Curso de Proteccion Radiologica en R-X Dental Parte I[1]

IPEN : Trabajando en las fronteras de la cienciaIPEN

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EL ATOMO

Estructura atmica, caractersticas y propiedades

Proteccin Radiolgica en Radiologa Dental



Conceptos FundamentalesConceptos Fundamentales

El tomo,El tomo,el ncleo y el ncleo y sus propiedades..sus propiedades..




La materia ... La materia ...

cmo esta constituida?cmo esta constituida?

Toda materia est compuesta de tomos o molculas (grupos de tomos)..Todo tomo est compuesto de un ncleo muy pesado (el cual en su interior tiene Z protones y N neutrones) y Z electrones negativos que giran aleatoriamente alrededor de l.




Dimensiones aproximadas de diferentes estructuras de la materia, desde una moneda hasta los quarks.

10-2 m

10-10 m

10-15 m

10-16 m

?

Moneda

Atomo

Ncleo

Nuclen

Quark




En Fsica Nuclear, un ncleo se identifica segn:

Nmero Atmico (Z) nmero de protonesNmero Msico (A) . nmero total de nucleones

Un nucleido queda denotado por el nmero msico con un superndice a la izquierda del smbolo del elemento qumico al cual pertenece,

UAg, Na, C, 23892107

47

23

11

12

6

Notacin o nomenclaturaNotacin o nomenclatura




ISOBAROSISOBAROS: : Son nucleidos que tienen el mismo nmero total de nucleones, o sea el mismo nmero msico A, pero difieren en nmero atmico Z y nmero de neutrones N.

N,C 14714

6

ISOTONOSISOTONOS: : Son nucleidos que tienen el mismo nmero de neutrones, o sea el mismo nmero N, pero difieren en el nmero atmico Z y nmero msico A.

N,C 14713

6

ISOTOPOSISOTOPOS: : Son nucleidos que tienen el mismo nmero de protones, es decir, tienen el mismo nmero atmico Z y nmero de neutrones N y msico A diferentes.

H,H,H 312

1

1

1




NUCLEOS ESTABLES

Son aquellos ncleos tal como los percibimos. Es decir, estos ncleos no tienen la capacidad de emitir radiacin alguna a menos que la produzca algn agente externo.

Algunos materiales con ncleos de este tipo son utilizados en la industria, metalurgia, laboratorios qumicos, y tambin como blindajes biolgicos.




NUCLEOS INESTABLES

Estos ncleos tienen la particularidad de emitir algn tipo de radiacin: , , .

Estos ncleos, despus de emitir la radiacin mencionada, pueden cambiar de identidad o permanecer en un estado excitado. Este proceso es repetitivo hasta que sea estable.

Los ncleos inestables son producidos va irradiacin de ncleos estables (blancos) con haces de neutrones en un Centro Nuclear como el nuestro.




ONDAS

Caractersticas y propiedades




ONDASUna onda es una perturbacin de alguna propiedad de un medio, por ejemplo, densidad, presin, campo elctrico o campo magntico, que se propaga a travs del espacio transportando energa. El medio perturbado puede ser de naturaleza diversa como aire, agua, un trozo de metal o el espacio ultra alto vaco.




ONDAS




Ondas - Caractersticas




Ondas - Propiedades

Todas las ondas electromagnticas poseen

Energa (E), Longitud de onda () y Frecuencia ()

Que se relacionan entre si de la siguiente manera:

chchE === Donde h = 6,67 x 10

-34 Js

C = 3 x 108 m/s

operando las constantes:

239,1=E

Donde E esta en keV y en nm




EL ESPECTRO ELECTROMAGNETICO





Es la distribucin energtica del conjunto de ondas electromagnticas o, ms concretamente, la radiacin electromagntica, que emite o absorbe una sustancia.Esta radiacin sirve para identificar la sustancia de manera anloga a una huella dactilar.



Radiacin No-Ionizante

Es aquella que no tiene la energa suficiente para remover electrones de los tomos




PRINCIPALES TIPOS DE RADIACIN




Radiacin Ionizante

Partcula Alfa

Partcula Nutron

Partcula Beta

tomo Radioactivo

Rayos Gamma (Rayos X)

Radiacin





INTERACCION DE LA RADIACIN CON LA MATERIA

- Efecto Fotoelctrico- Efecto Compton



Efecto

Fotoelctrico

Proceso que ocurre a bajas energas.

El fotn transfiere toda su energa al tomo del medio con que interacta

Fotn

Incidente

Electrn

expulsado




)cos1(cm

E1

EE

2

e

'

+

=

Efecto Compton

Electrn

expulsado

Fotn

Incidente

( Eg )

Fotn

dispersado

( Eg )

El fotn cede una fraccin de su energa a un tomo del medioLa energa del fotn que sale dispersado del tomo tiene la siguiente energa:




Cada uno de los efectos predomina a diferentes energas de los fotones. A bajas energas (rayos X), predomina el fotoelctrico; a energas medianas (alrededor de 1 MeV), el Compton; a energas mayores, la produccin de pares.




Atenuacin

Si se enva un haz de intensidad I0 (nmero de fotones) de rayos X o gamma sobre un material de espesor x, y se coloca detrs de ste un detector; en el material, el haz ser atenuado por las tres interacciones ya mencionadas, llegando al detector slo la cantidad I, menor que I0.




Ley de la atenuacin de la radiacin

La atenuacin obedece la ley exponencial:

Donde se llama coeficiente lineal de atenuacin. Se puede definir la capa hemirreductora x1/2 como el grueso de absorbedor que reduce la intensidad inicial a la mitad.

La capa hemirreductora est relacionada con el coeficiente lineal de atenuacin segn la ecuacin

xeII = 0

693,0)2ln(2/1 ==x




Relacin entre el blindaje y la intensidad





MAGNITUDES Y UNIDADES RADIOLGICAS

Exposicin, Dosis absorbida,

Dosis equivalente, Dosis efectiva




Exposicin (X)Exposicin (X)

La cantidad de cargas del mismo signo producidas en el aire, cuando todos los electrones liberados por los fotones en un elemento de volumen de aire, son completamente absorbidos en este medio.

Sistema International (SI) : Coulomb/kilogram (C/kg)

Tradicional: Rentgen ( R ) 1 R = 2,58x10-4 C/kg



Exposicin (X):

m

QX =

Q = carga del mismo signo producida por la radiacin X o

en el aire.

m = masa de aire donde se produce Q.





Dosis Absorbida

Energa depositada por cualquier tipo de radiacin ionizante en la masa de un determinado volumen.

unidadunidad SI : SI : Gray (Gray (GyGy))

unidadunidad tradicionaltradicional : : radrad ; ; 1 1 GyGy = 100 = 100 radrad

Vale para todos los tipos de radiacin y todos los tipos de materiales absorbedores



m

ED Absorbida=

Eabsorbida = energa promedio absorbida por el medio.

m = masa del medio que absorbi la energa.




Dosis Equivalente

La dosis equivalente relaciona el efecto biolgico de una dosis absorbida y un tipo particular de radiacin o una mezcla de radiaciones para el cuerpo humano.

SI : Sievert (Sv) tradicional: rem y mrem1 Sv = 100 rem

Para fotones: 1 R 1 rad = 1 rem

Dosis Equivalente (DE) en rem = Dosis en rad x Q

Dosis Equivalente (DE) en Sv = Dosis en Gy x Q




HT = QR. DT,R

QR = factor de ponderacin de la radiacin

DT,R = dosis absorbida por el tejido T debido a la radiacin R




20Partculas alfa, nucleos pesados

5Protones

5Neutrones > 20MeV

10Neutrones 2 MeV a 20 MeV

20Neutrones 100 kev a 2 MeV

10Neutrones 10 kev a 100 keV

5Neutrones < 10 keV

1Electrones y muones

1Fotones todas las energas

Factor de

ponderacin, QRTipo y Energa de Radiacin




Dosis Efectiva

Se define como la suma ponderada de las dosis equivalentes en los distintos tejidos

Hay rganos que son ms sensibles a la radiaciones que

otros; WT es el factor de ponderacin que toma en cuenta la

radiosensibilidad relativa de diferente tejidos T; HT es la

dosis equivalente en el tejido T

= TT HWE .




0.05Resto del cuerpo

0.01Piel

0.01Huesos (superficie sea)

0.05Tiroides

0.05Vejiga

0.12Estmago

0.12Pulmn

0.12Mama

0.12Mdula Osea (rojas)

0.20Gnada

wTTejido u rgano

Factores de Ponderacin de Tejidos y Organos (wT)




DOSIMETRA A PACIENTES

Dosis tpicas en mGy en exmenes TC

23

2.7

8.0

0.08

0.02

*

*

Ovarios

1.7260.03**Pelvis

0.062.40.130.01*L. Supine

0.78.00.720.05*Abdomen

*0.06212.30.14Trax

*0.02280.460.04Columna (r. torxica)

**0.09440.62Cervicales

**0.031.950Cabeza

GnadasteroTraxTiroidesOjosExamen TC


El smbolo * indica que la dosis es < 0.005 mGy



DOSIMETRA A PACIENTES

Dosis Efectiva en CT y Exmenes Radiogrficos

1.0Abdomen10-20Abdomen

0.7Pelvis10-20Pelvis

0.02Trax8Trax

0.07Crneo2Cabeza

Dosis Efectiva (mSv)

Exmenes Radiogrficos

Dosis efectiva (mSv)

Tomografa computarizada





NATURALEZA, PROPIEDADES Y PRODUCCION DE LOS RAYOS X



Naturaleza de los Rayos X

Los rayos X son ondas electromagnticas

Se encuentran dentro de la clasificacin de radiacin ionizante

Tienen una longitud de onda desde los 0,005 nm

Su energa est comprendida desde los 10 keV.

De 50 a 150 keV es utilizado en diagnstico y a mayores energas en terapia




Propiedades de los Rayos X

Penetran los materiales que reflejan o absorben la luz visible

Producen ionizacin en los tomos

Afectan las pelculas fotogrficas (emulsionan)

Producen fluorescencia y fosforescencia en ciertos materiales

Producen modificaciones biolgicas

Viajan en lnea recta

No responden a campos elctricos o magnticos




Produccin de rayos X

Los rayos X se generan al hacer colisionar electrones contra un material blanco, debido al efecto Bremsstrahlung

Bremsstrahlung significa frenado; en el sentido ms estricto, desvo de la trayectoria

Es decir, si a un electrn que viaja en lnea recta con energa del orden de los keV de alguna forma lo hacemos desviar de su trayectoria original, ste emitir radiacin en forma de rayos X

La energa de los rayos X emitidos ser mayor cuanto mayor sea el desvo de la trayectoria original.




Esquema del efecto Bremsstrahlung




Esquema de la formacin de rayos X




Espectro de emisin de los Rayos X





FORMACION DE LA IMAGEN

Influencia del kilovoltaje, miliamperaje, tiempo, posicin y nitidez



Formacin de la imagen radiogrfica

Para formar una imagen radiogrfica algunos rayos X deben alcanzar la pelcula y algunos deben absorberse.

El nmero de rayos X que se absorben ser ms elevado en las zonas donde la densidad sea mayor y ser de menor cantidad en zonas donde la densidad sea menor

El fenmeno de la absorcin de los rayos X no es un fenmeno de todo o nada, no indica que si un fotn es absorbido en una zona todos lo sern y si un fotn no es absorbido todos no lo sern. La mayor densidad indica mayor probabilidad de absorcin de fotones.




Formacin de la imagen




La pelcula radiogrfica es capaz de mostrar muchos tonos de gris, lo que proporciona mucha informacin sobre la estructura de los objetos que se estn estudiando.

Una buena radiografa aprovecha los distintos tonos de gris, no es ni demasiado clara (blanda) ni demasiado oscura (quemada)


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