Protección radiológica U. Europea de Valencia

CARACTERÍSTICAS DE LOS RAYOS X

Producidos por los tubos de rayos X

Joana Rita Martins Pacheco

Paula Pla Portal

Vicente Martínez Verdugo

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Índice ¿Cómo se producen los rayos X? Pg. 2

Curvas de carga Pg. 2-3

Efecto talón Pg. 3

Radiación dispersa Pg. 3-4

Filtración Pg. 4-5

Colimación Pg. 6

Rejillas antidifusoras Pg. 7

Formación de la imagen radiográfica Pg. 8-9

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¿Cómo se producen los rayos X?

Los rayos x se producen tras varios procesos en el interior del tubo de rayos x.

En principio se atraviesa el filamento del cátodo con una corriente eléctrica, alterna y de

baja intensidad, produciendo un calentamiento de este. Al calentarse los electrones de

las capas externas de la corteza de los átomos que forman el filamento son expulsados

al exterior formando una nube electrónica alrededor de él, este proceso se llama

emisión termoiónica.

Los electrones son repelidos hacia el ánodo tras la aplicación de un generador de alto

voltaje en el cátodo. Son atraídos con una gran energía cinética hacia el ánodo que

cuando chocan con este pierden parte de su energía. Parte de esa energía perdida por

los electrones se transforma en calor, y otra parte se emite en forma de radiación

electromagnética, los rayos X.

Curvas de carga

Son una de las medidas de seguridad que se debe conocer a la hora de manipular un

tubo de rayos X. Estas curvas fijan las condiciones limite del funcionamiento de los

equipos de rayos X, establecidas por cada fabricante con la intención de evitar posibles

daños en el tubo por sobrecalentamiento.

Las curvas de carga son la representación

gráfica de la intensidad (mA) en

ordenadas, en escala lineal, frente al

tiempo de exposición (s) en abcisas, en

escala logarítmica. Creando curvas para

diferentes cantidades de kilovoltaje en

función de la capacidad de disipar el

calor del diseño del tubo.

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Actualmente todos los tubos de radiodiagnóstico llevan mecanismos sencillos de

protección frente al aumento del calor que bloquean la exposición del tubo de rayos X

cuando la temperatura es demasiado elevada, protegiendo así en tubo de rayos X.

Efecto talón o anódico

Es la variación de intensidad de la radiación emitida, dependiendo del ángulo con que se

emite respecto al ánodo. La intensidad del haz disminuye rápidamente desde el rayo

central hasta el ánodo, debido en parte a que los rayos producidos a una pequeña

profundidad del ánodo deben atravesar un mayor espesor hasta la superficie y por ello

se atenúan.

En las imágenes radiográficas, la parte del objeto situada en el lado anódico puede

aparentar una mayor capacidad de atenuación, al ser de menor energía la radiación que

incide en esta zona.

El Efecto Talón es la intensidad de la radiación en la

zona anódica y menor en la catódica.

En consecuencia la densidad o ennegrecimiento de la

radiografía varía ligeramente siendo menor en el lado

anódico para ir paulatinamente aumentando hacia el

lado catódico.

El Efecto Talón ni es bueno ni es malo simplemente existe y el técnico debe de saber

utilizarlo.

Por Ejemplo: en una radiografía de fémur el enfermo debe de colocarse con la cabeza

hacia el cátodo ya que la parte más gruesa del fémur va a recibir más radiación y la parte

menos gruesa va a recibir menos radiación.

Radiación dispersa

Los rayos X pueden interactuar de varias maneras con los átomos del objeto irradiado

en algunas de estas interacciones los fotones de rayos X incidentes son absorbidos y

depositan su energía en el material del que está compuesto el objetivo; algunos no son

absorbidos sino que logran traspasar y dan un lugar a la formación de la imagen y en

otros casos estos fotones son sometidos a un cambio de dirección denominada

dispersión. Se llama entonces radiación dispersa a aquella que no viaja en dirección del

haz primario.

La principal fuente de radiación dispersa o secundaria es la parte del paciente que se

irradia.

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La radiación de fuga es aquella que logra penetrar la carcasa de plomo y acero que

protege el tubo de rayos X.

Una otra parte el haz útil es absorbido por el paciente por efecto fotoeléctrico, pero otra

cantidad es dispersada en todas las direcciones por efecto Compton y constituye la

radiación dispersa propiamente dicha.

Por último, una porción atraviesa al paciente dando lugar a la imagen radiográfica. No

obstante una determinada cantidad de fotones de este haz atraviesa el chasis y la

película, colisiona contra el suelo o las paredes de la sala radiografía. A esta radiación

que se le suma ala dispersa se le llama radiación residual.

La radiación dispersa origina efectos no deseados sobre la imagen, ya que disminuye el

contraste además de aumentar el velo radiográfico e irradiar al paciente o a las personas

que permanezcan dentro de la sala.

Para reducir la intervención de la radiación dispersa a la imagen final se han desarrollado

distintas técnicas. Las más importantes son las siguientes:

Reajustar el kVp hasta límites mínimos prácticos.

Compresión de tejidos.

Separación entre el objeto y la película.

Restricción del campo de radiación (colimación).

Rejillas antidifusoras.

Filtración

El haz de rayos x no es monoenergético, sino que cada fotón que forma el haz tiene su

propia energía, por lo tanto, el haz tiene fotones más penetrantes y otro menos

penetrantes.

La filtración es una barrera por la cual tiene que pasar la radiación desde el ánodo, con

el objetivo eliminar los rayos blandos de baja energía que no van alcanzar la película ni

ser absorbidos por el paciente.

Los filtros son materiales que se interponen en la trayectoria del tubo de rayos x que

absorben los fotones de baja energía.

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Tipos:

- Filtración inherente: se realiza en el propio tubo de rayos x, la capsula de vidreo

filtra el haz emergente junto con la carcasa y el liquido refrigerante.

- Filtración añadida: son los filtros extrínsecos que se interponen en el camino del

haz de radiación atenuando así su energía.

Filtros de compensación se usa para modificar la distribución de la dosis de radiación

para compensar las diferencias de radiopacidad, se suele fabricar de aluminio.

- Filtros de cuña: es la mas sencilla y habitual, se utiliza para mejorar la calidad de

imágenes, gran variedad de la zona corporal. Ej: Pie

- Filtro de doble cuña: la imagen obtenida presenta una densidad uniforme. El

resultado obtenido es una imagen de mejor calidad de tórax y de los pulmones

y las estruturas mediastínicas.

- Filtro de escalones: se utiliza en caso especial, cuando se radiografías grandes

secciones de la anatomía con dos o tres placas distintas. Ej: arteriografías,

venografias translumbares y femolares.

- Filtro cónicos: se utilizan en fluoroscopia digital donde el receptor de imagen y

el tubo intensificador son redondos.

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Colimación

La radiación se propaga en todas las direcciones de forma uniforme, con lo cual se hace

uso de colimadores para restringir el haz de manera que solo irradia la zona a estudiar.

Estos limitadores de campo pueden ser de apertura fija de coco:

Diafragma de apertura: es el más sencillo y se trata de un diafragma forrado de

plomo que se conecta a la cabeza del tubo de rayos x.

Conos y cilindros de extensión: son estructuras metálicas que limitan el haz útil

de rayos x al tamaño requerido.

Colimador de apertura variable y luz localizadora: es el más común ya que es

importante en controles de calidad que el campo de luz y el campo de rayos x

coinciden. Apertura variable de colimadores, se colocan próximos al foco y

poseen varias láminas para reducir las penumbras.

Cada colimador consta de dos pares de láminas de plomo blandas, pb y

perpendiculares entre sí. Estos equipos se diseñan con un haz luminoso para

simular la geometría del haz de rayos x.

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Rejilla antidifusora

Es un dispositivo que colocado entre el paciente y el receptor de imagen absorbe la

radiación difusa ofreciendo así una imagen radiográfica de calidad.

Generalmente son planchas de varios milímetros de espesor que tienen en su interior

una serie de láminas sumamente finas de plomo (Pb) o wolframio (W), y entre ellas se

coloca un espesor mínimo de plástico o material poco absorbente como fibra de

carbono. También se denominan Bucky o Potter-Bucky en honor de sus inventores.

Existen rejillas de láminas paralelas y Rejillas focalizadas, las últimas son utilizadas

frecuentemente puesto que sus láminas poseen una cierta inclinación relacionada con

la convergencia del haz de rayos X en el punto en el que se coloca la rejilla. Las rejillas

focalizadas proporcionan una intensidad de imagen más uniforme.

Con este dispositivo de consigue eliminar los fotones que iban a incidir sobre la

película con diferentes ángulos de inclinación, generalmente producidos al ser

desviados de su trayectoria por el choque contra los átomos del paciente y producir una

interacción Compton. En algunos casos es innecesario su uso como en extremidades,

niños y mamas.

Con todo este dispositivo también tiene su inconveniente, puesto que obliga a

aumentar el tiempo de exposición y por lo tanto, también la dosis al paciente.

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Formación de la imagen

La propiedad más importante de los rayos X es su poder de penetración de la materia.

Los rayos X son atenuados por absorción y dispersión en diferentes grados al atravesar

el cuerpo humano, dependiendo de la densidad, composición atómica y espesor de la

materia atravesada por los fotones.

Al atravesar el cuerpo humano con un haz de rayos X, la radiación emergente será

como un negativo de fotografía. Esta imagen será latente y hay que convertirla en

imagen visible mediante una película radiográfica en convencional, o bien sistemas de

radiografía computarizada.

Radiografía convencional La película radiográfica consiste en una película recubierta por una emulsión de sales

de plata, por una o ambas caras. Los fotones de rayos X incidentes en la película son

capaces convertir químicamente las sales de plata en plata metálica. Tras el revelado y

el fijado permanece la plata metálica, y se obtiene así una imagen analógica en gama de

grises, en la que el grado de ennegrecimiento depende del flujo de fotones de rayos X.

La imagen formada en la placa es una proyección cónica, que constituye una

representación bidimensional de un objeto tridimensional (el cuerpo humano). Se

produce ampliación debido a la geometría de la proyección, de modo que las zonas del

paciente más alejadas de la placa se ampliarán más que las más próximas.

La formación de la imagen varía en diferentes aspectos como son:

La densidad de la estructura atravesada, mayor la densidad mayor absorción.

El tamaño de foco utilizado en la exposición, entre mas pequeño mayor

calidad de imagen.

La distancia entre el paciente y el tubo de rayos x, y la distancia entre el

paciente y el receptor de imagen que deben de ser las mínimas permitidas.

El kilovoltaje, el miliamperaje y el tiempo de exposición.

Radiografía digital Los primeros sistemas de radiología digital radicaron en escanear placas radiográficas

convencionales (analógicas) y digitalizar la señal utilizando un convertidor analógico-

digital. La imagen resultante consta de una matriz de múltiples elementos (píxeles) en

la que a cada píxel se le confiere un valor numérico determinado. Posteriormente

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aparecieron sistemas detectores digitales directos que no precisaban de la placa

convencional. La gran ventaja de la imagen digital es que puede ser tratada como

cualquier archivo informático, lo que permite almacenarla, enviarla por red, verla en

monitores, tratarla con procedimientos de procesado de imagen digital, etc.

Sistemas de radiografía computarizada (CR, del inglés computed radiography)

En ellos, una placa cubierta de un material fosforescente sustituye a la película

radiográfica. La placa no se revela químicamente, se lee en un sistema CR, mediante un

haz láser que extrae la energía que los rayos X habían depositado en la misma,

ocasionando luz de fluorescencia, la cual se utiliza para formar la imagen tras ser

digitalizada y procesada. La pantalla se regenera y es reutilizable.

Paneles planos Son el sistema más moderno y que está sustituyendo a los soportes de fósforo

fotoestimulables porque los paneles están fijos en el equipo de rayos X, integrándose el sistema

de detección y procesado. Se fabrican del tamaño de las antiguas placas radiográficas. La señal

que constituirá la imagen viaja directamente a la red informática desde los equipos. Además,

son más eficientes que los sistemas fosforescentes fotoestimulables, con lo que se necesitan

menores dosis de rayos X. Los paneles planos constan de varias capas finas adyacentes: una capa

fina de transistores de silicio amorfo depositados en un cristal, y una capa de un material

absorbente de rayos X. Cada panel consta de una matriz de píxeles.

Sensores CCD

Los sensores CCD empleados en radiología son idénticos a los utilizados en fotografía,

salvo que son monocromos. Estos sensores CCD convierten los fotones de luz incidentes

en una carga eléctrica, que es medida píxel por píxel, y digitalizada en un convertidor

analógico-digital, para formar posteriormente la imagen. Los sensores CCD actuales son

pequeños, entre 2 y 10 𝑐𝑚2 , lo que ha limitado su utilidad en radiología pues se necesita

un sistema óptico de reducción de la imagen de la pantalla fluorescente al tamaño del

sensor CCD, ya sea mediante lentes o con tecnología de fibra óptica. Esta tecnología CCD

se utiliza principalmente para equipos de radioscopia.

En resumen, una imagen radiológica puede ser hacerse visible por diversos procesos,

aunque el método analógico esté casi obsoleto y predomine la radiología digital.

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Bibliografía http://media.axon.es/pdf/77088.pdf

http://webs.um.es/mab/miwiki/lib/exe/fetch.php?id=lecciones&cache=cache&media=

lectura_7.pdf

http://es.slideshare.net/MaiyoCarolinaOcanto/uc-produccion-de-los-rayos-x

Apuntes de 1º curso superior Técnico de imagen para el diagnóstico de la universidad

europea.

http://www.saber.ula.ve/imagenologia/INTRO%20A%20LA%20RAD%20%20CONTROL

%20DE%20LA%20RADIACION%20SEC.htm

http://dxiparatecnicos.blogspot.com.es/2010/08/formacion-de-la-imagen-

radiografica.html

http://www.ecured.cu/index.php/Rayos_X