Transcript Generación de RX Características físicas de los equipos de

Teresa Monserrat Fuertes
Sº Física Médica y P.R.
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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
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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
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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
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El 99% de la energía que pierden los
electrones se transforma en calor (!!!)
Sólo el 1% se convierte en rayos X
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Problemas:
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◦ Poca eficiencia de los tubos de RX
◦ El calor es un efecto indeseable, que puede dañar el
tubo
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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
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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
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Generador
Filamento/cátodo
Ánodo
Vacío
Blindaje
Filtros
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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.
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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)
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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 ede 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?
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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
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Copa focalizadora: evita que la nube de
electrones se extienda demasiado.
se mantiene al mismo potencial negativo que
el filamento
e-
Copa focalizadora
e-
Filamento
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Los tubos de RX tienen habitualmente un
doble filamento
Foco grueso
Foco 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)
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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).
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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
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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
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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 eque llegan ánodo variarían
de forma incontrolada
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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
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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
Carcasa
Apertura de
la
ventana
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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.
1 mm Al.
1 mm Al +
0.25 mm Cu
Intensidad
10
8
6
4
2
0
50
100
150
Energía (KeV)
200
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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).
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Filtración total:
Filtración inherente + Filtración añadida
(mm equivalentes de Al)
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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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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
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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
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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
Intensidad
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b
c
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



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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
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Son la representación gráfica de la intensidad
(mA) en ordenadas, en escala lineal, frente al
tiempo de exposición (s) en abscisas, en
escala logarítmica
mA 70 kVp
1400
80 kVp
90 kVp
1200
100 kVp
1000
110 kVp
800 125 kVp
600 150 kVp
400
200
0
0,001
5
60 0 k
kV Vp
p
0,01
0,1
1
Tiempo máximo exposición (segundos)
10
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

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)
mA 70 kVp
1400
80 kVp
90 kVp
1200
100 kVp
1000
110 kVp
800 125 kVp
600 150 kVp
400
200
0
0,001
5
60 0 k
kV Vp
p
0,01
0,1
1
10
Tiempo máximo exposición (segundos)

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
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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
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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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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
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
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
Radiación
dispersa
Paciente
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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Producción de rayos X
Componentes de un tubo de RX
Efecto talón
Curvas de carga
Colimación
Rejillas antidifusoras
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Control automático de exposición
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Receptores de imagen
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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
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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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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
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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.
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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
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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
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SISTEMA PELÍCULA-PANTALLA
Películas radiográficas: emulsión sensible a la
radiación compuesta cristales de haluro de plata
La energía cedida por la radiación se traduce en la
formación de una imagen latente, no visible
inmediatamente después de su exposición
Mediante el proceso de revelado la imagen latente se
convierte en una imagen en la película radiográfica.
Las películas van dentro de chasis que incorporan
pantallas intensificadoras o “cartulinas de refuerzo”
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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
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RECEPTORES DIGITALES: CR
Se adquiere la imagen en una lámina de fósforo
fotoestimulable
Se digitaliza mediante la lectura con láser
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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
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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
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La imagen formada está amplificada en
intensidad
Menor resolución espacial que los otros
sistemas
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Elementos de un sistema de fluoroscopia