Quemadura por radiación

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Daño a la piel o tejido biológico por exposición a la radiación
Acondicionamiento médico

A Radiación Burn es un daño a la piel u otros tejidos y órganos biológicos como efecto de la radiación. Los tipos de radiación de mayor preocupación son la radiación térmica, la energía de la radiofrecuencia, la luz ultravioleta y la radiación ionizante.

El tipo más común de quemadura de radiación es una quemadura solar causada por la radiación UV. La alta exposición a los rayos X durante las imágenes médicas de diagnóstico o la radioterapia también puede provocar quemaduras de radiación. A medida que la radiación ionizante interactúa con las células dentro del cuerpo, que las daña, el cuerpo responde a este daño, lo que generalmente resulta en eritema, es decir, enrojecimiento alrededor del área dañada. Las quemaduras de radiación a menudo se discuten en el mismo contexto que el cáncer inducido por la radiación debido a la capacidad de la radiación ionizante para interactuar y dañar el ADN, induciendo ocasionalmente a una célula a volverse canceroso. Los magnetrones de la cavidad pueden usarse incorrectamente para crear la superficie y la quema interna. Dependiendo de la energía del fotón, la radiación gamma puede causar quemaduras gamma profundas , con quemaduras internas de 60Co comunes. beta quemaduras tienden a ser poco profundas ya que las partículas beta no pueden penetrar profundamente en un cuerpo; Estas quemaduras pueden ser similares a las quemaduras solares. Las partículas alfa pueden causar quemaduras internas alfa si se inhalan, con daño externo (si lo hay) limitado a eritema menor.

Las quemaduras de radiación también pueden ocurrir con transmisores de radio de alta potencia en cualquier frecuencia donde el cuerpo absorbe energía de radiofrecuencia y la convierte en calor. La Comisión Federal de Comunicaciones de los Estados Unidos (FCC) considera que 50 vatios son el poder más bajo por encima del cual las estaciones de radio deben evaluar la seguridad de las emisiones. Las frecuencias consideradas especialmente peligrosas se producen donde el cuerpo humano puede volverse resonante, a 35 MHz, 70 MHz, 80-100 MHz, 400 MHz y 1 GHz. La exposición a microondas de alta intensidad puede causar quemaduras de microondas.

tipos

La dermatitis por radiación (también conocida como radiodermatitis ) es una enfermedad de la piel asociada con una exposición prolongada a la radiación ionizante. La dermatitis por radiación ocurre hasta cierto punto en la mayoría de los pacientes que reciben radioterapia, con o sin quimioterapia.

Hay tres tipos específicos de radiodermatitis: radiodermatitis aguda, radiodermatitis crónica y erupción eosinofílica, polimórfica y prurítica asociada con radioterapia. La radioterapia también puede causar cáncer de radiación.

Con fluoroscopia intervencionista, debido a las altas dosis de la piel que se pueden generar en el curso de la intervención, algunos procedimientos han resultado en temprano (menos de dos meses después de la exposición) y/o tardía (dos meses o más después de la exposición) Reacciones de la piel, incluida la necrosis en algunos casos.

La dermatitis por radiación, en forma de eritema intenso y vesiculación de la piel, se puede observar en los puertos de radiación.

Hasta el 95% de los pacientes tratados con radioterapia para el cáncer experimentarán una reacción de la piel. Algunas reacciones son inmediatas, mientras que otras pueden ser más tarde (por ejemplo, meses después del tratamiento).

agudo

Radiodermatitis aguda ocurre cuando una dosis de eritema " de radiación ionizante se da a la piel, después de lo cual el eritema visible aparece hasta 24 horas después. La dermatitis por radiación generalmente se manifiesta en unas pocas semanas después del inicio de la radioterapia. La radiodermatitis aguda, mientras se presenta como parches rojos, a veces también puede presentarse con descamación o ampollas. El eritema puede ocurrir a una dosis de radiación de 2 Gy o más.

crónico

Radiodermatitis crónica en el cuello y la mandíbula por exposición a rayos X

La radiodermatitis crónica ocurre con exposición crónica a " sub -itema " dosis de radiación ionizante durante un período prolongado, produciendo diversos grados de daño a la piel y sus partes subyacentes después de un período latente variable de varios meses a varias décadas. En el pasado distante, este tipo de reacción de radiación ocurrió con mayor frecuencia en radiólogos y radiógrafos que estaban constantemente expuestos a radiación ionizante, especialmente antes del uso de filtros de rayos X. Radiodermatitis crónica, escamosa y Los carcinomas de células basales pueden desarrollarse meses o años después de la exposición a la radiación. La radiodermatitis crónica se presenta como placas de induración atrófica, a menudo blanquecina o amarillenta, con telangiectasia, a veces con hiperqueratosis.

Otro

La erupción eosinofílica, polimórfica y prurítica asociada con radioterapia es una afección de la piel que ocurre con mayor frecuencia en mujeres que reciben radioterapia de cobalto para el cáncer interno.

El eritema inducido por la radiación multiforme puede ocurrir cuando la fenitoína se administra profilácticamente a pacientes neurociruúrgicos que reciben terapia de cerebro completo y esteroides sistémicos.

Efectos retrasados

El acné de radiación es una condición cutánea caracterizada por pápulas similares a comedo que ocurren en sitios de exposición previa a radiación ionizante terapéutica, las lesiones cutáneas que comienzan a aparecer como la fase aguda de la dermatitis por radiación comienza a resolver.

Las reacciones de recuerdo de radiación ocurren meses o años después del tratamiento con radiación, una reacción que sigue a la administración reciente de un agente quimioterapéutico y ocurre con el puerto de radiación anterior, caracterizado por características de dermatitis por radiación. Reformado, la dermatitis por retirada de radiación es una reacción inflamatoria de la piel que ocurre en una parte del cuerpo previamente irradiada después de la administración del fármaco. No parece haber una dosis mínima, ni una relación de dosis de radioterapia establecida.

alfa quemad

" alfa Burns " es causado por partículas alfa, que pueden causar daño tisular extenso si se inhalan. Debido a la queratina en la capa epidérmica de la piel, las quemaduras alfa externos se limitan a solo el enrojecimiento leve de la capa más externa de la piel.

Beta Burns

" beta Burns " —caluado por partículas beta— son quemaduras superficiales poco profundas, generalmente de piel y menos a menudo de pulmones o tracto gastrointestinal, causado por partículas beta, típicamente de calientes partículas o radionucleidos disueltos que llegaron al contacto directo o la proximidad cercana al cuerpo. Pueden parecer similares a las quemaduras solares. A diferencia de los rayos gamma, las emisiones beta se detienen de manera mucho más efectiva por los materiales y, por lo tanto, depositan toda su energía en solo una capa poco profunda de tejido, causando daños más intensos pero más localizados. A nivel celular, los cambios en la piel son similares a la radiodermatitis.

La dosis está influenciada por una penetración relativamente baja de las emisiones beta a través de materiales. La capa de epidermis con queratina cornificada tiene suficiente potencia de detención para absorber la radiación beta con energías inferiores a 70 keV. La ropa proporciona más protección, especialmente los zapatos. La dosis se reduce aún más por la retención limitada de partículas radiactivas en la piel; Una partícula de 1 milímetro generalmente se libera en 2 horas, mientras que una partícula de 50 micrómetros generalmente no se adhiere durante más de 7 horas. Las emisiones beta también están severamente atenuadas por el aire; Su rango generalmente no excede los 6 pies (1.8 m) y la intensidad disminuye rápidamente con la distancia.

La lente ocular parece ser el órgano más sensible para la radiación beta, incluso en dosis muy por debajo de la dosis máxima permitida. Se recomiendan gafas de seguridad para atenuar beta fuerte.

El lavado cuidadoso de la superficie del cuerpo expuesta, eliminando las partículas radiactivas, puede proporcionar una reducción significativa de la dosis. El intercambio o al menos cepillar la ropa también proporciona un grado de protección.

Si la exposición a la radiación beta es intensa, las quemaduras beta pueden manifestarse primero en 24–48 horas al picar y/o una sensación de quema que duran uno o dos días, a veces acompañados de hiperemia. Después de 1 a 3 semanas, aparecen síntomas de quemadura; eritema, aumento de la pigmentación de la piel (parches de color oscuro y áreas elevadas), seguido de la epila y las lesiones de la piel. El eritema ocurre después de 5–15 Gy, descamación seca después de 17 Gy y epidermitis ampollosa después de 72 Gy. La queratosis de radiación crónica puede desarrollarse después de dosis más altas. El eritema primario que dura más de 72 horas es una indicación de lesión lo suficientemente grave como para causar dermatitis por radiación crónica. El edema de las papilas dérmicas, si está presente dentro de las 48 horas desde la exposición, es seguido por necrosis transepidérmica. Después de dosis más altas, las células de capa de Malpighian mueren en 24 horas; Las dosis más bajas pueden tardar de 10 a 14 días en mostrar células muertas. La inhalación de isótopos radiactivos beta puede causar quemaduras beta de pulmones y región nasofaríngea, la ingestión puede provocar quemaduras de tracto gastrointestinal; Este último es un riesgo, especialmente para pastar animales.

  • En primer grado beta quema el daño se limita en gran medida a la epidermis. Se produce desquamación seca o húmeda; se forman costras secas, luego sanan rápidamente, dejando un área despigmentada rodeada de área irregular de pigmentación aumentada. La pigmentación de la piel regresa a la normalidad en varias semanas.
  • Las quemaduras de beta de segundo grado conducen a la formación de ampollas.
  • Las quemaduras de beta de tercer y cuarto grado resultan en lesiones más profundas y úlceras húmedas, que curan con atención médica rutinaria después de cubrirse con costra seca. En caso de daño en el tejido pesado, puede ocurrir dermatitis necrótica ulcerada. La pigmentación puede volver a la normalidad dentro de varios meses después de la curación de la herida.

El cabello perdido comienza a regresar en nueve semanas y está completamente restaurado en aproximadamente medio año.

Los efectos agudos dependientes de la dosis de la radiación beta en la piel son los siguientes:

0 a 6 Gy sin efecto agudo
6 a 20 Gy eritema temprano moderado
20-40 Gy eritema temprano en 24 horas, colapso de la piel en 2 semanas
40–100 Gy eritema grave en menos de 24 horas
100–150 Gy eritema grave en menos de 4 horas, descomposición cutánea en 1–2 semanas
150–1000 Gy ampollas inmediatas o hasta 1 día

Según otra fuente:

2 a 6 Gy transient erythema 2–24 h
3-5 Gy desquamación seca en 3-6 semanas
3-4 Gy epilación temporal en 3 semanas
10 a 15 Gy erythema 18-20 días
15 a 20 Gy desquamación húmeda
25 Gy ulceración con curación lenta
30–50 Gy ampollas, necrosis en 3 semanas
100 Gy ampollas, necrosis en 1-3 semanas

Como se muestra, los umbrales de dosis para los síntomas varían según la fuente e incluso individualmente. En la práctica, determinar la dosis exacta suele resultar difícil.

Se aplican efectos similares a los animales, donde el pelaje actúa como factor adicional tanto para una mayor retención de partículas como para una protección parcial de la piel. Las ovejas de lana gruesa sin esquilar están bien protegidas; mientras que el umbral de depilación para ovejas esquiladas está entre 23 y 47 Gy (2500-5000 rep) y el umbral para la cara con lana normal es de 47-93 Gy (5000-10000 rep), para ovejas de lana gruesa (pelo de 33 mm de largo) es 93–140 Gy (10 000–15 000 repeticiones). Para producir lesiones cutáneas comparables a las de la dermatitis pustulosa contagiosa, la dosis estimada está entre 465 y 1395 Gy.

Energía vs profundidad de penetración

Mediana vida
productos de fisión
t1⁄2
(año)
Yield
()%)
Q
(keV)
βγ
155Eu 4.76 0,0803252 βγ
85Kr 10.76 0.2180687 βγ
113mCd 14.10,0008316 β
90Sr 28.94.5052826β
137Cs 30.23 6.3371176βγ
121mSn 43.90,00005 390 βγ
151Sm 88.80,531477 β

Los efectos dependen tanto de la intensidad como de la energía de la radiación. La beta de baja energía (azufre-35, 170 keV) produce úlceras poco profundas con poco daño a la dermis, mientras que Cobalt-60 (310 keV), cesio-137 (550 keV), fósforo-32 (1.71 MeV), Strontium-90 ( 650 keV) y su producto hija Yttrium-90 (2.3 MeV) dañan los niveles más profundos de la dermis y pueden provocar dermatitis por radiación crónica. Las energías muy altas de los haces de electrones de los aceleradores de partículas, que alcanzan decenas de megaelectronvolts, pueden ser penetrantes profundamente. Por el contrario, las vigas a escala de megavoltios pueden depositar su energía más profunda con menos daño a la dermis; Los aceleradores de haz de electrones de radioterapia modernos aprovechan esto. En energías aún más altas, por encima de 16 MeV, el efecto ya no muestra significativamente, lo que limita la utilidad de las energías más altas para la radioterapia. Como convención, la superficie se define como el máximo 0.5 mm de piel. Las emisiones beta de alta energía deben protegerse con plástico en lugar de plomo, ya que los elementos de alta Z generan gamma bremsstrahlung profundamente penetrante.

Las energías de electrones de la descomposición beta no son discretas, sino que forman un espectro continuo con un corte a la máxima energía. El resto de la energía de cada descomposición es llevada por un antineutrino que no interactúa significativamente y, por lo tanto, no contribuye a la dosis. La mayoría de las energías de las emisiones beta están en aproximadamente un tercio de la energía máxima. Las emisiones beta tienen energías mucho más bajas que las que se pueden lograr de los aceleradores de partículas, no más de unos pocos megaelectronvolts.

El perfil de dosis de profundidad de energía es una curva que comienza con una dosis de superficie, ascendiendo a la dosis máxima en una cierta profundidad d m (generalmente normalizada como dosis 100%), luego desciende lentamente profundidades de dosis del 90% (d 90 ) y 80% de dosis (d 80 ), luego cae linealmente y relativamente bruscamente a través de una profundidad de 50% (d 50 ). La extrapolación de esta parte lineal de la curva a cero define el rango máximo de electrones, r p . En la práctica, hay una larga cola de dosis más débil pero profunda, llamada " Bremsstrahlung Tail ", atribuible a Bremsstrahlung. La profundidad de penetración también depende de la forma del haz, el haz más estrecho tiende a tener menos penetración. En el agua, las vigas de electrones anchas, como es el caso en la contaminación de la superficie homogénea de la piel, tienen d 80 alrededor de e/3 cm y R p alrededor de e/2 cm, donde E es la energía de partículas beta en MEV.

La profundidad de penetración de la beta de menor energía en el agua (y los tejidos blandos) es de aproximadamente 2 mm/meV. Para una beta de 2.3 MeV, la profundidad máxima en el agua es de 11 mm, para 1.1 MeV es de 4.6 mm. La profundidad donde se deposita el máximo de la energía es significativamente menor.

La profundidad de energía y penetración de varios isótopos es la siguiente:

isótopo semivida actividad específica
(TBq/g)
avg.
(keV)
Max.
(keV)
en el aire
(mm)
en tejido
(mm)
comentario
tritio 12,3 años 357 5.7 18.6 6 0,006 no beta pasa la capa muerta de piel; sin embargo, el tritio y sus compuestos pueden difusar a través de la piel
carbono-14 5730 años 0.165 49 156 240 0,28 alrededor del 1% de beta pasa a través de la capa muerta de la piel
azufre-35 87,44 días 1580 48.8 167.47 260 0.32
fósforo-33 25,3 días 5780 76.4 248,5 500 0.6
fósforo-32 14.29 días 10600 695 1710 6100 7.6 riesgo Bremsstrahlung si impropiamente blindado

Para un haz ancho, la relación de energía de profundidad para los rangos de dosis es la siguiente, para las energías en megaelectronvolts y profundidades en milímetros. La dependencia de la dosis de la superficie y la profundidad de penetración en la energía del haz es claramente visible.

MeV superficie
dosis
Max.
profundidad
90% 80% 50% 10% Rp
5 74% 9 12 14 17 22 23
7 76% 16 20 22 27 33 34
10 82% 24 31 34 39 48 49
13 88% 32 40 43 51 61 64
16 93% 34 51 56 65 80 80
19 94% 26 a 36 59 67 78 95 95
22 96% 26 a 36 65 76 93 113 114
25 96% 26 a 36 65 80 101 124 124

Causas

Las quemaduras por radiación son causadas por la exposición a altos niveles de radiación. Los niveles suficientemente altos como para causar quemaduras generalmente son letales si se administran en una dosis para todo el cuerpo, mientras que pueden ser tratables si se administran en una dosis superficial o local.

Imágenes médicas

La fluoroscopia puede causar quemaduras si se realiza repetidamente o durante demasiado tiempo.

De manera similar, la tomografía computarizada por rayos X y la radiografía de proyección tradicional tienen el potencial de causar quemaduras por radiación si el operador no controla adecuadamente los factores y el tiempo de exposición.

La Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) realizó un estudio sobre las lesiones cutáneas inducidas por la radiación basándose en los resultados de 1994, seguido de una recomendación para minimizar más lesiones inducidas por la fluoroscopia. El problema de las lesiones por radiación debidas a la fluoroscopia se ha investigado más a fondo en artículos de revisión de 2000, 2001, 2009 y 2010.

Lluvia radiactiva

Las quemaduras beta suelen ser el resultado de la exposición a la lluvia radioactiva después de explosiones o accidentes nucleares. Poco después de la explosión, los productos de fisión tienen una actividad beta muy alta, con aproximadamente dos emisiones beta por cada fotón gamma.

Después de la prueba Trinity, las precipitaciones provocaron quemaduras localizadas en el lomo del ganado en la zona a favor del viento. Las precipitaciones tuvieron el aspecto de pequeñas partículas de polvo escamosas. El ganado presentó quemaduras temporales, sangrado y pérdida de pelo. Los perros también se vieron afectados; Además de quemaduras localizadas en la espalda, también tenían quemaduras en las patas, probablemente debido a las partículas alojadas entre los dedos, ya que los animales con pezuñas no mostraban problemas en las patas. Alrededor de 350 a 600 bovinos se vieron afectados por quemaduras superficiales y pérdida temporal localizada del pelo dorsal; Posteriormente, el ejército compró 75 de las vacas más afectadas, ya que el pelo descolorido que volvió a crecer redujo su valor de mercado. Las vacas fueron enviadas a Los Alamos y Oak Ridge, donde fueron observadas. Se curaron y ahora lucieron grandes parches de pelaje blanco; algunos parecían haber sido escaldados.

Las consecuencias producidas por la prueba de Castle Bravo fueron inesperadamente fuertes. Un polvo blanco parecido a la nieve, apodado por los científicos "Nieve de bikini" y consistente en coral calcinado triturado y contaminado, cayó durante aproximadamente 12 horas sobre el atolón Rongelap, depositando una capa de hasta 2 cm. Los residentes sufrieron quemaduras beta, principalmente en la nuca y en los pies, y fueron reasentados después de tres días. Después de 24 a 48 horas, la piel les picaba y ardía; en uno o dos días las sensaciones desaparecieron, seguidas después de 2 a 3 semanas de depilación y úlceras. Aparecieron manchas de color más oscuro y áreas elevadas en la piel; las ampollas eran poco comunes. Las úlceras formaron costras secas y sanaron. En los residentes más contaminados se formaron lesiones más profundas, dolorosas, supurantes y ulceradas; la mayoría curó con un tratamiento sencillo. En general, las quemaduras beta cicatrizaron con algunas cicatrices cutáneas y despigmentación. Las personas que se bañaron y lavaron las partículas de la piel no desarrollaron lesiones cutáneas. El barco pesquero Daigo Fukuryu Maru también resultó afectado por las consecuencias; la tripulación sufrió dosis cutáneas de entre 1,7 y 6,0 Gy, y las quemaduras beta se manifestaron como lesiones cutáneas graves, eritema, erosiones, a veces necrosis y atrofia cutánea. Veintitrés militares de radar estadounidenses de la estación meteorológica de 28 miembros en Rongerik se vieron afectados y experimentaron lesiones cutáneas discretas de 1 a 4 mm que sanaron rápidamente y arrugas en las uñas varios meses después. Dieciséis miembros de la tripulación del portaaviones USS Bairoko sufrieron quemaduras beta y hubo un aumento en la tasa de cáncer.

Durante la prueba Zebra de la Operación Sandstone en 1948, tres hombres sufrieron quemaduras beta en las manos al retirar los filtros de recolección de muestras de drones que volaban a través de la nube en forma de hongo; su dosis estimada en la superficie de la piel fue de 28 a 149 Gy, y sus manos desfiguradas requirieron injertos de piel. Un cuarto hombre mostró quemaduras más débiles después de la prueba anterior del Yoke.

La prueba Upshot-Knothole Harry en el sitio de Frenchman Flat liberó una gran cantidad de lluvia radiactiva. Un número importante de ovejas murió después de pastar en zonas contaminadas. Sin embargo, la AEC tenía una política de compensar a los ganaderos sólo por los animales que presentaban quemaduras beta externas, por lo que muchas reclamaciones fueron denegadas. Otras pruebas en el sitio de pruebas de Nevada también causaron lluvias radiactivas y las correspondientes quemaduras beta en ovejas, caballos y ganado. Durante la Operación Upshot-Knothole, ovejas que se encontraban a 80 kilómetros (50 millas) del sitio de prueba desarrollaron quemaduras beta en la espalda y las fosas nasales.

Durante las pruebas nucleares subterráneas en Nevada, varios trabajadores desarrollaron quemaduras y úlceras en la piel, en parte atribuidas a la exposición al tritio.

Accidentes nucleares

Las quemaduras beta fueron un problema médico grave para algunas víctimas del desastre de Chernobyl; de 115 pacientes tratados en Moscú, el 30% tenía quemaduras que cubrían entre el 10 y el 50% de la superficie corporal, el 11% presentaba quemaduras en entre el 50 y el 100% de la piel; La exposición masiva fue causada a menudo por ropa empapada con agua radiactiva. Algunos bomberos desarrollaron quemaduras beta en los pulmones y la región nasofaríngea después de inhalar cantidades masivas de humo radiactivo. De 28 muertes, 16 tuvieron lesiones en la piel enumeradas entre las causas. La actividad beta era extremadamente alta, con una relación beta/gamma que alcanzaba entre 10 y 30 y una energía beta lo suficientemente alta como para dañar la capa basal de la piel, lo que generaba grandes áreas de portales para infecciones, exacerbadas por el daño a la médula ósea y el debilitamiento del sistema inmunológico. Algunos pacientes recibieron dosis cutáneas de 400 a 500 Gy. Las infecciones causaron más de la mitad de las muertes agudas. Varios murieron por quemaduras beta de cuarto grado entre 9 y 28 días después de la dosis de 6 a 16 Gy. Siete murieron después de una dosis de 4 a 6 Gy y quemaduras beta de tercer grado en 4 a 6 semanas. Uno murió más tarde por quemaduras beta de segundo grado y recibió una dosis de 1 a 4 Gy. Los supervivientes tienen la piel atrofiada, con arañas vasculares y fibrosis subyacente.

Las quemaduras pueden manifestarse en diferentes momentos y en diferentes áreas del cuerpo. Los liquidadores de Chernobyl & # 39; Las quemaduras aparecieron primero en las muñecas, la cara, el cuello y los pies, seguidas del pecho y la espalda, luego de las rodillas, las caderas y las nalgas.

Las fuentes de radiografía industrial son una fuente común de quemaduras beta en los trabajadores.

Las fuentes de radioterapia pueden causar quemaduras beta durante la exposición de los pacientes. Las fuentes también pueden perderse y malversarse, como en el accidente de Goiânia, durante el cual varias personas sufrieron quemaduras beta externas y quemaduras gamma más graves, y varias murieron. También ocurren numerosos accidentes durante la radioterapia debido a fallas del equipo, errores del operador o dosis incorrectas.

Las fuentes de haces de electrones y los aceleradores de partículas también pueden ser fuentes de quemaduras beta. Las quemaduras pueden ser bastante profundas y requerir injertos de piel, resección de tejido o incluso amputación de dedos o extremidades.

Tratamiento

Las quemaduras por radiación deben cubrirse con un vendaje limpio y seco lo antes posible para prevenir infecciones. No se recomiendan los apósitos húmedos. La presencia de una lesión combinada (exposición a radiación más traumatismo o quemadura por radiación) aumenta la probabilidad de sepsis generalizada. Esto requiere la administración de terapia antimicrobiana sistémica.

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