PRODUCCIN DE RAYOS XNaturaleza de los Rayos XLos rayos X estn producidos por electrones acelerados que chocan contra la materia. En realidad son fotones (radiaciones electromagnticas) con capacidad ionizante.PropiedadesPor su naturalezaSon radiaciones electromagnticas que se propagan en lnea recta a velocidad de la luz.

Se propagan en el vaco (no disipan energa)

Son dispersados por los materiales que atraviesan.

Muy penetrantes dependiendo de la energa de radiacin, espesor densidad y naturaleza del absorbente.

Por sus efectosIonizaciones primarias: producidas por un haz primario de fotones que produce la primera interaccin.

Ionizaciones secundarias: ionizaciones producidas por los fotones primarios a otros.

Efectos biolgicos: teraputicos o alteraciones patolgicas.

OtrasIonizaciones de gases: ionizacin (prdida de un e) o excitacin (paso de e a otro nivel)

Ionizaciones en slidos:Fluorescencia: paso de un fotn invisible a uno visible.

Fotoluminiscencia: estmulo fotoluminoso.

Termoluminiscencia: estmulo trmico cambia fotn invisible a visible.

Efecto fotogrfico: revelado en placa la observacin.

Mecanismo de produccin de rayos XHemos dicho que los rayos X se producen por el choque de e acelerados contra la materia. Esto se consigue mediante el uso de un ctodo (K) emisor de e y un nodo (A) que acelera los e cercanos a l.Estos elementos estn dentro de un tubo de Rayos X cerrado y vaco para que los e choquen contra la materia y no contra el aire. Los e que salen del ctodo hacia el nodo chocan contra un filamento (por ejemplo Wolframio) que desva parte de ellos. stos forman los rayos X.Para producir estos rayos, existen dos mecanismos.

Radiacin de frenado:Tambin conocida como BREMSSTRAHLUNG o frenado de e. Se trata de la interaccin de los e con la materia del nodo que son desviados. Hay una prdida de e y se emite un fotn de rayos X de energa (longitud de onda) muy variable. Esta variabilidad depende de la energa cintica del e , de su trayectoria respecto a los ncleos y del nmero de interacciones con distintos tomos. Recordar que esta interaccin es siempre de tipo electromagntico. Es decir, si fuera en trminos gravitatorios hablaramos de interacciones gravitatorias vs interacciones materiales (choques) que es la radiacin caracterstica.El fotn creado tiene, como mximo, la energa inicial del electrn. As, si se emplea en el ctodo una diferencia de potencial de 100 KeV, el fotn nunca podr tener ms de esa energa. Como la energa se conserva, se puede concluir que la carga energtica del fotn es la diferencia entre la energa cintica inicial del electrn y la energa cintica que conserva despus de haber sido frenado. Cuanto ms cerca del ncleo pase, mayor fuerza electromagntica sufrir y la partcula ser frenada con ms intensidad. Siguiendo con el ejemplo de la partcula con una carga de 100 KeV, si sta sufre un frenado tal que queda cargada con 70 KeV, se emitir un fotn de 30 KeV (100 70=30)*intensidad de fotones: nmero de fotones que inciden sobre una superficie por unidad de tiempo.*Cantidad de radiacin: nmero de fotones.

A partir de la frmula de la energa de un electrn, se llega a la conclusin de que, cuando el e est quieto en el ctodo la energa potencial es mxima y la cintica 0 mientras que, en el momento en el que el e llegue al nodo, la energa potencial ser 0 y la cintica mxima.

Para poner en relacin la longitud de onda y el kilovoltaje se postul la LEY DE DOUANE-HUNT que se expresa como En consecuencia, si baja la intensidad baja el kilovoltaje segn la ley de Ohm con lo que aumenta la longitud de onda (menor energa) siendo los fotones menos penetrantes. Por ello, un aumento del miliamperaje conlleva una disminucin del contraste (mayor penetracin).

Efecto del aumento de tensin

En la imagen se puede observar como, al aumentar la tensin entre nodo-ctodo aumenta el rea por lo que hay mayor posibilidades de frenado. Adems, conforme aumenta el kilovoltaje la longitud de onda mnima es menor siendo entonces ms energticos los e. En la cantidad de Rx emitido tiene mucha influencia el tipo de nodo utilizado. En este caso no se modifica la longitud de onda mnima a igual tensin pero s la cantidad total de Rx emitidos. Cuanto mayor sea el nmero atmico del nodo, mayor es la cantidad de Rx emitidos.De esto se extrae que LA ENERGA DE LOS RAYOS X slo se ve afectada por la tensin aplicada al sistema y es independiente del nodo utilizado. Adems, tambin se concluye que la cantidad de radiacin depende del nmero total de electrones que chocan contra el nodo. Cuanto ms alto sea el nmero atmico del nodo mayor probabilidad de choque de electrones ms choques. Esto es equivalente a aumentar la intensidad. Se puede decir entonces que: V = I = ma = ZPresenta un espectro polienergtico CONTINUO.Radiacin caractersticaEl electrn que sale del ctodo choca directamente contra un e de la rbita de un tomo del nodo arrancndolo de la capa K. El hueco que se crea es ocupado instantneamente por un electrn de otra capa superior con ms energa lo que provoca que haya una emisin de la energa sobrante. Cuanto ms lejana sea la capa del ncleo se llegar al momento en el que la energa emitida sea luz visible. En estos casos se producen picos monoenergticos tal y como se ve en el dibujo anterior. Es la radiacin discreta.Para que un electrn pueda ser arrancado de su capa, el e que incide debe tener, como mnimo, la misma energa que la que tiene el e de la capa K. Por ello este tipo de radiacin no se produce siempre.Cuanto ms hacia la derecha est el pico de radiacin mayor es la longitud de onda y menor la energa. En la grfica, el pico K equivaldra al paso del e de la capa N a la K, el pico K de la capa M K. Conviene observar que siempre los saltos se refieren de una rbita superior a la rbita K. Los electrones de la capa K de cada elemento tienen una energa caracterstica. Por ejemplo, los electrones de la rbita K del wolframio tienen una energa de enlace de -69,4 KeV. Eso implica que, para arrancar ese electrn es necesaria una diferencia de potencial de al menos 69,4 KeV si el nodo es wolframio.Qu implicaciones prcticas tiene el conocer estos tipos de energas? Dependiendo del tejido a observar puede ser interesante tener ms cantidad de un tipo de radiacin que de otro. Por ejemplo, para una mamografa es interesante que haya haces de rayos X blandos por la inexistencia de huesos. Eso significa que debe haber radiacin caracterstica de gran intensidad y bajo poder de penetracin (monoenergtico) De todas formas, en radiologa siempre se usa energa monoenergtica. alta: baja energa, rayos x blandos y con menor poder penetrante.

bajo: alta energa, rayos x duros y alto poder penetrante.

Conociendo las caractersticas de los materiales se puede aplicar una intensidad tal que haya mucha o ninguna radiacin caracterstica. Sabiendo que el Wolframio tiene una energa de enlace de -69,4 KeV, una tensin en el ctodo de 35 KeV NUNCA conseguir que haya radiacin caracterstica.Aparatos productores de rayos XSe compone bsicamente de:Amplificador o transformador de tensin.

Rectificador: de alterna a continua.

Tubo de Rx.

Sistema de refrigeracin. Se suele usar un bloque de cobre por su capacidad disipadora.

Panel de control.

El tubo de Rx est compuesto:Ctodo: emisor de e.

nodo: si es giratorio el impacto no se producir siempre en el mismo lugar. Este elemento tiene un alto punto de fusin (por el calor) y tiene mucha conductividad calorfica. Presenta un alto nmero atmico Z para que exista la mayor cantidad e interacciones posibles y ms rayos X y una baja tensin de vapor para evitar que se evaporen sus molculas.

Filtracin de los rayos XComo filtro se utilizan lminas de aluminio, cobre o plomo con el fin de convertir el haz en lo ms monoenergtico posible. Segn la tensin utilizada el tamao de estos filtros variar. Si es mayor de 70 Kvp el filtro es de 2,5 mm de Al y, si es menor, de 2 mm.Se colima el rayo para que incida directamente en la zona que se quiera. Es un diafragma que puede ser circular (permite mayor superficie de radiacin) o rectangular (diafragma ms el rayo).

INTERACCIN CON LA MATERIAInteraccin de los fotones (rX y gamma) con la materiaEste apartado tiene inters tanto por sus efectos macroscpicos (para saber como atenuar un haz y as determinar la cantidad exacta que se quiere aplicar al objetivo) como microscpicos (para conocer los procesos elementales del material irradiado y saber la probabilidad de que ocurran). Un ejemplo prctico sera el de que, por cada 1000 fotones, se sabe que llegan al hueso unos 200 (aspecto macroscpico) y, en el mbito microscpico, saber cuantos fotones se atenan al pasar por un tomo de carbono.Se define la atenuacin como la prdida de fotones que sufre un haz de rayos al atravesar un espesor determinado de un material.Derivado de esta interaccin se producen dos caractersticas de los fotones:Absorcin: energa gastada en arrancar un e del medio.

Dispersin: radiacin desviada de su trayectoria al no absorber el e toda la energa.

Esto, aplicado a la prctica, significa que, en el tubo de rayos, los e interaccionan con los ncleos y con la corteza. Los rayos son radiaciones electromagnticas, no e por lo que no estn cargados. Por lo tanto, los fotones no interaccionan con el ncleo por su baja energa si no que interaccionan con los e de la corteza. En consecuencia se define que: los fotones slo interaccionan con los e corticales y los Rx son fotones que NO TIENEN CARGA elctrica.Fenmenos de interaccin con importancia en radiodiagnsticoInteraccin fotoelctrica: interaccin fotn de rayos X con la materia.

Dispersin coherente, inmodificada, elstica o de THOMSON.

Dispersin incoherente, inelstica o de COMPTON.

AtenuacinEs la prdida de fotones que sufre un haz de rayos al atravesar un espesor determinado de un material.Se define como atenuacin exponencial a la prdida de fotones del haz de radiaciones. Aqu la energa no se modifica, lo que disminuye es el haz al bajar la intensidad. Ej: 1000 fotones materia 100 fotones.La atenuacin se puede medir de manera matemtica.Donde N es el nmero de fotones que atraviesan el material e I es la intensidad que atraviesa un espesor determinado. Esta atenuacin puede ser monoenergtica cuando siempre haya la misma atenuacin fotnica. Ej 1000 tejido 400. La radiacin ser policrmtica si hay distintas atenuaciones en distintas partes del tejido. Ej: 1000 tejido 400tejido 250N: nmero de fotones que atraviesan el material.N0: nmero de fotones incidentes.e: base logaritmos neperianos.: coeficiente de atenuacin lineal (en cm1)x: espesor del absorbente atravesado.

es la medida de la radiacin que se atena por unidad de longitud y se denomina coeficiente de atenuacin lineal.

Espesor hemirreductor o capa hemirreductora (CHR)Es la longitud o espesor de material que hace que la intensidad sea reducida en un 50%, por lo tanto x=chr. Como N=N0/2, a partir de la frmula de la atenuacin Como el coeficiente de atenuacin lineal es especfico de cada elemento se puede calcular fcilmente el espesor de la capa hemirreductora. Siguiendo la misma formulacin, si quisiramos hallar la capa dcimorreductora, la frmula quedara como Factores que afectan a la atenuacin del hazCantidad de energa (radiacin): cuanta ms energa menor atenuacin.

Densidad, nmero atmico, e/gr. Cuanto mayor sea ms atenuacin.

Atenuacin de la radiacin policromticaLos rayos X son un haz polienergtico a pesar de la filtracin. Presenta una energa pico.

Existe la ley de atenuacin lineal?

Interaccin fotoelctricaEfecto Fotoelctrico

Kc=Energa de ligadurahf: energa del fotn

Los fotones alcanzan la materia en forma de guantes o paquetes de energa. Al llegar a la corteza pueden arrancar e de las capas ms profundas si sobrepasan la energa de enlace pasando el exceso de esa energa como energa cintica y DESAPARECIENDO el fotn. En ese instante se forma un in (el tomo que ha perdido el e) y un fotoelectrn (e arrancado de su rbita con una energa cintica aadida). Esto es la ABSORCIN TOTAL de la radiacin. Su frmula es la siguiente:

Al efecto fotoelctrico SIEMPRE le acompaa una radiacin secundaria o caracterstica (que no hay que confundir con la dispersa). Al arrancar un e, el hueco es ocupado por un e de una rbita superior que tiene ms energa por lo que, la energa sobrante es emitida como un fotn.Probabilidad del efecto fotoelctricoCuanto ms semejantes sean Kc (energa de ligadura) y hf (energa del fotn) y cuanto ms ligado est un e ms posibilidades hay de que exista una interaccin fotoelctrica.La probabilidad de que ocurra se mide por Cuanto mayor nmero atmico, ms probabilidad y ms importancia del proceso. Z=nmero atmico efectivo.Ventajas y desventajas de la interaccin fotoelctricaEvita la radiacin dispersa. Cmo? Los fotones incidentes no cambian de trayectoria si no que son absorbidos totalmente y, si su energa era mayor que la del e de la capa K, se la trasladan al e en forma de energa cintica. hf=Kc+Ec. Cabe recordar que la radiacin dispersa ocurre cuando la interaccin de los fotones de Rx es con los e de las capas ms superficiales del tomo, sufriendo una desviacin de trayectoria y aumento de la longitud de onda (menor energa).Se intensifican los contrastes entre tejidos. El nmero atmico efectivo del agua es de 7,4 y el del hueso de 13,8.Por contra, este efecto hace que TODA la energa de los rayos se la quede el paciente.Efecto fotoelctrico y contraste radiogrficoSegn lo descrito, el efecto fotoelctrico es inversamente proporcional a la energa de los fotones (hf). Cuanto mayor kilovoltaje, menor probabilidad de efecto fotoelctrico con lo que el contraste es menor.ALTO KILOVOLTAJE: poco efecto fotoelctrico, mucha radiacin dispersa (poco absorbida por el paciente) y contraste muy bajo.

BAJO KILOVOLTAJE: mucha probabilidad de efecto fotoelctrico. No hay radiacin dispersa y el contraste es mucho mayor. Toda la radiacin es absorbida por el paciente.

Interaccin COMPTONEs la interaccin que ocurre entre los fotones y los e de la capa de valencia. En este caso, el arrancamiento del e no hace que haya absorcin del fotn si no que simplemente lo desva de su trayectoria y disminuye su energa, generando la radiacin dispersa. Se genera el fotn disperso que se ha desviado un ngulo . La frmula es Energa del fotn incidente es la suma de la del fotn dispersado + energa de enlace + la energa cintica del e arrancado.La energa del fotn dispersado est en relacin con el ngulo que forme respecto al original.ProbabilidadAumenta con la densidad del medio y el nmero de e por gramo mientras que disminuye con la energa de radiacin. EfectosEl fotn secundario retiene la mayora de la energa (poca absorcin) pero la radiacin dispersa es muy elevada lo que distorsiona la imagen. Adems, esta radiacin dispersa es la responsable de la irradiacin del personal.Efecto THOMSONEs el proceso de excitacin-desexcitacin que sufre el tomo con produccin de radiacin dispersa. No hay arrancamiento de e si no un paso de un orbital a otro.Al recibir un fotn energtico, uno de los e pasa de una capa a otra pero sin llegar a salir del tomo. Este e vuelve a su estado de estabilidad emitiendo energa de igual valor que la recibida (desexcitacin). Slo ocurre a bajas energas 60kV si la distancia foco-pelcula es de 20 cm y 10cmLa proteccin radiolgica en este caso se consigue mediante:Evitar radiografas rutinarias.

Diafragmar lo mximo para irradiar solo la parte necesaria.

Uso de pelculas rpidas y tensiones altas.

Uso de portaplacas o sujecin por el paciente.

Filtracin mnima de 15mm Al hasta 70kV.

Operador mnimo a 3 metros y a un ngulo entre 90 y 135 del eje o delantal plomado.

Tiempos de exposicin < 5 por pulsador, nunca interruptor.

Haz dirigido hacia reas desocupadas.

Radiografa panormica usando tubo de Rx intraoralSe usa una pelcula de 10x24 cm curvada. El nodo se coloca dentro de la boca. Tiene una alta magnificacin (x2). El foco es pequeo y la potencia usada es pequea con una intensidad de 1 mA.PantomografaSe usa un tubo y pelcula extraoral usando un chasis curvado con una rendija. La pelcula no se expone toda a la vez si no que va girando al mismo tiempo que el tubo. Dura unos 25 segundos.

Esta es la descripcin geomtrica de la ortopantomografa.

La proteccin radiolgica se consigue mediante:Buen control de calidad evitando exposicin de zonas innecesarias.

Instalacin en zonas aisladas y especficas para la radiologa.

Proteger convenientemente la glndula tiroides.

Uso de reforzadores o tcnicas para disminuir el tiempo de exposicin.

VIII LEGISLACINReal decreto 783/2001 reglamento sobre proteccin sanitaria contra radiaciones ionizantes (deroga el R.D. 53/1992)Objeto y mbito de aplicacin (ttulo I):

Art 1. Establece las normas relativas a la proteccin de los trabajadores y de los miembros del pblico contra los riesgos que resulten de las radiaciones ionizantes.

Art 2. El reglamento se aplicar a todas las prcticas que impliquen un riesgo derivado de las radiaciones que procedan de una fuente artificial o natural.

Principios generales (ttulo II)

Toda nueva clase o tipo de prctica deber ser justificada por el promotor de la misma ante la autoridad competente.

Las dosis individuales debern mantenerse en el valor ms bajo que sea razonablemente posible, teniendo en cuenta factores econmicos y sociales.

La suma de las dosis recibidas procedentes de todas las prcticas pertinentes no sobrepasar los lmites de dosis establecidos para los trabajadores expuestos, estudiantes y miembros del pblico.

El principio definido en el apartado anterior no se aplicar a la exposicin de personas en el marco de su propio diagnstico o tratamiento mdico.

Lmites de dosis en la reglamentacin espaolaTrabajadores expuestos (art. 8)Lmite de dosis efectiva:100 mSv/5 aos con un mximo de 50 mSv en cualquier ao oficial.

Lmite de dosis equivalente anualCristalino: 150 mSv

Piel:500 mSv

Manos, antebrazo, pies y tobillos:500 mSv

Miembros del pblico (art 13.)

Lmite de dosis efectiva:1 mSv/5 aos.

Lmite de dosis equivalente anualCristalino: 15 mSv

Piel:50 mSv

SealizacinSealizacin por zonasZona vigilada: posibilidad de recibir dosis efectivas superiores a 1 mSv por ao oficial.

Zona controlada (verde): posibilidad de recibir dosis efectivas superiores a 6 mSv/ao.REAL DECRETO 815/2001 SOBRE JUSTIFICACIN DEL USOArtculo 1: Objeto y mbito de aplicacin. Exposiciones mdicas.Artculo 2: Justificacin general de las exposiciones mdicas:Las exposiciones mdicas debern proporcionar un beneficio neto suficiente, teniendo en cuenta los posibles beneficios diagnsticos o teraputicos que producen. Tambin se considerar la eficacia, los beneficios y los riesgos de otras tcnicas alternativas disponibles que tengan el mismo objetivo, pero que no requieran exposicin a las radiaciones ionizantes o impliquen una exposicin menor.

Niveles de dosis para clasificacin de los trabajadores

Clasificacin personalDosis efectivaDosis en cristalinoDosis en piel/extremidades

Trabajador expuesto A>6 mSv/ao>45 mSv/ao>150 mSv/ao

Trabajador expuesto B