Seguridad de las radiaciones ionizantes en las imágenes médicas

En medicina, el uso de máquinas que generan haces de partículas subatómicas (radiaciones ionizantes: fotones y electrones) ha crecido en forma espectacular en los últimos veinte años, especialmente en imaginología. Las imágenes diagnósticas utilizan haces de fotones (energía electromagnética) emitidos por átomos artificialmente perturbados en el “tubo de rayos X”. La energía asociada a estos fotones es suficiente para atravesar en forma diferencial los tejidos humanos, de acuerdo con su densidad. Entonces, la cantidad de fotones del haz emergente estará modulado por la presencia y densidad de estos tejidos, y es una “imagen” de estos (figura 1).

Sin embargo, el proceso no es tan simétrico, como lo muestra la figura 1. Muchos fotones iniciales no son absorbidos ni transmitidos totalmente por los tejidos. Las absorciones parciales generan nuevos fotones (con energías inferiores a las originales), que se emiten en direcciones arbitrarias. Una fracción de estos puede alcanzar al operador del equipo e interactuar con sus tejidos (figura 2).

La interacción de fotones con los átomos de los tejidos puede producir perturbaciones en su estructura molecular. La magnitud de esta depende de la energía de estos fotones y del número de ellos. A menor energía y mayor número de fotones, el daño molecular es mayor.

Los efectos de las radiaciones ionizantes son acumulativos en el tiempo, e incluyen el romper y/o producir nuevas uniones químicas y el daño molecular en los procesos vitales (DNA, RNA y proteínas). A bajas dosis (pocos fotones), la célula puede reparar el daño.

Desde hace más de 90 años, organizaciones como la Comisión Internacional para la Protección Radiológica (ICRP), el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), el National Council of Radiologic Protection de Estados Unidos y otras, a partir de estudios y modelos, recomiendan normas de protección radiológica, para salvaguardar de su exposición a las personas que trabajan con radiación y a la población en general. Plantean el principio de que la utilización de las radiaciones ionizantes debe estar plenamente justificada en los beneficios que aporta al paciente, y ha de efectuarse de forma que el nivel de exposición y el número de personas expuestas sea lo más bajo posible. En este contexto, se han propuesto límites de dosis (energía absorbida por los tejidos) para los trabajadores expuestos crónicamente y las personas que se exponen ocasionalmente (público en general).

Estos grupos de trabajo han determinado las características técnicas que deben cumplir los equipos de radiología para garantizar su uso óptimo, tanto en la información clínica (imagen) como en la seguridad biológica del paciente y el operador. Agencias como la Administración de Drogas y Alimentos (FDA), de Estados Unidos, y similares en otros países, emiten estrictas normas de ingeniería, que deben cumplir estos equipos antes de su comercialización.

La mayoría de los países latinoamericanos han promulgado leyes específicas al respecto, que obligan al propietario de los equipos a hacerles el mantenimiento y el control de calidad, la determinación periódica de las dosis absorbidas por los operadores (dosimetría personal) y adoptar medidas para reducir estas dosis al mínimo razonable (criterio ALARA).

Cuando se adquiere un equipo, el fabricante documenta en el manual de operación sus especificaciones técnicas, las cuales deben ser verificadas por el ingeniero que hace la instalación y/o por un físico médico (control de calidad). Los fabricantes, en forma directa o mediante representantes locales, garantizan el cumplimiento de estas especificaciones. Sin embargo, respecto a la seguridad radiológica del paciente y el operador, al utilizar uno de estos equipos, los manuales son explícitos en que ello es responsabilidad del propietario del mismo. Ello se basa en que la seguridad depende del nivel de entrenamiento del operador y de medidas adicionales, como los blindajes, que dependen de las dimensiones reales de la sala, la frecuencia de uso (carga de trabajo) y la distancia entre el operador y el paciente.

Respecto a la dosis a pacientes, la tomografía computarizada ocupa un lugar preocupante. En 1998 era el estudio radiológico que generaba las mayores dosis para el paciente. A la fecha, esta situación se ha amplificado, por su mayor uso y aumento en el número de cortes, lo que está generando una fuerte polémica entre radiólogos, radiobiólogos y fabricantes de equipos, con énfasis en la tomografía pediátrica (figura 3).

Monitores ambientales de radiación
Después de la instalación de un nuevo equipo de radiografía, una vez cumplidas todas las normas técnicas y de seguridad radiológica, las condiciones cambian y se requiere reevaluar la situación. Los cálculos teóricos son muy conservadores, e introducir modificaciones con base en ellos resulta costoso y/o complejo. Lo práctico es medir in situ los niveles de radiación en puntos críticos, para la seguridad de los operadores y el público en general. El instrumento utilizado para estos fines es la cámara de ionización. En la figura 4 se muestra su esquema de funcionamiento.

La cámara es una caja metálica conectada al polo negativo de una fuente de poder (baterías), y un electrodo central, también metálico, conectado al polo positivo de la fuente. Fotones incidentes en la cámara ionizan el gas (aire) y generan nuevos fotones (de menor energía) y electrones. La carga eléctrica negativa de los electrones los orienta al electrodo central, lo cual genera una corriente en un circuito de medición. Esta corriente es directamente proporcional al número de fotones que llegan a la cámara. Usualmente el instrumento entrega lecturas en unidades de dosis/tiempo (mR/hora). El circuito de lectura (amplificador y medidor) opera en un tiempo preestablecido (milisegundos) y muestra el valor de corriente en una escala de tiempo amplificada: mR/hora.

El instrumento es portátil, robusto y simple de utilizar. En pocos minutos se puede muestrear toda el área alrededor del paciente (de aquí su nombre de medidor ambiental de radiación) y obtener un mapa de las tasas de dosis durante los estudios reales de la rutina clínica.

La lectura en mR/hora representa la dosis en ese punto y en la situación artificial en la cual el equipo radiográfico está emitiendo fotones en forma continua durante una hora. En la práctica clínica, los tiempos de exposición están en el rango de milisegundos (tórax posteroanterior) a segundos (columna lumbar lateral). De donde resulta el método de calcular las dosis para un total de exámenes acumulados en un cierto período de tiempo, como una semana. Esto es coherente con las tablas internacionales de las dosis máximas a las personas, también especificadas como valores acumulados en un intervalo de tiempo (anual de 52 semanas, ver Cuadro 1).

Los detectores de radiación ambiental forman parte integral de una instalación médica que utiliza radiaciones ionizantes: radiografía, medicina nuclear y radioterapia. Entregan información confiable y rápida de los niveles de exposición en estas instalaciones. Versiones más sofisticadas reemplazan la cámara de ionización por detectores de estado sólido y, mediante un juego de filtros y un procesador, permiten medir con alta precisión los kVp y mAs utilizados durante un estudio. Ello se logra en forma muy simple instalando el detector en la posición del paciente, sin tener que acceder a los circuitos del generador del equipo radiográfico. Esta tecnología ha impactado positivamente las tareas de control de calidad de estos equipos.