Sievert

Sievert
Información
Sistema Unidades derivadas del Sistema Internacional
Unidad de… Dosis equivalente , dosis eficaz
Símbolo SV
Epónimo Rolf sievert
Conversiones
1 Sv en ... es igual a...
  Unidades SI   1  m 2  s −2
     1 J  kg −1

El sievert (símbolo: Sv ) es la “unidad utilizada para evaluar el impacto de la radiación en los seres humanos” . Más precisamente, es la unidad derivada del Sistema Internacional que se utiliza para medir una dosis equivalente , una dosis efectiva o una tasa de dosis radiactiva (Sv / s, Sv / ho Sv / año), es decir, para evaluar cuantitativamente el impacto biológico de los seres humanos. exposición a radiaciones ionizantes . Por tanto, el sievert no puede utilizarse para cuantificar la exposición recibida por los animales de laboratorio y se sustituye por el gris .

El efecto de la radiación depende en primer lugar de la energía ionizante que recibe físicamente cada unidad de masa. Por tanto, el sievert tiene la misma definición física que el gris , es decir, un julio por kilogramo . Sin embargo, el efecto específico de esta energía se refleja en dos coeficientes, uno que explica la eficacia biológica de diferentes radiaciones y el otro el impacto biológico del daño a un órgano determinado. Estos dos factores de ponderación son cantidades adimensionales .

Esta unidad lleva el nombre de Rolf Sievert , un físico sueco que trabajó en la medición de dosis radiactivas y en los efectos biológicos de la radiación.

Definición

En el Sistema Internacional de Unidades  :

[Gy] = [Sv] = J / kg = m 2 / s 2

Por tanto, el sievert es homogéneo con el gris , otra unidad utilizada en dosimetría , que mide la dosis absorbida (la energía absorbida por unidad de masa) independientemente de su efecto biológico.

La dosis absorbida , D , se calcula directamente en grises  : es la energía absorbida por unidad de masa considerada. En relación con la dosis absorbida, la dosis efectiva , E , tiene en cuenta dos factores adimensionales adicionales (el factor de ponderación de radiación w R y el factor de ponderación de tejido w T ), que reflejan el efecto relativo de la radiación considerada sobre el órgano considerado, en comparación con una radiación de referencia.

Estos dos factores de ponderación se prescriben en las recomendaciones de 2007 de la Comisión Internacional de Protección Radiológica . Por lo tanto, la dosis efectiva E y equivalente H son diferentes dosis absorbida D , ya que dependen del valor de los factores w R y W T . Para evitar confusiones, se utiliza la unidad "gris" o "julio por kilogramo" para la dosis absorbida D y la unidad "sievert" para la dosis equivalente H o E eficaz .

Ponderación de la naturaleza de la radiación

Por un lado, los efectos biológicos no dependen únicamente de la energía recibida por la radiación ionizante, sino también de la naturaleza de esta radiación. Esta diferencia se tiene en cuenta en el factor de ponderación de la radiación, que permite calcular la dosis equivalente  : cuando observamos que a igual energía, los protones provocan en promedio el doble de cánceres que los rayos gamma, traducimos este resultado experimental indicando que el factor de ponderación asociado con los protones es dos. Por tanto, para cada radiación es posible definir la dosis equivalente que corresponde a la dosis de radiación gamma que conduce a resultados (sustancialmente) equivalentes.

La dosis equivalente , H , es el producto de la dosis absorbida D de radiación ionizante por un factor adimensional: w R (factor de ponderación que refleja a energía equivalente el efecto específico de las diferentes radiaciones).

El factor de ponderación de la radiación w R refleja la eficiencia biológica relativa de la radiación. A continuación se muestran algunos valores:

Ponderación de la sensibilidad del tejido biológico

Por otro lado, la dosis equivalente permite calcular los efectos biológicos cuando un organismo se expone en su conjunto a una dosis relativamente homogénea, pero cuando una exposición es solo parcial, su gravedad aún debe sopesarse por la naturaleza del tejido biológico. . que ha sido expuesto: cuando una exposición es local, su efecto (en esencia, un potencial carcinogénico o mutagénico) no tiene la misma severidad, dependiendo de si las células del reproducen órgano afectado lentamente (piel, hueso) o, por el contrario, , se reproducen muy rápidamente ( médula ósea ) o es probable que afecten a la descendencia ( gónadas ).

A continuación se muestran algunos valores de w T para órganos y tejidos:

Podemos introducir un factor adicional N para tener en cuenta otros factores, por ejemplo para representar las especies irradiadas (los insectos son mucho más resistentes a la radiación que los mamíferos , por ejemplo) o para corregir la dosis recibida según su tasa de radiación . Acumulación ( dos dosis equivalentes en términos de energía depositada no son equivalentes si se reciben en diferentes duraciones) o de su concentración de volumen (una dosis concentrada será diferente de una dosis difusa ).

Y aquí hay algunos valores de N (en relación con los humanos) para varios organismos:

Efecto de las dosis de radiación

Los mecanismos que operan en el caso de los efectos estocásticos (por tanto cuantificados mediante medidas en sieverts) y en el caso de los efectos deterministas (donde las medidas deben expresarse en grises ) no tienen nada que ver con:

Los factores de ponderación w R y w T calculados por la CIPR evolucionan a medida que surgen nuevos datos científicos o epidemiológicos. Por tanto, pueden variar significativamente (hacia arriba o hacia abajo) en función de la idea de riesgo que tengan los especialistas en la cuestión. Por lo tanto, en sus recomendaciones de 2007, la CIPR estimó que el riesgo de transmisión a la descendencia estaba muy sobreestimado en sus recomendaciones de 1990, y redujeron el coeficiente de peso tisular para las gónadas de 0,20 a solo 0,08.

El sievert se utiliza para cuantificar el riesgo estocástico inducido en la salud de los sujetos por baja radiación: riesgo adicional de morir un día por cáncer, riesgo de transmitir un día una mutación grave a un descendiente. El sievert se puede utilizar para expresar exposiciones bajas, por ejemplo, para la protección radiológica de los trabajadores y el público en condiciones normales.

Sin embargo, usar el sievert para cuantificar el efecto de una gran radiación (típicamente del orden de Gy) es incorrecto, porque para tales dosis el efecto no es estocástico sino determinista. Por ejemplo, se dice que una dosis de 8  Gy es letal porque implica una muerte segura. Para estas dosis elevadas, hay que expresarlas en grises , casi siempre está prohibido el uso de sievert.

Dosis recibida y signos clínicos

La irradiación excesiva se revela por la presencia de pródromos como náuseas, diarrea, sensación de fatiga y malestar. Además, se observó que el agotamiento de linfocitos resultante de la exposición a radiación ionizante era directamente proporcional a la dosis efectiva . En el caso de una probable irradiación en un sujeto, se toman dos análisis de sangre con tres horas de diferencia para evaluar cualquier variación en la población de linfocitos.

La irradiación también tiene un efecto estocástico  : aumenta el riesgo de cáncer, según la dosis recibida. Este efecto se puede detectar estadísticamente. El sievert es la medida que tiene en cuenta este efecto.

Los signos clínicos se observan para irradiaciones masivas, recibidas durante un período muy corto.
Comentario: Según el artículo sobre irradiaciones agudas, es incorrecto utilizar el sievert cuando se habla de los efectos deterministas (o no estocásticos) de la radiación. El gris y el sievert son dos unidades "homogéneas" que, por tanto, pueden compararse, pero en general, más allá de una dosis de un julio por kilogramo , la medida se expresa en grises.

Efecto por categoría de dosis (escala logarítmica)
Dosis Efecto
20  Gy Para una dosis superior a 40  Gy  : se observa un síndrome nervioso con convulsiones, coma y muerte instantánea.

Sin embargo, dado que estos accidentes son extremadamente raros, la epidemiología no puede establecer completamente las descripciones clínicas .

10  Gy Para una dosis superior a 8  Gy  : hay un síndrome gastrointestinal con diarrea aguda, hemorragia digestiva que conduce a la muerte. La muerte es prácticamente segura para dosis superiores a 10  Gy . Como guía, 12  Gy es la dosis que se puede administrar para tratar la leucemia al destruir la médula ósea justo antes de un trasplante. Esta es también la dosis máxima recibida por algunos liquidadores de Chernobyl .
5  Gy La irradiación aguda global se define como la dosis que mata al 50% de los sujetos expuestos a radiación ionizante. Este valor admite un intervalo de 3 a 4,5  Sv . Se acompaña de un síndrome hematológico que se extiende a lo largo de unos treinta días. No se administra ningún tratamiento.
2  Gy Para una dosis de 2 a 4  Gy  : se observa un síndrome hematopoyético en la práctica clínica. Las poblaciones de linfocitos y glóbulos blancos disminuyen considerablemente. Hablamos de linfopenia, leucopenia y la irradiación puede provocar anemia (deficiencia de glóbulos rojos).
1  Gy El hombre presenta signos clínicos debido a la irradiación de una dosis única equivalente a 1000  mGy (es decir, 1  Gy ), denominada "  enfermedad por radiación  ". Luego, el individuo es hospitalizado sistemáticamente.

El riesgo de desarrollar un cáncer mortal por este tipo de radiación (en una exposición uniforme de muy corta duración) es del 5%. Esta cifra se especifica en ICRP 103 ( ICRP 103 página 206 ): mortalidad inducida por cáncer de 414 por 10.000 a 503 por 10.000, según los estudios citados. Esta cifra está corroborada por un estudio estadounidense que dice en la introducción: "según las últimas cifras disponibles (Octubre de 2003) del seguimiento de los supervivientes de la bomba atómica japonesa, aproximadamente el 5% de las 9.335 muertes por cáncer son atribuibles a la radiación y el 0,8% de las 31.881 muertes no relacionadas con el cáncer son atribuibles a la radiación, lo que concuerda con las otras publicaciones citadas a continuación ”.

0,5  Gy La observación de los limpiadores de Chernobyl reveló una morbilidad anormalmente alta sin signos clínicos específicamente relacionados con la irradiación , lo que sugiere un síndrome de inmunodeficiencia radioinducida.
0,2  Gy “El término dosis " baja " define cualquier dosis para la que no se puede detectar un efecto biológico debido a los límites de sensibilidad de las técnicas actualmente disponibles. Se adoptaron umbrales de sensibilidad de 2  cGy para la detección de un aumento en la frecuencia de aberraciones cromosómicas y de 20  cGy para el riesgo de cáncer a costa de un extenso análisis de casos por varios equipos. ".
0,1  Gy El estudio de víctimas de Hiroshima y Nagasaki no reveló un riesgo estadísticamente significativo de cáncer para dosis a órganos por debajo de 100  mSv = 0,1  Sv .

Una dosis de un sievert es un buen orden de magnitud para calificar la irradiación como peligrosa para la víctima, justificando posteriormente un seguimiento médico especial:

Para dosis más bajas y para dosis acumulativas recibidas durante largos períodos de tiempo, no se observa ningún efecto determinista y los efectos estocásticos son imposibles de medir con precisión. A falta de datos que permitan separarlos, esta es un área donde chocan dos tesis opuestas:

En el intervalo entre 10  mSv (un rem ) y 1 Sv, la prevención de irradiaciones accidentales es un motivo de preocupación en términos de salud pública, por el exceso estadístico de cánceres que causarían, pero estas irradiaciones no tienen más características identificables. consecuencia a nivel individual.

La Comisión Internacional de Protección Radiológica desaconseja recibir una dosis anual de más de un milisievert, pero estima que una exposición de menos de cien milisieverts por año no representa, estadísticamente, un riesgo de aumento de cáncer.

Exposición a la radiación

Una partícula transmite solo una energía insignificante. La siguiente tabla muestra los flujos de partículas en el aire (expresados ​​como número de partículas por centímetro cuadrado), según el tipo de partícula y su energía, para una dosis en tejidos blandos de 1  mSv .

Energía (MeV) Electrón ( beta ) Fotón ( gamma ) Neutrón
10 −8 a 10 −3 9,6 × 10 7
10 -2 2,6 × 10 5 1,3 × 10 8 6,5 × 10 7
10 −1 1,5 × 10 6 2,5 × 10 9 2,0 × 10 8
1 3,1 × 10 6 2,0 × 10 8 2,8 × 10 6
10 3,0 × 10 6 4.0 × 10 7 2,5 × 10 6

Se necesita una actividad muy alta (expresada en bequerelios , anotada Bq) para crear un riesgo real para la salud, siempre que la exposición se limite a la radiación a distancia, sin contacto con el material radiactivo.

Por ejemplo, una exposición externa a una contaminación de 4.000 Bq / m 2 (orden de magnitud de la lluvia radiactiva observada en Francia después del desastre de Chernobyl) de una radiactividad que se supone (para el cálculo) que es beta a 1 MeV correspondería a un flujo de electrones de 0.4  cm −2  s −1 electrones, por lo que una irradiación de 0.4 / 3.1 × 10 −6 = 0.13 × 10 −6  mSv s −1 . Una exposición anual (es decir, durante 32 × 10 6 segundos) a la radiación de esta amplitud conduce a una irradiación de 0,4 / (3,1 × 32) = 4  mSv , es decir , el doble de la dosis media natural, o de nuevo el orden de magnitud del límite anual. autorizado para la población civil (a modo de comparación, la dosis absorbida para una radiografía de pulmón es del orden de 0,3  mSv ).

Además, la dosis administrada por un radioelemento puede ser mucho mayor si se metaboliza y permanece fija en uno o más órganos (irradiación interna). Esta es la razón por la que el principal riesgo asociado con las consecuencias de Chernobyl para las poblaciones francesas es el posible cáncer de tiroides (irradiación interna de la tiroides por el yodo radiactivo ingerido al beber leche).

Órdenes de magnitud y regulaciones

Por conveniencia, se suele utilizar el milisievert (mSv).

Unidades equivalentes y cercanas

Hay muchas unidades físicas que miden la radiactividad.

1  Sv (sievert) (= 100  rem) = 1,000  mSv = 1,000,000  μSv
1  mSv (milisievert) (= 100 mrem) = 0.001  Sv = 1,000  μSv
1  μSv (microsievert) (= 0.1 mrem) = 0,000 001  Sv = 0.001  mSv

1  rem = 0.01  Sv = 10  mSv = 10,000  μSv
1 mrem = 0,000 01  Sv = 0.01  mSv = 10  μSv

Notas y referencias

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  2. "Unidades con nombres especiales" , Oficina internacional de pesos y medidas (consultado el 29 de enero de 2008).
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Ver también

Bibliografía