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Clase 4

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Los decaimientos radiactivos de los diferentes núcleos se carecterizan por estos 3 conceptos

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Esta es una propiedad que caracteriza el decaimiento radiactivo de cada núcleo.

Los núcleos sólo pueden existir en niveles de energía fijos; por tanto, la energía de la emisión, para pasar de un estado a otro, es simpre la misma para un núcleo dado. Esta energía permite identificar el nucleido

Los núcleos hijos de los procesos desintegración radiactiva αy β, no siempre se forman en su estado básico. Esto puede dar lugar a la emisión de cuantos γcomo mecanismo de desexcitación.

El espectro energético de la radiación gamma emitida tiene carácter discreto, que se corresponde con la distribución de niveles energéticos del núcleo hijo.

Por ejemplo: 137 Cs emite radiación γde 0.662 MeV, 22 Na emite radiación γde 1.27 MeV y 60 Co emite radiación γde 1.17 MeV y 1.33 MeV.

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La tercera propiedad del decaimiento radiactivo es su rapidez.

La actividad de una muestra es la cantidad de desintegraciones que sufre en el tiempo. Su unidad es el becquerel (Bq), la unidad antigua es el curie (Ci).

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Si se tiene una muestra con un número de átomos de un isótopo radiactivo, el número medio de núcleos dN que se desintegrará en un intervalo de tiempo dt, es proporcional medio de núcleos dN que se desintegrará en un intervalo de tiempo dt, es proporcional al número de átomos N presentes en la muestra, en el instante t

La cantidad λse llama constante de decaimiento radiactivo total y es carácterísitiva de cada nucleido y cada tipo de decaimiento que este puede sufrir. Ella reprensata la probabilidad de que haya una emisión en un tiempo dado.

Si se sustituye t = τ= 1/λ en la ecuación anterior, se obtiene N=No/e. Este τse conoce como vida media (mean life). Es el valor esperado de tiempo necesario para que una población inicial de núcleos radiactivos

No, decaiga 1/e de su valor original.

Representa el tiempo de vida promedio de los núcleos individuales, desde un valor de tiempo arbitrario t0, hasta que se desintegran

en un tiempo t.

El tiempo de vida media τse conoce también como el tiempo necesario para que todos los núcleos iniciales de una muestra se desintegren, si la actividad de la muestra se mantiene constante, a pesar de su decaimiento exponencial.

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Es el valor absoluto de la carga total de los iones de un signo producidos en aire, cuando todos los electrones liberados por fotones, en un volumen elemental de aire cuya masa todos los electrones liberados por fotones, en un volumen elemental de aire cuya masa es dm, son completamente frenados en aire.

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La transferencia de energía de un fotón al medio, incluye dos etapas: interacción con un átomo, causando el movimiento de electrones, y la transferencia de energía del electrón átomo, causando el movimiento de electrones, y la transferencia de energía del electrón removido al medio, por ionización, excitación y fredado.

El Kerma describe la interacción inicial y se define como la energía cinética, transferida por fotones a particulas cargadas secundarias (electrones)

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Es la energía emitida por radiación y absorbida por un material de masa determinada. Matemáticamente corresponde al cociente entre la energía entregada por la radiación Matemáticamente corresponde al cociente entre la energía entregada por la radiación ionizante y la masa que lo recibe.

La unidad de la dosis absorbida es el Gray (Gy), anteriormente se usaba la unidad conocida como rad.

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La tasa de dosis corresponde a la cantidad de dosis absorbida por unidad de tiempo.

Entre mayor sea la tasa de dosis mayor será la cantidad de dosis absorbida por unidad de tiempo.

La tasa de dosis es el cociente entre dD y dt, donde dDes el incremento de la dosis absorbida en el intervalo de tiempo dt.

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La dosis absorbida no es una magnitudes suficiente para caracterizar la

probabilidad de daño y detrimento en la salud, que puede resultar de la irradiación. probabilidad de daño y detrimento en la salud, que puede resultar de la irradiación. Al intentar cuantificar el riesgo de efecto biológico por irradiación, se ha encontrado que éste no depende sólo de la dosis absorbida, sino también del modo en que esta energía es distribuida microscópicamente, a lo largo de la trayectoria de la partícula cargada, para reflejar la efectividad biológica relativa (RBE) de las radiaciones en

la producción de efectos estocásticos a bajas dosis.

Por ello, se ha definido el factor de ponderación de la radiación (ωR).

La dosis equivalente es la magnitud que correlaciona la dosis absorbida con los efectos biológicos causados por el tipo de radiación.

Esta unidad es utilizada en radio protección, mide el efecto (probabilidad) que produce en un órgano dado un tipo de específico de energía y radiación.

La Unidad de medición es el SI: Sievert (Sv) =

Julio / kg

la cual

es diferente al Gy solo conceptualmente.

Antiguamente se utilizaba como unidad el rem, donde:

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El riesgo de ocurrencia de efectos de carácter estocásticos, no sólo depende del tipo de radiación considerado por medio del factor ω ,

radiación considerado por medio del factor ωR,

sino también de los distintos órganos y tejidos, los cuales muestran diferentes radiosensibilidades.

La consideración de este comportamiento se introduce con el factor de ponderación por órgano o tejido (ωT), modificante de la dosis equivalente en un dado tejido u órgano.

La dosis efectiva es la suma de las dosis equivalentes recibidas en cada tejido ponderadas por el factor correspondiente a ese tejido, considerando todos los órganos y tejidos del cuerpo.

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Las aplicaciones de las radiaciones ionizantes en el ámbito industrial son muy numerosas y variadas. Así, se aplican en industrias como la minería, la

numerosas y variadas. Así, se aplican en industrias como la minería, la industria manufacturera y de reciclaje.

El uso de radiaciones ionizantes en industria es de gran importancia para el desarrollo y optimización de procesos, las mediciones "on-line", la automatización y control de calidad, la mejora de las propiedades de materiales y la esterilización.

Las principales cualidades de la radiación ionizante de utilidad para su aplicación en industria son:

Atraviesan/penetran la materia. La capacidad de las radiaciones ionizantes para atravesar la materia varía en función del tipo de radiación. Así pues, dependiendo de la aplicación que se quiera dar en la industria, se elegirá un tipo u otro de radiación. Las radiaciones más penetrantes son los neutrones, seguidos de los rayos gamma y los rayos X. Las radiaciones beta tienen menor capacidad de penetración que las anteriores, pero mayor que las partículas alfa, las cuales no son capaces de atravesar una hoja de papel o nuestra piel.

Facilidad y precisión de detección. Es posible medir cantidades insignificantes de radiación ionizante de manera rápida y precisa. Se puede detectar un átomo radiactivo en cien mil millones de átomos no radiactivos.

Aportan energía.

Estimulan la producción de radiaciones secundarias.

Las aplicaciones más significativas de las radiaciones ionizantes en la industria son: - Medidores de espesor, densidad o nivel.

- Procesos de tratamiento como la polimerización y la esterilización. - Ensayos no destructivos como la radiografía o la neutrografía.

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Las ventajas que ofrecen los medidores que emplean radiaciones ionizantes son:

• Las mediciones se realizan sin que tenga lugar contacto físico entre el sensor y el • Las mediciones se realizan sin que tenga lugar contacto físico entre el sensor y el

material medido.

• La medición no es destructiva.

• El material medido puede estar en movimiento.

• Para mantener la estabilidad de la fuente de radiación ionizante utilizada se requiere

poco mantenimiento.

• Existe una buena relación coste-beneficio.

La radiación al interaccionar con la materia experimenta fenómenos de absorción y dispersión que suponen la pérdida total o parcial de su energía. La energía que se pierde es proporcional al espesor y la densidad del material que atraviesan. Así pues, la medida de la energía (radiación) que llega al detector tras atravesar el material, nos permite conocer algunas características de dicho material como la densidad, la humedad o el espesor.

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La energía depositada por la radiación en el medio produce modificaciones debido a su acción bactericida e ionizante. El poder ionizante de las radiaciones altera las

acción bactericida e ionizante. El poder ionizante de las radiaciones altera las propiedades tanto físicas como químicas de los materiales.

Polimerización

Los polímeros son compuestos orgánicos cuya estructura está formada por la repetición de pequeñas unidades (monómeros). La reacción química por la que se producen los polímeros se conoce con el nombre de polimerización. Cada polímero típico consta de mil o más monómeros, que son como los ladrillos de un edificio.

Hay muchos polímeros naturales en el mundo, que van desde el ADN de nuestro cuerpo a la goma de mascar. Los plásticos forman uno de los grupos más comunes de polímeros hechos por el hombre, pero también son polímeros la celulosa, el algodón y la lana.

Estos materiales sintéticos (los plásticos) entraron por primera vez en escena a mediados del siglo XIX, y se encuentran hoy en una amplia gama de aplicaciones.

La iniciación de una polimerización puede ser inducida por calor, por agentes químicos o por radiación (ultravioleta o radiación ionizante). La iniciación por calor o radiación se produce mediante un mecanismo de reacción vía radicales libres.

Con la polimerización se consiguen materiales con mayor resistencia al calor y a la oxidación, con mejores propiedades de corte y con mayor estabilidad mecánica.

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Esterilización

Esta aplicación se basa en la acción bactericida de la radiación, es decir su capacidad Esta aplicación se basa en la acción bactericida de la radiación, es decir su capacidad para matar microorganismos patógenos.

La radiación ionizante permite esterilizar materiales tan diversos como alimentos, sangre, materiales plásticos.

Las fuentes de radiación que pueden utilizarse en esta aplicación son los rayos gamma y los aceleradores de partículas. Hay más de 650 aceleradores y 150 plantas de cobalto en el mundo.

Para que os hagáis una idea de la importancia de la esterilización, la utilización de los productos médicos de un solo uso aumenta un 6,1% al año en Europa y un 6,2 % en Estados Unidos de América.

Es necesario asegurar que la dosis de radiación que se administra al material que se quiere esterilizar es lo suficientemente alta como para eliminar los microorganismos que pueda haber. Para ello, se utiliza el término SAL (Nivel de garantía de esterilización) que es la probabilidad de encontrar un microorganismo viable en el producto, tras su esterilización. Así las dosis de radiación que hay que administrar tienen que garantizar que el SAL es de 10-6(es decir que la probabilidad de encontrar un microorganismo en el material esterilizado sea de una en un millón). La dosis que garantiza este SAL es de 25.000 Gy.

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Estos ensayos se utilizan en industria para detectar defectos o detalles internos de la muestra o material, por ejemplo, para verificar las uniones de soldadura en tuberías. muestra o material, por ejemplo, para verificar las uniones de soldadura en tuberías.

Los ensayos no destructivos se basan en el siguiente principio: Los materiales cuando son irradiados absorben parte de la energía de radiación de manera proporcional al espesor y densidad del material. Así, cuanto más denso y espeso sea el material, más energía absorberá y por tanto menos energía llegará a la placa fotográfica dando una señal más clara (en una escala del blanco al negro). Por el contrario cuando el color de la placa fotográfica es negro (o muy oscuro) indica que el material que ha atravesado la radiación es de poco grosor o densidad, lo que sería indicativo de que el material está desgastado y por tanto puede romperse.

Dependiendo del tipo de radiación utilizada en elensayo no destructivo, se habla deradiografías(Rayos X),gammagrafías(Rayos gamma) oneutrografías(neutrones).

Los ensayos no destructivos permiten ver el interior de muchos objetos o materiales, por lo que son técnicas muy valiosas para comprobar las soldaduras en tuberías (gaseoductos y oleoductos), el control de calidad de piezas metálicas fundidas o piezas cerámicas, o para detectar huecos o materiales de baja densidad dentro de materiales de elevada densidad (combustibles sólidos, circuitos impresos).

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La técnica se basa en la incorporación de isótopos radiactivos (radionucleidos) a determinados materiales, con el objetivo de seguir el curso o conocer el

determinados materiales, con el objetivo de seguir el curso o conocer el comportamiento de éstos mediante la detección de las radiaciones emitidas.

Los isótopos radiactivos utilizados como trazadores tienen la ventaja de que se pueden incorporar a cualquier proceso, sin alterarlo. Además se pueden detectar a distancia y en concentraciones mínimas.

Los trazadores radiactivos se utilizan para la medición de caudales y/o velocidades de fluidos en tuberías, para detectar filtraciones, fugas u obstrucciones en tuberías subterráneas,y para el estudio de desgaste y corrosión de piezas.

Los isótopos radiactivos más utilizados son: Yodo-131 (vida media de 8,05 días), Oro-198 (vida media de 2,7 días), Bromo-82 (vida media de 36 horas), Tritio (vida media de 12,2 días) y Cromo-51 (vida media de 27,8 días). Fundamentalmente se usan isótopos que emiten radiación gamma.

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Cuenta la historia que la primera utilización práctica de un elemento radiactivo como Cuenta la historia que la primera utilización práctica de un elemento radiactivo como trazador ocurrió en 1911, en una pensión de Manchester, Inglaterra. Uno de los huéspedes, llamado George de Hevesy, trabajaba como ayudante en un laboratorio en que se experimentaba con los radioisótopos, recientemente descubiertos. Cada noche, al servirse la comida que preparaba la dueña de la pensión, al parecer con esmero, a de Hevesy le asaltaba la sospecha de que le estaban dando sobras de los días anteriores. Conociendo las propiedades de los radioisótopos, se le ocurrió agregar una pequeña cantidad de un elemento radiactivo a los restos de su comida. Al día siguiente llevó a la pensión un electroscopio, instrumento capaz de detectar la radiación. Cuando el menú se repitió, acercó el electroscopio al plato y comprobó que la comida emitía radiación. Entusiasmado, intentó explicarle su descubrimiento científico a la dueña quien

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La prospección es la exploración del subsuelo basada en el examen de los caracteres del terreno y encaminada a descubrir yacimientos minerales, petrolíferos, aguas

terreno y encaminada a descubrir yacimientos minerales, petrolíferos, aguas subterráneas o simplemente a conocer mejor ciertas características del terreno.

La prospección utilizando sondas neutrón-gamma permite conocer la porosidad de las rocas. Por métodos de dispersión de rayos gamma podemos conocer la densidad de los materiales del suelo o la cantidad de hidrógeno en las rocas.

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A finales del siglo XIX existía la gran incógnita de qué pasaba en el interior del cuerpo de los pacientes. Sin embargo, esta incógnita comenzaría a resolverse pocos meses antes de terminar pacientes. Sin embargo, esta incógnita comenzaría a resolverse pocos meses antes de terminar 1895, cuando comenzaron a desarrollarse las técnicas de imagen médica. Casi simultáneamente con la introducción de la cinematografía en Francia por los hermanos Lumière, Wilhelm Conrad Röntgen descubría los llamados rayos X. Su nombre se debe a que eran desconocidos (de ahí la X), y "rayos" porque el agente observado por Röntgen se propagaba en línea recta, en todas las direcciones.

Como dato curioso, decir que dos meses después del descubrimiento de Röntgen, un eminente físico húngaro, Endre Högyes, publicó un trabajo en una revista médica de su país en el que sugería que la nueva técnica podría ser aplicada en el campo de la medicina. Su trabajo, titulado "Fotografía del esqueleto a través del cuerpo por el método de Röntgen" se ilustró con una serie de notables radiografías, entre ellas una de un esqueleto de rana.

El descubrimiento de los rayos X marcó el principio de la segunda revolución científica: el nacimiento de la física moderna. De hecho fue el hallazgo de la física que mayor impacto directo ha tenido en la medicina. Con él nacieron la radiología, la medicina nuclear y comenzaron los estudios de los físicos sobre la estructura de la materia, los cuales han permitido desarrollar importantes herramientas para diagnosticar y tratar algunas enfermedades.

El diagnóstico y tratamiento de la enfermedad, así como la investigación de la causa de ésta mediante el uso de la radiación ionizante, ha aumentado enormemente nuestra esperanza de vida, salud y bienestar. Sin embargo, en medicina, como en otras áreas, siempre que se utilicen radiaciones ionizantes es imprescindible valorar tanto los beneficios esperados como los daños que éstas pudieran producir.

En el campo de la sanidad las radiaciones se usan tanto para eldiagnóstico, ya que permiten ver el interior de las personas sin necesidad de recurrir a la cirugía, como para eltratamientode algunas enfermedades, por la capacidad de la radiación a altas dosis para matar las células tumorales.

En los países desarrollados, la exposición a radiaciones ionizantes con fines médicos constituye la principal fuente de exposición a radiación artificial. Sin embargo, la situación es totalmente distinta en países en desarrollo, donde dos terceras partes de la población no tiene acceso ni siquiera a una radiografía básica.

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Las aplicaciones de las radiaciones ionizantes para diagnóstico son innumerables, ya que cada vez se desarrollan técnicas más avanzadas que permiten no sólo visualizar los cada vez se desarrollan técnicas más avanzadas que permiten no sólo visualizar los huesos, los dientes y las cavidades corporales, sino también obtener imágenes de cortes de tejidos que permiten detectar desarrollos aún incipientes de una enfermedad, por ejemplo, evaluar el estado de las paredes arteriales y detectar un tumor en una fase muy temprana de desarrollo.

A partir de las clásicas radiografías utilizadas en traumatología o en la inspección del tórax, se han ido desarrollando nuevas técnicas y aplicaciones como las mamografías, el examen dental, la densitometría, la tomografía axial computarizada (TAC), etc.La

tomografía computarizadapermite la obtención de imágenes de cortes transversales del cuerpo humano, cuyo tratamiento informático posibilita la reconstrucción de la imagen en tres dimensiones, permitiendo visualizar con gran nitidez huesos, órganos y nervios, algo que no es posible con la radiografía convencional.

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Lamedicina nuclear,a diferencia de los métodos comentados anteriormente que emplean fuentes de radiación ionizante externas al organismo, utiliza sustancias emplean fuentes de radiación ionizante externas al organismo, utiliza sustancias radiactivas unidas a un fármaco (radiofármacos) que son incorporadas al cuerpo, para poder realizar el seguimiento de la actividad de un tejido u órgano. Por ejemplo, tras la administración de iodo radiactivo (I-131) se puede analizar su fijación en la glándula tiroides, midiendo la radiactividad en dicha glándula y así evaluar su actividad funcional desde un punto de vista morfológico.

Remontándonos en el tiempo, fue en 1934 cuando Irene y Fréderic Joliot Curie descubren la radiactividad artificial, lo que da impulso a sus aplicaciones médicas. Se aprende a fabricar isótopos radiactivos de la mayor parte de los elementos naturales y, gracias a la radiación que emiten, se puede seguir en el interior del organismo humano su destino o el de las moléculas en las que se han introducido.

Previamente, en 1913, Georg Von Heves inició el empleo de los marcadores con radioisótopos naturales. En 1922, Antoine Lacassagne descubre el principio de la

autorradiografía. Con estos precursores se sientan las bases de lamedicina nuclear,que experimenta un rápido desarrollo entre 1935 y 1939 y, sobre todo, a partir de 1945. Desde 1970, la escintigrafía y las cámaras de centelleo permiten una mejor exploración de numerosos tejidos y órganos. Luego surgen la cámara de positrones (PET siglas del término inglés Positron Emission Tomography) y el diagnóstico funcional por imagen, que hacen de la medicina nuclear una de las ramas más actualizadas de los estudios por imagen.

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Los isótopos radiactivos que se utilizan en medicina nuclear deben cumplir ciertos requisitos:

requisitos:

Que emitan radiación que atraviese con facilidad los tejidos del cuerpo humano. Que la radiación que emiten sea detectada con eficiencia por los dispositivos que formarán la imagen.

Que tengan una vida media adecuada para el tiempo de duración de la exploración (algunas horas).

Conviene recordar que los procedimientos diagnósticos por imágenes de medicina nuclear, son no invasivos y con la excepción de las inyecciones intravenosas,

generalmente constituyen exámenes médicos indoloros que ayudan a los médicos a diagnosticar y evaluar problemas de salud. Además, la cantidad de radiactividad administrada es muy pequeña y de un isótopo, cuya vida media es muy corta.

Según el tipo de examen de medicina nuclear a realizar, el radiofármaco se puede inyectar dentro del cuerpo, ingerir por vía oral o inhalar en forma de gas. Las emisiones radiactivas del radiofármaco son detectadas por una cámara especial o aparato para tomar imágenes.

Las imágenes de medicina nuclear se pueden superponer con tomografía computarizada (TC) o resonancia magnética nuclear (RMN) para producir diversas vistas, una práctica conocida como fusión de imágenes o corregistro. Estas vistas permiten que la

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La radioterapia es la especialidad médica que utiliza la administración de radiaciones ionizantes para la destrucción de tejidos malignos o tumores. Las radiaciones ionizantes empleadas en para la destrucción de tejidos malignos o tumores. Las radiaciones ionizantes empleadas en radioterapia comprenden tanto los rayos X, como las radiaciones emanadas de elementos radiactivos o de equipos productores de radiaciones, como los aceleradores.

Hace más de 90 años, dos médicos franceses formularon una ley que establecía que las células son tanto más sensibles a la radiación ionizante cuanto mayor es su capacidad de reproducción (división). Pues bien, los tejidos tumorales están formados generalmente por células con alto ritmo de crecimiento, por lo que su exposición a las radiaciones produce su destrucción, mientras que los tejidos sanos circundantes formados por células con un ritmo de crecimiento más lento, sólo son afectados mínimamente.

En el tratamiento de los tumores malignos, la radioterapia puede utilizarse sola o asociada a otros medios terapéuticos como la cirugía o la quimioterapia. La decisión del tipo de tratamiento se toma en función de una serie de factores como la radiosensibilidad del tumor, su localización y el volumen tumoral, el grado de evolución de la enfermedad,el estado general del paciente, la oportunidad de la irradiación y modalidad técnica empleada. Una vez decidida esta forma de tratamiento, se planifica el tipo de irradiación: cálculo de la dosis total, forma de administración y posible fraccionamiento, con intervalos de descanso que puedan facilitar la reducción

progresiva del tumor. Además de con fines curativos, la radioterapia puede realizarse como terapéutica paliativa en casos de pacientes con tumores muy avanzados, en los cuales la masa tumoral produce obstrucciones o compresiones de órganos que empeoran la calidad de vida del paciente. En estos casos, la administración de radiación disminuye el volumen tumoral y alivia los síntomas del paciente.

Las modalidades de radioterapia reciben diferentes nombres en función de las características de la radiación y del equipo que las genera:

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Teleterapia("tele" significa "lejos"). Es la forma de radioterapia que utiliza la radiación procedente de un equipo generador situado a cierta distancia de la zona a irradiar. La radioterapia convencional o de equipo generador situado a cierta distancia de la zona a irradiar. La radioterapia convencional o de ortovoltaje, de escasa utilización, usa equipos de rayos X de energías bajas o medias. Los equipos de alta energía o megavoltaje, más usados actualmente, son los irradiadores de cobalto y los aceleradores lineales.

Los irradiadores de cobalto contienen una fuente de cobalto-60 que se sitúa en una carcasa blindada que impide la salida de radiación salvo por un pequeño orificio diafragmado para proporcionar radiación dirigida. Produce radiación de alta energía (1,2 MeV) capaz de radiar tumores voluminosos y de localización profunda. Los aceleradores lineales son equipos de teleterapia de alta energía (mayor de 3 MeV) que trabajan habitualmente con electrones. Estos equipos permiten elegir la energía adecuada según el tipo de tumor o profundidad. Los tiempos de exposición son cortos. Tienen alto coste inicial y de mantenimiento. Existen algunos tipos de equipos muy sofisticados para aplicar técnicas especiales de radioterapia en lugares donde la cirugía tiene difícil acceso. Las técnicas se denominan radiocirugías y se aplican con aceleradores especiales o con equipos emisores de radiación con múltiples pastillas de cobalto-60 (gamma-knife). Los aceleradores, al igual que cualquier otro tipo de radioterapia, tienen gran número de dispositivos de seguridad, que son comprobados periódicamente por el personal del centro hospitalario.

Braquiterapia("braqui" significa "corto, próximo"). Es la modalidad de radioterapia que utiliza fuentes cerradas o selladas de material radiactivo que se colocan en contacto con el tumor o se introducen en el seno del mismo. Se denomina braquiterapia superficial cuando las placas de material radiactivo se colocan sobre la zona tumoral; endocavitaria cuando el material radiactivo se introduce en la cavidad del

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La radiografía con rayos X se viene usando desde finales de los años 20 para examinar obras pictóricas en museos. A finales de los 40, también comenzaron a utilizarse para examinar instrumentos musicales. La museos. A finales de los 40, también comenzaron a utilizarse para examinar instrumentos musicales. La radiografía es una técnica no destructiva para evaluar las características internas de aspectos que de otra forma serían invisibles en un objeto. Permite detectar si ha habido reparaciones previas del instrumento, alteraciones y en algunos casos falsificaciones, daño interno por insectos, alteraciones significativas en la composición estructural del instrumento o del cuadro y aporta información sobre la densidad de los materiales.

Además de los rayos X, también pueden usarseaceleradores de partículasen estas aplicaciones, los cuales permiten realizar análisis hasta el máximo detalle.

En el caso de conservación de libros, sólo en dos ocasiones "extremas" se ha empleado radiación gamma. La irradiación con rayos gamma está lejos de ser uno de los primeros tratamientos utilizados en la conservación de libros, ya que se sabe que la radiación puede dañar la celulosa (y por tanto los libros). Durante la irradiación, se pueden producir radicales libres en la celulosa los cuales reaccionan

rápidamente con el oxígeno para romper las moléculas de celulosa y degradar el papel. Sin embargo, hay ocasiones en que la irradiación constituye la única manera posible de recuperar un libro. El caso "Gantt" ocurrió en 1980 en EE.UU. al heredar la Universidad Johns Hopkins una colección de documentos de gran valor propiedad del señor Gantt. La colección estaba en una casa en pésimas condiciones, infectada por insectos, roedores, gatos y perros. Las condiciones de la colección eran realmente lamentables. Tras estudiar las posibles opciones para tratar la colección y "sanearla" finalmente, se llegó a la conclusión de que la única posibilidad de poder recuperar tan valiosa colección, pasaba por "limpiarla" mediante irradiación. Se administraron 4,5 kGy de rayos gamma (60Co). Los encargados de la colección han

declarado que en los años transcurridos desde aquella operación, no ha habido ningún problema con los documentos irradiados.

En 1997, la biblioteca de la Universidad de Colorado se inundó debido a las fortísimas lluvias caídas de forma incesante durante 3 días. Como resultado de aquello un gran número de documentos de dicha biblioteca resultaron dañados por el agua. Se intentó por distintos métodos recuperar dichos documentos (distintos métodos químicos o congelación). Finalmente, decidieron que la única opción de recuperar tan valiosos documentos (cerca de 500.000 ejemplares) era sometiéndolos a irradiación. Utilizaron rayos gamma (60Co), administrando dosis de 15 kGy.

Hasta el momento la irradiación para la conservación de libros y documentos de archivos ha sido muy exitosa en circunstancias de emergencia. Sin embargo, existen todavía pocos datos prácticos de este uso de la radiación.

Pero las radiaciones ionizantes también nos pueden ayudar a conocer mejor documentos antiguos de gran valía, mediante las técnicas no destructivas (radiografías).

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La radiografía permite conocer el estado interno de los objetos, el deterioro no visible producido por el paso del tiempo y los posibles procesos de conservación-restauración a los que ha sido sometido el bien cultural. También detecta la existencia de elementos en el interior de una pieza, el contenido de urnas selladas o las falsificaciones de tiempo y los posibles procesos de conservación-restauración a los que ha sido sometido el bien cultural. También detecta la existencia de elementos en el interior de una pieza, el contenido de urnas selladas o las falsificaciones de momias.

Esculturas que estén deterioradas como consecuencia de ataques de insectos xilófagos, se pueden restaurar impregnándolas con un monómero (o inyectándolo en las galerías que hayan realizado los insectos) y sometiéndolas posteriormente a una irradiación, normalmente con rayos gamma. De esta manera se produce la consolidación de la pieza por polimerización y la eliminación de insectos xilófagos, hongos, etc., por los efectos de la radiación.

El estudio de las piezas arqueológicas, históricas y artísticas cuenta con una serie de técnicas y metodologías para permitir obtener información sobre su origen. Así, es posible determinar los recursos y técnicas que usaron en su fabricación, su autenticidad y también cuál es el estado de deterioro de un material y cómo restaurarlo. El acelerador de partículas es una herramienta que permite analizar los materiales arqueológicos tanto históricos cómo artísticos a través de ensayos no destructivos, muy sensibles y que proporcionan la mayor cantidad de información posible. Un acelerador de partículas es un instrumento que se utiliza para aumentar la energía de las partículas atómicas cargadas eléctricamente. Éstas pueden ser, por ejemplo, electrones, que tienen carga negativa o protones, que tienen carga positiva, pero no neutrones, debido a que éstos no presentan carga. Estas partículas se utilizan como

proyectiles que impactan a otros átomos, rompen su núcleo e interactúan con las distintas partículas que lo componen, y producen transformaciones que hacen posible estudiar su naturaleza y comportamiento.Con los aceleradores es posible estudiar objetos de piedra y obsidiana, conchas marinas, huesos y dientes, metales, cerámicas y vidrios, piedras preciosas y semipreciosas, pigmentos, papel y la tinta de manuscritos. Básicamente el acelerador de partículas sirve para producir un rayo o haz de partículas cargadas positivamente. Al incidir en un material, el haz provoca como respuesta la emisión de radiación característica de los átomos que componen el material. Cuando se capta dicha radiación en detectores apropiados (existen detectores específicos para cada tipo de radiación), se obtiene información que permite determinar la identidad de los elementos que componen el material y su proporción en éste.

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Los materiales metálicos son los más apropiados para el análisis mediante haces de partículas, sobre todo los metales preciosos porque no se deterioran tan fácilmente partículas, sobre todo los metales preciosos porque no se deterioran tan fácilmente como el bronce o el hierro. El estudio de metales antiguos permite inferir cómo

trabajaban los orfebres en el pasado. Se han estudiado artefactos de todo el mundo y de todas las épocas; por ejemplo, un análisis de un pendiente iraní de oro del siglo IV antes de nuestra era, reveló el uso de tres métodos distintos de soldadura a diferentes

temperaturas, así como su secuencia de fabricación. A partir de los resultados obtenidos se desarrolló un tipo de soldadura moderna de baja temperatura de fusión. Éste es un claro ejemplo del estudio de materiales y de técnicas antiguas, así como de su rescate y reconstitución para el desarrollo de tecnologías actuales.

El estudio de otros objetos metálicos, como las monedas, ha puesto en evidencia la evolución económica de reinos antiguos con base en el uso de metales y de técnicas de plateado. El estudio de las relaciones entre culturas, poblaciones, áreas de intercambio y de influencia puede realizarse a través del análisis de las cerámicas, considerando su composición, estilo y tipología, lugar de hallazgo y la información geológica de las regiones involucradas. Mediante la aplicación de esta técnica es posible determinar, estudiando la composición de las pastas y arcillas, las zonas de producción de cerámicas y de importación y exportación de las mismas.

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Medida de gases contaminantes. Se ha desarrollado un método ingenioso y simple para calcular las liberaciones de CO en la atmósfera local de una zona industrial: las plantas captan C-14 las liberaciones de CO2en la atmósfera local de una zona industrial: las plantas captan C-14

procedente de las radiaciones cósmicas, en forma de CO2y también incorporan el CO2emitido por las industrias de la zona, por lo que determinando la proporción de C radiactivo y no radiactivo se puede determinar la emisión total de CO2en la zona.

Eliminación de contaminantes.Los isótopos no sólo son útiles para estudiar el desplazamiento en aire de las sustancias contaminantes. Los métodos nucleares, como la irradiación con haces electrónicos en presencia de amoniaco, son muy útiles para eliminar gases contaminantes, incluidos los gases del efecto invernadero. Estos métodos tienen entre otras muchas ventajas el que los subproductos generados pueden ser utilizados como fertilizantes agrícolas (proyecto piloto en Polonia).

Estudio de cambios climáticos del pasado. La comprensión de los cambios climáticos que tuvieron lugar en el pasado encierra la clave para predecir los cambios futuros. Los isótopos son un importante instrumento utilizado para ampliar el análisis espacial y temporal de los procesos climáticos. Tanto los isótopos radiactivos como los estables han servido de importante recurso para el estudio de parámetros relacionados con el clima, entre ellos la temperatura del aire de la superficie, la humedad relativa de la atmósfera y la cantidad de precipitación.

En determinados nodos del ciclo del agua, las signaturas isotópicas y sus cambios a lo largo del tiempo quedan preservados en diversos archivos de depósito. Las variaciones de las

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La contaminación del agua superficial puede remediarse con medidas concertadas de prevención y control, pero el problema es más grave cuando la contaminación penetra prevención y control, pero el problema es más grave cuando la contaminación penetra en las aguas subterráneas. El agua subterránea contaminada puede permanecer en los acuíferos durante siglos, incluso milenios y su descontaminación es muy difícil, sino imposible. Las técnicas isotópicas pueden ayudar a evaluar la vulnerabilidad de las aguas subterráneas a la contaminación procedente de la superficie, al determinar su velocidad de desplazamiento y la zona de recarga. También permiten precisar las fuentes de contaminación superficiales: naturales, industriales, agrícolas o domésticas. Las técnicas isotópicas ayudan a descubrir una contaminación incipiente y pueden servir de alerta temprana cuando indicadores químicos o biológicos no muestran signos preocupantes.

Los nitratos son uno de los contaminantes del agua subterránea más comunes y nocivos. El análisis isotópico del nitrógeno de muestras de agua subterránea puede ayudar a identificar las fuentes de contaminación de nitratos y facilitar la adopción de medidas de mitigación adecuadas.

La contaminación del agua con cantidades traza de solventes clorinados es un problema medioambiental importante en todo el mundo. La eliminación de los bajos niveles de estos compuestos en agua es difícil. Un método relativamente reciente consiste en oxidar con radicales OH estos compuestos, lo que generaría CO2,o iones de cloro,

totalmente inocuos. Con diferencia el método más sencillo para producir radicales OH es la exposición de agua a radiación ionizante, ya que no es necesario añadir ningún agente químico

Se está impulsando el uso de aceleradores de haces de electrones avanzados para desinfectar agua para beber y aguas residuales.

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Si bien algunos insectos son importantes para mantener el equilibrio ecológico natural, también hay que tener en cuenta que compiten con el hombre por la obtención de también hay que tener en cuenta que compiten con el hombre por la obtención de alimentos y amenazan la salud de los animales y de los seres humanos. Algunos insectos destruyen valiosos cultivos alimentarios, estimándose que a escala mundial las pérdidas de las cosechas ocasionadas por los insectos pueden ascender a más del 10% de la cosecha total, lo que equivale a perder la producción de todo un país como EE.UU. Tradicionalmente la lucha contra las plagas de insectos se ha realizado empleando productos químicos (insecticidas). Ello ha creado a veces problemas de contaminación ambiental y de presencia de residuos tóxicos en nuestros alimentos. Además, muchos insectos han desarrollado resistencia a los insecticidas, lo que se traduce en la utilización de cantidades cada vez mayores de estos productos. Por lo tanto hace ya muchos años que era evidente la necesidad de nuevos criterios y metodologías de lucha contra los insectos.

La técnica de insectos estériles (TIE)

¿En que consiste la técnica?

Para la TIE los insectos cuya plaga se quiere erradicar, se producen en grandes plantas de cría para posteriormente esterilizarlos sexualmente con radiación gamma y liberarlos al medio ambiente. Cuando los insectos estériles se aparean con los insectos silvestres no se producen crías, lo que hace que la población de insectos (plaga) disminuya

progresivamente.

La TIE es una técnica muy eficaz y respetuosa con el medio ambiente, ya que sólo se verá afectado el insecto que se quiere erradicar. La técnica es más eficaz cuando menor es la densidad de insectos en la plaga. Además, la TIE puede utilizarse junto con

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Lasradiaciones ionizantesse pueden utilizar paramejorar la producción de alimentos, tanto agrícolas como pecuarios. Pero además, las radiaciones ionizantes también pueden utilizarse para conservar los alimentos, ya que su irradiación permite eliminar microorganismos patógenos, inhibir el crecimiento de brotes en tubérculos o retrasar la maduración en frutas. eliminar microorganismos patógenos, inhibir el crecimiento de brotes en tubérculos o retrasar la maduración en frutas. MEJORAS EN LA PRODUCCIÓN PECUARIA

Para entender las aplicaciones de las radiaciones ionizantes o las sustancias radiactivas en la producción pecuaria, primero es necesario saber qué son los trazadores radiactivos.

Una propiedad de los isótopos radiactivos es que se comportan exactamente igual que sus homólogos no radiactivos. Lo que esto implica es que esos átomos se incorporan en las moléculas sin producir ningún tipo de cambio (estructural o funcional) en ellas. Por ejemplo, el isótopo radiactivo del hidrógeno, el tritio (H3), se incorporará en las moléculas de agua exactamente igual que si fuera un átomo de hidrógeno (H1), pero con la ventaja de que al ser radiactivo, le podemos seguir la pista. En estos casos se habla detrazadores radiactivos. Cuando estos isótopos radiactivos se administran a animales o a plantas, se puede seguir su movimiento a través del organismo usando un contador Geiger u otro detector. Una gran ventaja es que incluso cantidades muy pequeñas de material radiactivo pueden ser detectadas con bastante facilidad.

Gracias a los isótopos radiactivos, utilizándolos como trazadores en trabajos de investigación de asimilación de nutrientes en alimentación de animales, se ha conseguido mejorar el rendimiento en la producción carne anima,leche, lana, etc.en muchos países. Uno de los éxitos más llamativos de esta aplicación ha ocurrido en Indonesia con el tratamiento de los búfalos. Se necesitaban mejorar los métodos de alimentación de estos animales, fundamentales en la economía de este país, en el que se emplea, no sólo como fuente de alimento, sino también como fuerza motriz para arar la tierra. Después de estudiar el metabolismo digestivo de estos animales con isótopos radiactivos los científicos desarrollaron un bloque multi-nutritivo que permitió un aumento de peso en los animales de 3 kilos por semana, y permitió también rebajar significativamente el número de kilos de pasto que estos animales necesitaban digerir para aumentar 1 kilo de peso (de 35 kilos se redujo a 10 kilos).

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MEJORAS EN LOS CULTIVOS

Una de las características de las radiaciones ionizantes, conocidas desde hace muchos años, es su capacidad para producir mutaciones (alteraciones en el ADN). Al inducir mutaciones en las semillas con irradiación, lo que se pretende es producircambios

mutaciones (alteraciones en el ADN). Al inducir mutaciones en las semillas con irradiación, lo que se pretende es producircambios genéticos que resulten beneficiosos para el cultivo de las plantas, como por ejemplo una mayor resistencia a alguna enfermedad específica, mejor adaptación a ciertas condiciones ambientales, o un mayor rendimiento en las cosechas.

Hay que tener en cuenta que no es posible controlar que todas las mutaciones inducidas por la radiación conlleven una mejora en la planta expuesta. Esto hace que los experimentos en que se inducen mutaciones en semillas sean muy largos. Miles de semillas han de ser irradiadas (con rayos gamma o neutrones), posteriormente se plantan y una vez que crecen se observa cuáles muestran las características deseadas.

Actualmente, las mejores variedades decebadaque se cultivan en Europa, eltrigocultivado en Italia y elarrozcultivado en California, se han obtenido mediante esta técnica.

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Preservación de Alimentos

La exposición a radiación ionizante puede utilizarse con distintos fines en la conservación de alimentos: La exposición a radiación ionizante puede utilizarse con distintos fines en la conservación de alimentos: Impedir que aparezcan brotes, por ejemplo en las patatas, cebollas o ajos. Las patatas pueden

conservarse perfectamente por períodos superiores a 6 meses, las cebollas (2-3 meses) y los ajos (3-4 meses) sin que aparezcan raíces.

Retrasar la maduración de algunas frutas y hortalizas, aumentando así el tiempo de conservación. La magnitud de estas alteraciones depende de la dosis y del estado en que se encuentre el alimento cuando se irradia. La FAO ha hecho un llamamiento a los gobiernos "para que consideren la irradiación como la alternativa óptima para evitar las perdidas de los alimentos durante el almacenamiento cuarentenario". Este almacenamiento "en cuarentena" es obligatorio para frutas y verduras importadas de otros países. Eliminar microorganismos, aumentando así el período de perfecta conservación de los alimentos. Los microorganismos, como por ejemplo los mohos que tantas veces vemos en fresas o el pan de molde, deterioran el producto cambiando sabores y olores,. Al destruir estos mohos, el tiempo de conservación de muchas frutas y verduras puede ser de al menos el doble que las no irradiadas.

La dosis de radiación que es necesaria administrar depende del organismo que se quiera destruir. En general, cuanto más complejo y evolucionado es un ser vivo, menor es la dosis necesaria para destruirlos. Para eliminar insectos bastan dosis menores de 1KGy, los mohos necesitan alrededor de 1-2KGy, los parásitos entre 2-5KGy, y las bacterias entre 3-9KGy.

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Las fuentes de radiaciones ionizantes autorizadas para tratar los alimentos son: Rayos Gammaprocedentes de radionucleidos Co-60 ó Cs-137

Rayos Gammaprocedentes de radionucleidos Co-60 ó Cs-137 Rayos Xcon energía no superior a 5MeV

Electrones aceleradoscon energía no superior a 10Me

En el envase o embalaje de productos alimenticios tratados con radiaciones ionizantes o que contengan ingredientes sometidos a este tratamiento, así como en los documentos que los acompañan, deberá figurar:

la indicación «irradiado»,

o «tratado con radiación ionizante».

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Referencias

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