TEMA 5. FUNDAMENTOS
1. INTERACCIONES ENTRE LOS ELECTRONES Y EL BLANCO: Las 3 partes principales del sistema de imagen de rayos X están diseñadas para proporcionar un gran número de electrones de alta energía cinética enfocados en un pequeño punto del ánodo. Los objetos en reposo no tiene energía cinética y los objetos en movimiento tienen una energía cinética proporcional a su masa y al cuadrado de su velocidad. En la determinación de la magnitud de la energía cinética de un proyectil, la velocidad es más importante que la masa. En un tubo de RX el proyectil es el electrón. Todos los electrones tienen la misma masa; por consiguiente, la energía cinética de los electrones aumenta al incrementar el kV. Al aumentar la energía cinética de los electrones, tanto la intensidad (calidad) como la energía (calidad) del haz de RX aumentan también. En un sistema de imagen por RX que funcione a 70 kV, cada electrón llega al blanco con una energía cinética máxima de 70 keV. Los electrones que viajan del cátodo al ánodo constituyen la corriente del tubo de RX y suelen denominarse electrones proyectil. Cuando estos electrones inciden en átomos metálicos pesados del blanco del tubo de RX, transfieren su energía cinética a los átomos del blanco. Estas interacciones ocurren a una profundidad de penetración muy pequeña dentro del blanco. Cuando se producen, los electrones proyectil se frenan y, finalmente, llegan casi a detenerse, momento en el que son conducidos a través de a estructura del ánodo dirigidos hacia los circuitos electrónicos asociados. El electrón proyectil interacciona con los electrones orbitales o con el campo nuclear de los átomos del blanco. Estas interacciones producen una conversión de la energía cinética de los electrones en energía térmica (calor), energía electromagnética en forma de radiación infrarroja (también calor) y RX.
1.1.CALOR DEL ÁNODO: La mayor parte de la energía cinética de los electrones proyectil se convierten en calor. Los electrones proyectil interaccionan con los electrones de las capas externas de los átomos del blanco, pero no transfieren la suficiente energía a los electrones de las capas externas como para ionizarlos, simplemente pasan a un estado energético excitado o superior. Los electrones de las capas externas vuelven a caer inmediatamente a su estado normal de energía con la emisión de radiación infrarroja.
La constante excitación y relajación de los electrones de las capas externas es responsable de la mayor parte de calor generados en los ánodos de los tubos de RX. Sólo alrededor de una 1% de la energía cinética de los electrones proyectil se usa para la producción de RX. La producción de calor en el ánodo aumenta directamente con el incremento de la corriente del tubo de RX. Al duplicar la corriente del tubo de RX se dobla el calor producido. La producción de calor también aumenta directamente al crecer el calor del kV.
1.2. RADIACIÓN CarácterÍSTICA: Si el electrón proyectil interacciona con los electrones de las capas internas del átomo del blanco en vez de con los de las capas externas, se pueden producir RX carácterísticos. Éstos se forman cuando la interacción es suficientemente violenta como para ionizar el átomo del blanco mediante la extracción de un electrón de una capa interna. Los RX carácterísticos son emitidos cuando un electrón de una capa externa ocupa un hueco de la capa interna. Cuando el electrón proyectil ioniza un átomo del blanco y arranca un electrón de la capa K, se crea un hueco electrónico temporal en esta capa. Este estado es antinatural para el átomo del blanco y es corregido por la caída de un electrón de una capa externa al hueco de la capa K. La transición de un electrón orbital de una capa externa a una capa interna va acompañada de la emisión de un RX. El RX tiene una energía igual a la diferencia de energías de enlace de los electrones orbitales que intervienen. Este tipo de radiación se denomina carácterística porque es carácterística del elemento del blanco. La energía de los rayos X carácterísticos aumentan al incrementarse el número atómico del elemento del blanco.
1.3. RADIACIÓN DE BREMSSTRAHLUNG O DE FRENADO: Un tercer tipo de interacción en el que el electrón proyectil puede perder su energía cinética en la interacción con el campo nuclear del átomo del blanco. En este tipo de interacción, la energía cinética del electrón proyectil también se convierte en energía electromagnética. Un electrón proyectil que esquiva totalmente los electrones orbitales al pasar a través de un átomo del blanco puede acercarse lo suficiente al núcleo del átomo como para notar la influencia de su campo eléctrico. Debido a que el electrón está cagado negativamente y el núcleo positivamente, existe una fuerza electrostática de atracción entre ellos. Cuanto más cerca del núcleo pase el electrón proyectil, mayor será la influencia del campo eléctrico del núcleo. Cuando el electrón proyectil pasa cerca del núcleo, se frena y cambia su trayectoria, su energía cinética se reduce y modifica su dirección de desplazamiento. Esta pérdida de energía cinética reaparecen forma de un RX. Por tanto, los RX de bremsstrahlung se producen cuando un electrón proyectil es frenado por el campo eléctrico del núcleo de un átomo del blanco. Los RX bremsstrahlung de baja energía se producen cuando un electrón proyectil se ve débilmente influenciado por el núcleo.
2. ESPECTRO DE EMISIÓN DE RAYOS X: Se define como el número relativo de fotones de RX emitidos en función de su energía. En este caso, el número relativo de RX emitidos se representa como una función de la energía de cada RX individual. Por tanto, la energía de los RX es variable considerada.
2.1. ESPECTRO DE RAYOS X CarácterÍSTICOS: Las energías discretas de los RX carácterísticos son típicas de las diferencias entre las energías electrónicas de enlace de un elemento en particular. Una gráfica de este tipo se denomina espectro de emisión de RX carácterísticos. Aparecen cinco líneas verticales que representan los rayos XK y cuatro líneas verticales que representan los rayos XL. Las otras líneas de baja energía representan emisiones carácterísticas de capas electrónicas externas. Los rayos XK son los únicos RX carácterísticos del tungsteno con energía suficiente para poder usarse en el diagnóstico radiológico.
2.2.ESPECTRO DE RAYOS X DE BREMSSTRAHLUNG: cuando un tubo de RX funciona a 90 kV, se pueden emitir RX de bremsstrahlung con energías de hasta 90 keV. La forma general del espectro de RX de bremsstrahlung es la misma para todos los sistemas de imagen por RX. La energía máxima (en keV) de los RX de bremsstrahlung es numéricamente igual a los kV de funcionamiento. El número máximo de RX se emite con una energía de, aproximadamente, un tercio de la energía máxima. El número de RX emitidos disminuye rápidamente a energías bajas.
3. FACTORES QUE AFECTAN A LA EMISIÓN DE RAYOS X: La forma general de un espectro de emisión es siempre la misma, pero su posición relativa sobre el eje de energías puede variar. Cuanto más hacia la derecha se encuentre el espectro, mayor es la energía efectiva o calidad del haz de RX. Cuanto mayor sea el área bajo la curva, más elevada es la intensidad o cantidad de RX. Existen varios factores controlados por el técnico radiólogo que influyen en el tamaño y la forma del espectro de emisión de RX.
3.1. EFECTO DEL mA Y LOS mAs: Si se cambia la corriente de 200 a 400 mA mientras las demás condiciones permanecen constantes, circularán el doble de electrones del cátodo al ánodo y el valor de mAs se duplicará. Este cambio producirá el doble de RX para cada energía. En otras palabras, el espectro de emisión de RX cambiará en amplitud, pero no de forma.Intensidad = Cantidad. Poder de penetración (energía) = calidad.
3.2. EFECTO DEL kV: Cuando aumenta el valor del dV, la distribución relativa de la energía de los RX emitidos se desplaza hacia la derecha, a una energía de RX media mayor. La energía máxima de emisión de RX siempre permanece numéricamente igual al kV. Un cambio en el kV afecta tanto a la amplitud como a la posición del espectro de emisión de RX.
3.3. EFECTO DE LA FILTRACIÓN AÑADIDA: Añadir filtración al haz de RX útil reduce la intensidad del haz de RX mientras aumenta la energía media. La filtración añadida absorbe con mayor eficacia los RX de baja energía que los RX de alta energía. Por tanto, el resultado de filtración añadida es un aumento en la energía media del haz de RX con una reducción simultánea en la cantidad de RX.
3.4. EFECTO DE MATERIAL DEL BLANCO: Al incrementar el número atómico del blanco se potencia la eficiencia de la producción de RX y la energía de los RX carácterísticos y de bremsstrahlung. Este fenómeno es una consecuencia directa de las mayores energías de enlace de los electrones asociadas al número atómico.
4. CINCO INTERACCIONES DE LOS RAYOS X CON LA MATERIA: Los RX presentan longitudes de onda muy cortas, de aproximadamente 10−8 a 10−9 m. Al aumentar la energía de un RX disminuye su longitud de onda. Por tanto, los RX de baja energía tienden a interaccionar con átomos enteros, los cuales presentan diámetros de unos 10−9 a 10−10 m. Los RX de energía moderada interaccionan, por lo general, con los electrones, y los RX de energía elevada interaccionan con los núcleos.
4.1. DISPERSIÓN COHERENTE: Los RX con energías inferiores a unos 10 keV interaccionan con la materia mediante la dispersión coherente, denominada en ocasiones dispersión clásica o de Thompson.En la dispersión coherente, el RX incidente interacciona con un átomo diana, haciendo que este se convierta en un átomo excitado. El átomo diana libera, de forma inmediata, su exceso de energía en forma de RX dispersado con una longitud de onda igual a la del RX incidente y, por tanto, de igual energía. Sin embargo, la dirección del RX dispersado es diferente a la del RX incidente. El resultado de la dispersión coherente es un cambio en la dirección del RX sin que se modifique su energía. No existe transferencia de energía y, de este modo, tampoco existe ionización. Los RX implicados (baja energía) apenas contribuyen en la imagen médica. Sin embargo, presenta cierta dispersión coherente a lo largo del intervalo diagnóstico. A 70 kV, un pequeño porcentaje de los RX experimentan dispersión coherente, que contribuye ligeramente al ruido de la imagen.
4.2. DISPERSIÓN COMPTON: Los RX a lo largo del intervalo diagnóstico pueden experimentar una interacción con los electrones de las capas externas, que no solamente dispersan el RX, sino que reducen su energía y también ionizan el átomo. Este tipo de interacción se denomina efecto Compton o dispersión de Compton. En la dispersión Compton, el RX incidente interacciona con el electrón de una capa externa y lo expulsa del átomo, con lo que este último queda ionizado. El electrón expulsado se denomina electrón Compton. El RX continúa su camino con una dirección diferente y con menor energía. Observación: El RX incidente cede energía (ionizante y cinética) disminuyendo así su frecuencia (a menor frecuencia, mayor longitud de onda) por lo que su longitud de onda es mayor. La longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales, mientras que la frecuencia y la energía son directamente proporcionales. La energía del RX con dispersión Compton es igual a la diferencia entre la energía del RX incidente y la energía del electrón expulsado. La energía del electrón expulsado es igual a la energía de enlace más la energía cinética con la cual abandona el átomo. Matemáticamente, la transferencia de energía representa de la siguiente forma: Ei = Ed + (Ee + Ec) Energía que ha gastado para ionizar el átomo Ei: Rayo X incidente. Ed: Energía del RX dispersado. Ee: Energía de enlace. Ec: Energía cinética. Durante una dispersión Compton, la mayor parte de la energía se divide entre el RX dispersado y el electrón Compton. Normalmente, el RX dispersado conserva la mayor parte de la energía. Tanto el RX dispersado como el electrón Compton pueden tener la energía suficiente para experimentar más interacciones ionizantes antes de perder toda su energía. A final, el RX dispersado es absorbido foto eléctricamente. El electrón Compton pierde toda su energía cinéticamente mediante ionización y excitación, y desciende para ocupar un hueco en una capa electrónica previamente por algún episodio de ionización. Los RX dispersados que regresan en la dirección del haz de RX incidente se denominan radiación de retrodispersión. . La probabilidad de que un RX dado experimente una dispersión Compton es una función compleja de la energía del RX incidente. En general, la probabilidad de la dispersión Compton disminuye al aumentar la energía de los RX. Es decir, esinversamente proporcional a la energía del RX (1/E) e independiente del número atómico del átomo implicado (En unos márgenes determinados). La dispersión Compton en el tejido puede presentarse con todos los tipos de RX y, por este motivo, es de considerable importancia en la imagen radiológica. Sin embargo, su relevancia tiene un sentido negativo. Los RX dispersos no proporcionan una información útil en la radiografía.
La dispersión Compton en el tejido puede presentarse con todos los tipos de RX y, por este motivo, es de considerable importancia en la imagen radiológica. Sin embargo, su relevancia tiene un sentido negativo. Los RX dispersos no proporcionan una información útil en la radiografía. Al contrario, producen una densidad óptica uniforme en la placa convencional y una intensidad uniforme en el RI, lo que da lugar a una disminución del contraste de la imagen. Los RX dispersados por efecto Compton pueden producir un grave riesgo de exposición a la radiación en radiología y, especialmente en fluoroscopia. Durante la misma puede ser dispersada desde el paciente una gran cantidad de radiación, que es la fuente de la mayoría de exposición ocupacional que reciben los técnicos en radiología. Durante la radiología, el riesgo es menos grave debido a que, a excepción del paciente, habitualmente no hay nadie más presente en la sala de exploración. No obstante, los niveles de radiación dispersa son suficientes para que se necesite un blindaje protector de la sala de exploración radiológica.
4.3. EFECTO FOTOELÉCTRICO: Los RX en el rango diagnóstico también experimentan interacciones ionizantes con los electrones de las capas internas. En este caso, el RX no se dispersa, sino que se absorbe totalmente. Este proceso se denomina efecto fotoeléctrico y le valíó a Albert Einstein el premio Nobel de Física de 1921. El electrón extraído del átomo, que se conoce por fotoelectrón, escapa con una energía cinética igual a la diferencia entre la energía del RX incidente y la energía de enlace del electrón. Matemáticamente este hecho se escribe de la siguiente forma: Ei = Ee + Ec Para los átomos con número atómico reducido, como los que se encuentran en los tejidos blandos, incluso la energía de enlace de los electrones de la capa K es baja (por ejemplo: 0,3 keV para el carbono). Por tanto, el fotoelectrón es liberado con una energía cinética casi igual a la energía del RX incidente. Para los átomos diana con números atómicos más elevados, las energía de enlace de los electrones superiores (37 keV para los electrones de la capa K del bario). Por este motivo, la energía cinética del fotoelectrón del bario es inferior proporcionalmente. Los RX carácterísticos se producen posteriormente a la interacción fotoeléctrica, de forma similar a como hemos visto. La expulsión del fotoelectrón de la capa K por la acción del RX incidente crea un hueco en la capa K. Este estado no natural es corregido de forma inmediata cuando un electrón de una capa más externa, normalmente de la capa L, ocupa este hueco. Esta transición de electrones se acompaña de la emisión de un RX cuya energía es igual a la diferencia entre las energía de enlace de las capas implicadas. Estos RX carácterísticos contribuyen una radiación secundaria y se comportan de forma similar a la radiación dispersa.
No contribuyen, de ningún modo, en el valor diagnóstico y, por fortuna, su energía es lo suficientemente baja para impedirles penetrar en el receptor de imagen. Una interacción fotoeléctrica no puede producirse a menos que el rayo incidente presente una energía igual o superior a la energía de enlace del electrón. Un electrón de la capa K del bario unido al núcleo por 37 keV no puede ser separado de él por un RX de 36 keV. La probabilidad del efecto fotoeléctrico es inversamente proporcional a la energía de RX elevada al cubo (1/E)3 . La probabilidad del efecto fotoeléctrico es directamente proporcional al número atómico del material absorbente elevado al cubo (Z3).
4.4. PRODUCCIÓN DE PARES: Si un RX incidente posee suficiente energía, puede eludir la interacción con los electrones y acercarse al núcleo del átomo lo suficiente como para experimentar la influencia del campo nuclear fuerte. La interacción entre el RX y el campo nuclear hace que el RX desaparezca y, en su lugar, aparecen dos partículas, una cargada positivamente (positrón) y otra con carga negativa. Para que la producción de pares tenga lugar es necesario que el fotón de RX incidente, tenga, como mínimo, 1,02 MeV de energía. El electrón resultante de la producción de pares pierde por excitación e ionización y, finalmente, ocupa un hueco en la capa orbital del átomo. El positrón se une a un electrón libre y la masa de ambas partículas se convierte en energía en un proceso que se denomina radiación de aniquilación. Debido a que la producción de pares afecta únicamente a RX con energía superiores a 1,02 MeV, no es relevante para la obtención de imágenes por RX pero tiene una gran importancia en la tomografía por emisión de positrones en medicina nuclear.
4.5. FOTODESINTEGRACIÓN: Los RX con una energía superior aproximadamente a 10 MeV pueden eludir la interacción con los electrones y el campo nuclear y ser absorbidos directamente por el núcleo. Cuando se presenta este fenómeno, el núcleo pasa a un estado de excitación y, en ese mismo instante, emite un fragmento nuclear. Este proceso se conoce por desintegración
.5. ABSORCIÓN DIFERENCIAL: De las cinco formas que un RX puede interaccionar con el tejido, únicamente dos son importantes para la radiología: la dispersión Compton y el efecto fotoeléctrico. De forma similar, únicamente 2 métodos de producción de RX, los RX de bremsstrahlung (radiación de frenado) y los RX carácterísticos, son importantes. Sin embargo, de mayor importancia que el RX interacciona por dispersión Compton o efecto fotoeléctrico, es el RX transmitido a través del cuerpo sin que presente interacción alguna.
La absorción diferencial se debe a la dispersión Compton, el efecto fotoeléctrico y los RX transmitidos a través del paciente. El RX dispersado por efecto Compton no contribuye a la obtención de una información de utilidad para la imagen. Cuando un RX dispersado por efecto Compton interacciona con el receptor de imagen, éste asume que el RX procede de forma directa del blanco del tubo de RX. Estos RX dispersados provocan un ruido en la imagen, un velo u oscurecimiento general de la imagen por RX que no constituye una información diagnóstica. Para reducir este tipo de ruido, se utilizan técnicas y dispositivos que pretenden reducir el número de RX dispersos que llegan al receptor de imagen. Los RX que experimentan una interacción fotoeléctrica proporcionan información diagnóstica al receptor de imagen. Debido a que no alcanzan el receptor de imagen. Éstos RX son representativos de estructuras anatómicas carácterísticas de una elevada absorción de RX; estas estructuras son radiopacas. La absorción fotoeléctrica de los RX produce áreas claras en la radiografía, como las que corresponden al hueso. Otros RX penetran en el cuerpo y son transmitidos al receptor de imagen sin ningún tipo de interacción. Producen las áreas oscuras de una radiografía. Las estructuras anatómicas a través de las que pasan los RX son radiolúcidas. Básicamente, una imagen radiológica procede de la diferencia de RX absorbidos fotoeléctricamente en el paciente y los RX transmitidos al receptor de imagen. Esta diferencia en la interacción de los RX se denomina absorción diferencial. La absorción diferencial aumenta al reducir el valor de kV. La producción de radiografías de alta calidad exige una selección adecuada del valor de kV para que la energía efectiva del RX produzca una absorción diferencial y, por tanto, la escala de contraste de la imagen, expone al paciente a una dosis mayor. Es necesario encontrar un equilibrio para cada exploración.
5.1. DEPENDENCIA DEL NÚMERO ATÓMICO: En el hueso son absorbidos fotoeléctricamente muchos mas RX que en los tejidos blandos, puesto que la probabilidad de que un RX experimente una interacción por efecto fotoeléctrico es proporcional al cubo del número atómico del tejido (el no atómico del hueso es 13,8 y el de los tejidos blandos 7,4).La dispersión Compton es independiente del número atómico del tejido. La probabilidad de que se produzca dispersión Compton para los átomos de hueso y para los átomos de los tejidos blandos, es, aproximadamente, igual y disminuye al aumentar la energía del RX.Para energías bajas, la mayoría de las interacciones de los RX con los tejidos son de tipo fotoeléctrico. A energías elevadas predomina la dispersión Compton. Naturalmente, conforme aumentan las energías de los RX, disminuye la probabilidad de cualquier interacción de este tipo. Para obtener la imagen de pequeñas diferencias en los tejidos blandos debe utilizarse un valor de kV reducido con la finalidad de conseguir la máxima absorción diferencial. Ésto es la base de la mamografía, que es un ejemplo de exploración radiología en los tejidos blandos.
5.2.DEPENDENCIA DE LA DENSIDAD DE MASA: La densidad de masa está relacionada con la masa de cada átomo y, básicamente, nos informa del nivel de cohesión existente entre los átomos de una sustancia. La interacción entre los RX y los tejidos es proporcional a la densidad de masa de los tejidos, sea cual sea el tipo de interacción. Cuando se duplica la densidad de masa, la probabilidad de la interacción de los RX también se duplica, debido a que existen dos veces más electrones disponibles para interaccionar. Por este motivo, incluso sin el efecto fotoeléctrico relacionado con Z, podrían absorberse y dispersarse casi dos veces más RX en el hueso que en los tejidos blandos. El hueso podría ser sometido a estudio de imagen. Los pulmones se estudian mediante radiografía de tórax principalmente por las diferencias en la densidad de masa, puesto que según la tabla que hemos visto antes (densidad de masa), para el mismo grosor, cabe esperar que interaccionen casi tres veces más RX con los tejidos blandos que con el tejido pulmonar. Los valores de Z del aire y de los tejidos blandos son muy similares; de este modo, la absorción diferencial en las cavidades de los tejidos blandos llenas de aire es atribuible primordialmente a las diferencias en la densidad de masa.
6.EXPLORACIÓN CON CONTRASTE: Los compuestos de bario y yodo se utilizan como ayuda para realizar exploraciones de imagen de los órganos internos con RX. El número atómico del bario es 56 y el del yodo 53. Los dos presentan un número atómico mayor y densidad de masa superior que los tejidos blandos. Cuando se utilizan de esta forma, se denominan agentes de contraste y, debido a sus elevados números atómicos, son agentes de contraste positivos. Cuando se utiliza aire como contraste en ciertas exploraciones de colon conjuntamente con el bario, en lo que se denomina exploración con doble contraste, el aire es un agente de contraste negativo.
7. ATENUACIÓN EXPONENCIAL: Cuando un haz de RX incide en cualquier tejido, algunos de los RX se absorben y otros se dispersan. El resultado es una cifra reducida de RX, un fenómeno que se denomina atenuación de los RX. Consideramos la siguiente situación: 1000 RX inciden en el abdomen, que posee un grosor de 25 cm. La energía de los RX y el número atómico del tejido muestran unas carácterísticas tales que el 50% de los RX son extraídos o desplazados en los primeros 5 cm desaparecen 500 RX, y otros 500 continúan su camino y penetran más en los tejidos. Al final de los segundos 5cm, el 50% de los 500 RX restantes, 250 RX más, han sido eliminados, con lo que sólo 250 RX siguen penetrando en el tejido.
Al final de los segundos 5cm, el 50% de los 500 RX restantes, 250 RX más, han sido eliminados, con lo que sólo 250 RX siguen penetrando en el tejido. De forma similar, al entrar en el cuarto espesor de 5cm, únicamente quedan 125 RX, y al entrar en el quinto y último intervalo de 5cm quedan 63 RX. La mitad de estos 63 RX serán atenuados en los últimos 5cm de tejido, y, por tanto, únicamente 32 serán transmitidos para interaccionar con el receptor de imagen. El efecto total de esta interacción es una atenuación del 97% y una transmisión del haz de RX del 3%.
FUNDAMENTOS. TEMA 6.1. GENERALIDADES: El haz de rayos x por la cantidad (no de rayos X del haz) y la calidad (la penetrabilidad del haz). La calidad de la imagen radiográfica es la exactitud de la representación de la anatomía de un paciente en una imagen radiográfica. Se requieren imágenes de alta calidad para que los radiólogos puedan hacer diagnósticos acertados. Importante: No es lo mismo calidad de la imagen que calidad de los RX. Al incremento de la radiación dispersa contribuyen tres factores: ● Aumento del valor del kV.● Tamaño mayor del campo de RX. ● Mayor grosor del paciente.
2. CANTIDAD (INTENSIDAD) DE LOS RAYOS X: es la intensidad del haz de rayos X de un sistema de imagen por rayos X
2.1. FACTORES QUE AFECTAN A LA CANTIDAD DE RAYOS X: hay varios factores y éstos influyen de manera analógica en la exposición del receptor de imagen. -MILIAMPERIOS-SEGUNDO (mAs): Cantidad de RX y mAs. Donde I1 e I2 son las intensidades de RX a mAs1 y mAs2 respectivamente. Recuerde que mAs es solo una medida del número total de electrones que viajan del cátodo al ánodo para producir RX.
Donde C (culombio) es una medida de carga electroestática y 1C = 6,25 X10 electrones. Un ampere equivale al paso de una carga de un Coulomb a través de una sección de un conductor en un segundo.
-Kilovoltaje: la cantidad de rayos X que varía rápidamente con los cambios en kV. Donde I e I son las intensidades de rayos X para kV y kV , respectivamente.
Esta relación no se adopta clínicamente porque al incrementarse los kV aumenta también la penetrabilidad de haz de RX y son absorbidos relativamente menos RX por el paciente. El número de RX que atraviesan al paciente e interaccionan con el receptor de imagen es mayor. En consecuencia, para mantener una exposición del receptor de imagen constante se necesitaría que un aumento del 15% del kV estuviera acompañado por una reducción de la mitad en mAs. – Distancia: la intensidad de los rayos X varía en relación inversa con el cuadrado de la distancia desde el blanco del tubo de rayos X. Cuando aumenta la SID, se debe aumentar el valor de mAs en un factor de SID para mantener constante la exposición del receptor de imagen. La compensación del cambio en la SID se conoce como ley del cuadrado. Donde mAs , es la técnica en SID y mAs es la técnica en SID .
-Filtración: los sistemas de imagen por rayos X llevan filtros metálicos, normalmente de 1-5mm de aluminio (Al), colocados en el haz útil. La finalidad es reducir el nº de rayos X de baja energía.
3. CALIDAD DE LOS RAYOS X:
3.1. PENETRABILIDAD: Al aumentar la energía del haz de RX también aumenta su penetrabilidad (capacidad de los RX para penetrar en los tejidos). Los RX de alta energía. Pueden penetrar en el tejido a mayor profundidad que los de baja energía. La penetrabilidad de un haz de RX se denomina calidad de los RX. ● Alta penetrabilidad: RX de alta calidad o duros. ● Baja penetrabilidad: RX de baja calidad o blandos.
3.2.CAPA HEMIRREDUCTORA: Debido a que los filtros atenúan de manera distinta los fotones de baja energía y los de alta energía, es fácil deducir que el mero conocimiento de la tensión o kilovoltaje y la carga de disparo (mAs o producto de la intensidad decorriente y tiempo de exposición) no resultasuficiente paraconocerla calidad del haz,es decir, su capacidad de penetración en la materia. Por este motivo se define el concepto de capa hemirreductora.La capa hemirreductora de un haz de rayos X (CHR) es el espesor de un determinado material absorbente que habría que interponer en el haz para reducir la exposición a la mitad. Como el aluminio es el material empleado habitualmente como filtro para el rango de energías utilizado en radiodiagnóstico, es normal dar el valor de la CHR de un haz de rayos X en milímetros de aluminio.
3.3. FACTORES QUE AFECTAN A LA CALIDAD DE LOS RAYOS X: Algunos de los factores que afectan a la cantidad de RX no tienen ningún efecto en la calidad de los mismos. Otros factores afectan tanto a la cantidad como a la calidad.
- KILOVOLTAJE: Al aumentar el valor del kV también lo hace la calidad del haz de RX, el poder de penetración (el espectro se desplaza hacia la zona de alta energía)
- FILTRACIÓN: La principal finalidad de la filtración añadida a un haz de RX es la de rechazar selectivamente los RX de baja energía que tienen poca probabilidad de llegar al receptor de imagen. Al aumentar la filtración también lo hace la calidad del haz, pero disminuye la cantidad. Como filtro de RX se podrían utilizar muchos materiales. El aluminio (Z = 13) se elige porque es eficiente en la eliminación de RX de baja energía por efecto fotoeléctrico y es sencillo de obtener, resulta económico y es fácilmente moldeable.
A) TIPOS DE FILTRACIÓN: La filtración de los haces de RX para diagnóstico tiene dos componentes:
- FILTRACIÓN INHERENTE: viene fijada por el diseño y la fabricación del mismo y no se puede modificar, siendo equivalente o aproximadamente o, 5 mm de aluminio. No es suficiente para el propósito de filtrar el haz, por ello, los equipos cuentan con una filtración adicional.
- FILTRACIÓN AÑADIDA: consiste en unas láminas de aluminio o cobre que se incorporan a la salida del haz para filtrar. Es aproximadamente de 1-2mm Al. Muchos equipos actuales suelen llevar una filtración adicional, seleccionable por el usuario desde el colimador, que permite usar haces de radiación con mayor o menor energía media (más o menos duros). La adición de un filtro a un haz de RX hace que se obtenga un haz de RX con una mayor energía, penetrabilidad y calidad; pero disminuye la cantidad.
* FILTROS DE COMPENSACIÓN: Una de las tareas más difíciles a las que se enfrentan los técnicos radiólogos es la de producir una imagen con una intensidad uniforme al examinar una parte del cuerpo que varía notablemente el grosor o en composición del tejido. Cuando se usa un filtro de este modo, se le llama filtro de compensación porque compensa las diferencias en la radiopacidad del sujeto. Los filtros de compensación pueden fabricarse para muchos procedimientos y, por consiguiente, se encuentran en varios tamaños y formas. En su mayoría están hechos de Al, pero también se pueden usar materiales plásticos. El tipo de filtro de compensación que utiliza el técnico dependerá de la aplicación clínica. Algunos ejemplos son los filtros en cuña o el filtro de canal. Los filtros de compensación son útiles para mantener la calidad de la imagen. No son dispositivos para proteger de la radiación.
4. DENSIDAD ÓPTICA Y COTRASTE: La densidad óptica se define como el grado de ennegrecimiento de la película convencional. El contraste se define como la diferencia de densidad óptica entre estructuras anatómicas adyacentes. Si las estructuras densas aparecen muy blancas y las estructuras menos densas muy negras estamos ante una imagen muy contrastada. Si esa diferencia de tonos se reduce a un conjunto de grises claros y grises oscuros, la imagen está poco contrastada. El kV es el principal factor que controla el contraste radiográfico. Nota: Densidad óptica y densidad es lo mismo. A mayor aumento del kV, mayor pérdida de contraste.
5. SELECCIÓN DE LOS FACTORES TÉCNICOS: Antes del examen, el técnico debe seleccionar los factores de la técnica radiográfica más adecuados: kV, mA y tiempo de exposición. Numerosas consideraciones determinan el valor de cada uno de estos factores y éstos están complejamente interrelacionados. Observación: Por lo general, cuando se ajusta el kV y el mA, el tiempo de exposición se autoajusta.Una generalización que puede hacerse para todas las exposiciones radiográficas es que el tiempo de exposición debe ser tan corto como sea posible. La calidad de imagen se mejora con los tiempos de exposición cortos como resultado de la reducción de la borrosidad de movimiento.Si aumenta el kV: Disminuye la probabilidad de interacciones fotoeléctricas, Aumenta la calidad y cantidad de los RX , Los rayos X son más energéticos , Aumenta el ennegrecimiento , Aumenta la radiación dispersa (efecto compota) y el ruido , Reducción compensatoria del miliamperaje. Es más, con niveles crecientes de kV la radiación dispersa que llega al receptor de imagen es mayor y, por tanto, el ruido radiográfico aumenta. El resultado de aumentar el kV es una pérdida de contraste. También cabe destacar que en uso de niveles altos de kV reducen la dosis del paciente. Observación: Al aumentar el kV, existe una reducción compensatoria del mA, por lo que se reduce la dosis total que recibe el paciente.
Aumento de lo mAs: Aumentan los rayos X que llegan al receptor = Mayor densidad = más energética, Aumento de la radiación, Densidad óptica baja, Contraste radiológico reducido, Pérdida de contraste.
De modo secundario, el valor de mAs también influye en el contraste. Un valor demasiado bajo de mAs tiene como resultado una DO baja de contraste radiográfico reducido. Un valor demasiado alto da una DO elevada y una pérdida de contraste radiográfico por la misma razón. Disminución de los Rayos X: Densidad óptica baja, Aumenta el mAs (demasiado elevado).
La tendencia actual en las técnicas radiográficas es utilizar altos niveles de kV con una reducción compensatoria en los mAs para producir radiografías con una calidad satisfactoria, a la vez que se reducen la exposición del paciente y la probabilidad de tener que repetir una exploración por error en la técnica. Además es importante recalcar que la dosis de radiación al paciente se ve afectada por: ● Un aumento de kV reduce la dosis al paciente, ya que permite disminuir los mAs, para mantener un nivel de densidad óptica aceptable. ● La filtración debe ser suficiente para evitar que el paciente se irradie con fotones de bajas energías que no intervienen en la formación de imagen al ser absorbidos en el paciente. ● Cuanto mayores sean los mAs mayor es la dosis que recibe el paciente.
6. RADIACIÓN DISPERSA: La radiación dispersa generada por el paciente durante su interacción con el haz de RX tiene un efecto nocivo sobre la formación de la imagen. Hay dos herramientas principales para controlar la radiación dispersa: los aparatos que restringen el haz y las rejillas. Dentro de este grupo de fotones, se distinguen tres situaciones:
- Los que se dispersaran en el interior del paciente, que contribuirán a aumentar la dosis a paciente, además de dar dosis en zonas fuera del campo de radiación directa (no indicados en la figura).
- Los fotones que se dispersaran fuera del paciente, pero no hacia el sistema de imagen (fotones a); estos fotones contribuyen a aumentar los niveles de radiación en la sala de radiodiagnóstico y en las dependencias colindantes, por lo que su contribución es aumentar la dosis que recibe el personal de operación y los miembros del público.
- Finalmente, habrá fotones que, tras verse dispersados, viajen en dirección del sistema de imagen (fotones b); estos fotones producirán un deterioro en la calidad de imagen, al incidir en la placa en puntos en los que se deberían incidir fotones que provienen de zonas distintas del paciente.
Cuando la radiación dispersa se incrementa, la imagen radiográfica pierde contraste y aparece gris y emborronada. En la intensidad relativa de la radiación dispersa influyen, principalmente tres factores:
A) kV: Un valor de kV bajo produce una dispersión mínima y así mayor contraste de la imagen. Pero a menores kV hay menos RX que alcancen el RI, un fenómeno que se compensa normalmente incrementando el valor de mAs. El resultado es un aumento mayor en la dosis de radiación para el paciente. En general, debido a la reducción de la dosis sobre el paciente, se prefiere una técnica radiográfica con un valor de kV alto que otra con un valor de kV bajo.
B) TAMAÑO DEL CAMPO: Otro factor que afecta al nivel de la radiación dispersa y que es controlado por el técnico de radiología es el tamaño del campo irradiado por RX. Cuando se incrementa el tamaño del campo, la radiación dispersa también aumenta. Los dispositivos restrictores del haz de radiación reducen la radiación dispersa.
C) GROSOR DEL PACIENTE: A mayor grosor, mayor radiación dispersa. Tomar imágenes de las partes gruesas del cuerpo produce una mayor proporción de radiación dispersa que tomar imágenes de partes delgadas. Los tipos de tejido (músculo, grasa, hueso) y la patología, como un derrame pleural, también intervienen en la producción de la radiación dispersa. Los factores técnicos adecuados junto con los dispositivos de compresión mejoran la calidad de la imagen puesto que reducen el espesor y aproximan más el objeto al R.I; además reducen la dosis sobre el paciente y mejora la resolución del contraste. La compresión es particularmente importante en una mamografía.
6.2. CONTROL DE LA RADIACIÓN DISPERSA: A) RESTRICTOS DEL HAZ: Un restrictor del haz es un elemento anclado a la ventana del tubo de RX con el propósito de regular el tamaño y la forma del haz, restringiendo los fotones más divergentes. Hay tres tipos de restrictores del haz: ● Diafragmas de apertura. ● Conos o cilindros. ● Colimador de abertura variable.
* DIAFRAGMA DE APERTURA: Es el sistema restrictor del haz más sencillo de los que existen. Básicamente, es un diafragma metálico del plomo o recubierto de plomo adjuntado a la cabecera del tubo de RX. La apertura se diseña para que cubra algo menos que el tamaño del receptor de imagen utilizado. *CONOS O CILINDROS: Se consideran modificaciones de los diafragmas de apertura. En la siguiente figura aparecen un cono y un cilindro. En ambos, una estructura metálica restringe el haz útil al tamaño requerido. La posición y tamaño de la parte final actúan como un diafragma y determinan el tamaño del campo. El haz útil producido por los conos y cilindros normalmente es circular. Si se utilizan correctamente los resultados son buenos para radiografías de estructuras pequeñas, como el oído o los senos. Una de las dificultades de usar los conos es el alineamiento. Si la fuente de RX, el cono y el receptor de imagen no están alineados en el mismo eje de un lado de la radiografía puede no ser expuesto porque el borde del cono no puede interferir con el haz de RX. Este artefacto se llama recorte del cono. * COLIMADOR DE ABERTURA VARIABLE: Es el componente más común en radiología de diagnóstico para restringir el paso del haz de RX, presentando dos ventajas principales: pueden conformarse infinidad de campos cuadrados y rectangulares mediante un haz de luz se aprecia el centro y la exacta configuración del campo que se pretende exponer. La colimación reduce la dosis sobre el paciente y mejora la resolución en contraste. La localización de la luz en un colimador se consigue con una pequeña lámpara y un espejo. La lámpara del colimador y el espejo se deben ajustar de forma que el campo de luz proyectada coincida con el haz de RX. Un desajuste entre el campo de luz y el campo del haz de RC puede provocar que la colimación elimine estructuras anatómicas. En la parte inferior del colimador se coloca una fina lámina de plástico donde se dibuja una cruz. De esta forma, el haz de luz que muestra el campo de irradiación, muestra también la cruz indicando el punto correspondiente al RC. Bajo ninguna circunstancia el haz de RX debe exceder el tamaño del RI, puesto que un campo mayor que el necesario aumenta la radiación al paciente y la radiación dispersa con la consecuente pérdida de calidad de imagen .B) REJILLAS ANTIDIFUSAS: La rejilla es un componente extremadamente efectivo en la reducción de nivel de radiación dispersa que alcanza el receptor. Se sitúa entre el paciente y el RI y está formada por una serie de láminas de material radiopaco (septos de la rejilla), que se alternan con material radiotransparente (material intermedio), es decir, que deja pasar la radiación. La rejilla está diseñada para transmitir solamente los RX cuya dirección está en línea recta con la fuente y el RI.
Los RX dispersos, transmitidos con un cierto ángulo con la rejilla, son absorbidos por la misma.Los RX salientes del paciente que golpean los septos radiopacos de la rejilla se absorben y no alcanzan el RI. Absorción de RX en la superficie de la rejilla % de absorción de RX = (ancho de los septos de la rejilla/ancho de los septos de la rejilla + ancho del material intermedio) x 100. Algunos estudios realizados demuestran que las rejillas de alta calidad pueden atenuar del 80 al 90% de la radiación dispersa. De esta rejilla se dice que se produce una ‘’buena limpieza’’. * ÍNDICE DE REJILLA: Hay tres dimensiones importantes en una rejilla: ● Espesor de los septos radiopacos (T). ● Ancho del material intermedio (D). ● Altura de la rejilla (h). El índice de rejilla es la altura de la rejilla dividida entre el ancho del material intermedio. ÍNDICE = h / d . A mayor altura de la rejilla, mayor índice, por lo tanto mayor limpieza. En índices de energías altas, mayor efectividad en la limpieza de la radiación dispersa. Los índices de rejilla altos son más efectivos en la limpieza de la radiación dispersa que los valores menores. * FRECUENCIA DE LA REJILLA: Al número de septos de la rejilla por cada fragmento se le llama frecuencia de rejilla. Las rejillas con alta frecuencia muestran menos líneas definidas sobre la radiografía que las rejillas de baja frecuencia. Si el ancho de los septos de la rejilla se mantiene constante, cuanto mayor sea la frecuencia de la rejilla menor deberá ser el material intermedio y mayor será el índice de rejilla. * MATERIAL INTERMEDIO: El objetivo del material intermedio es mantener una separación precisa entre los delicados septos del plomo. El material intermedio de la mayoría de las rejillas es aluminio o fibra de plástico. El aluminio tiene un número anatómico mayor que el plástico y, por tanto, puede producir una filtración selectiva de los RX dispersos no absorbidos en el plomo. El aluminio también tiene una ventaja de que produce menos líneas de rejilla visibles en la radiografía. No absorbe la humedad. Las rejillas con fibras de plástico como material intermedio pueden deformarse si absorben humedad. Además es más fácil de moldear y de enrollar en hojas de un espesor muy preciso. * SEPTOS DE REJILLA: Teóricamente, los septos de la rejilla deberían ser muy delgados y deberían tener propiedades de absorción alta. Se ha probado con varios materiales para formar los septos de la rejilla (oro, platino, tungsteno…). El plomo es el más usado porque es fácilmente moldeable y relativamente barato. Su alto número atómico y su alta densidad de masa hacen del plomo el material elegido para la fabricación de rejillas. *FUNCIONAMIENTO DE LA REJILLA: Quizá el factor individual responsable en mayor medida de la obtención de radiografías de mala calidad es la radiación dispersa. La principal función de la rejilla al eliminar la radiación dispersa es mejorar el contraste de la imagen.
FACOR DE MEJORA DE CONTRASTE: Esta propiedad de la rejilla se especifica con el factor de mejora del contraste (k). El contraste radiográfico es, aproximadamente, el doble cuando se usa la rejilla. Matemáticamente, el factor de mejora del contraste, k, se expresa como sigue:K = CONTRASTE RADIOGRÁFICO CON REJILLA / CONTRASTE RADIOGRÁFICO SIN REJILLA
FACTOR BUCKY: La cantidad de RX formadores de la imagen transmitidos a través de la rejilla es mucho menor que la de RX formadores de la imagen que inciden sobre la misma. Por tanto, cuando se usa una rejilla, las técnicas radiográficas se deben incrementar para producir el mismo valor de DO en el RI. El valor de este incremento se da mediante el factor Bucky (B), a menudo llamado factor de rejilla. Mientras que el factor de mejora del contraste mide el aumento de la calidad de imagen cuando se usan rejillas, el factor Bucky mide qué incremento en la técnica se requerirá comparado con una exposición sin rejilla. El factor Bucky también indica qué cantidad habrá de aumento de la dosis para el paciente cuando se usa una rejilla en concreto.
TIPOS DE REJILLA: Las rejillas disponibles comercialmente pueden tener sus láminas paralelas o focalizadas. Las rejillas paralelas atenúan más los RX primarios en el borde de la radiografía que en el centro. Por tanto, la densidad óptica es mayor en el centro y menor en los bordes. Las rejillas focalizadas proporción una densidad óptica uniforme. Una obvia e inoportuna deficiencia de las rejillas comentadas previamente es que se visualizan las líneas de la rejilla en la radiografía. Las líneas de las mismas aparecen en la imagen cuando los RX son absorbidos por los septos de la rejilla. La presencia de líneas de la rejilla se puede demostrar simplemente radiografiando una. La visibilidad de las líneas está relacionada directamente con el ancho de los septos de la rejilla. En 1920 Hollis E. Potter dió con una idea muy simple: mover la rejilla mientras se realiza la exposición de RX. Las líneas de la rejilla desaparecen con un pequeño coste en la técnica radiográfica. Las rejillas móviles son normalmente la técnica de elección y, por tanto, las más utilizadas. Se suelen combinar con rejillas focalizadas.
DOSIS DEL PACIENTE: La rejilla elimina la mayor parte de la radiación dispersa que se produce en el paciente, pero también absorbe parte de la radiación directa, por lo que se necesita mayor exposición para obtener una imagen. Su uso dispone mayor dosis al paciente, hecho compensado por una mejor calidad de imagen.
Si el objeto estudiado tiene un volumen pequeño (mano bebé), la generación de radiación dispersa es baja y el aumento de dosis por el uso de la rejilla puede que no compense la pequeña mejoría en la imagen al eliminar la radiación dispersa. Los factores de selección de la rejilla son: ● La dosis sobre el paciente crece con el aumento del índice de rejilla. ● Las rejillas de índices altos se usan normalmente para estudios con valores a kV altos. ● La dosis del paciente a kV altos es menor que a kV bajos.
FUNDAMENTOS TEMA 7: 1 GENERALIDADES: La fabricación de partículas radiográficas es un procedimiento preciso que requiere un estricto control de calidad. Las instalaciones donde se fabrican deben ser extremadamente limpias, puesto que la capacidad de las películas para reproducir la información de los RX puede verse mermadas por restos mínimos de algún tipo de contaminante. El haz de RX una vez atraviesa al paciente, no está uniformemente distribuido puesto que variará su intensidad en función de las carácterísticas de los tejidos que ha atravesado y que habrán condicionado una mayor o menor absorción de RX. Esta información diagnóstica que lleva el haz de RX no es visible sino latente por lo que debe ser traducida por algún procedimiento que permite al radiólogo observar como una imagen que pueda entender.
2. ESTRUCTURA DE LA PELÍCULA: Las películas radiográficas constan de dos partes: la base y la emulsión (se adhiere sobre la base). La mayoría de películas de RX tienen una emulsión en los dos lados y, por ello, se denominan películas de doble emulsión. Entre la emulsión y la base se encuentra una fina capa de material llamada capa adhesiva, que asegura una adhesión uniforme entre la emulsión y la base, evitando su desprendimiento. Esta capa adhesiva permite que la base y la emulsión mantengan un contacto y una integridad apropiados durante el uso y el procesado de la película. La emulsión está contenida de una cubierta protectora de gelatina llamada recubrimiento. Este recubrimiento protege la emulsión de posibles rasguños, de los efectos de la presión y la contaminación, el procesado y el almacenamiento. El grosor de las películas radiográficas está aproximadamente, entre los 1,5 y 3 milímetros.
2.1. BASE: su principal función es proporcionar una estructura rígida sobre la que se pueda depositar la emulsión. Una base debe tener las siguientes carácterísticas: ● Ser lo suficientemente flexible para permitir su curvatura a través de la procesadora.
● No partirse con facilidad, es decir, que no se pueda romper fácilmente.● Lo suficientemente rígida para poder ser depositada en el negatoscopio.● Debe mantener su forma y tamaño durante su uso y su procesado para evitar que se distorsione la imagen, es decir, debe tener una buena estabilidad dimensional. ● Debe tener una transparencia uniforme y ser prácticamente transparente a la luz. El poliéster es el elemento más usado como base de la película radiográfica.
2.2.EMULSIÓN: es el material con el que interactúan directamente los rayos X, sobre todo, la luz de las pantallas intensificadoras para proporcionar así la información diagnóstica. Está compuesta por una mezcla homogénea de gelatina y cristales de ‘’halogenuros de plata’’. (Actividad voluntaria: Buscar que es un halogenuro o haluro) La gelatina tiene como principal misión de servir de soporte físico para el depósito uniforme de los cristales de halogenuros de plata. Es transparente y porosa para permitir que penetren los compuestos químicos durante el revelado hasta alcanzar los cristales de halogenuros de plata. Los cristales de halogenuros de plata suelen ser del 95% de bromuro de plata y el 5% restante de yoduro. Estos compuestos tienen un número atómico elevado ( I = 53, Br = 35, Ag = 47) que es lo que hace que los RX y los fotones de luz de las pantallas interaccionen con ellos y puedan dar lugar a la formación de la imagen. Estos cristales son planos y triangulares de aprox. 0,001 mm de lado. De su tamaño depende de la sensibilidad final de la película, y la distribución de los átomos en el interior del cristal le confieren a éste una forma cúbica. Dentro de la estructura de cristales también hay contaminante químico, el sulfuro de plata. A este contaminante se le llama ‘’partícula sensitiva’’. Se ha demostrado que, tras la interacción de los RX de la luz de las pantallas, los iones de plata son atraídos por las partículas sensitivas y se concentran en sus proximidades. El número de centros de sensibilidad por cristal, la concentración de cristales en la emulsión, el tamaño y la distribución de los cristales afectan también a las carácterísticas de rendimiento de la película fotográfica.
2.3. FORMACIÓN DE LA IMAGEN LATENTE: La energía de la radiación emergente que sale del paciente y llega a la película radiográfica es absorbida en gran parte por los cristales de halogenuros de plata de la película que sufren múltiples fenómenos fotoeléctricos. Si observamos la película inmediatamente después de la exposición no veremos nada, esto es debido a que, aunque se ha producido un cambio en las uniones químicas de los halogenuros de plata, ésta no es visible a simple vista; existe por tanto una imagen latente que debemos convertir en imagen visible.
A) CRISTALES ANTES DE INTERACCIONAR CON LOS FOTONES: Los átomos constituyentes de los halogenuros de plata están unidos de forma iónica formando una red cristalina o cristal. Estos cristales no son tan rígidos como otros y sus átomos pueden desplazarse bajo ciertas condiciones en el interior del cristal. La plata forma un ion positivo al ceder electrones mientras que el bromo y el yodo forman iones negativos al captar dichos electrones. En la superficie externa del cristal predominan los átomos de Br- y de I- por lo que el cristal, aunque neutro en su conjunto, tiene una carga eléctrica superficial negativa.
B) AL INTERACCIONAR LOS FOTONES CON LOS CRISTALES: Cuando la radiación incide sobre la película, parte de ella va a interaccionar con los átomos de ésta dando lugar a efectos fotoeléctricos y/o a efectos Compton, en ambos casos se produce una ionización y se liberan electrones normalmente de los átomos de bromo y yodo puesto que tienen en exceso (aunque también los de plata). Estos electrones secundarios liberados recorren una determinada distancia en el interior del cristal y pueden durante su recorrido arrancar nuevos electrones terciarios de los átomos sobre los que inciden. El resultado de la interacción de los RX sobre el cristal, o bien la luz de las pantallas de refuerzo, es la liberación de electrones por parte de éste que recorren su interior y como consecuencia de esto los iones negativos de bromo y yodo, que son los que mayoritariamente han perdido electrones quedan parcialmente neutralizados al haber perdido el electrón que les sobraba, lo que da lugar a una alteración en la red cristalina pues se rompen las uniones iónicas que manténían con los átomos de plata en la estructura de la red quedando deteriorada finalmente toda la estructura cristalina. En los lugares donde no han incidido los RX se conserva intacta la estructura de cristal.
C) CONSECUENCIAS DE LAS INTERACCIONES Y FORMACIÓN DE LA IMAGEN LATENTE: Los electrones liberados por las interacciones con los RX son atraídos por las películas sensitivas por lo que donde estas se encuentran aparece una zona localmente negativa. A medida que los átomos de bromo y yodo desaparecen del cristal al ser neutralizados por perder electrones, los iones positivos de plata liberados son atraídos electrostáticamente por las partículas sensitivas son neutralizados al llegar a estas y combinarse con los electrones transformándose en plata atómica o plata metálica (Ag+ + 1 electrón), que queda localmente depositada.
Esta plata atómica no es visible a simple vista dada su pequeña cuantificación de átomos por cristal, sin embargo, el depósito de plata en estos lugares se aumentará durante el revelado, haciéndose así visible la imagen, por ello a estos centros se les ha denominado centros de la imagen latente. Estos cristales con plata depositada en las partículas sensitivas adquieren una coloración negra durante el revelado, mientras que los cristales que no han sido irradiados conservan su estructura la red cristalina y se mantienen transparentes, este efecto ocurre exactamente igual cuando la interacción es debida a la luz visible de una pantalla intensificadora aunque en este caso son necesarios muchos más fotones de luz para conseguir el mismo número de electrones secundarios que con los RX ya que los fotones de luz tienen menos energía.
3. PROPIEDADES DE LAS PELÍCULAS: Tres son las carácterísticas que se deben valorar al elegir un tipo concreto de película.
3.1. CONTRASTE: El contraste de una imagen está definido por la posibilidad de distinguir densidades distintas, de blanco a negro, pasando por toda la escala de grises posible. Son muchos los factores que van a condicionar el contraste final de la imagen, algunos de estos factores son dependientes del tipo de emulsión de la película; por lo tanto, en función del tipo de película elegida ésta proporcionará un realce mayor o menor al contraste final de la imagen. El contraste de una película depende del tamaño y distribución de los cristales de los halogenuros de plata: ●Películas de alto contraste: presentan unos granos de tamaño similar y están uniformemente repartidos en la emulsión. ●Películas de bajo contraste: tendrán unos granos de tamaños muy distintos y su distribución no es uniforme. Las películas de alto contraste amplifican el contraste inherente al objetivo radiografiado, y en ellas un pequeño aumento en la exposición, implica un gran aumento de densidad, luego en estas películas los valores de exposición son críticos y, de no estar bien ajustados, extraveriamos rápidamente zonas que corresponden a la subexposición y a la sobreexposición de la película, es decir, tienen una baja latitud de exposición. Este tipo de películas es muy utilizado en mamografía. Si el tamaño de los cristales de la emulsión, además de similar, es pequeño, esto implica no sólo un aumento del contraste sino también de nitidez.
3.2. LATITUD: La latitud de una película es el rango en que se puede variar la exposición y obtener un margen de densidad aceptable. Los granos de cristal son de tamaño diverso, de forma que con una pequeña exposición los granos de mayor tamaño serán susceptibles de revelado, una exposición algo mayor afectará a granos medios, y una exposición importante afectará a granos más pequeños. Una película amplia latitud registra una gama extensa de exposiciones y es capaz de ofrecer una vasta gama de grises (estas películas suelen usarse en radiografía convencional, sobre todo de tórax). Latitud y contraste son carácterísticas contrarias. No es posible fabricar una película de alto contraste y amplia latitud.
3.3.SENSIBILIDAD Y RAPIDEZ: La sensibilidad de una película depende también del tamaño del grano: así, las emulsiones de grano grueso son más sensibles y por tanto más rápidas que las de grano fino. Cuanto más alta es la sensibilidad de una película menos exposición o cantidad de radiación se necesita para obtener una determinada densidad. Las películas de doble emulsión son, en general, más sensibles que las de monoemulsión.
3.4.ABSORCIÓN DEL ESPECTRO DE LUZ: Desde la aparición de las pantallas intensificadoras, las películas radiográficas ya no son impresionadas exclusivamente por los fotones de RX, sino por la luz que emiten estas pantallas. Las pantallas intensificadoras emiten luz de distintas longitudes de onda del espectro visible, por lo que hay que tener un cuidado especial en la elección de una película que sea sensible a los colores de luz que emite la pantalla intensificadora que se esté utilizando con ella, es decir, que su respuesta esté correctamente emparejada con el espectro de luz emitido por la pantalla. Así, en función de la pantalla intensificadora que se esté utilizando, se puede seleccionar: ●Películas sensibles al azul o monocromáticas: deben utilizarse siempre con pantallas que emiten luz azul, azul-violeta y ultravioleta. ●Películas ortocromáticas o película sensibles al verde: son aquellas que no sólo son sensibles al azul sino que también al verde. Por este motivo, es necesario combinar siempre la película radiográfica con una pantalla de refuerzo adecuada. Si no se utiliza la película correspondiente a cada pantalla su rapidez se verá muy disminuida debiendo incrementarse la dosis que recibe el paciente para obtener así la densidad adecuada. Para una pantalla de refuerzo que emita luz azul será necesario utilizar películas monocromáticas. Para una pantalla de refuerzo de espectro de luz azul al verde habrá que utilizar películas ortocromáticas.
4. DENSIDAD ÓPTICA: Nuestro objetivo final al obtener una radiografía es que ésta tenga una adecuada densidad. La densidad se define como el grado de ennegrecimiento de la película o de una zona determinada puesto que, normalmente, en una radiografía aparecen zonas de distinta densidad. La densidad de la película solamente será visible tras la exposición (a los RX o a la luz) y el procesado o revelado. La exposición o cantidad de RX que inciden en la película tiene un efecto directo sobre la densidad. En una radiografía las zonas que corresponden a estructuras que han producido poca atenuación del haz (aire de los pulmones por ejemplo) aparecerán más negras y con densidades comprendidas entre 2,5 y 3. Densidades de un valor superior son difícilmente distinguibles por el ojo humano no observándose prácticamente diferencia entre ambos tonos de negro. Igualmente, densidades muy claras, por debajo de 0,25 también aportan una información de escaso valor diagnóstico puesto que resultan demasiado claras como para poder distinguir nada entre ellas. Una película se dice que tiene una densidad adecuada cuando la mayoría de las densidades que integran la imagen se encuentran dentro del llamado rango útil. Las densidades útiles desde el punto de vista diagnóstico son aquellas que oscilan entre 0,25 y 2,5. Este rango de densidades ideales en una película se consiguen con una mayor o menor exposición dependiendo del tamaño del grano o, lo que es lo mismo, de la sensibilidad de la película. En la práctica ninguna película tendrá nunca valor de 0 en densidad aunque no hayan sido expuestas a ningún tipo de radiación, debido a que siempre algunos cristales son revelados a pesar de no haber sido expuestos, es la llamada densidad de velo, en esta densidad se incluye además la propia de la base de la película puesto que ésta no es totalmente transparente. El valor de la densidad de velo no debe ser superior a 0,2. (EXPUESTOS) D velo = D base + D por revelado de cristales no. Por otro lado, la densidad de una zona concreta de la película lleva incluida la densidad de velo sumada a la causada por el haz emergente en esa zona; así, si queremos saber la densidad exacta de esa zona debemos restar el resultado obtenido con el densitómetro el valor de la densidad velo; obteniendo así la llamada densidad neta. (VELO) D velo = D total + D. Se define la densidad máxima o de saturación como la más alta que se puede conseguir con una determinada película en la cual absolutamente todos los cristales hubieran quedado expuestos y revelados. Su utilidad es de cara a la confección de la curva carácterística y su valor suele estar comprendido entre 3,2 y 4.
Como ejemplo de lo anterior, al medir con un densitómetro las distintas densidades que podemos encontrar en una radiografía de tórax de buena calidad diagnóstica, encontramos los siguientes valores: Partes blandas latero-cervicales → 2.21 Tejido pulmonar → 2,09 Costilla → 1,67 Corazón → 0,33
5. TIPOS DE PELÍCULAS:
5.1. PELÍCULAS DE DOBLE EMULSIÓN CON 2 PANTALLAS INTENSIFICADORAS: Son las más utilizadas en las exploraciones de radiología convencional. En ellas, la base va cubierta por ambas caras con la emulsión fotosensible. Este tipo de películas se utilizan con dos pantallas de refuerzo una anterior y otra posterior. Hay que tener en cuenta que la utilización de pantallas intensificadoras para formar la imagen en la película radiográfica: ● Permite utilizar menos mAs.● Dosifica menos al paciente.● Aumenta el contraste de la imagen.● Aumenta la sensibilidad de la película, puesto que cada una de las emulsiones va a ser impresionada por una de las pantallas, lo que producirá una imagen en cada emulsión, siendo la imagen final la superposición de ambas. De esta manera el ennegrecimiento que se produce en las dos emulsiones tiene un efecto sumatorio lo que implica un aumento de la densidad media de la película. Sin embargo, tiene una desventaja de que proporciona una imagen radiográfica de calidad inferior, con menor nitidez. Observación: A mayor rapidez y sensibilidad, mayor resolución.
5.2. PELÍCULAS DE EXPOSICIÓN DIRECTA (SIN PANTALLA INTENSIFICADORA): Tienen una capa de emulsión mucho más gruesa y una concentración mayor de cristales de halogenuros de plata para favorecer así la interacción directa de los RX, por este motivo resultan algo más caras y necesita una mayor exposición de RX para ser impresionada. Actualmente sólo se utilizan en estudios dentales.
5.3. PELÍCULAS PARA MAMOGRAFÍA: En la técnica de mamografía es prioritario obtener el máximo contraste y nitidez posible con las menores dosis de radiación. Se utiliza películas de grano fino, emulsión por una sola cara y se utilizan con una sola pantalla intensificadora de alta resolución.
5.4. PELÍCULA DE COPIAS O DUPLICACIONES: Películas de copias o duplicaciones: para obtener copias de radiografías originales ya existentes. Son películas con emulsión por una sola cara del mismo tamaño que la película original. La copia se obtiene en el cuarto oscuro al hacer pasar luz ultravioleta a través de la película original ya revelada y colocando encima la copia que queda así impresionada.
5.5. PELÍCULA DE VIDEO O MONITOR: Utilizada en la obtención de una imagen radiográfica a través de una imagen digital de una pantalla de TC, RM, US o RD. Son películas de una sola emulsión que solo se impresionan por infrarrojos, en una impresora láser. Estas películas pueden ser manipuladas a la luz del día, ya que solo son sensibles a los infrarrojos.
6. TAMAÑOS DE PELÍCULAS: Existen en el mercado diferentes tamaños: ● Las más utilizadas en odontología son de 3 x 4 cm para los exáMenes intraorales y de 15 x 30 para las radiografías panorámicas. ● En radiología convencional los más habituales son los tamaños 18 x 24, 24 x 30, 30 x 40 y 35 x 43 cm. ● El formato de 30 x 90 cm es utilizado en radiografías completas de extremidades inferiores y columna vertebral, aunque también hay más formatos, como 13 x 20, 20 x 40 y 35 x 35 cm. ● En mamografía existen dos formatos: 18 x 24 cm y 24 x 30 cm.
7.ALMACENAMIENTO Y MANIPULACIÓN DE LA PELÍCULA: Las malas condiciones de almacenamiento o bien la mala manipulación de las películas radiológicas pueden condicionar la aparición de artefactos y por tanto la obtención de radiografías de mala calidad que pueden interferir en el diagnóstico radiológico. Como medidas de precaución hay que tener en cuenta que las películas se van a manipular siempre con las manos limpias evitando la crema de manos. Se evitará doblar la película que puede dar lugar a la aparición de una raya en un lugar del doblez. Cuidado con las uñas evitando presionar con ellas en la película y arañarla.En general, las películas radiográficas suelen almacenarse en el cuarto oscuro con unas condiciones óptimas: ● Calor y humedad: la temperatura no debe ser superior y a 20o, puesto que a mayor temperatura se reduce el contraste y aumenta el velo. ● Humedad relativa: debe mantenerse en torno a un 50% de humedad relativa, dado que valores superiores al 60% reducen el contraste y aumentan el velo. Por el contrario, valores inferiores al 40% incrementan la aparición de artefactos producidos por la electricidad estática (a modo de árbol). ● Luz: la película radiográfica debe ser almacenada en la oscuridad ya que cualquier exposición a la luz, por difusa y leve que esta sea, condiciona un aumento del velo. Así, el cuarto oscuro deberá estar bien sellado, para evitar la luz blanca y las radiaciones ionizantes.
●Radiación: las radiaciones ionizantes que no sean las del haz útil provocarán velo en la película radiográfica y reducirán, por tanto, el contraste. Los cuartos oscuros suelen ubicarse junto a las salas de exploración radiológica y por ello deben están blindados de cromo. ●Tiempo de almacenamiento: la caducidad de una película estará indicad en su caja, en general suele ser de 1 año desde su fabricación, pero se recomienda su uso en un plazo de 45 días. Debe establecerse un sistema de rotación de las películas de manera que se utilicen siempre primero las más antiguas.