Transcript Tubo de Rayos X

TEMA 3
Características físicas
de los equipos de
radiodiagnóstico
Producción de rayos X
Para producir RX necesitamos:
• Una fuente de electrones: Filamento caliente
• Un material con el que choquen los electrones:
Blanco (ánodo).
Un sistema para acelerar los electrones: Voltaje. A > V > ve.

+
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Tubo de Rayos X
Todo el proceso de generación de radiación tiene lugar en el tubo
de rayos X
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Tubo de Rayos X

Las partes básicas de un tubo de rayos X son:






Ampolla de Vacío
Cátodo
Filamento
Ánodo
Blanco
Generador de alta tensión
Blindaje y filtros
Ampolla: todo el proceso de producción de RX tiene lugar en
una ampolla de vidrio a la que se ha hecho el VACÍO. Si
existiera gas en la ampolla, los electrones interaccionarían con
los átomos de este gas
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Generador

Suministra energía eléctrica al tubo para la producción de
RX

La energía se emplea con dos fines:



Arrancar electrones del filamento
Corriente (mA)
Acelerar los electrones del ánodo al cátodo
Voltaje (kV)
Estos parámetros se seleccionan desde la CONSOLA del
generador, que se encuentra en general en el exterior de la
sala de RX.
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Cátodo
•
Filamento de un material
metálico
•
Al calentar ciertos materiales,
éstos emiten electrones por
efecto termoiónico
•
Para calentarlo, se hace pasar
una corriente eléctrica por él,
con lo que los e- adquieren
energía térmica para escapar del
metal
Mayor
Corriente
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Mayor
Temperatura
Más
ELECTRONES
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¿Qué material utilizamos
para el cátodo?
Wolframio (W) ya que tiene:
Alto punto de fusión: para soportar las altas
temperaturas alcanzadas.
 Baja evaporación: para no perder el vacío.
 Alta emisividad termoiónica.
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Tamaño de foco
 Foco emisor lo más pequeño posible.
 2 filamentos de distinto tamaño
 Foco fino:
 Mejor calidad de imagen.
 Menor número de electrones llegan al blanco.
 Mayor tiempo de disparo
mayor posibilidad de movimiento
 Foco grueso:
 Peor calidad de imagen
mayor penumbra geométrica
 Menor tiempo de disparo.
 El calor generado se distribuye sobre una superficie mayor
mayor disipación de potencia
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menor aumento de temperatura.
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¿Qué material utilizamos para
el ánodo?
Wolframio (W) ya que tiene:
 Alto número atómico (Z): se produce mayor cantidad de
radiación de frenado (RX) cuanto mayor es Z del material
que forma el blanco
 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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Ánodo rotatorio
Disco de W (  10cm) que gira a gran velocidad (3000-
9000 rpm).
La corona exterior (blanco)
está recortada en ángulo y
presenta una inclinación
respecto a la perpendicular
a la trayectoria de los e.
Disco
anódico
Electrones
1 mm.
Inclinación
Posibilidad de disipar más calor sin
aumentar el tamaño real del foco
Foco aparente
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Ánodo rotatorio
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Foco térmico-Foco de rayos X
Disco
anódico
Electrones
a)
1 mm.
Foco térmico
b)
Foco
efectivo
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Efecto anódico o efecto talón
 La intensidad de radiación que se emite por el lado
del ánodo es menor que la que se emite por el del
cátodo por distintos motivos:
Inverso del cuadrado de la
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U
V
a
b
c
Intensidad
distancia
Distinto espesor de absorbente
atravesado (vidrio de la
ampolla, aceite, etc.).
Distinto espesor de blanco.
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Causas del efecto anódico
Los r-x no se generan
en la superficie del
blanco sino a cierta
profundidad.
La
superficie
blanco
no
del
es
estrictamente plana.
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Curvas de carga
 Representan I en ordenadas (escala lineal) y t en abscisas
(escala logarítmica).
 Las curvas indican para cada kV el límite máximo de
selección simultánea de I y t.
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
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Tiempo máximo exposición (segundos)
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Producción de rayos X
A mayor temperatura del filamento, mayor número de
electrones producidos y por tanto de fotones de rayos X
generados
corriente (mA)
A mayor tiempo de disparo, mayor número de electrones y
de fotones de RX generados
tiempo (s)
Carga (mAs)



• A mayor voltaje, mayor E de
electrones
mayor E y
número de RX producidos
Voltaje: kV
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Filtración


Sirve para absorber fotones de menor Energía
Efectos
Endurecimiento del haz



Sube la E media del haz.
Baja la intensidad global de radiación.
Menor dosis en piel al paciente.
Mejor contraste de la imagen.
1 mm Al.
1 mm Al +
0.25 mm Cu
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Intensidad

8
6
4
2
0
50
100
150
200
Energía (KeV)
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Filtración


Filtración inherente:

Debida al propio ánodo, envoltura de vidrio del tubo y la ventana
de salida.

Equivale a 0.5-1 mm Al.

Está siempre presente.
Filtración añadida:



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Debida a materiales absorbentes colocados a la salida del haz.
Tipo y espesor de material que dependen del kV de operación.
Suele ser Al sólo o acompañado de espesores adicionales de Cu
(> 150 kVp).
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Filtración

Filtración total:
Filtración inherente + Filtración añadida
equivalentes de Al).

(mm
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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Radiación de fuga


Radiación dispersa que sale a través de la coraza.
Según especificaciones de ICRP:
La radiación de fuga < 1 mGy/h a 1 m del foco y fuera
del haz directo trabajando a máxima potencia.

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Los tubos se construyen para cumplir con estas
especificaciones
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Radiación dispersa

Efectos de la radiación dispersa.




Peor resolución
La radiación dispersa aumenta al:



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Empeora el contraste
Mayor ruido de fondo
Mayor penumbra
Aumentar el espesor del paciente
Aumentar el tamaño de campo: Colimación
Subir los kV: predominio Efecto Compton
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Reducción de
la radiación dispersa

Bajar en lo posible los kV: favorecemos el efecto
fotoeléctrico frente al Compton

Reducción del espesor: compresión de tejidos
(mamografía)

Colimación

Rejillas antidifusoras
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Rejilla Antidifusora
tubo RX
haz primario
paciente
haz
disperso
rejilla
receptor de imagen
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Rejillas antidifusoras
Efectos de la rejilla:

Menor radiación dispersa

Menor radiación directa transmitida
debe aumentarse la dosis al paciente
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Colimación
• Aumento dosis al paciente
• Órganos críticos
• Empeora la calidad de imagen
• Aumento de dosis al personal
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Sistemas de imagen
Sistemas que permiten obtener una imagen
visible a partir de la radiación primaria que
emerge del tubo de RX y atraviesa el paciente.
 Conjunto cartulina-película.
 Sistemas digitales:



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CR
DR
Intensificador de imagen + sistema de TV.
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Conjunto cartulina-película




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 una serie de procesos químicos adecuados 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
• Material centelleador: wolframato de Ca o compuestos de
tierras raras (La, Gd) con alto rendimiento de fluorescencia.
• Los diferentes centelleadores emiten en distinta . La película
debe presentar alta sensibilidad a dicha 
combinación cartulina-película
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buena
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Intensificador de imagen




Por cada fotón de rayos X
absorbido,
una
pantalla
fluorescente emite 3000 fotones de
luz.
Los fotones de luz llegan al
fotocátodo y se forman en él
electrones.
Estos electrones son enfocados y
acelerados hacia el ánodo del tubo
intensificador e inciden sobre otra
pantalla fluorescente
La
imagen
formada
está
amplificada en intensidad
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La imagen se
visualiza en
un monitor de TV
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Sistemas digitales: CR
Los fósforos fotoestimulables se utilizan dentro de chasis y se
procesan para obtener una imagen digital
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Sistemas digitales: DR


Equipos digitales directos: se
sustituyen los portachasis
convencionales por paneles
detectores
La imagen no ha de ser procesada y
aparece en pocos segundos en un
monitor
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