Zelanda Rutas Internacionales 1000 horas por año, con 90% del tiempo a una altitud de 12 km dosis anual de 6.5 mSv a partir de radiación cósmica Rutas Nacionales 1000 horas por año, con 70% del tiempo a una altitud de 11 km dosis anual de 3.5 mSv a partir de radiación cósmica Adaptado de L Collins 2000 IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

46 Evidencias epidemiológicas
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Evidencias epidemiológicas Datos de los Estudios de Tiroides 131-I de Hiroshima y Nagasaki ? Esta diapositiva ilustra un problema general con la extrapolación de datos. Existe una gran incertidumbre acerca de la validez de la extrapolación lineal de no umbral, y en la actualidad es objeto de debate científico. N. del T.- Cancer deaths /year/1M people.- Muertes por cáncer/año/1M personas natural cancer mortality.- mortalidad natural por cáncer additional cancer deaths due to radiation.- muertes adicionales por cáncer debido a las radiaciones Dose.- Dosis IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

47 Problemas con los datos a bajas dosis
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Problemas con los datos a bajas dosis Los datos de cultivos celulares y de animales son de difícil extrapolación para humanos Experiencia en humanos De no ser fortuita sino controlada Sería extremadamente antiético Muchas suposiciones en el Estudio de duración de vida Pobre información de dosis (a parte o a todo el cuerpo) Condiciones existentes en paralelo desconocidas Estadísticas deficientes (pequeñas cantidades) IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

48 Parte No 3, Conferencia No 1
¿Qué pasa en el extremo de las bajas dosis del gráfico, por debajo de 100 mSv? Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Esta diapositiva y la segunda antes que ella, son similares en contenido. El conferencista puede omitir una de ellas. N. del T.- Radiation exposure (dose).- Exposición a las radiaciones (dosis) Known effects.- Efectos conocidos Effects (cancer risk).- Efectos (riesgo de cáncer) IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

49 Evidencias epidemiológicas
Parte No 3, Conferencia No 1 Evidencias epidemiológicas Biología La hipótesis lineal de no umbral, reducida a bajas dosis y bajas tasas de dosis por un factor de 2; se corresponde en general con los datos Esta diapositiva introduce otro aspecto de complicación que no ha sido tenido en consideración – los efectos dependientes de la dosis y tasa de dosis. En general los efectos biológicos de las radiaciones a bajas dosis y/o bajas tasas de dosis son menos que a dosis elevadas y únicas. Los datos en el estudio de duración de vida y las exposiciones a 131-I se derivan fundamentalmente de exposiciones únicas. Como tal, el ICRP recomienda el empleo de un Factor de eficacia de Dosis y Tasa de Dosis igual a 2 para compensar este efecto. Se ofrecen más detalles en la siguiente sección de la charla. N. del T.- Cancer deaths /year/1M people.- Muertes por cáncer/año/1M personas natural cancer mortality.- mortalidad natural por cáncer additional cancer deaths due to radiation.- muertes adicionales por cáncer debido a las radiaciones Dose.- Dosis IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

50 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología 4. Estimados de riesgo Riesgo = probabilidad de efecto Se pueden examinar diferentes efectos – se necesita observar cuidadosamente el efecto a considerar: ej. ¡Mortalidad por cáncer de tiroides NO es igual a incidencia de cáncer de tiroides!!! Estimados de riesgo; generalmente obtenidos para altas dosis y extrapolados para bajas dosis IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

51 La influencia de la tasa de dosis en los efectos estocásticos
Parte No 3, Conferencia No 1 La influencia de la tasa de dosis en los efectos estocásticos Biología Estudios en ratones, comparando irradiación aguda con exposición crónica, muestran un factor de reducción de tasa de dosis entre 2 y 5 para acortamiento de la vida, y entre 1 y 10 para inducción de tumores. En humanos, los datos de los sobrevivientes de las bombas atómicas sugieren un Factor de eficacia de Dosis y Tasa de Dosis (DDREF) de 2.0 para leucemia y 1.4 para los restantes tipos de cáncer. Se debe aplicar un DDREF ya sea si la dosis total es < 200 mGy o si la tasa de dosis es menor de 0.1 mGy/min. El asunto del DDREF viene desde la segunda diapositiva anterior a ésta. N. del T.- Dose Dose Rate Effectiveness Factor (DDREF): Factor de eficacia de Dosis y Tasa de Dosis IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

52 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Estimados de riesgo ICRP 60, resumen de riesgos de mortalidad por cáncer en la vida Estudios de muchos pacientes de RT muestran un riesgo de segunda aparición del cáncer de 5% Riesgo genético (ICRP 60): por Sv Alta dosis Alta tasa de dosis Baja dosis (0.2 Gy) Baja tasa de dosis (<0.1 Gy/h) Población trabajadora 0.08 por Sv 0.04 por Sv Población general (incluye adolesc. y niños) 0.10 por Sv 0.05 por Sv IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

53 Parte No 3, Conferencia No 1
Comparación de los riesgos del trabajador con radiaciones respecto a otros trabajadores Biología tasa media de muertes 1989 (10-6/a) Comercio 40 Producción 60 Servicios 40 Gobierno 90 Transporte 240 Construcción 320  exposición máx. permisible Minas/canteras una vez en la vida Agricultura 400 Industrias seguras  2 mSv/a Las comparaciones que se ofrecen en amarillo relacionan una persona ocupacionalmente expuesta con una cierta exposición anual, con el riesgo en otras profesiones. Las cifras son ejemplos de un país occidental – en otros países puede que sean bien diferentes según las diversas ocupaciones. El riesgo debido a las radiaciones para alguien expuesto a la dosis máxima permisible (20mSv/año) durante toda su vida laboral (que se supone de 40 años) es similar al riesgo de muerte de alguien que trabaja en la industria de construcción. En la realidad, solo muy pocas personas ocupacionalmente expuestas habrían de recibir la dosis máxima permisible en un solo año. N. del T.- Transport/utilities.- Transporte (el término puede incluir servicios tales como los de suministro de agua, gas y electricidad) IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

54 Fundamentos de los límites de exposición
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Fundamentos de los límites de exposición Los límites han cambiado con el tiempo Información biológica Los límites son más restrictivos, los riesgos de cáncer son mayores a lo considerado en los años 1950s Filosofía social Capacidad para controlar las exposiciones Esta diapositiva puede crear cierta polémica ya que mezcla prioridades sociales con estimaciones científicas de riesgo. Todo esto ha de ser tenido en consideración cuando se definen los valores límites de exposición. El conferencista puede señalar que: el cambio a que se hace referencia en la tercera línea es debido a la reevaluación del estudio de duración de vida (más detalles en ICRP report 60) lo aquí planteado es aplicable de forma análoga a otros riesgos. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

55 Comentarios sobre el feto/embrión
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Comentarios sobre el feto/embrión El feto/embrión es más sensible a la radiación ionizante que el adulto humano Evidencias en aumento de abortos espontáneos pocos días después de la concepción Incidencia en aumento Retraso mental Microcefalia (pequeñas dimensiones de la cabeza) especialmente de 8-15 semanas después de la concepción Malformaciones: del esqueleto, retardo del crecimiento, genitales Mayor riesgo de cáncer (esp. leucemia) Tanto en la infancia como posteriormente IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

56 Comentarios sobre el feto/embrión
Parte No 3, Conferencia No 1 Comentarios sobre el feto/embrión Biología El feto/embrión es más sensible a la radiación ionizante que el adulto humano Evidencias en aumento de abortos espontáneos pocos días después de la concepción Incidencia en aumento Retraso mental Microcefalia (pequeñas dimensiones de la cabeza) especialmente de 8-15 semanas después de la concepción Malformaciones: del esqueleto, retardo del crecimiento, genitales Mayor riesgo de cáncer (esp. leucemia) Tanto en la infancia como posteriormente Efecto determinista Efecto estocástico IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

57 Tipos de efectos después de irradiación intrauterina
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Tipos de efectos después de irradiación intrauterina Tiempo después de la concepción Efecto Incidencia normal en nac. vivos Primeras 3 semanas No efectos determ. o estoc. en los nac. vivos - 3ra a 8va semanas Probab. de malformación de órganosa 0.06 (1 en 17) 8va a 25va semanas Probab. de retraso mental severob 5 x 10-3 (1 en 200) 4ta sem. – resto de per. gestación Cáncer en la infancia o en la adultezc 1 x 10-3 (1 en 1000) Demasiada información – esta diapositiva, aunque se explica por sí misma, requiere unos tres minutos para su presentación. Si se requiere que la conferencia sea corta, se deberá omitir. N. del T.- IQ.- Intelligence Quotient.- Cociente de Inteligencia a Efecto determinista. Umbral ~ 0.1 Gy b Afect. 30 udes IQ: 8-15ta sem.; <afect. 30 udes IQ: ta sem. c Riesgo intrauterino ~ riesgo < 10 años de edad IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

58 Incidencia de muertes y anomalías prenatales y neonatales
Parte No 3, Conferencia No 1 Incidencia de muertes y anomalías prenatales y neonatales Biología El conferencista puede señalar que estos son datos publicados en 1954 N. del T.- Figura Incidencia de anomalías y muertes prenatales y neonatales en ratones para una dosis dada de 200R en varios momentos después de la fertilización. La escala de abajo corresponde a las estimaciones de Rugh de las etapas equivalentes del embrión humano. (las curvas fueron recreadas a partir de Russell LB, Russell WL: J Cell Physiol [Suppl 1] 43:103, 1954) Mouse.- Ratón Days postconception.- Días después de la concepción Percentage.- Porciento Pre-implantation.- Pre implante Organogenesis.- Organogénesis Fetus.- Feto Prenatal death.- Muerte prenatal Neonatal death.- Muerte neonatal Abnormalities.- Anomalías Hall, Radiobiología para el Radiólogo pág. 365 IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

59 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Riesgos genéticos Se sabe que las radiaciones ionizantes provocan mutaciones hereditarias en muchas plantas y animales PERO Estudios intensivos a descendientes de sobrevivientes de las bombas atómicas no han logrado identificar ningún incremento de anomalías congénitas, cáncer, aberraciones cromosómicas en linfocitos circulantes, ni mutaciones en proteínas de la sangre. El tercer tipo de efectos – también se denomina efectos hereditarios. Neel y colab., Am. J. Hum. Genet , 46: IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

60 Efectos estocásticos no cancerígenos de las radiaciones
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Efectos estocásticos no cancerígenos de las radiaciones Los datos del LSS han sido analizados para determinar la mortalidad no cancerígena de los fallecidos entre 1950 y 1990. Se detectó un incremento estadístico significativo en función de la dosis de radiación para: Accidentes cerebrovasculares Enfermedades cardiacas Enfermedades respiratorias Enfermedades digestivas N. del T.- LSS.- Life Span Study.- Estudio a lo largo de toda la vida Shimizu T y colab., Radiation Research, 1999; 152: IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

61 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Riesgo de muerte promedio anual en GB debido a accidentes industriales y a cáncer debido al trabajo con radiaciones Minería de carbón 1 in 7,000 Extracción de petróleo y gas 1 in 8,000 Construcción 1 in 16,000 Trabajo con radiaciones (1.5 mSv/año) 1 in 17,000 Metalurgia 1 in 34,000 Todos los tipos de fabricación 1 in 90,000 Producción química 1 in 100,000 Todos los servicios 1 in 220,000 Esta diapositiva es un resumen de la sección de riesgo en la conferencia – nada más impresionante que una estimación real de riesgos. Tomado de L Collins 2000 IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

62 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Resumen La inducción de cáncer constituye el riesgo más significativo de la exposición a radiaciones ionizantes a bajas dosis La inducción de cáncer es un efecto estocástico A elevadas dosis de radiación también influyen los efectos deterministas Resumamos los tópicos principales que abarcamos en esta conferencia IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

63 Resumen: Magnitudes de las dosis
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología Resumen: Magnitudes de las dosis Dosis absorbida (Gy “gray”) Energía transferida al tejido Dosis equivalente (Sv “sievert”) Dosis absorbida modificada por un factor de ponderación de las radiaciones Dosis Efectiva (Sv “sievert”) Dosis de radiación de cuerpo completo – una medida del riesgo El conferencista puede recordar a los participantes que la dosis equivalente y la dosis efectiva calculadas según ICRP report 60 empleando los factores que ahí se ofrecen solo se aplican a los efectos estocásticos. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

64 Parte No 3, Conferencia No 1
Biología Resumen (3) Los riesgos se pueden calcular Sin embargo: Sus valores numéricos son generalmente pequeños y pueden no ser comprendidos Las medidas a aplicar para evitar o minimizar los riesgos dependen de interpretación y de los beneficios que se perciben – esto puede variar significativamente de persona a persona así como entre sociedades Las restricciones de dosis se pueden seleccionar de modo que se igualen los niveles de riesgo de otras profesiones IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

65 ¿Dónde obtener más información?
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología ¿Dónde obtener más información? De las partes 2 y 4 del curso International Commission on Radiological Protection (ICRP) Reports. En especial: “The 1990 recommendations if the International Commission on Radiological Protection, ICRP report 60. Oxford: Pergamon Press; 1991.” International Commission on Radiation Units and Measurements (ICRU) Reports IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia

66 ¿Preguntas?

67 Pregunta ¿Por qué es limitada nuestra información sobre los efectos de las radiaciones a bajas dosis de radiación (ej. < 20mSv)?

68 La respuesta debe incluir pero no limitarse a:
Parte No 3, Conferencia No 1 Biología La respuesta debe incluir pero no limitarse a: La dosimetría es difícil a niveles próximos al valor del fondo Evidencia epidemiológica limitada La investigación y experimentación en humanos son éticamente imposibles Los efectos (de haberlos) son pocos Probablemente existe un efecto de la dosis y de la tasa de dosis – a bajas dosis y tasas de dosis los efectos de las radiaciones tienden a ser menores que a altas dosis. IAEA Training Material: Protección Radiológica en Radioterapia