Magnitudes y Unidades Radiológicas Dosimétricas
Explorando los fundamentos de la dosimetría de radiación, sus magnitudes físicas y las unidades que permiten cuantificar con precisión los efectos de las radiaciones ionizantes en los tejidos biológicos.
Exposición: Primera Magnitud Dosimétrica
Definición Matemática
Se define como X = dQ/dm, donde dQ es el valor absoluto de la carga total de iones de un signo producidos en aire cuando todos los electrones liberados por fotones en un elemento de aire dm han sido detenidos en aire.
Unidades de Medida
En el Sistema Internacional se mide en C·kg⁻¹. Históricamente se utilizó el Röentgen (R), con equivalencia: 1 R = 2,58·10⁻⁴ C·kg⁻¹. La tasa de exposición se expresa en C·kg⁻¹·s⁻¹ o R·s⁻¹.
Limitaciones
Solo está definida para fotones y en aire. Requiere equilibrio de partículas cargadas (EPC) en el volumen de medida. Es difícilmente medible fuera del rango de los keV.
La exposición fue históricamente importante como magnitud de transición hacia la dosis absorbida, pero sus limitaciones han favorecido su reemplazo progresivo por magnitudes como el kerma y la dosis absorbida, que ofrecen mayor versatilidad y aplicabilidad en diferentes condiciones y materiales.
Energía Transferida y Kerma
Energía Transferida
Representa la energía cinética transferida por partículas no cargadas a partículas cargadas en un volumen específico.
Definición de Kerma
Es el valor esperado de energía transferida a partículas cargadas por unidad de masa, incluyendo pérdidas radiativas pero excluyendo transferencias entre partículas cargadas.
Unidades y Medición
Se mide en Gray (Gy) equivalente a 1 J/kg en el SI. Anteriormente se utilizaba el rad: 1 Gy = 100 rad. La tasa de kerma se define como K̇ = dK/dt.
Relación con Exposición
Kair ≃ X·W/e, donde W/e es la energía disipada por unidad de carga producida en aire seco (33,97 J/C). Esto establece que 1 Gy ≃ 114,1 R.
El kerma supera muchas limitaciones de la exposición, siendo aplicable a cualquier material y no solo al aire. Es particularmente útil para partículas no cargadas como fotones y neutrones, constituyendo una magnitud fundamental en la dosimetría moderna. Es la Suma de las energías cinéticas iniciales de todas las partículas ionizantes cargadas liberadas por las partículas ionizantes no cargadas por unidad de masa (en la imagen representadas con las flechas azules bajo las zonas sombreadas).
Dosis Absorbida: La Magnitud Dosimétrica Fundamental
Energía Impartida
Base conceptual que considera todas las energías entrantes y salientes en un volumen
Definición Matemática
D = dε/dm, valor esperado de energía impartida por unidad de masa. Tiene las mismas unidades que el kerma: Gray (Gy) equivalente a 1 J/kg en el SI. y rad: 1 Gy = 100 rad.
Aplicabilidad Universal
Válida para todos los tipos de radiación ionizante y materiales
Tasa de Dosis
Ḋ = dD/dt, cambio de dosis por unidad de tiempo
La dosis absorbida es la magnitud dosimétrica más relevante para evaluar efectos biológicos de la radiación. En condiciones de equilibrio electrónico y con producción despreciable de radiación de frenado, el kerma y la dosis absorbida son numéricamente iguales. En radiodiagnóstico, la relación aproximada es: Dair(Gy) ≃ Kair(Gy) ≃ X(R)·0,0087642. La dosis absorbida Representa la energía neta que "se queda" en el volumen de materia considerado (en la imagen representada por las flechas rojas, bajo el sombreado rojo).
