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Peligros de la radiación

La protección radiológica de las personas y del medio ambiente de los posibles daños de la radiaciones ionizantes se fundamenta en la aplicación de tres principios básicos: justificación, optimización y limitación de dosis.

El principio de justificación implica que cualquier actividad en las que exista una exposición a radiaciones ionizantes debe estar previamente justificada por las ventajas prácticas que de ella se deriven.

Esto quiere decir, por ejemplo, que si a una persona se le realiza una radiografía de tórax es porque dicha radiografía proporciona un importante beneficio desde el punto de vista del diagnóstico de enfermedades; no estaría permitido que dicha radiografía se realizara porque sí, sin motivo que la justifique.

El principio de optimización implica que las exposiciones a radiaciones ionizantes se deben mantener en el nivel más bajo que razonablemente sea posible.

Este principio se traduce en la práctica en que las actividades que implican exposición a radiaciones ionizantes se planifican rigurosamente, analizándose en detalle qué se va a hacer y cómo se va a hacer, y estableciéndose las medidas de protección que sean necesarias para alcanzar el nivel de exposición más bajo posible. Es bastante habitual que este principio aparezca bajo la denominación de principio ALARA que es un acrónimo de la traducción inglesa del término "tan bajo como razonablemente sea posible alcanzar"

El principio de limitación de dosis implica que las exposiciones a radiaciones no deben superar determinados límites reconocidos internacionalmente.

Los límites de dosis que actualmente se recogen en la legislación española (Real Decreto 53/1992) son de 50 milisievert por año para trabajadores profesionalmente expuestos a radiaciones ionizantes y de 5 milisievert por año para las personas del público. Estos límites se encuentran actualmente en fase de revisión para su adaptación a la legislación española. El es milisievert la unidad utilizada para medir las dosis de radiación.

Para tener una idea de su magnitud se puede indicar que:

Como consecuencia de la exposición a la radiación natural procedente de los rayos cósmicos una persona puede recibir como media 0,25 milisievert /año.

Como consecuencia de la exposición a la radiación natural procedente de la corteza terrestre una persona puede recibir como media 0,45 milisievert /año.

Como consecuencia de la exposición a la radiación natural procedente del gas radón una persona puede recibir como media 1,20 milisievert/año.

Como consecuencia de la exposición a la radiación natural procedente de alimentos y bebidas una persona puede recibir como media 0,30 milisievert /año.

Como consecuencia de una exploración radiográfica de aparato digestivo una persona puede recibir como media 3 milisievert.

Como consecuencia de una exploración radiográfica de cabeza mediante tomografía axial computarizada (TAC) una persona puede recibir 3 milisievert.

Los elementos radiactivos emiten energía en tres formas diferentes: 1) por radiación de gran penetración, semejante a los rayos X; 2) por electrones de movimiento rápido, y 3) por pequeñas porciones del núcleo. Todas ellas tienen la virtud de dañar a los organismos vivos.

Como se transmite la radiación: irradiaciones externa e interna

Hay dos formas: la primera es desde una fuente externa de radiación, por ejemplo un tubo de rayos X. La segunda es por ingestión o inhalación de materiales radiactivos, y esto se denomina irradiación interna, puesto que las fuentes de radiación están dentro del cuerpo. Es obvio que este tipo plantea los problemas más importantes en cuanto a los peligros que productos del desecho radiactivo entrenan para la salud. El que un material radiactivo constituya o no un importante peligro biológico depende de dos propiedades totalmente independientes: la naturaleza química de la substancia y la vida media de los radionúclidos.

La naturaleza química de la sustancia

La naturaleza química de una substancia y no la radiactiva es lo que determina si puede o no penetrar en la cadena alimenticia y ser adquirida por los animales, las plantas y finalmente por el hombre. Por ejemplo, el Sr-90, un producto radiactivo secundario de las pruebas atmosféricas de armas nucleares, se parece al calcio desde el punto de vista químico. Es absorbido, pues, por las plantas, de donde es ingerido por herbívoros, como las vacas. Al igual que el calcio, e concentra luego en la leche de los animales y pasa a formar parte de la dieta humana. En el hombre se convierte en parte estructural de los huesos, junto con el calcio ingerido. Por consiguiente, a medida que la desintegración radiactiva prosigue, las células del hueso y de 1a medula se convierten en el blanco directo de la radiación proveniente de esta fuente.

Otro isótopo importante de la precipitación radiactiva es el Cs-137 (vida media = 30 años), que es químicamente similar al potasio. Se acumula en los tejidos musculares, en tanto que el Sr-90 lo hace en los huesos y la leche. El Cs-137 constituye, por consiguiente, una fuente más importante de radiactividad en la dieta de los esquimales, que comen carne de caribú.

La red alimenticia posee la capacidad no solo de transportar, sino también de concentrar materiales diversos. La concentración de radioisótopos en la cadena alimenticia de las regiones árticas es particularmente alta. El efecto de esta concentración se observó al descubrir que los esquimales absorbían más precipitación radiactiva que la gente que vivía en otras zonas de la Tierra en las que la precipitación era mayor. El primer pasó en esta concentración altamente eficiente lo proporciona el liquen ártico, planta que obtiene su alimento mineral directamente de las partículas de polvo que se posan sobre ella. Es por esta razón que el liquen reúne el polo de la precipitación radiactiva de modo particularmente eficiente. En el verano, el caribú se desplaza hacia el norte de la tundra, y allí vaga por extensas regiones en busca de liquen, que constituye una parte importante de su dieta.

Es como si alguien lo mandara a reunir el Cs-137 y llevarlo consigo a su regreso, tarea que realiza a la perfección. Luego, los esquimales comen el caribú, que a veces es su único alimento, de este modo obtienen la concentración mayor en la cima de la cadena alimenticia.

La vida media de los radionúclidos

Aun cuando la substancia penetra en la cadena alimenticia, tal como se acaba de describir, si su vida media es muy breve (de segundos, o minutos) no creará peligro alguno, puesto que 1a mayor parte del material se habrá desintegrado mucho antes de su entrada. Y en forma análoga, si la vida media se mide en millones de años, se producirá una cantidad insignificante de radiación durante la vida. En nuestro ejemplo anterior, la vida media del 90Sr es de aproximadamente 28 años. Así pues, este isótopo posee la propiedad de ser incorporado al tejido vivo y, si se absorbe en cantidad suficiente, podrá crear una radiación significativa.

Efectos de la radiación sobre las células vivas

Los rayos X pueden expulsar a los electrones de los átomos con los que chocan. Este daño puede afectar a ciertas moléculas que son necesarias para 1a célula.

Una de estas moléculas es el ácido desoxirribonucleico (DNA), que contiene toda la información genética que se requiere para el desarrollo y la conservación de la célula. El DNA constituye un blanco sensible a la radiación, y cuando una célula recibe radiación, las cadenas del DNA tienden a romperse en fragmentos. Si la velocidad de suministro de la radiación es pequeña, los mecanismos de reparación de la célula podrán sellar las roturas de las cadenas, pero más arriba de determinada velocidad el proceso de reparación no puede mantener el paso, y la fragmentación del DNA se hace irreversible.

Los tipos de células difieren considerablemente en su sensibilidad a la radiación. Por regla general, los que se dividen con mayor rapidez son aquellos que la radiación destruye más fácilmente. Dichos tipos comprenden las células de la médula ósea, que elabora los glóbulos, leucocitos, los eritrocitos y las plaquetas de la sangre; las que revisten el tubo gastrointestinal y los folículos pilosos, así como las células productoras de esperma. Por el contrario, las células musculares y nerviosas, que no se dividen en el adulto, son muy resistentes incluso a grandes dosis de radiación. Sin embargo, esta regla no es invariable. En efecto, ni los linfocitos, ni los óvulos se dividen en circunstancias normales, pero ambos son sumamente fáciles de destruir por radiación.

Desde hace algunos años, se sabe que la radiación constituye una inductora poderosa de mutaciones, las cuales se producen cuando el DNA es alterado en alguna forma. En ocasiones tan notorias que los cromosomas muestran un aspecto anormal al contemplarlos bajo el microscopio. Otros cambios son mucho más sutiles y tienen lugar solo durante un trecho diminuto del DNA.

La importancia de las mutaciones, cualquiera que sea su tipo, radica en que: 1) pueden producir cambios en la función de los genes a los que afectan, y 2) pueden ser transmitidas a las células hijas.

Efectos sobre el cuerpo entero

Resulta apropiado dividir dichos efectos en: "somáticos, o sea aquellos que se limitan a la población sometida a la radiación, y los genéticos, o sea los que son heredados por generaciones subsiguientes.

Efectos somáticos tempranos: enfermedad por radiación

En diversas ocasiones, durante los últimos 75 años, grupos de personas han estado expuestos a grandes dosis de radiación ionizante por periodos que han ido desde unos segundos a algunos minutos. Los holocaustos de Hiroshima y Nagasaki, y los accidentes ocurridos en instalaciones nucleares civiles proporcionan mucha información acerca de lo que la radiación puede hacer cuando se administra en grandes cantidades al cuerpo durante un breve periodo. Consideremos primero el resultado más simple y terrible del efecto de la radiación, esto es, la muerte. La figura muestra la relación entre la dosis administrada a una población de animales y el porcentaje de población que sobrevive tres semanas o más a la exposición. Hasta una dosis aproximada de 250 rads prácticamente todos sobreviven. Cuando la dosis se eleva por encima de este punto, la supervivencia empieza a disminuir abruptamente, y por encima de 700 rads, todos mueren.

Unidad

Abreviatura

Definición y aplicación

Desintegración por segundo

Dps

Velocidad de radiactividad en la que un núcleo se desintegra cada segundo. La radiación de fondo natural del organismo humano es 2 a 3 dps, aproximadamente.

Curie

Ci

Otra medida de la radiactividad. Un Ci = 37,000 millones de dps.

Microcurie

MCi

Millonésima de Curie, o 37000 dps

Roentgen

R

Medida de intensidad de los rayos X o gamma, en términos de la energía de radiación absorbida por un cuerpo. La dosis de la radiactividad natural para el ser humano es de 5 R durante los 30 primeros años de vida. Una simple radiografía dental da aprox. 1 R.

Rad

 

Otra medida de dosis de radiación, equivalente a la absorción de 100 ergios por gramo de tejido biológico.

Rem

 

Medida del efecto que tiene en el hombre la exposición a la radiación; toma en cuenta tanto la dosis de radiación como el potencial del daño biológico de la misma. 100 ergios por gramo (rayos x) = 1 rad x 1 = 1 rem. 100 ergios p/gr. (neutrones) = 1 rad x 10 = 10 rems.

Acaso significa esto que las dosis inferiores a 250 rads no producen efecto observable alguno? En absoluto. Incluso si los individuos expuestos no mueren, pueden enfermar gravemente. A dosis que oscilen entre 100 y 250 rads, la mayoría de las personas sufrirán fatiga, nausea, vomito, diarrea y perdida moderada de cabello a los pocos días de la exposición, pero la mayoría se recupera por completo de la enfermedad aguda. En cambio, en el caso de dosis que fluctúen entre 400 y 500 rads, la perspectiva no es tan buena.

Durante los primeros días, la enfermedad es similar a 1a del grupo anterior. Los síntomas podrán desaparecer por algún tiempo, pero reaparecerán al cabo de tres semanas de la exposición. Además, debido a que la radiación ha afectado la función de la medula ósea, bajara el numero de leucocitos y de plaquetas. Y esto reviste gran importancia, porque sin leucocitos el cuerpo no puede combatir 1a infección, y sin plaquetas la sangre no coagula. Aproximadamente e1 50 por 100 de las personas expuestas en este margen de dosis morirán y la mayoría de las muertes será por infección o hemorragia.

Si la dosis administrada es de unos 2000 rads, las primeras semanas de la enfermedad serán iguales que en los grupos precedentes y a la segunda semana estas personas enfermaran de gravedad, con fuerte diarrea, deshidratación · una infección que terminará con la muerte. En efecto, a estos niveles las células del tubo gastrointestinal sin dañadas antes que la toxicidad de la médula ósea tenga ocasión de agravarse, y dichos pacientes pueden morir aun antes de que los recuentos de elementos figurados de la sangre hayan bajado a niveles peligrosos.

A dosis mayores de 10000 rads, los experimentos con animales han mostrado que la muerte, que puede sobrevenir pocas horas después de administrar la dosis, se debe a lesión del cerebro y del corazón.

Efectos somáticos diferidos

De los efectos somáticos tardíos de la radiación (esto es de los que tienen lugar meses o años después de la exposición), ninguno ha sido mejor estudiado ni objeto de mayor preocupación que el aumento de frecuencia de cáncer en los que alguna vez fueron sometidos a radiación. Antes que se conocieran los peligros de la radiación, los trabajadores de los primeros tiempos no adoptaban precaución alguna en la manipulación de materiales radiactivos y sufrieron una frecuencia mucho mayor de cáncer de la piel. Cabe mencionar también el celebre caso de las trabajadoras de las esferas de reloj de radio en los años veinte. Pintaban las esferas de los relojes con la pintura fosforescente del radio que se utilizaba en la época y acostumbraban meterse el extremo del pincel a la boca antes de aplicar la pintura a la cara de la esfera. En años ulteriores, este grupo experimento una frecuencia muy alta de tumores óseos. Los supervivientes de los ataques atómicos de Hiroshima y Nagasaki presentaron muchos más casos de leucemia, en los 10 años que siguieron a los bombardeos, de lo que habría podido esperarse de un grupo de aquel tamaño y, más tarde, la frecuencia de otros tipos de cáncer parece aumentar también.

La terapéutica médica proporciona también enseñanzas. Por ejemplo, los niños nacidos de mujeres cuya pelvis fue sometida a rayos X durante el embarazo presentan un riesgo mayor de contraer leucemia que aquellos cuyas madres no han experimentado esa exposición.

El cáncer no constituye el único efecto somático tardío. Presentan también propensión a la formación de cataratas en el cristalino. Además, un acortamiento de la vida.

Efectos genéticos

Consideremos ahora esos efectos de la radiación que no se manifiestan en el individuo, sino que producen mutaciones en el material genético de las células reproductoras (los espermatozoides y los óvulos) que se transmiten a las generaciones sucesivas. En todos los sistemas experimentales estudiados en el laboratorio se ha demostrado que la radiación constituye un poderoso elemento causante de mutaciones.

Algunas soluciones

Si queremos disminuir, pues, a un grado mínimo los efectos somáticos y genéticos de la radiación, la tarea es clara: debemos reducir al mínimo la exposición innecesaria a la radiación. Para hacerlo en forma inteligente, necesitamos primero conocer la contribución de las diversas fuentes de radiación que afectan al hombre. Sin duda la principal es la radiación de fondo; en efecto, esta representa aproximadamente 0.125 rads anuales para las gónadas por persona y proviene de fuentes espaciales, de la corteza terrestre y de los materiales de construcción. Ahora que las pruebas atmosféricas de armas nucleares han disminuido considerablemente, la precipitación radiactiva representa un aumento muy pequeño con respecto a la radiación de fondo. En el mundo occidental, la mayor adición a la radiación de fondo proviene del empleo de los rayos X para el diagnostico. Los mejores cálculos indican que por termino medio, esos estudios aumentan en un 50 por 100 la carga de la radiación de fondo genéticamente significativa para la población. ("Radiación genéticamente significativa" que es la que llega a las gónadas de las personas que se encuentran todavía en el grupo de edad reproductora.)

Desde 1928, la Comisión Internacional para la Protección Radiológica (GIPR), grupo compuesto de científicos de muchos países, ha estado promoviendo normas de radiación, estableciendo para ello dosis máximas de irradiación a que se puede someter el cuerpo de los miembros de una población.

La forma general en que esto suele hacerse es la siguiente: los resultados de experimentos en animales a quienes se aplican altas dosis de radiación se extrapolan retroactivamente a dosis bajas para obtener una apreciación del efecto probable de esa irradiación en animales y personas. Al hacerlo se parte siempre del supuesto de que no hay umbral seguro; esto es, no existe un nivel de dosis baja de radiación por debajo del cual esta sea totalmente inofensiva. La mayoría de los científicos, están de acuerdo en que la hipótesis de "ausencia de umbral" es valida; en todo caso, constituye un supuesto seguro porque no sabemos con certeza la verdad. En la actualidad, la CIPR recomienda a los miembros de la población general (esto es, a los que no trabajan diariamente con la radiación) una dosis máxima de 5 rads durante su vida, lo que equivale a aproximadamente 170 milirrads al año.

Esto comprende toda la radiación, excepto la del ambiente natural y las fuentes medicas.

La CIPR ha calculado que si la población entera de Estados Unidos se expusiera a dicho nivel máximo, se producirían alrededor de 2500 casos más de cáncer cada año. Linus Pauling estima que el numero se acerca a 96000 nuevos casos. Los doctores Arthur Tamplin y John Gofman, dos radiólogos que han criticado duramente la norma de 170 milirrads por año, ponen el numero en 30000.

La Comisión de Energía Atómica de Estados Unidos se ha apresurado a señalar que es imposible que toda la población pudiera verse expuesta a semejante nivel; por el contrario, solo aquellos que viven o trabajan en las cercanías de un reactor nuclear podrían aproximarse a dicho limite y, si lo hicieran, los que estaban más lejos del lugar recibirían mucha menor radiación.

Debemos destacar que todos estos cálculos se basan en hipótesis que parecen razonables, pero que no han sido comprobadas y que todas ellas implican burdas aproximaciones de las estimaciones finales. Sin embargo, la enseñanza es clara: para tener los reactores nucleares hemos de pagar algún precio: el aumento de frecuencia del cáncer.

Ya vimos que la radiación crea muchos peligros para la salud humana. Algunos son fáciles de averiguar (por ejemplo, la enfermedad aguda por radiación), en tanto que otros son difíciles (tales son los efectos genéticos sobre las generaciones futuras). Así pues, la responsabilidad de los que utilizan la radiación es enorme, porque las consecuencias de lo que actualmente hacen se extiende hasta aquellos que no han nacido todavía. Si la radiación solo fuera peligrosa, no seria difícil adoptar decisiones normativas, pero las cosas no son tan sencillas. En efecto, sus beneficios reales y posibles son muy grandes. El diagnóstico medico moderno no se concibe sin los rayos X. Hemos dicho que la radiación puede aumentar la frecuencia de cáncer en las poblaciones expuestas, pero deberíamos mencionar también que la radioterapia puede en ocasiones curar a los cancerosos y aliviar su dolor.

No existe manera alguna de comparar los beneficios actuales con los peligros que puede acarrear en el futuro. Sin embargo, hay algunas medidas que deben adoptarse. Por ejemplo, un examen radiográfico debería efectuarse solo cuando sea verdaderamente necesario, en especial si se trata de niños y adultos en edad de procrear. Siempre que sea posible, debería proporcionarse protección gonadal al paciente. Excepto en casos de urgencia, las mujeres en edad de procreación solo deberían someterse a esos exámenes en las dos primeras semanas del ciclo menstrual, puesto que el embarazo es muy improbable durante este intervalo.

Las reacciones nucleares en cadena proporcionan la principal fuente de radiación que puede afectar a la humanidad. En las secciones siguientes se explorara esta amenaza con más detalle.

 

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