Caracterización de equipos de radiología convencional, Ilerna Madrid

Rubén Flor

CFGS Imagen para el Diagnóstico y Medicina Nuclear

Caracterización de los equipos de radiología convencional

ILERNA Madrid

¿Qué estudiaremos?

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1. Identificación de la radiación X
2. Descripción de las interacciones de los rayos X con la materia
3. Definición de los componentes y funcionamiento del tubo de rayos X
4. Identificación de las características técnicas del haz de radiación
5. Radiación dispersa y uso de rejillas antidifusoras
6. Dispositivos restrictores del haz de radiación
7. Mesas y dispositivos murales
8. Receptores de imagen
9. Consola de mandos
10. Uso eficiente de los recursos

Identificación de la radiación X

Las interacciones entre partículas y medio material se dan de diferentes maneras en función de la carga y la masa de las partículas y las características del medio contra el que inciden.

Cuando en la interacción interviene partículas cargadas que chocan con los protones y electrones del átomo se originan las colisiones coulombianas, como resultado de esta interacción se produce una perdida de energía de las primeras.

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Identificación de la radiación X: Tipos de colisiones coulumbianas

Colisión elástica: cuando la partícula incidente colisiona contra el átomo, es desviada en su recorrido y cede parte de su energía cinética a este, no se ve afectada la estructura atómica en esta interacción

Colisión inelástica: se produce cuando la partícula incidente traspasa energía a los electrones atómicos, lo que puede provocar excitación o ionización.

CALOR e. e. Colisión elástica e- desviado e- incidente

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Identificación de la radiación X: Colisión radiactiva

Colisión radiactiva: la partícula incidente frena por influencia del núcleo atómico y en el proceso emite las ondas electromagnéticas que componen la radiación de frenado. Estas son el fundamento de los rayos X. En esta interacción la proporción de energía de los electrones que produce radiación de frenado es mínima, aproximadamente 1% por esto se llama interacción de bajo rendimiento.

e e- Colisión radiativa

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Identificación de la radiación X: Producción de rayos X

Los rayos X se producen cuando partículas aceleradas colisionan con un material de alto número atómico y pierden parte de su energía, al reducir bruscamente su velocidad o desviarse de su trayectoria, que emiten en forma de radiación de frenado. Esta radiación es más intensa entre partículas ligeras, como los electrones, y con materiales de un número atómico elevado

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Identificación de la radiación X: Radiación característica y de frenado

Radiación característica y radiación de frenado.

La cantidad relativa de fotones de rayos X emitida en función de su energía se conoce como espectro de rayos X, este se compone de dos partes:

V Parte discreta del espectro o radiación característica: cuando un electrón acelerado choca con uno del átomo y lo expulsa, el lugar es ocupado por otro electrón de una capa más externa. En el proceso se emite un fotón de radiación característico del material incidido.

CONTINUO DISCRETO N N N M M O K K K O a b C K EMITE LA MISMA ENERGÍA 1 INICIA IONIZ EXSTACION

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Identificación de la radiación X: Parte continua del espectro

V Parte continua del espectro o radiación de frenado: (bremmsstrahlung), cuando un electrón acelerado se acerca al núcleo atómico, la fuerza eléctrica del segundo provoca que el primero se desvie de su trayectoria y sufra una desaceleración, con lo que se genera radiación de frenado. La mayor parte de los electrones tienen 1/3 de la energía del punto máximo.

Se expresa en keV

PICOS DE ENERGÍA Bremsstrahlung Y X-Ray Photon High energy E Beta Particle Incident Electron E e F E P P NN® P N P E E E Core Beta Particle F ℮ Deflected Electron

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Identificación de la radiación X: Curvas de emisión de radiación X

Curvas de emisión de radiación X: la forma que toma la curva del espectro de rayos X puede ser modificada a través de diferentes factores:

V Tiempo de exposición(s): la intensidad de los rayos X, la cantidad de fotones del haz de radiación aumenta de manera proporcional al tiempo de exposición.

V Corriente del tubo de rayos X(mA): un tubo de rayos X tiene un cátodo, en el que se producen los electrones, y un ánodo en el que se encuentra los átomos contra los que chocan. La corriente controla el movimiento de los electrones a lo largo del tubo y su valor determina la amplitud del espectro. Si la corriente cambia con el tiempo, se/ relaciona con el factor anterior y se denomina corriente instantánea (mAs).

INTENSIDAD el filamento al rojo vivo emite electrones por emisión termoiónica, que son acelerados hacia el ánodo por el alto voltaje MILEMPERAJE EXPOSION FOTOYES CANTIDAD ánodo cátodo fotones de rayos-X KILO VOLTALE INTENSIDAD AMPERIO IONIZACION FRENADO

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Identificación de la radiación X: Potencia del tubo y filtración del haz

V Potencia del tubo(kV): la intensidad del espectro de emisión aumenta de manera proporcional al cuadrado del valor del incremento en la tensión. Un cambio de potencial provoca también un desplazamiento de los valores de energía máxima de los fotones hacia rangos más elevados en la parte continua del espectro. El cambio de potencial no afecta a la parte discreta del espectro.

MUCHA ENERGIA 32 ViMENTO

V Filtración del haz (mm Al eq): un aumento de este valor supone un descenso en la intensidad y un incremento en la energía potencial. Esta filtración puede ser:

FOTONES BAJA ENERGIA

• Inherente a los materiales del tubo.
• Añadida a traves de filtros.

La suma de ambos valores tiene como resultado el valor de la filtración total, la unidad de medida es el milímetro de aluminio equivalente (mm Al eq) ya que el aluminio es usado como filtro frecuentemente.

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Identificación de la radiación X: Material del blanco y rectificación de onda

V Material del blanco (Z): la intensidad del espectro se ve afectada por el número atómico Z del material incidido. Esto afecta principalmente a la parte discreta del espectro, ya que la radiación característica tendrá más energía cuanto mayor sea el número atómico del material.

MAYOR ALUCHEDE ENERGIA

V Forma de rectificación de onda de la tensión: la intensidad se ve afectada en ambas partes del espectro por el uso de rectificadores. En caso de tratarse de una rectificación de alta frecuencia, la parte continua se verá además desplazada hacia puntos de energía más altos.

Número de rayos X por unidad de energía Oro; Z = 79 Tungsteno; Z = 74 Molibdeno; Z = 42 1 0 25 50 75 100 Energía de rayos X (keV)

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Identificación de la radiación X: Cantidad y energía de la emisión

Cantidad y energía de la emisión de radiación X: la intensidad(I) de los rayos X viene dada por la cantidad de fotones en el haz de radiación útil. Esta cantidad puede variar en función de:

V Distancia: se calcula teniendo en cuanta la ley inversa del cuadrado de la distancia.

V Miliamperios segundo(mAs): la cantidad de rayos X emitidos aumenta en proporción a los electrones que chocan contra el blanco, este número puede duplicarse si se dobla la corriente.

ANODO

V Kilovoltios(kVp): al doblar la tensión, la cantidad de rayos X que recibe el paciente se multiplica por 4, mientras que el numero de fotones que alcanza el receptor es un valor indeterminado, aunque superior a 4 veces el valor inicial. + EVER ENERGILOS IN 2 HUESO

V Filtración: este efecto reduce la intensidad general, pero aumenta la calidad de los rayos aumentando su penetración.

RAYO POLICROMATICO FILTRO DE ALUMINIO TUBO DE RAYOS X ALUMÍNIO DESPUES DEL FILTRO, EL RAYO ES MAS MONOCRO- MATICO WALFRANCO DITO ATOMOS

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Identificación de la radiación X: Calidad de los rayos

La capacidad de penetración en la materia que tienen los rayos X se denomina calidad y sirve para distinguir los rayos duros, de gran penetración o alta calidad, y los rayos blandos, de poca penetración o baja calidad. Para establecer esto hay que tener en cuenta el valor de la capa hemirreductora o CHR (half value layer), que hace referencia al grosor del material utilizado para rebajar a la mitad la exposición del haz de rayos X cuya unidad de medida es el mmAleq. Habitualmente se usan valores de 3 a 5 mm Al eq.

Otro factor que afecta la calidad de los rayos es la tensión. Si aumenta el potencial del tubo, la capacidad de penetración es mayor y por tanto se incrementa el valor CHR.

Correspondencia entre tensión y CHR Tensión (kVp) CHR (mm Al eq.) 75 2,8 100 3,7 125 4,6 150 5,4 ALUMINIO EQUIVALENTE

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Identificación de la radiación X: Densidad óptica y contraste

La calidad de los rayos afecta a la densidad óptica, se manifiesta con un menor oscurecimiento de la imagen obtenida al reducir los mAs, si se usa monitor afecta al brillo.

La capacidad de penetración de los rayos tiene también influencia directa sobre el contraste, que es la diferencia de densidad entre tejidos contiguos. Si se aumenta la tensión pico el resultado es una pérdida de contraste en la imagen.

RASTE

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¿Nos hemos vuelto locos ya?

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Descripción de las interacciones de los rayos X con la materia

Los fotones son partículas sin carga ni masa, por lo que presentan gran poder de penetración. Las interacciones se dan a nivel microscópico (entre los rayos X y los átomos que componen la materia) y a nivel macroscópico (entre la radiación y el personal, los pacientes y los equipos usados).

Procesos de interacción: Los efectos que se pueden producir en radiodiagnóstico son los que aparecen en energías de entre 20 y 120 keV que es el rango utilizado. A continuación se describen los diferentes efectos de interacción

x10™ 12 Cantidad de fotones 10 . 8 6 2- 20 40 60 80 100 120 Energía de los fotones (keV)

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Descripción de las interacciones de los rayos X con la materia: Atenuación

Atenuación de los rayos X por la materia: el número de fotones que componen el haz de radiación disminuye de forma progresiva al atravesar un medio natural, esto se conoce como atenuación, se debe a dos procesos: absorción y dispersión. El electrón produce ionización en los átomos del material, por lo que esa parte de energía del fotón irradiado es absorbida por el medio, que puede producir efectos biológicos. El resto de energía del haz de rayos aparece en forma de fotones dispersados de igual o menor energía(atenuada por dispersión), pero con trayectoria distinta a la original.

PERDIDA ENERGIA Dispersión Fotones Absorción Atenuación Dispersión

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