Producción de rayos X · se transforma en calor, ... Causas del efecto anódico: los RX no se...
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Producción de rayos X
Componentes de un tubo de RX
Efecto talón
Curvas de carga
Colimación
Rejillas antidifusoras
Control automático de exposición
Receptores de imagen
Producción de rayos X
Componentes de un tubo de RX
Efecto talón
Curvas de carga
Colimación
Rejillas antidifusoras
Control automático de exposición
Receptores de imagen
Los rayos X se producen cuando hacemos incidir un haz de electrones acelerados contra átomos de un material “blanco”
Al chocar contra los átomos del blanco, los electrones se frenan: 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
El 99% de la energía que pierden los electrones se transforma en calor (!!!)
Sólo el 1% se convierte en rayos X
Problemas:◦ Poca eficiencia de los tubos de RX
◦ El calor es un efecto indeseable, que puede dañar el tubo
Entonces, para generar un haz de RX necesitamos:◦ Una fuente de electrones (filamento/cátodo)
◦ Un material contra el que choquen los electrones (ánodo)
◦ Un mecanismo que nos permita acelerar los electrones
Producción de rayos X
Componentes de un tubo de RX
Efecto talón
Curvas de carga
Colimación
Rejillas antidifusoras
Control automático de exposición
Receptores de imagen
Generador Filamento/cátodo Ánodo Vacío Blindaje Filtros
El generador toma la energía eléctrica de la red y la modifica para adaptarla a las necesidades del tubo de RX:◦ 1º: arrancar electrones del filamento (bajo voltaje).
Para el circuito del filamento existe un transformador de bajo voltaje
◦ 2º: acelerar estos electrones del cátodo al ánodo (alto voltaje). Existe un transformador de alto voltaje y un conjunto de rectificadores (convierten la corriente alterna de la red en corriente continua) para este circuito de alto voltaje. Transformador y rectificadores están inmersos en aceite, que hace de aislante.
Resumiendo, el generador adapta la energía de la red, que se necesita para dos cosas:◦ Arrancar electrones del filamento (corriente mA)
◦ Acelerar los electrones del cátodo al ánodo (voltaje kV)
Estos dos parámetros se pueden seleccionar desde la CONSOLA del generador, en el puesto de control.
El cátodo es un filamento que produce electrones por EFECTO TERMOIÓNICO:
Cuando un metal se
calienta algunos de los e-
de los átomos más externos
consiguen escapar.
Cuanto mayor es la corriente
que pasa por el filamento,
mayor será la temperatura y
el nº de e- que se emiten.
¿Con qué material se construye el cátodo?
Está hecho de WOLFRAMIO (W), porque:◦ Facilidad para formar hilos delgados y fuertes
◦ Alto punto de fusión
◦ Baja tendencia a evaporarse
esperanza de vida razonablemente alta
Una pequeña cantidad de wolframio sí que se evapora y se deposita en la superficie interna de la pared del tubo, dándole un color amarillento.
Tiende a filtrar el haz de RX que sale del tubo
Copa focalizadora: evita que la nube de electrones se extienda demasiado.
se mantiene al mismo potencial negativo que el filamento
e- Copa focalizadora
Filamento
e-
Los tubos de RX tienen habitualmente un doble filamento
Foco gruesoFoco fino
Focos: el tamaño del foco afecta a la calidad de imagen◦ Foco fino
Mejor calidad de imagen (menos penumbra geométrica)
Pero llegan menos e- al blanco la exposición debe ser más larga mayor riesgo de movimiento del paciente
◦ Foco grueso
Peor calidad de imagen
Menor tiempo de disparo
Mayor disipación de potencia (menor aumento de temperatura)
El ánodo es el material contra el que chocan los e- para producir rayos X
La mancha focal es el área del ánodo en la que impactan los electrones
El material del que está fabricado es también WOLFRAMIO, porque:◦ Alto número atómico (Z): se produce mayor cantidad de
radiación de frenado (rayos X).
◦ Alto punto de fusión: para soportar las altas temperaturas alcanzadas.
◦ Baja evaporación: para no perder el vacío.
◦ Alta conductividad térmica: para eliminar rápidamente el calor producido (99% de la energía).
Dos problemas en la construcción del ánodo:
1º: cuanto mayor es la mancha focal, mayor será la disipación del calor, sin embargo mayor será el área del foco y mayor por tanto la penumbra geométrica (peor calidad de imagen)
SOLUCIÓN: ÁNODO INCLINADO
2º: a pesar de sus buenas propiedades térmicas, el wolframio no es capaz de soportar el calor producido por exposiciones repetidas
SOLUCIÓN: ÁNODO ROTATORIO
Visto desde el paciente,
el tamaño de la mancha
focal (c-d) es menor que
su tamaño real (a-b)
Así aumentamos el área
sometida al impacto de los
electrones manteniendo un
tamaño de foco aparente
pequeño
Todos los componentes del tubo están encerrados en una ampolla de vidrio en la que se ha hecho el vacío
Si no fuera así, los e- chocarían con los átomos del gas:◦ Se frenarían
◦ Los iones resultantes acabarían destruyendo el filamento
◦ El nº y la velocidad de los e-
que llegan ánodo variarían
de forma incontrolada
Los rayos X se emiten desde el blanco en todas las direcciones
Además, se dispersan también en todas direcciones al colisionar con las distintas estructuras dentro y alrededor del tubo
Si el tubo no estuviera rodeado de un blindaje de plomo, la intensidad de radiación a su alrededor daría lugar a ◦ Una exposición innecesaria tanto de pacientes como de
profesionales◦ Una peor calidad de imagen
Radiación de fuga: la que se escapa a través de la coraza.
ICPR establece un límite máximo de 1 mGy/h a 1 m del foco y fuera del haz directo trabajando a máxima potencia
Colimador
Apertura de
la
ventana
Carcasa
Sirve para absorber fotones de menor energía
Efectos Endurecimiento del haz
◦ Baja la intensidad global de radiación.
◦ Sube la energía media del haz.
◦ Menor dosis en piel al paciente.
◦ Mejor contraste de la imagen.
0
2
4
6
8
10
50 100 150 200
1 mm Al.
1 mm Al +
0.25 mm Cu
Energía (KeV)
Inte
nsi
da
d
Filtración inherente:◦ Debida al propio ánodo, a la envoltura de vidrio del
tubo y a la ventana de salida.
◦ Equivale a 0.5-1 mm Al.
◦ Está siempre presente.
Filtración añadida:◦ Debida a materiales absorbentes colocados a la salida
del haz.◦ Tipo y espesor de material que dependen del kV de
operación.◦ Suele ser sólo aluminio o acompañado de espesores
adicionales de cobre (> 150 kVp).
Filtración total:
Filtración inherente + Filtración añadida
(mm equivalentes de Al)
Filtración total mínima:
◦ > 1,5 mm de Al para tensiones entre 50 y 70 kV
◦ > 2,5 mm de Al para tensiones superiores a 70 kV
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Componentes de un tubo de RX
Efecto talón
Curvas de carga
Colimación
Rejillas antidifusoras
Control automático de exposición
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El efecto anódico o efecto talón consiste en que la intensidad del haz de RX no es uniforme en toda su superficie, sino que es menor en la parte del haz más cercana al ánodo
Causas del efecto anódico: los RX no se generan todos en la superficie del blanco, sino a una cierta profundidad. Algunos fotones son absorbidos por el mismo ánodo
Envejecimiento del tubo: el efecto talón aumenta con las rugosidades del ánodo, y éstas van aumentando con el uso del tubo
• El efecto talón es menor para distancias foco película grandes y para campos pequeños
1. Los rayos que llegan al detector en los extremos del haz han recorrido una distancia mayor que los que llegan en el eje. Por la ley del inverso al cuadrado de la distancia, la intensidad de la imagen en los bordes será menor que en el centro
2. La radiación que sale en direcciones oblicuas atraviesa mayor espesor de absorbente que la que sale en la dirección del eje: la intensidad en los bordes será menor que en el centro
U V
a b c
Inte
ns
idad
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Efecto talón
Curvas de carga
Colimación
Rejillas antidifusoras
Control automático de exposición
Receptores de imagen
Son la representación gráfica de la intensidad(mA) en ordenadas, en escala lineal, frente al tiempo de exposición (s) en abscisas, en escala logarítmica
0,001 0,01 0,1 1 10
Tiempo máximo exposición (segundos)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
mA
150 kVp
125 kVp110 kVp
100 kVp90 kVp
80 kVp
70 kVp
60 kVp
50 kVp
Las proporciona el fabricante y establecen el límite de seguridad dentro del cual puede operar un tubo de rayos X
Este límite es función de la energía calorífica producida durante la exposición
La tasa de generación de calor producida por una corriente eléctrica es proporcional al producto del voltaje (kV) y la corriente (mA)
Si para un estudio necesitamos 120 mAs (1200 mA y 0.1 s), ¿cuál es el máximo kV utilizable en este caso y con este equipo?
70 kV
0,001 0,01 0,1 1 10
Tiempo máximo exposición (segundos)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
mA
150 kVp
125 kVp110 kVp
100 kVp90 kVp
80 kVp
70 kVp
60 kVp
50 kVp
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Colimación
Rejillas antidifusoras
Control automático de exposición
Receptores de imagen
El colimador es un dispositivo de plomo que se sitúa a la salida del tubo y sirve para limitar el área irradiada
Con esto se consigue disminuir la radiación dispersa y, gracias a ello:◦ Disminuir la dosis a paciente
(y a personal)◦ Mejorar el contraste de la
imagen
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Colimación
Rejillas antidifusoras
Control automático de exposición
Receptores de imagen
Objetivo: reducir la radiación
dispersa que llega a la placa, que
empeora la calidad de imagen
La rejilla se sitúa entre el paciente
y el receptor de imagen, y consiste
en una serie de láminas de plomo
(radioopaco) separadas por
láminas de material
radiotransparente
Así se consigue evitar que lleguen al receptor de imagen los fotones dispersos (los que no vienen directamente del foco del tubo de RX)
tubo RX
haz primario
paciente
haz
disperso
rejilla
receptor de imagen
Las rejillas suelen estar focalizadas: sus láminas no son paralelas sino que están orientadas hacia el foco
Las rejillas focalizadas proporcionan una intensidad de imagen más uniforme (siempre que estén colocadas a la distancia correcta del tubo)
Tubo de rayos X
Radiación primaria
PacienteRadiación
dispersa
Parrilla
Película
Rejillas móviles: Para evitar ver la rejilla en la imagen, ésta se mantiene en movimiento durante la exposición, de modo que su visión se difumina
Efectos de la rejilla:◦ Menor radiación dispersa mejor calidad de
imagen
◦ Menor radiación directa obliga a aumentar el tiempo de exposición y, por tanto, también la dosis a paciente
En algunos casos interesa más no utilizarla
Extremidades
Niños
Mamas
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Qué es: es un dispositivo, formado por cámaras de ionización, que mide la cantidad de radiación que llega al receptor de imagen y corta la exposición cuando al receptor ha llegado la cantidad suficiente de radiación
Para qué sirve: se reducen las dosis a pacientes al evitar exposiciones demasiado cortas (repetición de placa) o demasiado largas (dosis innecesaria)
◦ De especial importancia en radiología digital
Las cámaras de ionización de un exposímetro automático deben ser calibradas con un maniquí para que corten la exposición cuando se ha alcanzado el intervalo de ennegrecimiento requerido por el radiólogo
El CAB cambia la tasa de exposición a medida que cambia la atenuación del paciente. Se puede cambiar el mA, el kV o ambos.
Curva de arriba: aumenta el mA más rápidamente que el kV; mantiene el contraste a expensas de una mayor dosis.
Curva de abajo: aumenta el kV más rápidamente que el mA; incrementa menos la dosis, pero empeora el contraste.
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Control automático de exposición
Receptores de imagen
RESOLUCIÓN ESPACIAL: es la capacidad de un sistema para representar por separado las imágenes de dos objetos muy cercanos. Se mide en pl/mm (pares de líneas por mm)
RESOLUCIÓN DE CONTRASTE: es la capacidad de un sistema para representar la imagen de un objeto que difiere muy poco en densidad de su entorno. Cuanto menor es el ruido, mejor se ven los objetos de bajo contraste.
CONTRASTE: es la variación de valores de ennegrecimiento presente en un sistema receptor de imagen.
La escala de contraste es el intervalo de valores de grises que hay entre la parte más blanca y la más negra de un sistema de imagen
CONTRASTE
BRILLO (intensificador de imagen)
La ganancia de brillo es el cociente entre el brillo de la pantalla del I.I. y el de una pantalla de referencia (Patterson B-2) cuando ambos reciben la misma exposición
BRILLO
Son sistemas que hacen visible la radiación primaria, que es la radiación transmitida después de haber atravesado un determinado espesor de tejido◦ Conjunto placa-pantalla (radiología convencional)
◦ Sistemas digitales
CR
DR
◦ Intensificador de imagen + sistema de TV
SISTEMA PELÍCULA-PANTALLA
Películas radiográficas: emulsión sensible a laradiación compuesta cristales de haluro de plata
La energía cedida por la radiación se traduce en laformación de una imagen latente, no visibleinmediatamente después de su exposición
Mediante el proceso de revelado la imagen latente seconvierte en una imagen en la película radiográfica.
Las películas van dentro de chasis que incorporanpantallas intensificadoras o “cartulinas de refuerzo”
Cartulinas de refuerzo
Están hechas de material fosforescente
Transforman los RX en luz visible de una longitud de onda a la cual la película presenta alta sensibilidad◦ Ventaja: disminución de
dosis a paciente
◦ Inconveniente: empeoran la
resolución espacial
RECEPTORES DIGITALES: CR Se adquiere la imagen en una lámina de fósforo
fotoestimulable Se digitaliza mediante la lectura con láser
RECEPTORES DIGITALES: DR
La adquisición de la imagen es directamente digital. Se realiza con los paneles planos (flat panels)
Exposición y lectura se realizan en un único paso. Se puede ver la imagen inmediatamente tras la exposición en un monitor
Detectores muy eficientes: bajo nivel de ruido
Disminución de dosis a pacientes
INTENSIFICADOR DE IMAGEN
PASO 1: Los RX inciden sobre una
pantalla fluorescente que hay a la entrada
y se transforman en luz (3000 fotones de
luz por cada fotón de RX)
PASO 2: Los fotones de luz inciden en el
fotocátodo y ceden su energía a
electrones
PASO 3: Estos electrones son enfocados
y acelerados hacia el ánodo del tubo
intensificador e inciden sobre otra
pantalla fluorescente
PASO 4: Los electrones vuelven a
producir fotones visibles que, a través de
un canal de TV, llegan a la retina del
observador
La imagen formada está amplificada en
intensidad
Menor resolución espacial que los otros
sistemas
Elementos de un sistema de fluoroscopia
