Upload
buihuong
View
214
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Corría el año 1895 y las exploraciones médicas eran
realizadas mediante cirugías.
Una fractura no podía ser tratada de forma objetiva debido a la no visualización de la lesión.
La anatomía era estudiada en cadáveres y su estructura y fisiología no podría visualizarse en pleno dinamismo.
No se podía determinar la estructura del ADN.
Tampoco era posible determinar la teoría completa de la fisiología celular.
Hechos
Hechos
Y entonces: ¿Que pasaba antes?El oscurantismo de la Ciencia Médica y prueba –error
con fármacos.
Ocultismo.
Los Rx descubierto en 1895 por Wilhelm Röntgen.
La radiactividad es descubierta simultáneamente en 1897 por Henri Becquerel y Marie Curie.
Hechos
Radiaciones Ionizantes
¿Qué son las radiaciones Ionizantes?
Se llama RadiacionesIonizantes a aquellasemisiones de ondaselectromagnéticas opartículas cuyasenergías son capaces deproducir ionización enla materia con la cualinteractúa.
FOTON O Rx
ION + e-
Radiaciones Ionizantes
¿Todas las radiaciones ionizantes son iguales?
Las radiaciones ionizantesse caracterizan por supoder de ionización,penetración o atenuación, la deposición de energía,etc.
Radiaciones Ionizantes
¿Cuales son los tipos de Radiaciones Ionizantes?
Las podemos clasificar en dos grandes grupos: las partículas y las ondas electromagnéticas
Las partículas: cargas o no cargadas.
Las ondas electromagnética según su frecuencia: Rx o rayos gamma.
Radiaciones Ionizantes
Partículas Cargadas: Electrones
Protones
Iones con He++, llamada partícula alfa.
Partículas No cargadas: Neutrones Térmicos.
Neutrones Rápidos.
Neutrino.
¿Como interactúan con la materia?
Dependiendo del tipo de radiación, pero todas producen Ionización.
Se cuantifican mediante magnitudes como la TLE.
Los que poseen alta TLE como partículas alfa ionizan la materia de manera mas intensa, que los que poseen menor TLE.
Radiaciones Ionizantes
V0
m
Ec = mV02 /2 Ec = mV2
f /2
Vf
m
Ionización
+
-
Carga del átomo: cero
+ = -
Carga del átomo: positivo
+= -
Excitación: el átomo adquirió energía pero no
la suficiente para expulsar al electrón
Primeras observaciones de los efectos de la radiación ionizante
1895 Rayos X descubiertos por Roentgen
1896 Primera quemadura de piel informada
1896 Primer uso de rayos X en el tratamiento de cáncer
1896 Becquerel: descubrimiento de la radioactividad
1897 Primeros casos de daños en la piel informados
1902 Primer informe de cáncer inducido por rayos X
1911Primer informe de leucemia y cáncer de pulmón por
exposición ocupacional
191194 casos de tumor informados en Alemania (50 de
ellos Radiólogos)
Información proveniente de:• Estudios humanos (epidemiología)• Estudios de animales y plantas (radiobiología experimental)• Estudios fundamentales de células y sus componentes (Biología
celular y molecular)
Estas fuentes de información, y su interacción,son la clave para entender los efectos de laradiación en la salud.
Efectos de la exposición a la radiación
Radiobiología
A principio de los años 50 , estudios dedifracción de Rx realizados por RisalindFranklyn y Maurice Wilkins mostraronque el acido desoxirribonucleico (ADN)es una macromolécula formada por doshélices.
En la década del 60 se describe elproceso de replicación del ADN comoun proceso en que se requieredesarrollar total o parcialmente lamolécula. Separar la hebras y que cadauna de ellas sirva como un molde.
Radiobiología
Errores en la replicación pueden traducirse comouna mutación (cambio de las secuencias de basenitrogenadas del ADN) y pude conducir aldesarrollo de las neoplasias.
El daño en el ADN se puede manifestar en esta etapade la célula, pero dicho daño también puede ocurriren la etapa de transcripción y respiración celular.
29
Cromosomas
El blanco crítico: ADN
Esqueleto de azúcar-fosfato
Puentes de hidrógeno
UNA VUELTA DE HÉLICE = 3,4 nm
Base
Daño del ADNAlteración de la base
Simple o doble
quebradura de
ligamento
Quebradura simple
de ligamento
Sitio abásico
Lesión
compleja
Resultados tras la exposición de la célula
Mutación del ADN La célula
sobrevive pero
mutada
¿Cáncer?
Célula muerta
Reparación de
la mutación
Célula inviable
Célula viableAlteración de
la base
Quebradura simple
de ligamento
Sitio abásico
Base alterada
La encima Glicosilasa reconoce la
lesión y libera la base dañada
AP-endonucleasa hace una
incisión y libera el azúcar
El ADN polimerasa llena los
espacios resultantes pero la mella
continua
El ADN ligasa sella el corte.
Reparación completa.
El ADN ha sido reparado sin
perder la información genética
TEJIDONORMAL
Estrato de celulas diferenciadas
Célula dividiéndoseen el estrato basal Lamina
basal
Capilar
DISPLASIA
Ocurren mas mutaciones. La célula iniciada ha ganado ventajas proliferantes Las células se comienzan a dividir rápidamente y se acumulan en el epitelio.
TUMOR BENIGNO
Mas cambios dentro de la línea de células proliferantes promueve el desarrollo pleno de un tumor.
TUMORMALIGNO
El tumor penetra a través de la lamina basal. Las células son irregulares y la línea celular es inmortal. Las células tienen una movilidad incrementada y son invasivas.
METÁSTASIS
Las células cancerosas atraviesan la pared de un vaso linfático o de un capilar sanguíneo. Ahora pueden migrar a través del cuerpo y sembrar nuevos tumores.
Reparación
El cuerpo humano contiene alrededor de 1014
células. Una dosis absorbida de 1 mGy por año(fuentes naturales) produciría alrededor de 1016
ionizaciones, lo que significa 100 por cada célula delcuerpo. Si asumimos que la masa de ADN es el 1%de la masa de la célula, el resultado será unaionización en la molécula de ADN en cada célula delcuerpo cada año.
Radiosensibilidad
Baja RS Músculo, hueso, sistema nervioso
Mediana RSPiel, organos del mesodermo
(hígado, corazón, pulmones)
Alta RS
Médula ósea, bazo, timo, nodos
linfáticos, gónadas, lente cristalino,
linfocitos.
Efectos biológicos a nivel celular
Posibles mecanismos de muerte celular:
• Muerte física
• Muerte funcional– Muerte durante la
interfase
– Demora en la mitosis
– Falla reproductiva
Los efectos celulares de la
radiación ionizante son estudiados
por curvas de supervivencia celular.
% s
up
erv
ive
nc
ia d
e la
cé
lula
(s
em
i lo
ga
ritm
o)
Dosis
n = blancos
Dq
D0
(umbral)
(radiosensibilidad)
100%
Físicos LET (Transferencia lineal de energía):
RS Tasa de dosis: RS Temperatura RS
Químicos Aumento de la RS: OXÍGENO, drogas
citotóxicas. Disminución de la RS: SULFURO (cys,
cysteamine…)
Biológicos Estado del ciclo:
RS: G2, M RS: S
Reparación del daño (el daño sub-letal puede ser reparado p. ej. dosis fraccionadas)
G1
S
G2
M
G0
LET
LET% c
élu
las
so
bre
viv
ien
tes
Factores que afectan la radio-sensibilidad
.....
.....
.............
Låg LET
Hög LET
bajo LET
alto LETalto LET
bajo LET
Dosis absorbida
Fracción de sobrevida
LET (transferencia lineal de energía) es la cantidad de energía (MeV) que una
partícula perderá al atravesar una cierta distancia (m) de un material.
Supervivencia de la celula -calidad de la radiación
Adaptado de Marco Zaider (2000)
Patron de ionizaciónPatrón de ionización generado en las células por una dosis absorbida de 10mGy
(1Rad), diámetro celular de 5µm
Rayos Gamma de 1MeV, produce ~ 150
pares de iones en un arreglo
sustancialmente aleatorio, este patrón es
similar en todas las otras células
Neutrones de 1MeV, produce ~ 6500
pares de iones en un arreglo
sustancialmente lineal. Este patrón ocurre
en ~2% de las células, mientras que un
~98% de las células no reciben energía
Efectosdirectos
Efectosindirectos
Muerte celular
Daño primario
Célula modificada
Daño del órgano
Célulassomáticas
Célulasgerminales
Efectos hereditarios
Leucemia cáncer
Muerte delorganismo
Reparación
Efectos deterministas Efectos estocásticos
Efectos Biológicos
RADIOBIOLOGÍALey de Bergonie y Tribondeu
• Las células madres son masradiosensibles; cuanto masmadura es una célula, mejorresiste a la radiación.
• Las órganos y tejidos masjóvenes son los de mayorRADIOSENCIBILIDAD.
La radiosensibilidad depende del estado metabólico del
tejido irradiado.
RADIOBIOLOGÍALey de Bergonie y Tribondeu
• Cuando la tasa metabólica eselevada mayor es laradiosensibilidad.
• Al aumentar la tasa deproliferación celular y la tasade crecimiento de los tejidos,también lo hace laradiosensiblidad.
La radiosensibilidad depende del estado metabólico del
tejido irradiado.
Ley de Bergonie y Tribondeu
RADIOBIOLOGÍA
APLICACIÓN:
• Protección Radiológica.• Radiodiagnóstico:• El feto es el mas Radiosensible.
• Radioterapia:• Control tumoral.
Ley de Bergonie y Tribondeu
RADIOBIOLOGÍA
Protección Radiológica.
Condiciones relativas a los jóvenes
I.19. Ninguna persona menor de 16 años deberá estarsometida a exposición ocupacional.
I.20. No deberá permitirse a ninguna persona menor de18 años que trabaje en una zona controlada a no ser que lohaga bajo supervisión y exclusivamente con fines decapacitación.
RADIOBIOLOGÍA
FACTORES FÍSICOS QUE INFLUYEN EN LA
RADIOSENSIBILIDAD.
Transferencia Lineal de Energía (TLE).
Eficacia Biológica Relativa (EBR).
Fraccionamiento – Protracción.
RADIOBIOLOGÍA
FACTORES FÍSICOS QUE INFLUYEN EN LA
RADIOSENSIBILIDAD.
Transferencia Lineal de Energía (TLE).
La capacidad de la radiación ionizantes paraproducir una respuesta biológica aumenta alhacerlo la TLE de la Radiación.
RADIOBIOLOGÍATransferencia Lineal de energía de varias
radiaciones.
Tipo de Radiación TLE ( KeV/micrómetro)
Rx de25 MeV 0,2
R gamma de Co-60 0,5
Electrones de 1 MeV 0,3
Rx de diagnostico 2
Protones de 10 MeV 4
Neutrones Rápidos 50
Partícula alfa de 5 MeV 100
Núcleos Pesados 1000
RADIOBIOLOGÍA
Eficacia Biológica Relativa (EBR).
Eficacia Biológica Relativa (EBR) es coeficienteque demuestra el efecto de la radiación adiferentes TLE.
omismoefectcD
DEBR
0
RADIOBIOLOGÍA
FACTORES FÍSICOS QUE INFLUYEN EN
LARADIOSENSIBILIDAD.
Protracción
Si se suministra una dosis de radiación duranteun periodo de tiempo largo en vez de hacerlorápidamente, su efecto será menor .
Dosis en forma continua a baja tasa de dosisprolongando el tiempo de aplicación, se diceentonces que es un fenómeno de protracción.
RADIOBIOLOGÍA
FACTORES FÍSICOS QUE INFLUYEN EN
LARADIOSENSIBILIDAD.
Protracción
Ejemplo:
Dosis de 60 u suministrado durante 3 min. esletal para un ratón ,pero si son 60 u a 1 u/halcanza un valor de 60 u, el ratón sobrevive.
RADIOBIOLOGÍA
FACTORES FÍSICOS QUE INFLUYEN EN
LARADIOSENSIBILIDAD.
Fraccionamiento
El fraccionamiento reduce los efectos letales ypermite la reparación y la recuperación de lostejido entre las dosis suministrada
Se aplica normalmente en oncología enRadioterapia, a los tumores.
RADIOBIOLOGÍA
FACTORES FÍSICOS QUE INFLUYEN EN
LARADIOSENSIBILIDAD.
Fraccionamiento – Protracción
Ejemplo:
Dosis de 600 u a una tasa de dosis de 60u/min.pero en doce fracciones iguales de 50u,separadas entre si por 24 h. ,el ratón sobrevive.
RADIOBIOLOGÍA
FACTORES BIOLOGICOS QUE INFLUYEN EN LA
RADIOSENSIBILIDAD.
Efecto del Oxigeno.
Edad.
Sexo.
Recuperación.
Agentes Químicos.
RADIOBIOLOGÍA
FACTORES BIOLOGICOS QUE INFLUYEN EN LA
RADIOSENSIBILIDAD.
• Efecto del Oxigeno.
Aeróbico: el tejido mas sensible a la radiación
Anoxia: el tejido es menos sensible a laradiación
omismoefect
A
D
DRPO
02
RADIOBIOLOGÍAFACTORES BIOLOGICOS QUE INFLUYEN EN LA
RADIOSENSIBILIDAD.
• Efecto de la edad.
Debido a los cambios metabólicos y deproliferación celular can la edad laradiosencibilidad cambia.
RADIOBIOLOGÍAFACTORES BIOLOGICOS QUE INFLUYEN EN LA
RADIOSENSIBILIDAD.
• Efecto del Sexo.
Experimentalmente aunque noconcluyente, las mujeres pueden soportarde un 5 al 10 % mas de radiación que losvarones.
RADIOBIOLOGÍA
FACTORES BIOLOGICOS QUE INFLUYEN EN LA
RADIOSENSIBILIDAD.
Recuperación.
• Las células humanas son capaces derecuperarse de los daños producidos porradiación
• El daño sobre la célula puede ser subletal o letal.
• La recuperación de un conjunto de células esdebida a la combinación de la reparación yrepoblación celular
Promedio anual de riesgo de muerte en el Reino Unido por accidentes industriales y por
cáncer debido al trabajo con radiación
Mina de carbón 1 en 7,000
Extracción de gas y petróleo 1 en 8,000
Construcción 1 en 16,000
Trabajo con radiación (1.5 mSv/y) 1 en 17,000
Manufactura del metal 1 en 34,000
Todas las manufacturas 1 en 90,000
Producción química 1 en 100,000
Todos los servicios 1 en 220,000
Comparación entre riesgos de trabajadores radiológicos y otros trabajadores
Tasa promedio de muerte 1989
(10-6/año)
Comercio 40
Manufactura 60
Servicios 40
Gobierno 90
Transporte 240
Construcción 320
Agricultura 400
Minas 430
Industrias seguras
2 mSv/año (100 mSv
a lo largo de la vida)
Máximo nivel de exposición
permitido (20 mSv/año o1000 mSv a lo largo de la vida)
Las siguientes actividades se asocian a un riesgo de muerte de 1/1,000,000
• 10 días trabajando en un departamento de medicina nuclear
• Fumar 1.4 cigarrillos• Vivir 2 días en una ciudad contaminada• Viajar 6 minutos en canoa• 1.5 minutos de montañismo• Viajar 480 km en auto• Viajar 1,600 km en avión• Vivir 2 meses junto a un fumador• Beber 30 latas de gaseosa dietética
Riesgos
Disminución de expectativa de vida:
Hombre soltero 3500 díasHombre fumador 2250 díasMujer soltera 1600 días30% sobrepeso 1300 díasCáncer 980 díasTrabajador de la construcción 300 díasAccidente automovilístico 207 díasAccidente hogareño 95 díasTrabajo administrativo 30 díasAnálisis radiológico 6 días
Riesgos
Ejemplo: uso justificado de la CT Embarazada involucrada en accidente de automóvil
Cráneo
del feto
CostillasSangre
fuera del
útero
Dosis al feto de 20 mGy
INTERNATIONAL
COMMISSION ON RADIOLOGICAL PROTECTION
Se le hizo una exploración TC de 3 minutos y fue
llevada al quirófano. Ella y su hijo sobrevivieron
Sangre libre
Desgarro renal de la aorta
(sin contraste dentro) Laceración esplénica