Seminarios Imagen

IMAGENOLOGÍA (SEMINARIOS)

PRINCIPIOS DE LA RADIACIÓN

La generación, emisión y absorción de radiación ocurren a nivel subatómico.

- Radiación: Transmisión de la energía a través del espacio y la materia. Puede producirse particulada o electromagnética.

o Radiación de Partículas o Particulada: Consiste en núcleos atómicos o partículas subatómicas que se mueven a alta velocidad. Un ejemplo de esta radiación son los rayos alfa, beta y catódicos.

• Rayos alfa: Son núcleos de He con dos protones y dos neutrones. Ionizan marcadamente la materia que atraviesan.

• Rayos beta: Son electrones de alta velocidad que son emitidos por núcleos de átomos radioactivos. Atraviesan con más facilidad la materia que atraviesan y, gracias a esto, la ionizan menos.

• Rayos catódicos: Son electrones de alta velocidad emitidos por dispositivos manufacturados, como es el caso de los tubos de rayos X.

Cabe mencionar que la capacidad para ionizar de cada partícula depende de su energía cinética y su carga. La Transferencia de Energía Lineal (TEL) es el índice de pérdida de energía de una partícula a medida que se desplaza en su ruta a través de la materia; a mayor tamaño y carga de la partícula, esta presenta menor velocidad y mayor TEL.

o Radiación Electromagnética: Es el movimiento de energía a través del espacio como una combinación de los campos eléctricos y magnéticos. Se genera cuando se altera la velocidad de una partícula cargada eléctricamente. Un ejemplo de este tipo de radiación son los rayos gamma, rayos X, rayos U.V., luz visible, etc.

• Rayos gamma: Son fotones con el mismo rango de energía que los rayos X. Se diferencian de éstos en que se originan en el núcleo de átomos radioactivos.

• Rayos X: Se originan por la interacción de los electrones y los núcleos en un dispositivo manufacturado.

La máquina de rayos x

- Tubo de rayos X: El tubo de rayos X está situado en el cabezal. Se suele esconder para obtener una mejor calidad de imagen radiográfica. Está compuesto por un cátodo y un ánodo, ubicados al interior de un tubo de cristal al vacío; el cátodo corresponde a la fuente de electrones, los cuales son dirigidos hacia el ánodo. Cuando los electrones del cátodo chocan con su anticátodo, ubicado en el ánodo, se producen los rayos X.

Para que el tubo de rayos X funcione, se necesita de una fuente de energía que establezca una diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo, con el fin de acelerar el paso de los electrones.

o Cátodo: Está compuesto por un filamento de tungsteno con forma de espiral, de 2 mm de diámetro y 1 cm de longitud; y por un elemento focalizador de forma cóncava, cargado negativamente y elaborado de molibdeno. La función del focalizador es dirigir los electrones producidos por el filamento incandescente hacia el Punto Focal (pequeña área rectangular del ánodo).

o Ánodo: Está formado por un Anticátodo, o también llamado Objetivo, de tungsteno que está puesto en un vástago de cobre. Su función es convertir la energía cinética de los electrones generados en el filamento, en fotones de rayos X.

• Punto Focal: Área del anticátodo a la que el elemento focalizador dirige los electrones. La definición de la imagen radiográfica aumenta a medida que disminuye el tamaño de la fuente de radiación. No obstante, a menor área de punto focal, mayor será la temperatura. Para disipar el calor se utilizan dos métodos: inclinar al anticátodo en 20º o utilizar un ánodo rotatorio.

- Fuente de energía: Las funciones básicas de la fuente de energía de la máquina de rayos X son:

o Proporcionar una fuente de bajo voltaje, mediante un transformador reductor, para calentar el filamento del tubo de rayos X y así producir los electrones.

o Generar una amplia diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo, mediante un transformador de alta tensión, para producir el paso de los electrones desde el cátodo al ánodo.

Los transformadores se encuentran, junto con el tubo de rayos X, en el cabezal de la máquina de rayos. Además, se encuentran rodeados de aceite con el fin de aislarlos.

A medida que aumenta el voltaje del tubo se incrementa la velocidad de los electrones desde el cátodo al ánodo. Cuando los electrones chocan contra el punto focal del ánodo, parte de su energía se convierte en fotones de rayos X.

→ Ciclo de corriente alterna: Las máquinas de rayos X funcionan con ciclos de corriente alterna, el cual consta de dos etapas:

- Mitad negativa del ciclo: La polaridad de la corriente alterna cambia, y el filamento pasa a ser positivo y el anticátodo negativo. Los electrones permanecen en los extremos del filamento de tungsteno y no se producen rayos X. Esta etapa también recibe el nombre de Voltaje Inverso o Revertido.

- Mitad de corriente alterna elevada: Permite la producción de rayos X debido a que aumenta la polaridad de la corriente alterna, lo que estimula el flujo de electrones desde el cátodo hacia el ánodo. Esta etapa también recibe el nombre de Rectificado de Media Onda o Autorrectificado.

Debido a que los fotones de rayos X se producen sólo en la segunda mitad del ciclo, se habla de que la producción de rayos X está limitada a la mitad del ciclo de corriente alterna. Con corriente continua, el número de rayos X de baja energía se reduce. Esto permite una escala de contraste más amplia y menor dosis de radiación para el paciente. Cabe mencionar que los rayos X de baja energía presentan una capacidad reducida para atravesar la materia, por lo que fomentan la acumulación de radiación.

- Temporizador: Es una parte de la máquina de rayos X que está encargada de controlar el tiempo durante el que se aplica el alto voltaje al tubo. Envía una corriente a través del filamento durante medio segundo, para que alcance la Tº de funcionamiento adecuada. Una vez calentado, el temporizador aplica la potencia al circuito de alto voltaje.

→ Calificación y ciclo de trabajo del tubo:

- La calificación corresponde al tiempo de exposición máximo que el tubo puede estar recibiendo energía sin que el anticátodo se dañe por sobrecalentamiento.

- El ciclo de trabajo del tubo se relaciona con la frecuencia con la que pueden efectuarse exposiciones sucesivas. Por el calor producido en el ánodo, el intervalo entre exposiciones sucesivas debe ser lo bastante largo para permitir la disipación de éste. Esta disipación del calor está en función del tamaño del ánodo y del método de refrigeración utilizado.

Producción de rayos X

- Radiación por Deceleración: La radiación se produce por la detención o deceleración súbita de los electrones de alta velocidad, en el anticátodo. Cuando los electrones colisionan con el anticátodo de tungsteno, se crean fotones de rayos X. Los electrones, al interactuar con el campo electrostático de los núcleos del anticátodo, o al colisionar entre ellos; alteran su dirección. Si un electrón de alta velocidad choca contra el núcleo de un átomo del anticátodo, toda su energía cinética se transforma en un fotón único de rayos X.

Es muy difícil que un electrón de alta velocidad choque con un núcleo. Por esta razón, lo que en realidad ocurre es que estos electrones son atraídos por la carga positiva de los núcleos, perdiendo parte de su velocidad. Esta deceleración hace que el electrón pierda parte de su energía cinética, la cual es cedida en forma de fotón de rayos X. Por ende, mientras más se acerque un electrón a un núcleo, mayor será la energía del fotón resultante.

- Radiación Característica: La radiación se produce cuando un electrón proveniente del filamento desplaza a otro electrón ubicado en una de las capas de los átomos de tungsteno del anticátodo, produciendo la ionización del mismo. Otro electrón de una capa externa del átomo de tungsteno es atraído rápidamente hacia el hueco que queda en la capa interna. Cuando el electrón desplazado es reemplazado por otro de una capa más externa, se emite un fotón de rayos X con una energía equivalente a la diferencia entre las energías de enlace de los dos orbitales.

Factores que controlan el haz de rayos X

- Tiempo de exposición: A mayor tiempo de exposición, mayor número de fotones de rayos X.

- Intensidad de la corriente en el tubo: A mayor intensidad de corriente, mayor radiación.

- Voltaje del tubo: Un aumento del voltaje del tubo produce un aumento en la diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo, lo que aumenta la energía de cada electrón al colisionar con el anticátodo. Esto se traduce en un aumento del número de fotones, de su energía media y de su energía máxima.

→ Cabe mencionar que los fotones de rayos X de alta energía tienen mayor probabilidad de penetrar la materia. Los de baja energía tienen mayor probabilidad de ser absorbidos.

→ Capa de Valor Medio (CVM): Espesor de un material absorbente necesario para reducir a la mitad el número de fotones de rayos X que pasan a través de él.

→ Calidad: Energía media de un haz de rayos X.

- Filtración: Se aplica un filtro de aluminio en la trayectoria del haz con el fin de reducir el número de fotones que no son capaces de atravesar al paciente y llegar a la película radiográfica. Con esto se busca reducir la exposición del paciente a radiación.

- Colimación: El colimador es una pieza metálica con una apertura al centro, que se utiliza para reducir el tamaño del haz de rayos

...