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INTRODUCCION A LA FISICA DE RADIODIAGNOSTICO
BERTHA GARCIA GUTIERREZFISICO MEDICO
PRINCIPIOS DE PROTECCION RADIOLOGICA
NO DEBE ADOPTARSE NINGUNA PRACTICA CON RADIACIONES IONIZANTES A MENOS QUE AL ADOPTARLA SE OBTENGA UN BENEFICIO NETO
TODAS LAS EXPOSICIONES DEBEN SER MANTENIDAS A UN NIVEL TAN BAJO COMO RAZONABLEMENTE SEA LOGRABLE.
LA DOSIS RECIBIDAS POR LOS INDIVIDUOS NO DEBERAN EXCEDER LOS LIMITES RECOMENDADOS PARA CADA CASO POR LA AUTORIDAD NACIONAL EN PROTECCION RADIOLOGICA.
EVITAR LOS EFECTOS DETERMINISTICOS Y MINIMIZAR LOS EFECTOS ESTOCASTICOS HASTA NIVELES ACEPTABLES
ICRP 60
DE LAS FUENTES ARTIFICIALES DE RADIACION, LA QUE MAS CONTRIBUYE A LA DOSIS COLECTIVA ES EL RADIODIAGNOSTICO.
. . . EL FIN DE RADIODIAGNOSTICO ES OBTENER UNA BUENA CALIDAD DE IMAGEN PERO CON UN RIESGO MEDICO MINIMO.
LAS PRIORIDADES DE EL EXAMEN SON LA RAPIDEZ DEL EXAMEN:
– REDUCCION DEL RIESGO MEDICO– CUIDADO DE EL PACIENTE– PROCEDIMIENTO EFICIENTE
EL FISICO MEDICO DEBERA CONOCER EL DISEÑO ESPECIFICO Y LAS CARACTERISTICAS DE DIFERENTES SISTEMAS RADIOGRAFICOS PARA:
DESARROLLAR ESPECIFICACIONAS TECNICAS PARTICIPAR EN LA SELECCIÓN DE EQUIPOS CONDUCIR PRUEBAS DE ACEPTACION REALIZAR CONTROLES DE CALIDAD DEL EQUIPO PROPORCIONAR CONSULTORIA
Que son los Rayos X??
Los rayos X son una forma de radiación electromagnética, radiación: transferencia de energía.
Que son los Rayos X??
La imagen radiográfica se crean a partir de los Rayos X que traspasan al paciente y que finalmente, ennegrecen la película.
Aquellos rayos X que al ser adsorbidos no emergen del paciente contribuyen también a la formación de la imagen. En cierto sentido estos Rayos X son “visibles por su ausencia”, es decir, no ennegrecen la película pero contribuyen a aclarar áreas de la misma.
Interacción de la radiación con la materia
Efecto fotoeléctrico
Interacción de la radiación con la materia
Es la interacción de un fotón con un electrón de la capa interna del átomo.
El fotón entrega íntegramente su energía al electrón y desaparece, parte de esta energía se invierte en arrancar el electrón del átomo y la diferencia se manifiesta como energía cinética.
hf = E enlace + E cinética
La vacancia dejada por el electrón expulsado es llenada por otro electrón de una de las capas externas, emitiendo rayos X característicos cuya energía es típica del átomo en cuestión.
Efecto Compton
Viene ha ser la interacción entre un fotón y un electrón de la capa externa del átomo.
Es casi independiente del número atómico.
Disminuye con el aumento de la energía del fotón incidente.
En cada colisión parte de la energía es dispersada y parte es transferida al electrón, la cantidad depende del ángulo de dispersión del fotón y la energía del fotón incidente.
Producción de pares
Esta interacción es un buen ejemplo de la conversión de materia en energía y de energía en materia.
El fotón se aproxima e interactúa con el núcleo del átomo. La energía del fotón es convertida en dos partículas de acuerdo con la
formula de Einstein E = mc2
Dos electrones son producidos con esta interacción. Uno tiene carga negativa y es llamado negatrón. Y es absorbido por otro átomo.
La otra partícula es un electrón positivo o positrón. Los positrones son una forma de antimateria y no existen libremente en la naturaleza.
Rayos X de frenado (bremsstrahlung)
Los rayos X son un tipo de radiación producida artificialmente, a través de un artificio que consta de frenar cargas eléctricas (electrones) contra un material metálico de alto número atómico, resultando de este choque la emisión de radiación electromagnética, caracterizada por una muy alta frecuencia, pequeña longitud de onda y alto poder de penetración.
Una radiografía es una representación plana, en dos dimensiones, de interacciones que ocurren en un sujeto tridimensional, es decir, el paciente. Para complicar mas la situación los tonos de gris en una radiografía se producen como resultado de otros incidentes entre el haz de Rayos X y la película.
EL TUBO DE RAYOS X
Los Rayos X utilizados en radiografía medica se producen electrónicamente.
El tubo de Rayos X, convierte la energía eléctrica, proporcionada por el generador en un haz de Rayos X. Esto se efectúa aplicando un alto voltaje entre el cátodo (polo negativo) y el ánodo (polo positivo), del tubo. Cuando los electrones son producidos en el cátodo y acelerados hacia el ánodo, chocan con el y se producen Rayos X.
TUBO DE RAYOS X
ENERGIA DE ELECTRONES(ENERGIA ELECTRICA)
CALOR
(99 %) RAYOS X
(1 %)LOS TUBOS DE PRODUCCION DE RAYOS X SON CONSTRUIDOS PARA MAXIMIZAR LA PRODUCCION DE RAYOS X Y DISIPAR EL CALOR RAPIDAMENTE,
Modificadores del haz
LOS GENERADORES
El objetivo del generador es proporcionar energía al tubo (requerida para producir Rayos X) a los componentes auxiliares del sistema.
El generador esta diseñado para convertir esa energía en un voltaje casi constante.
GENERADORES
Para producir Rayos X, deben aplicarse miles de voltios al tubo. El tipo ideal de voltaje a aplicar al tubo es un voltaje constante. Como las compañías eléctricas suministran solamente energía CA de bajo voltaje, el generador esta diseñado para convertir esa energía en un voltaje casi constante.
Cambios en el kVp para obtener un contraste radiográfico
466687107128
5075100125150
Trifásico kVpMonofásico kVp
CATODO
Contiene un filamento de tungsteno bobinado a 1,5mm de diámetro y suele tener de 10 a 15 mm de largo.
Filamento esta montado en un soporte llamado colimador a unos 2,5 cm. del ánodo.
El filamento se calienta hasta la incandescencia actuando como una fuente de electrones
EL CATODO
LA FUNCION DEL CATODO ES EXPELER ELECTRONES Y ENFOCAR EL HAZ DE ELECTRONES EN EL ANODO
SE PRODUCE UNA EMISION TERMOIONICA CUANDO UNA CORRIENTE PASA ATRAVEZ DE ESTE.
EL CATODO
EFECTO EDISON
CATODO
La forma y tamaño del colimador son factores que afectan al tamaño del foco.
La temperatura del filamento controla la cantidad de electrones emitidos desde el mismo.
EL CATODO
ANODO
Pueden ser fijos o rotatorio. Esta formado generalmente por un bloque
de cobre. Una placa de tungsteno de unos 10 a 15
mm2, y 3mm de grosor esta ajustada en la superficie del ánodo en el centro del tubo (blanco del ánodo).
EL ANODO
EL ANODO
• LA RADIACION DE RAYOS X ES PRODUCIDO EN EL ANODO, LAS FUNCIONES DEL ANODO SON:
1. CONVERTIR LA ENERGIA DE LOS ELECTRONES EN RAYOS X
2. DISIPAR EL CALOR CREADO EN EL PROCESO
EL ANODO
LA EFICIENCIA DEL ANODO (FRACCION DE ENERGIA ELECTRONICA CONVERTIDA EN RAYOS X) DEPENDE DE:
• EL NUMERO ATOMICO Z, ALGUNOS TUBOS SON DE TUNGSTENO (Z=74).
• ALTO PUNTO DE FUSION (COMO EN EL CASO DE TUNGSTENO QUE POSEE UN ALTO PUNTO DE FUSION)
• LA BASE SON DE MOLIBDENO Y GRAFITO QUE POSEEN UNA BUENA CAPACIDAD CALORIFICA
• EL ANODO ES DISEÑADO COMO UN DISCO EL CUAL GIRA PARA DISIPAR MAS FACILMENTE EL CALOR
• LA RADIACION ES PRODUCIDA EN UNA PEQUEÑA AREA DE EL ANODO (EL PUNTO FOCAL – SPOT FOCAL)
EL PUNTO FOCAL DEBE SER LO MAS PEQUEÑO
POSIBLE YA QUE ES LA LIMITANTE DEL DETALLE
EL ANODO
Mo WNUMERO ATOMICO 42 74
RAYOS X - CAPA K 17.4 – 19.8 58.0 – 67.7
DENSIDAD RELATIVA 10.2 19.3
PUNTO DE FUSION (°C) 2617 3410
CALOR ESPECIFICO(J kg-1 °C-1) 250 125
EL ANODO
EL ANODO
•LOS RODAMIENTOS DEBEN DE ESTAR HECHOS DE UN MATERIAL QUE NO SE EVAPORE Y QUE GIRE LIBREMENTE (GRAFITO).
•LOS COMPONENTES DEL ANODO DEBEN DE ESTAR BIEN ALINEADOS PARA QUE NO PRECESE Y DE ESTA MANERA EL PUNTO FOCAL NO AUMENTE.
•EL LUBRICANTE QUE SE USA ES DE PLOMO Y PLATA.
ANODO FIJO
El tungsteno permite resistir al calor extremo.
Foco efectivo: Es el área pequeña del blanco en donde chocan los electrones, y es el origen de la radiación.
En otras aplicaciones se usa también el Molibdeno
ANODO FIJO
Los rayos X producidos con altos voltajes poseen mayor energía y tienen un poder de penetración mayor que los generados con voltajes mas bajos.
Por lo tanto: “La producción de Rayos X aumenta al incrementar el kVp”.
Los electrones que tienen la misma energía cuando alcanzan el foco pueden producir Rayos X con energías diferentes. Esta variación de energía, conocida como el espectro de los rayos X, surge de diferencias en la forma en que los electrones interaccionan con los átomos del foco.
La composición del espectro se determina por el material del foco, el kilovoltaje, la y filtrado del haz.
PRODUCCION DEL CALOR
El impacto de los electrones genera calor, este debe eliminarse del ánodo lo mas eficazmente posible, de otra forma el ánodo de metal se fundiría y el tubo seria destruido.
Los tubos de RX están protegidos con un metal que es buen conductor del calor para facilitar su enfriamiento. Además el tubo esta situado en un alojamiento de metal que contiene aceite al cual se transfiere el calor del ánodo.
PRINCIPIO DE ENFOQUE LINEAL
Cuando mas pequeño sea el ángulo del blanco menor es el foco efectivo.
Sin embargo existe un limite practico de lo pequeño que ese ángulo puede ser.
ANODO GIRATORIO
Ánodo en forma de disco (7-10 cm. diámetro aprox.).
Compuesto de tungsteno, molibdeno o algunas veces grafito (unido a una aleación).
Gira sobre un eje que atraviesa el centro del tubo
ANODO GIRATORIO
El foco real permanece en una posición fija mientras que el disco del ánodo gira rápidamente durante la exposición (3000 – 10,000 rpm).
El eje del ánodo esta hecho de molibdeno. Molibdeno: alta Tº de fusión, robustez,
baja conductividad térmica,
CARACTERISTICAS DE LOS FACTORES TECNICOS
kVp: Aumentándolo se aumenta la energía (velocidad) de los electrones con la que son acelerados a través del tubo de RX. Por lo tanto, el ajuste del kVp controla el poder de penetración de los RX.
Por lo tanto: Los valores de kVp mas altos producen:…………
RX mas penetrantes y radiografías con menor contraste
CARACTERISTICAS DE LOS FACTORES TECNICOS
mA: Es el numero de electrones que fluyen por segundo a través del tubo de RX durante una exposición.
Es decir controla la corriente del filamento.
Para un ajuste del kVp dado, la cantidad de radiación X producida aumenta linealmente con el mAs.
Por lo tanto el numero de fotones de RX producido por un kilovoltaje en particular depende del mAs.
PRODUCCION DEL CALOR
El foco real es el área de la pista que es bombardeada por el flujo de electrones provenientes del filamento incandescente.
El tamaño del foco (fuente de radiación tiene un efecto muy importante en la formación de la imagen radiográfica.
Cuanto mas pequeñas son las dimensiones del flujo de electrones, menor es el área del foco que es bombardeado.
FILTRACION
