Protección radiológica y física aplicada al servicio de diagnóstico por imagen

En la medicina veterinaria es fundamental obtener información detallada sobre el estado del animal. Para ello se cuenta conel servicio de diagnóstico por imagen; obteniendo imágenes a partir de radiación. Un estudio radiográfico, con radiología convencional, hoy en día es imprescindible. Esta herramienta, como también la tomografía computarizada (TC), emplea radiación ionizante con la capacidad de penetrar en los tejidos y obtener imágenes. Aunque la radiación ionizante sea esencial para un buen diagnóstico, puede ser dañina si no se maneja con precaución y conocimiento, por ello es imprescindible una adecuada protección radiológica.

La utilización de radiación ionizante en veterinaria, especialmente en técnicas de diagnóstico por la imagen como la radiografía convencional, la TC o fluoroscopia es cada vez más utilizada para la obtención de un buen diagnóstico. Para emplear un buen uso de esta radiación, es importante aplicar los parámetros de protección radiológica.

Este artículo tiene el objetivo enseñar protección radiológica en el área de diagnóstico por la imagen. Da el conocimiento de física aplicada a la radiología, analizando los fundamentos de la radiación ionizante, sus efectos sobre los tejidos vivos y las medidas necesarias para garantizar la seguridad tanto del personal como del público como expuesto, los pacientes y el entorno. La finalidad es promover un uso responsable y seguro de la utilización de radiación ionizante, minimizando los riesgos sin comprometer la calidad del diagnóstico.

Además, también expone las principales medidas de protección disponible, tanto estructurales como individuales, los procedimientos correctos y las buenas prácticas en clínicas y hospitales veterinarios.

La obtención de una imagen médica se basa en la interacción de las radiaciones con la materia. En la radiología convencional, fluoroscopia o TC se utilizan rayos X, un tipo de radiación ionizante generada artificialmente con energía suficiente para ionizar átomos.

En el espectro electromagnético existen diferentes tipos de onda clasificados según su longitud de onda y frecuencia, desde las ondas de radio (longitud larga, baja frecuencia) hasta los rayos gamma (longitud corta, frecuencia alta). Según su capacidad para ionizar átomos o moléculas, las radiaciones se puede clasificar en: radiación ionizante y radiación no ionizante.

Los rayos X se sitúan al lado de los rayos gamma, pero con una longitud de onda mayor y una frecuencia menor (Figura 1).

Estos, los rayos X o rayos Roentgen, se caracterizan por poseer energía suficiente como para ionizar la materia, es decir, arrancar electrones de los átomos con los que interacciona. Por este motivo se debe aplicar con precaución y bajo estrictos protocolos de protección radiológica.

La radiación ionizante puede clasificarse según su naturaleza dentro del espectro electromagnético (Tabla 1).

En veterinaria, la radiación ionizante más utilizada son los rayos X, generados por equipos de diagnóstico por la imagen. Aunque también se puede emplear rayos ɣ, α y β en Medicina Nuclear para fin diagnóstico o tratamiento. Por otro lado, las pruebas de diagnóstico por la imagen que no utilizan radiación ionizante, sino no ionizante, son la resonancia magnética, la ecografía y la endoscopia. Para obtener imágenes con una resonancia magnética se emplea la radiación no ionizante utilizando campos magnéticos y ondas radio. La ecografía, también conocida como ultrasonografía, usa ultrasonidos (ondas de alta frecuencia).

Los rayos X son producidos artificialmente en un dispositivo denominado tubo de rayos X. Su función es convertir energía eléctrica en radiación electromagnética mediante la interacción entre electrones acelerados y un material denominado diana, que forma parte del ánodo.

Cuando la radiación ionizante atraviesa la materia, se crean colisiones sucesivas por el cese de energía de los átomos. Este proceso provoca fenómenos en los átomos dependiendo de la energía del fotón.

El tubo de rayos X está compuesto por:

• Cátodo: fuente de electrones.
• Sistema de aceleración: consiste en una diferencia de potencial aplicada entre cátodo y ánodo.
• Ánodo: diana metálica, recibe el impacto de los electrones.

Para la producción de rayos X, se calienta el cátodo, que emite electrones. Estos son acelerados hacia el ánodo gracias a la diferencia de potencial aplicada. Al impactar contra la diana, la energía cinética de los electrones se transforma en 99 % en calor (efecto Jules) y un 1 % radiación electromagnética, emitida en forma de rayos X. La producción de rayos X es gracias al fenómeno físico llamado radiación de frenado (bremsstrahlung). Cuando los electrones pasan cerca del núcleo atómico del material de la diana son desviados por el campo eléctrico positivo. Esta desaceleración provoca la emisión de fotones de rayos X. Su energía varía en función de la proximidad al núcleo (ley de Coulomb).

Cuando la radiación ionizante penetra los tejidos vivos, se pueden producir efectos en distintas fases: etapa física, etapa química y etapa biológica.

En esta etapa se producen fenómenos como la excitación (proceso en el que un electrón de un átomo absorbe energía y pasa a una órbita mayor sin abandonar el átomo, quedando este inestable, pudiendo volver a su nivel original liberando energía en forma de radiación) o la ionización (cuando un átomo pierde un electrón debido a la radiación convirtiéndose en ion).

Los rayos X pueden producir distintos tipos de interacción con la materia:

• Efecto fotoeléctrico: el fotón cede toda su energía a un electrón cercano al núcleo del átomo y lo arranca del átomo. Requiere energía baja.
• Efecto Compton: la energía del fotón que impacta contra el electrón es suficiente como para producir su expulsión y una desviación del fotón con pérdida de energía. Requiere energía alta.
• Creación de pares: formación de un electrón y un positrón a partir de un fotón gamma en presencia del núcleo. Solo ocurre a energías superiores a 1.02 MeV.

Cuando la radiación interactúa con un ser vivo, lo más frecuente es que impacte sobre moléculas de agua, ya que estas representan el componente más abundante del cuerpo. Sin embargo, pueden darse dos tipos de efectos:

• Acción directa: se produce por ionizaciones y excitaciones sobre las macromoléculas celulares, como el ADN o las proteínas. Las lesiones celulares pueden producir efectos biológicos graves y peligrosos.
• Acción indirecta: siendo la más común, se produce cuando la radiación ioniza las moléculas de agua, generando radicales libres, moléculas muy inestables y reactivas (p. ej, OH). Estos radicales libres pueden unirse a otras moléculas celulares, alterando su estructura y función, lo que también puede causar daños celulares importantes.

Como consecuencia de la ionización, especialmente del agua (H₂O), se generan radicales libres, que son altamente reactivos y pueden dañar macromoléculas celulares.

Esta etapa se produce cuando el organismo activa mecanismo de reparación celular. Algunos de estos daños pueden ser corregidos, mientras que otros no, permaneciendo en las células y manifestándose como efectos biológicos tiempo después de la exposición a la radiación.

Las lesiones que se pueden producir en las moléculas de ADN son rupturas, alteraciones en las bases nitrogenadas, destrucción de los azúcares de la cadena o en el peor de los casos una combinación de todas.

La ruptura de cadena es la lesión más común, una lesión subletal, ya que no produce la muerte celular, aunque puede producir un efecto acumulativo y agotamiento del mecanismo de reparación. En cambio, la ruptura doble de cadena sí es considerada una lesión letal.

Aunque el ADN es la principal diana biológica, la radiación también puede dañas otras estructuras celulares. En exposiciones muy altas se puede producir la muerte inmediata de las células por destrucción masiva de sus componentes. En dosis más bajas, si la radiación afecta a células en proceso de división, estas pueden perder su capacidad de replicarse. Este principio se usa en radioterapia, donde se destruyen las células tumorales. Los factores que pueden modificar la supervivencia celular son físicos, químicos o biológicos (Tabla 2).

La radiación ionizante puede causar alteraciones morfológicas o funcionales en las células y tejidos expuestos que se pueden clasificar en efectos estocásticos y efectos deterministas.

Se producen después de la exposición a dosis de radiación bajas/moderadas, son la consecuencia de los daños subletales, como las mutaciones, en una o varias células. La probabilidad de que aparezcan aumenta con la dosis recibida, pero no su gravedad, es decir, no existe una dosis umbral. El cáncer es el principal efecto estocástico somático inducido por radiación ionizante.

Son consecuencia de la muerte de un número elevado de células de un tejido. La gravedad aumenta con la dosis de radiación y existe una dosis umbral.

Toda práctica radiológica debe seguir tres principios fundamentales establecidos por la comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP), quien se encarga de establecer los principios de protección radiológica y las recomendaciones seguras de las radiaciones ionizantes. Estos tres principios son:

• Justificación: toda exposición a radiación ionizante tiene que estar justificada. Los riegos no deben superar a los beneficios. Se evalúan los beneficios para el paciente, el profesional o la sociedad, los riesgos para la salud tanto a nivel individual como colectivo, los posibles impactos sobre el medio ambiente.
• Optimización: una vez justificada la prueba, se tiene que conseguir la dosis individual como el número de personas expuestas se mantenga el más bajo posible; ALARA (en inglés, As Low As Reasonably Achievable). Este principio exige reducir al mínimo la dosis absorbida por el personal, minimizar la exposición de los animales, disminuir el número de personas potencialmente expuestas y utilizar los parámetros técnicos adecuados (p. ej., tiempo, kilovoltaje y miliamperaje).
• Limitación: para proteger la salud de las personas y animales expuestos, no se deben superar los límites legales de dosis establecidos. Estos límites representan los valores de dosis efectiva y dosis equivalente que no se deben superar. Se establecen límites tanto para trabajadores expuestos, como miembros del público. No se tienen en cuenta las dosis resultantes de radioactividad natural ni las médicas. En el España, los límites actuales vigentes están establecidos en el reglamento sobre protección sanitaria contra las radiaciones ionizantes: RD 783/2001 de 6 julio BOE 17826 – 2001 (Tabla 3).

Por razones de seguridad, vigilancia y control radiológico, las personas que trabajan en instalaciones con riesgo radiológico se clasifican en función de las condiciones en que se realiza su trabajo en:

• Trabajadores expuestos
• Miembros expuestos

Se considera miembros del público:

• Los trabajadores no expuestos
• Los trabajadores expuestos fuera de su horario de trabajo
• Los usuarios de las instituciones sanitarias mientras no estén siendo atendidos como pacientes
• Cualquier individuo de la población

Para proteger al personal, pacientes y público, existen diferentes medidas de protección radiológica. Para disminuir la dosis de radiación que un individuo recibe se tiene en cuenta la distancia, tiempo y blindaje.

• Distancia: siempre que sea posible, alejarse del haz primario o de la radiación dispersa. La intensidad de la radiación disminuye con la distancia: ley del cuadrado inverso. Al aumentar la distancia entre la persona y fuente, la dosis recibida se reduce a una cuarta parte. El haz primario es el haz de rayos X que sale directo del tubo. Al interactuar con el paciente, una parte de esta radiación es absorbida, otra es atravesada y por último, otra dispersada en múltiples direcciones. Esto se conoce como radiación dispersa.
• Tiempo: disminuyendo el tiempo de exposición, se reduce la dosis proporcional directamente al tiempo de exposición. Se tiene que disminuir el tiempo de exposición siempre que sea posible.
• Blindaje: también se puede interponer un espesor de material absorbente entre la fuente de irradiación y las personas con la finalidad de protegerlas. El material más adecuado dependerá de cada caso, dependiendo de la naturaleza de radiación ionizante.

La radiación ionizante, según su energía y longitud de onda, tiene un poder de penetración (Figura 2).

El blindaje estructural es toda aquella estructura que constituye una sala de radiodiagnóstico o instalación radioactiva como el suelo, las paredes, techo, ventanas y puertas. Las instalaciones deben contar con barreras diseñadas para atenuar el haz radiológico:

• Paredes, techo, suelo, ventanas y suelo: blindado con plomo u hormigón con un espesor específico calculado.
• Ventanas de observación con cristal plomado.
• Colimadores y filtros en el equipo para limitar y conducir el haz al área anatómica que se quiere estudiar.

Los equipos de protección individual son esenciales para reducir la dosis recibida por el personal y/o paciente expuesto. El material incluye:

• Guantes plomados
• Delantales plomados
• Protector de tiroideo plomado
• Gafas plomadas

Es imprescindible que los EPIs estén en buen estado, por eso, es de importancia hacer una revisión periódica del estado y eficacia y sustituirlos si presentan deterioro o pérdida de eficacia.

El procedimiento radiológico realizado influye directamente en la dosis recibida. Por ello, se recomienda establecer protocolos internos que incluyan:

• Planificar el procedimiento y preparar el animal.
• Evitar la sujeción manual del animal. El uso de sistemas de inmovilización como sacos, cuñas o espumas son recomendadas.
• Optimización de los parámetros técnicos: kV, mA y mAs.
• Rotación del personal: que los trabajadores no siempre sean los mismos quienes toman las radiografías.
• Colimación correcta: abarcar el campo anatómico que se quiere estudiar, no sobrepasarse.
• Reducir el número de repeticiones: asegurar un bueno posicionamiento y comunicación entre el equipo.
• Uso de dosímetro individual: para medir la radiación recibida del trabajador expuesto.

En toda sala o instalación donde hay una fuente de radiación, es obligatoria la señalización de zona de radiación. Dependiendo del tipo de zona la señalización será una u otra (Figuras 3; Tabla 4; Figura 4).

Según la legislación, todo centro que utilice rayos X debe contar con:

• Licencia de instalación aprobada por el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN).
• Licencia de operador y director de instalaciones con fines radiodiagnósticos por el Consejo de Seguridad Nuclear (CSN).
• Dosímetro: detector de uso individual que mide la radiación.

La realización de procedimientos con radiaciones ionizantes, como las radiografías, debe ser llevada a cabo exclusivamente por personal autorizado y cualificado, según la legislación vigente en materia de protección radiológica y uso de equipos con fines radiodiagnósticos.

El personal que puede operar estos equipos debe tener licencia de operador o director de instalaciones con fines radiodiagnósticos. Este personal puede ser:

• Veterinarios con formación específica en protección radiológica.
• Técnicos Superior en Imagen por el Diagnóstico (TSID, TSIDMN o TER).
• Auxiliares Veterinarios con formación acreditada en radioprotección.

De lo contrario, el personal que no puede realizar radiografía son:

• Persona sin formación reglada o acreditada en protección radiológica
• Personas embarazadas y en lactancia.
• Personas con contraindicaciones médicas.
• Estudiantes o personal en formación que no estén supervisados.
• Menores no autorizados.

El diagnóstico por imagen es una herramienta imprescindible en la medicina veterinaria. Sin embargo, la utilización de radiación ionizante conlleva riesgos biológicos que deben ser gestionados de forma adecuada. La comprensión de la física de la radiación, sus interacciones con la materia y los efectos biológicos resultantes permiten implementar estrategias de protección radiológica eficaces.

El cumplimiento de los principios de justificación, optimización y limitación, así como la aplicación de medidas de seguridad estructurales, el uso correcto de equipos de protección individual y la adopción de buenas prácticas, son esenciales para reducir la exposición a la radiación. Además, la regulación vigente establece los requisitos mínimos de formación y autorización para el personal que opera equipos radiológicos, asegurando una aplicación segura y legal de estas tecnologías.

En definitiva, la protección radiológica, no solo es una obligación legal y ética, sino una garantía de seguridad para los profesionales, los animales, el público y el entorno.

1. Consejo de Seguridad Nuclear (CSN); La protección radiológica en el medio sanitario;Consejo Seguridad Nuclear, 2012 Madrid
2. Brosed Serreta, Antonio; Ferrer García, Natividad; Paredes García, María Cruz; Fundamentos de Física Médica. Volumen 7: Protección radiológica hospitalaria; Sociedad Española de Física Médica (SEFM); 2010; Madrid
3. Brosed Serreta, Antonio; Guirado Llorente, Damián; Fundamentos de Física Médica. Volumen 8: Protección radiológica hospitalaria; Sociedad Española de Física Médica (SEFM); 2010; Madrid
4. Carlyle Bushong, Stewart; Manual de Radiología para Técnicos: Física, biología y protección radiológica; Elsevier; 2016 Barcelona