Bases Físicas en Imagenología 2012. En prensa

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Bases Físicas en Imagenología 2012. En prensa

  1. 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE MEDICINA BASES FÍSICAS EN IMAGENOLOGÍA 2012 1
  2. 2. PresentaciónEl 8 de noviembre de 1895, Röntgen descubrió los rayos X y con ellos logró obtener la primera imagenradiográfica del cuerpo humano, la estructura ósea de la mano de su esposa Berta. Sin embargo, no tuvo nila menor idea de la vertiginosa carrera que se empezaba por lograr imágenes diagnósticas por otrosprocedimientos. Luego apareció la Ecografía médica que fue producto del antiguo sonar perfeccionado y enla era de los ordenadores, la Tomografía computarizada con el clásico tubo de rayos X y los detectores, y,posteriormente, la Resonancia magnética que es el uso de los campos magnéticos en la producción deimágenes médicas. Sin embargo, estos instrumentos de apoyo al diagnóstico médico continúan estudiandoel cuerpo humano en su aspecto estructural, los otros instrumentos por los cuales se logran estudiosdinámicos mayormente están en el campo de la investigación por sus altos costos.“La vida actual se vuelve cada día más compleja y, naturalmente, la medicina no es una excepción. Laradiología es una de las ramas médicas más tecnificada, por lo que no debe sorprender que su complejidadsupere a la de otras disciplinas. Por esta razón, el médico no especialista en radiología se siente hoyperplejo ante el amplio abanico de posibilidades que le ofrece el diagnóstico por la imagen, y la mayoría delas veces no sabe con qué carta quedarse”.El presente trabajo es un sencillo manual que compendia algunos de los procedimientos de imágenesdiagnósticas actuales, pero, sobre todo, el necesario fundamento teórico de cómo se logran tales datos quesirven de insumo para el diagnóstico por la imagen. Texto base para esta obra ha sido el Tratado deDiagnóstico por Imagen, en cinco tomos, del Dr. César S. Pedrosa, los demás libros y revistas que sereferencian en la sección de fuentes bibliográficas sirven para ilustrar la versatilidad en el uso clínico de losprocedimientos expuestos.Presentado de manera concisa, proporcionará al estudiante de medicina una base para entender cómo seconsiguen estas imágenes de excelente calidad, dada la alta resolución lograda y la considerable reduccióndel ruido. La idea es tener el tema sintetizado, elemental y de uso con lenguaje médico, al menos para teneruna idea de su aplicación en el campo profesional.Como es de rigor hemos empezado con la exposición de las imágenes obtenidas con el uso de los rayos X,para continuar en la secuencia, con el ultrasonido diagnóstico o Ecografía médica, la Tomografíacomputarizada y la Resonancia magnética. Estos procedimientos que en sus indicaciones tienen un lugarparticular, en muchos casos unos de otros tienen una utilidad siempre actual, no sólo por el costoeconómico sino por la misma indicación clínica.Finalmente, quisiera aprovechar la oportunidad para rendir tributo a quien fuera mi maestro y mentor en laespecialidad de Radiología, Dr. José Alberto Gutiérrez Urbina (†) Radiólogo de la Universidad Nacional deTrujillo y gestor de la Sociedad Radiológica del Norte; de igual manera, para el siempre recordado maestro yamigo, Dr. Germán Urquizo Alfaro (†) de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Cajamarca, 05 de noviembre de 2012ÍNDICE DE LOS CAPÍTULOS 2
  3. 3. BASES FÍSICAS EN IMAGENOLOGÍACAPÍTULO I Rayos X 41.1 Antecedentes históricos 41.2 Ubicación de los rayos X en el espectro electromagnético 51.3 Producción de los rayos X 61.4 Propiedades principales de los rayos X 81.5 Formación y registro de la imagen radiográfica y Sus factores (densidad, contraste y detalle) 131.6 Efectos biológicos de los rayos X 191.7 Principios de protección radiológica 22CAPÍTULO II Ultrasonidos 282.1 introducción 282.2 Principios físicos de la acústica 282.3 Generación del haz de ultrasonido 322.4 Modalidades de aplicación clínica 342.5 Efectos biológicos del los ultrasonidos 372.6 Indicaciones de los ultrasonidos 37CAPÍTULO III Tomografía Computarizada (TC) 393.1 Antecedentes históricos 393.2 Principios de la TC 403.3 Componentes de un equipo de TC 423.4 Aspectos clínicos de la TC 453.5 Evolución tecnológica del Tomógrafo computarizado 46CAPÍTULO IV Resonancia magnética (RM) 534.1 Antecedentes históricos 534.2 Principios físicos de la RM 534.3 Tomógrafo RM: componentes y funciones 594.4 Bases de la interpretación en RM 634.5 Indicaciones clínicas de la RM 664.6 Medidas de seguridad 70Fuentes bibliográficas 71 3
  4. 4. BASES FÍSICAS EN IMAGENOLOGÍA CAPÍTULO I RAYOS X1.1 Antecedentes históricosEl 8 de noviembre de 1895, el Profesor Wilhelm Conrad Röntgen (1845- 1923), descubrió una nueva clasede radiación, a la que llamó “rayos X”. Estando experimentando el comportamient o de los rayos catódicos –pruebas que por aquel entonces estaban muy en boga – en los tubos Hittorf-Geissler-Crookes (ampollas devidrio en cuyo interior se había hecho un alto vacío), en una habitación oscurecida, pudo demostrar lapresencia de luz a una distancia considerable, donde estaba una pantalla de platinocianuro de bario, y larelacionó con la descarga del tubo. Su mérito consistió en reconocer que la fluorescencia observada nopodía deberse a rayos catódicos por estar demasiado lejos y en tratar de encontrar una explicaciónrazonando que había ciertos rayos emanados del tubo de vacío, completamente diferentes. Trabajó durantetodo el mes de diciembre tratando de conocer la penetración del haz a través del aire y de varios materiales,y demostró la imagen de la mano de su mujer en una exposición de 15 minutos (Fig. 1.1).El 28 de diciembre de 1895 hizo en Würzburg el primer anuncio de esta radiación en un artículo titulado: “Deuna nueva clase de radiación”. Su presentación de los hechos fue tan convincente que no dejó duda algunaal respecto a que se había descubierto una nueva clase de radiación. Además Röntgen ya habíainvestigado – como después hizo saber – las propiedades más importantes de esta nueva radiación.Los rayos X se producen siempre que los electrones chocan con velocidad muy alta contra una materia,siendo frenados repentinamente. Los rayos X emitidos de este modo se conocen como radiación defrenado. La mayor parte, con mucho el 99%, de la energía cinética de los electrones se convierten,mediante colisiones, en energía térmica (calor) de la materia bombardeada por esos electrones. De maneraque en la teoría atómica, la radiación X es un fenómeno orbital, en la capa electrónica alrededor del núcleo;el fotón que se produce ocurre por el choque de un electrón contra la órbita de cualquier átomo. Es unfenómeno cuántico en el que el electrón no logra desplazar las órbitas y se desvía.Aunque todos los electrones chocasen con el material del ánodo exactamente con la misma velocidad, latransferencia de energía de los electrones individuales seguiría siendo diferente y, como consecuencia, losfotones creados también tendrían distintas energías. Tal es la explicación de que la radiación de frenadoconste siempre de radiación X de muy diferentes longitudes de onda, que en conjunto forman un espectrocontinuo. 4
  5. 5. 1.2 UBICACIÓN DE LOS RAYOS X EN EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICOEl espectro electromagnético es el conjunto de longitudes de onda de todas las radiacioneselectromagnéticas que se propagan de manera ondulatorias y con velocidad constante en el vacío, que esla de la luz, de 300.000 km/s aproximadamente. No existen límites en las longitudes de onda de la radiaciónelectromagnética; es decir, todas las longitudes de onda son teóricamente posibles. Hay que tener encuenta que los intervalos de longitud de onda en los que se divide el espectro electromagnético no están aveces bien definidos y frecuentemente se solapan. Por ejemplo, las ondas electromagnéticas con longitudesde onda del orden de 0,1 nm, suelen denominarse Rayos X, pero si se originan a partir de la radiactividadnuclear, se llaman Rayos Gamma.Los rayos X forman parte del espectro electromagnético (Tabla N° 1.1) y se propagan en línea recta, comola luz. Los rayos X se desplazan con la velocidad de la luz; pero no hay medio de doblarlos o interrumpirlos,como se hace con ésta, y, como consecuencia, su dirección no puede alterarse. Es imposible laconcentración o la desviación de los rayos X mediante lentes o espejos, al modo como se hace con la luz. TABLA N° 1.1 Espectro Electromagnético Longitud de 1011 - 109 107 105 400 - 700 101 10-1 - 10-3 10-5 onda (nm) Ondas de Micro Infra Ultra Rayos X Rayos Luz visible Radio Ondas rojo violeta Rayos gamma Cósmicos Frecuencia 106 - 108 1010 1012 1014 1016 1018 - 1020 1022 (Hz)Generalmente, la radiación electromagnética se clasifica por la longitud de onda: ondas de radio,microondas, infrarroja y región visible, que percibimos como luz, rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma.El comportamiento de la radiación electromagnética depende de su longitud de onda. Las frecuencias másaltas tienen longitudes de onda más cortas, y las frecuencias inferiores tienen longitudes de onda máslargas. Cuando la radiación electromagnética interacciona con átomos y moléculas, su comportamientodepende de la cantidad de energía por cuanto que transporta. La longitud de onda promedio de los Rayos Xes de 1 Angstrom. A menor longitud de onda mayor energía. La frecuencia es directamente proporcional ala energía.Es muy importante para la radiografía que los distintos colores del espectro difieran también en su acción. Elojo humano es más sensible a la parte verde amarillenta del espectro y las emulsiones usadas enRadiología lo son a la parte inferior de éste (azul-violeta). Sabemos que la luz visible para nosotros es sólouna parte ínfima de la radiación emitida por las fuentes radiantes. La luz visible va entre 400 – 700 nm.Los fotones emitidos por una fuente de radiación son paquetes (cantidades o cuantos) de energía. Estosfotones o cuantos pueden suponerse como paquetes de energía que, por estar inseparablemente ligadasmasa y energía, tienen una masa determinada. Los cuantos de rayos X, por su parte, también se comportancomo partículas mecánicas ordinarias. El concepto de que los rayos X son ondas electromagnéticas puedecombinarse con la teoría cuántica si se consideran trayectos a lo largo de los cuales se desplazan loscuantos. Las dos teorías son válidas en sí y al mismo tiempo se complementan a la hora de explicar losfenómenos causados por los rayos X y la interacción entre masa y energía.La longitud de onda de los rayos x depende directamente de la tensión con que se ha producido esaradiación. Por eso es habitual caracterizar los rayos X por la tensión, que es la medida más importante de laenergía de la radiación. Los fotones de la luz son mucho menores que los de los rayos X, los cuales a suvez son mucho menores que los de la radiación cósmica. Una demostración de la energía de los fotones se 5
  6. 6. tiene, por ejemplo, en su poder de penetración: los de la radiación gamma y los de la cósmica tienen unapenetración muy alta.1.3 PRODUCCIÓN DE LOS RAYOS XEs preciso disponer de los siguientes aparatos: 1. Un tubo de rayos X. 2. Un aparato para transformar lacorriente normal en corriente de alta tensión. 3. Un tablero de mandos.Los tubos de rayos X (Fig. 1.2) que se utilizan en la actualidad son lámparas o tubos de tipo Coolidge.Forman parte de las lámparas electrónicas o catódicas más simples. Su fundamento de utilización se basaen el efecto Edison: en el vacío, un polo llevado a una elevadísima temperatura emite electrones libres. Estepolo es siempre negativo y se denomina cátodo.Este cátodo, al ponerse incandescente, es envuelto en una nube de electrones. A una temperaturadeterminada se produce un equilibrio entre los electrones liberados y aquellos que son rechazados en elelectrodo. La cantidad de electrones liberados es directamente proporcional a la temperatura del cátodo. Siahora se establece una diferencia de potencial entre ambos electrodos, los electrones serán atraídos por elpolo positivo o ánodo: se establece así una corriente de electrones, que viene a bombardear el anticátodo.Estos electrones están provistos de una velocidad considerable, que es directamente proporcional a ladiferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo. Este hace a la vez función de anticátodo y de ánodo. Aestas corrientes de electrones se las denomina rayos catódicos. Si encuentran un obstáculo en su trayecto,la energía de este bombardeo de electrones no es destruida sino transformada, en su mayor parte en calor,y, en una parte más pequeña, en rayos X.Los ánodos están fabricados de un metal con punto de fusión elevado, tal como el tungsteno o wolframio, oincluso el rhenium. El tungsteno es escogido como blanco porque tiene un elevado número atómico (z=74)facilitando la producción de rayos X y una alta temperatura de fusión (3350°C) para resistir el bombardeo.De lo expuesto resulta que hay que disponer de transformadores de la corriente eléctrica. Un transformadorpara la alta tensión, que permita elevar el voltaje normal (220 v) hasta un rango que pueda variar entre 40 y120 Kv. Esta corriente tiene una intensidad débil, que se expresa en miliamperios (2 a 1000 mA). Untransformador para la baja tensión, a fin de alimentar el filamento del cátodo (12 a 15 v, conaproximadamente 4 A).La corriente de alta tensión, proporcionada por el transformador, es una corriente alterna, por tanto, unacorriente dirigida en dos sentidos; su empleo daría lugar, al mismo tiempo, a una emisión de rayos X por elcátodo, lo que deterioraría rápidamente el tubo. Para alimentar una lámpara de rayos X, se precisa unacorriente cuya polaridad no cambie. Es forzoso, pues, o bien eliminar una de las fases, o bien rectificar unafase, de forma que se obtenga una corriente de dirección única. 6
  7. 7. Además de una lámpara de rayos X y un generador (transformadores y rectificadores), una instalaciónradiológica comprende también un tablero de mandos, el cual está equipado con diversos aparatos demedida, como el miliamperímetro, que indica la intensidad de la corriente, y el voltímetro, que proporciona ladiferencia de potencial. Igualmente se encuentra un minutero para determinar el tiempo de exposición.Al interior del tubo de rayos X (Fig. 1.3) se ha hecho el vacío para facilitar que el desplazamiento de loselectrones sea lo más rectilíneo posible. El haz útil de rayos X sale en la dirección mostrada en la figuraatravesando una región del tubo, en la que el espesor del vidrio es menor que en el resto, es la denominadaventana de rayos X (foco óptico). Rodeando esta estructura se encuentra una carcasa de plomo y acero.Entre ella y el tubo hay aceite como sistema de refrigeración, con el fin de disipar el calor producido alchocar los electrones contra el ánodo.Desde que Coolidge en 1913 describió el tubo de rayos X de filamento caliente prácticamente hapermanecido sin modificaciones. La más importante es la incorporación del ánodo giratorio frente al ánodofijo, lo que ha aumentado significativamente la vida útil del tubo de rayos X. En radiodiagnóstico, todos lostubos de rayos X empleados en la actualidad son de ánodo giratorio.El filamento o cátodo suele ser una pequeña bobina o muelle de wolframio, material elegido por sus buenaspropiedades desde el punto de vista de emisión termoiónica (Efecto Edison), y punto de fusión elevado.Estas propiedades alargan la vida útil del tubo.La mayoría de los tubos de diagnóstico suelen tener dos filamentos de diferente tamaño, uno para foco finoy el otro para foco grueso. Esto permite trabajar buscando un compromiso entre el tamaño mínimo del foco-mejor resolución-, y una mayor disipación de potencia -tiempo de disparo menor-.El tungsteno es el material anódico más común. La parte del ánodo en que incide el haz electrónico se llamafoco. Por consiguiente, el foco es el punto en que se produce la radiación X y desde el cual diverge en todasdirecciones. El verdadero foco es una pequeña placa rectangular de tungsteno fusionada dentro delextremo biselado de una gran barra de cobre, con una angulación del foco de unos 20 grados. Estaangulación afecta el tamaño del punto focal efectivo (foco electrónico). La barra de cobre disipa el calorproveniente del foco.El área de corte transversal en el sitio de origen de los rayos se llama “tamaño del punto focal efectivo” y porlo habitual alcanza límites de 0.5 mm a 2 mm, si bien ahora se fabrican algunos tubos especiales contamaños de punto focal efectivo de 0.12mm, útiles para técnicas de magnificación. 7
  8. 8. El tamaño del punto focal efectivo es responsable del detalle de la imagen producida. La relación es inversa:cuanto menor es dicho punto, mejor es el detalle, puesto que hay menor “efecto de sombra” (penumbra)alrededor de la imagen.1.4 PROPIEDADES PRINCIPALES DE LOS RAYOS X:Las propiedades que confieren a los rayos X su gran valor en la Radiología de diagnóstico y la radioterapiason las siguientes:1. Pueden atravesar la materia (poder penetrante).2. Hacen que ciertos materiales emitan luz (efecto luminiscente).3. Producen un efecto en las emulsiones fotográficas, por el cual aparece un ennegrecimiento tras el revelado (efecto fotográfico).4. Pueden ionizar los gases (efecto ionizante).5. Ocasionan cambios en los tejidos vivos (efecto biológico).Poder penetrante: El gran poder penetrante de los rayos X puede expresarse de otra manera. Puededecirse también que la intensidad de un haz de rayos X queda atenuada relativamente poco al atravesar lamateria, todos los materiales son más o menos permeables a los rayos X, a diferencia de la radiacióncorpuscular.La atenuación de la radiación X (poder de absorción) en un cuerpo (Fig. 1.4) depende de varios factores:- Naturaleza de la sustancia, o sea su número atómico (Z) (por unidad de peso). Podría decirse que cuanto más pesados son los átomos, mayor es la atenuación. En el caso de los rayos X no importa en qué clase de mezcla o compuesto estén presentes los átomos, ni tampoco que las sustancias sean duras, blandas, líquidas o gaseosas. Su atenuación está determinada únicamente por la naturaleza y número de los átomos, y no por su composición química o su estado físico. No es el peso atómico, sino el número atómico (Z= número de electrones), quien determina la atenuación. Las sustancias que integran el cuerpo humano están compuestas de hidrógeno (H, Z= 1), carbono (C, Z=6), nitrógeno (N, Z=7) y oxígeno (O, Z=8). El sistema óseo por su parte consta de calcio (Ca, Z=20) en su mayor parte. La atenuación de la radiación X es proporcional al cubo del número atómico por gramo de materia, si consideramos exclusivamente la absorción fotoeléctrica. Un gramo de calcio absorbe 203 = 8000 veces más que uno de hidrógeno.- Densidad del material que hay que atravesar (con igual volumen y número atómico), es decir la 8
  9. 9. atenuación es proporcional a la densidad del material. Entiéndase por densidad la masa de 1 cm3 de una materia, expresada en gramos. Cuanto mayor es el número de átomos por unidad de volumen, con igual número atómico (es decir, cuanto mayor sea la densidad), más alta será la atenuación, porque la relación es de proporcionalidad directa. Cuanto más compacto más difícil de atravesar.- Espesor del medio. Cuanto mayor sea la capa que los rayos X han de atravesar, más fuerte será la atenuación a que estarán sometidos en ella.- Dureza, longitud de onda de la radiación. Al ser más blandos los rayos (es decir, mayor longitud de onda), su atenuación es mayor. Con rayos más duros (menor longitud de onda), la atenuación es menor y penetran más en la materia. La penetración depende de la longitud de onda: la atenuación es proporcional al cubo de la longitud de onda.Efecto luminiscente: Varias sustancias, tales como el sulfuro de cinc, el volframato de calcio, el yoduro decesio y el platinocianuro de bario, emiten luz al ser bombardeadas por radiación X o electrones rápidos,fenómeno que conoce con el nombre de fluorescencia. Algunas de esas sustancias siguen emitiendo luzdurante un cierto tiempo después de haber cesado el bombardeo de fotones o electrones, fenómenollamado fosforescencia. Estos dos fenómenos quedan englobados bajo el concepto de luminiscencia. Esprecisamente la propiedad luminiscente de esas sustancias la que permite que nuestro ojo vea las, paranosotros, invisibles radiaciones X. Pero no todas las sustancias luminiscentes emiten luz de longitudes deonda a las que es sensible nuestra vista. La distribución espectral de la luz emitida también varía entre losdistintos materiales.La luminiscencia puede expresarse como sigue: Hay varios minerales de forma cristalina que no emiten luzen circunstancias normales (sulfuro de cinc, volframato de calcio, etc.). En estas sustancias un cuanto derayos X puede sufrir absorción fotoeléctrica o dispersión Compton, siendo extraído un electrón (fotoelectróno electrón de retroceso) de un átomo de una de las moléculas. El hueco dejado por ese electrón se rellenacon otro, procedente de una de las órbitas exteriores, lo que coincide con la emisión de otro fotón de rayosX (radiación secundaria), el cual a su vez es absorbido o dispersado y produce otro electrón rápido, y asísucesivamente. Los electrones generados de esta manera se mueven con una gran energía y, por tanto,alta velocidad, por el cristal, dejando tras de sí una pista (o trayectoria) de ionización, ya que chocanrápidamente con electrones de otros átomos, los cuales a su vez son arrancados de sus órbitas y lanzadospor el cristal. La calma se recupera cuando los electrones móviles se recombinan en las órbitas en que hayhuecos y cuando ocurre esto se produce la emisión de un fotón de luz. Esta recombinación está promovidapor átomos extraños (introducidos deliberadamente) o fallas (presentes de modo permanente) de laestructura cristalina.En Radiología se aprovecha la luminiscencia en pantallas fluorescentes, pantallas intensificadoras (Fig. 1.5),fósforos de entrada y salida de los intensificadores de imagen y pantallas de los televisores. Laluminiscencia nos permite percibir la radiación X con el ojo, fotográfica o electrónicamente. Una pantallarecubierta en su interior de una sustancia fluorescente se llama pantalla fluoroscópica. Al aumentar laintensidad de la radiación X crece asimismo la luminiscencia. La pantalla fluorescente emite más luz en loslugares en que inciden rayos X de mayor intensidad; por eso dicha pantalla convierte un contraste de rayosX invisibles (imagen de radiación) en contraste visible (imagen fluoroscópica). Por así decirlo, podemos vera través de los objetos con ayuda de una pantalla fluorescente. 9
  10. 10. Efecto fotográfico: Lo mismo que los rayos luminosos, los X pueden actuar sobre una emulsión fotográficade tal modo que después del revelado y el fijado (procedimiento normal fotográfico) aparezca unennegrecimiento. Las emulsiones fotográficas contienen bromuro de plata. Al absorber energía se produceun cambio químico “latente” (imagen latente) que tras el revelado se convierte en imagen visible. En laszonas irradiadas se deposita plata metálica, que es la que produce el ennegrecimiento. Cuanto mayor sea elefecto de la radiación, más fuerte será el ennegrecimiento. El bromuro de plata sin irradiar se elimina en elfijador, con lo que las zonas correspondientes quedan completamente claras, o sea, transparentes (Fig.1.6).Entre la acción de los rayos X y los luminosos sobre una emulsión fotográfica sólo hay una diferenciacuantitativa. En la capa de emulsión que contiene iones Ag+ y Br- se absorbe un fotón de luz o un cuanto derayos X. por el proceso de absorción de los cuantos de rayos X y los fotones de luz, hay electrones que sonextraídos de sus órbitas (por absorción fotoeléctrica), con lo que los granos de BrAg se convierten en unestado tal que pueden liberar átomos de Ag en forma de plata metálica. Este fenómeno aparece como unennegrecimiento.Efecto ionizante: Entendemos por ionización la separación de electrones de los átomos o de lasmoléculas. El resultado de la ionización es siempre, por una parte, electrones libres, cargadosnegativamente, y, por otra, iones cargados positivamente. El movimiento de electrones e iones significatraslación de una carga eléctrica y, por tanto, una corriente eléctrica (Fig. 1.7).- Demostración de la ionización. Un gas o mezcla de ellos, tal como el aire, consta de moléculas que sedesplazan libremente en el espacio. Este es aislante desde el punto de vista de la electricidad, es decir, nodeja pasar la corriente eléctrica. Las moléculas carecen de carga eléctrica: son neutras en condicionesnormales. Si se conecta un condensador, cuyas placas estén separadas por aire, a un circuito serie en quehaya una fuente de corriente continua (por ejemplo, una batería) y un galvanómetro, no se registrará lecturaalguna en éste. Las moléculas de gas neutro que hay entre las placas del condensador no presentantendencia a desplazarse hacia el borne positivo o el negativo. Si el aire se irradia con rayos X, elgalvanómetro marcará una lectura, lo que significa que el aire ha conducido electricidad. Esto es posible 10
  11. 11. gracias a la ionización de las moléculas: el aire se ha hecho conductor. La ionización se produce como sigue: algunos de los fotones de rayos X producen un efecto fotoeléctrico odispersión Compton en el gas. En los dos procesos se emite un electrón desde el átomo, lo que equivale auna ionización. Con ello, la sustancia neutra se divide en iones positivos y negativos y electrones. Elfotoelectrón primario y el electrón de recuperación pueden tener una energía suficiente para hacer esomismo: liberar otro electrón de otro átomo (electrón secundario) que, si también tiene energía bastante,podría generar un electrón terciario, y así sucesivamente. La ionización ulterior no sólo se debe a losfotoelectrones y electrones de retroceso que tengan bastante velocidad, sino incluso a los fotones de rayosX recientemente creados y que tienen menos energía (dispersión), producidos por efecto Compton. Estosno difieren en esencia de la radiación primaria X y también pueden liberar electrones secundarios,terciarios, etc.- Unidad de exposición, el Röntgen (R). Se utiliza mucho la ionización de los gases para determinar lacantidad y calidad de la radiación en Radiología. Para la medida de la radiación X se toma como base laionización producida en el aire por esa radiación, y no la medida de la energía. Por eso se emplea elvocablo exposición, para el cual puede darse la siguiente definición simplificada: Entiéndase por exposiciónde un volumen pequeño dado de aire la de carga total en todos los iones de un signo, formados por todoslos electrones liberados por los fotones en ese volumen, suponiendo que realizan todo su recorrido en elaire, dividida por la masa de dicho volumen de aire. Por eso puede decirse que la exposición es una cargadividida por una masa. La unidad de exposición es el roentgen (R), igual a 2.58x10 -4 C/kg, el mismo que yano se usa en el sistema de unidades SI, en el que ha sido sustituido por culombio por kilo (1 C/kg = 3.876R).- Roentgen y Rad. Una unidad médicamente útil, que expresase la cantidad de energía de rayos Xabsorbida, resulta conveniente. La cantidad de energía de rayos X absorbida por gramo de tejido (músculo,hueso, etc.) es aproximadamente proporcional al efecto biológico. El Comité Internacional de UnidadesRadiológicas ha elegido la expresión dosis absorbida para esta dosis médica. Una versión simplificada de ladefinición es la que sigue: Entiéndase por dosis absorbida en un área de tejido determinada la cantidad deenergía aplicada a la materia por partículas ionizantes, dividida por la masa de la materia en esa área. Poreso, la dosis absorbida es igual a energía dividida por masa. La unidad de dosis absorbida es el rad (1 rad =0.01 J/kg), aunque la nueva medida adoptada en el sistema de medidas SI, es el gray (símbolo Gy), 1 Gy =1 J/kg, con lo que 1 Gy corresponde a 100 rad.En la práctica no se puede medir la dosis absorbida, pero se deduce de la exposición. Por eso la relaciónentre R y rad es muy importante. Un R produce una carga iónica total de cualquier signo, que alcanza a 2.58x10-10 C, en un gramo de aire. Como es conocida la carga de cada ión (1.6 x10 -19 C), se puede calcularsimplemente cuantos pares iónicos (1 par iónico = 1 ión positivo y 1 ión negativo) se producen con 1 R pormg de aire. Para la formación de un par iónico en aire se necesita una energía de 33 electrovoltios (eV) enpromedio. Con ayuda de este valor se puede hallar entonces cuánta energía emite la radiación ionizante porR por mg de aire. El resultado es 0.87x10-8 J por mg de aire, o sea, 0.87x10-2 J por mg de aire por R. 11
  12. 12. - Dosis equivalente (H) Es el producto de D,Q y N en el punto de interés de un tejido, siendo la D la dosisabsorbida. Q el factor de calidad y N el producto de todos los demás factores modificativos: H= DQN Se asigna a N el valor 1 Unidad: J.Kg-1El nombre específico de la unidad de dosis equivalente es el Sievert (Sv) 1 Sv= 1 J.Kg-1La unidad antigua es el rem.- 1 rem = 10-2 J.Kg-1 1 rem = 10-2 Sv ***Efecto biológico: No hay nada que pueda considerarse como supersensibilidad biológica, ni insensibilidad,a los rayos X. En este terreno, los rayos X difieren, por ejemplo, de la radiación ultravioleta, a la que losdistintos individuos muestran una gran diferencia de sensibilidad.Los rayos X en los seres vivos inhiben el crecimiento, destruyen los tejidos y causan inflamación. Demanera que la acción de los rayos X es dañina. Cuando se aprovecha el efecto biológico de los rayos Xpara radioterapia, es porque con ellos podemos dañar las células enfermas en mayor medida que lassanas. De ese modo podemos influir entre las células enfermas y las sanas, dándoles ventaja a estasúltimas.Una radiación sólo puede ser biológicamente eficaz cuando ha sido absorbida por el tejido. Es lógico que laradiación que atraviesa un cuerpo sin ser absorbida por él, y por tanto deja ese cuerpo sin haber sidoatenuada, no pueda ejercer en él ningún efecto biológico.La forma más sencilla de transformación de energía que se puede producir en un cuerpo es la generaciónde calor. Otros, llamados efectos específicos de la radiación, tales como cambios eléctricos y químicos enlos tejidos están producidos por determinados tipos de radiaciones. En el caso de la radiación X y gamma(por ejemplo, con radio), que es de una energía mucho mayor y capaz de atravesar átomos, nosenfrentamos principalmente a la emisión de electrones. Estos (bien sean fotoelectrones o los debidos alefecto Compton) pueden liberar otros electrones secundarios, terciarios, etc. de acuerdo con la energía queposean. La cantidad y el tipo de los procesos químicos que se producirán dependen de las circunstanciasquímicas y de la energía necesaria. En la región de los rayos X del espectro electromagnético no nosenfrentamos directamente con el efecto térmico propiamente dicho que se produce por la absorción deenergía (como sucede en el caso de los rayos infrarrojos), sino con la emisión electrónica por ellos causada,llamada procesos radioquímicos. Hay varias teorías referente al efecto biológico de la radiación, pero sólomencionaremos una de ellas: la teoría del impacto directo, según la cual se necesita una cierta cantidad de“impactos directos” (originados por ionización) para producir un daño. Se considera un impacto directo comoefecto combinado de un grupo de iones. Por consiguiente, la probabilidad de que se produzca un efectobiológico en una célula depende de la que sea alcanzada directamente. Los radicales químicos OH y O 2Hque podrían producirse, serían, lo mismo que el O3 (ozono), muy activos. Los resultados de cálculosbasados en la teoría de las probabilidades parecen estar muy de acuerdo con los experimentales.El efecto nocivo de la radiación X sólo se percibe en la mayoría de los casos tras un periodo de tiempolatente más o menos largo. El efecto biológico de la radiación x se divide en dos clases: somático y 12
  13. 13. genético.Efecto somático.- Las consecuencias de la irradiación pueden manifestarse en un individuo porpigmentación de la piel, cese del funcionamiento de las glándulas sudoríparas, formación de cataratas,úlceras de rayos X o incluso carcinomas de radiación, por ejemplo. También puede haber cambios en lasangre, concretamente en los órganos hematopoyéticos, produciendo hematopatías diversas: leucemias.Las gónadas también pueden quedar afectadas somáticamente por dosis altas de radiación X, ocasionandoesterilidad. En este caso, los cambios no se traspasan a generaciones futuras y se limitan a un dañosomático.Efecto genético.- El efecto genético de los rayos X en las gónadas puede transmitirse (latente) degeneración en generación, antes de aparecer. La manifestación surge cuando la mutación essuficientemente grave o cuando, bien en la misma generación, bien en otra ulterior, ocurren otros cambiosadicionales en los núcleos celulares de las gónadas que producen una acumulación de factoresdesfavorables. Precisamente este efecto acumulativo de daños en los núcleos de la célula gonádica en unao más generaciones fue la que llamó la atención hacia el efecto genético de la radiación ionizante, llevandoa una mejor comprensión de los efectos de la radiación, así como a la protección contra ella.Mientras que los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes X, gamma y otras se aprovechan enradioterapia, resultan indeseables, pero inevitables, en el Radiodiagnóstico. Por eso, en el Departamento deRadiología hay que ser conscientes de los efectos biológicos de los rayos X y llevar a cabo los exámenesradiográficos con las exposiciones más pequeñas posibles (baja dosis para el paciente), a la vez que seproporciona una protección suficiente para todos los que trabajan en ese Departamento.1.5 FORMACIÓN Y REGISTRO DE LA IMAGEN RADIOGRÁFICA Y SUS FACTORES (DENSIDAD, CONTRASTE Y DETALLE).La imagen radiográfica puede obtenerse de manera directa o indirecta por la acción de los rayos X sobreuna película radiográfica, la pantalla de un intensificador de imagen o los equipos de radiología digital.Las imágenes radiográficas pueden clasificarse en dos grandes grupos con características muydiferenciadas: las imágenes analógicas y las imágenes digitales.Imagen analógica y digital Imagen analógica.- se denomina así por ser una representación análoga de la estructura que se quiereestudiar. La imagen analógica es bidimensional y está formada por una variedad de densidades fotográficasdebidas a que cada punto anatómico radiado producirá diferentes atenuaciones en el haz de radiaciónincidente, dando lugar así a una variedad de intensidad energética en el haz emergente, lo cual provocarádiferentes densidades radiográficas en las imágenes que se corresponden de manera análoga a la realidadrepresentada.Una imagen radiográfica analógica o convencional corresponde a una distribución continua de matices degris, en la cual las interfaces anatómicas son las que producen la visualización de los detalles anatómicos.Dentro de este tipo de imágenes podemos considerar:- La radiografía directa. Se obtiene por el efecto fotográfico de los rayos X sobre una emulsión fotográfica.- La radiografía con pantallas. La información del haz emergente es reforzada con la ayuda de pantallas luminiscentes intensificadoras.- Intensificadores de imagen. Captadas del haz emergente por una pantalla luminiscente y reproducidas en un monitor. 13
  14. 14. Imagen digital.- El ingeniero inglés Hounsfield fue quien primero utilizó un ordenador para obtener unaimagen digital. Y esta consiste en transformar la radiación que atraviesa el cuerpo del paciente en unaimagen digitalizada, es decir, numérica; lo que se consigue por medio de un tratamiento informático.La radiación que sale del paciente es captada por los detectores y transformada en impulsos eléctricos; estaseñal eléctrica es captada por un ordenador y en números correspondiéndose con un código binario de 0 y1 según señales de impulso y respuesta. Un complejo proceso matemático hace posible su representaciónen una matriz (Fig. 1.8)Esta matriz se consigue dividiendo la imagen en pequeños cuadrados llamados píxel y que vendráconfigurado por una serie de números según su posición en la matriz relativa a los ejes X e Y, y a un tercervalor que indica el nivel de gris al que pertenece.Métodos de la formación de la imagen y leyes de la proyecciónLa propiedad más importante de los rayos X, sin la cual no podrían utilizarse para fines de diagnóstico, es lade atravesar la materia en mayor o menor proporción, desde la transmisión completa de la radiación hastala impenetrabilidad total. Esta diferente graduación se debe al poder penetrante de los rayos X, queaprovechamos para obtener una impresión visual de la constitución interna del cuerpo humano,basándonos en que sus distintas partes difieren en la cantidad de radiación que absorben. Las diferenciasen los grados de atenuación son de esperar de un modo lógico, debido a las diferencias de densidad y decomposición atómica de los varios tejidos así como del espesor de las capas que los rayos han deatravesar.1. Formación de la imagen latente (invisible) de radiaciónLa imagen latente es aquella que queda en lapelícula radiográfica tras ser expuesta a los rayosX. No es visible hasta que sea procesadamediante el revelado.Se produce de la siguiente manera, según lateoría de Gurney- Mott: la energía de la radiaciónemergente que sale del paciente y llega a la placaradiográfica es absorbida en gran parte por loscristales de halogenuro de plata de la emulsiónque sufren múltiples fenómenos fotoeléctricos. Loscambios en las uniones químicas de loshalogenuros de plata no son visibles a simplevista.Antes de interaccionar con los fotones los átomosde halogenuro de plata están unidos de formaiónica formando un cristal. La plata forma un iónpositivo y el bromo y el yodo iones negativos alcaptar electrones de la plata. En la superficie delcristal predominan los átomos de bromo y yodo. Elcristal, neutro en su conjunto, tiene una cargasuperficial negativa que se completa con los ionesde plata del interior. Las partículas sensibles se distribuyen en la superficie. Al llegar la radiación X hasta laplaca radiográfica, provoca la concentración del bromuro de plata en las zonas donde incide. 14
  15. 15. 2. Cómo se hace visible la imagen de radiación:En este caso la imagen se hace visible aprovechando de las siguientes propiedades de los rayos X:a) Su facultad de hacer que algunas sustancias produzcan luminiscencia. Esta propiedad se utiliza enfluoroscopia, radiografía con pantallas intensificadoras y fotoflurografía.b) Su propiedad de actuar sobre las emulsiones fotográficas. Esta propiedad se utiliza en radiografía sinpantallas intensificadoras. En radiografía con pantallas intensificadoras, la influencia directa de la radiaciónX sobre la película es prácticamente despreciable.La Fluoroscopia implica la observación directa del paciente (Fig. 1.9). La imagen fluoroscópica del objetoque aparece en la pantalla se registra en una película por medio de la cámara. Tras su revelado la películase ve con un ampliador óptico frente a un iluminador. En el sistema de la fluoroscopia digital interviene unordenador.En el intensificador de imagen las imágenes fluoroscópicas del objeto que aparecen en la pantalla primariadel intensificador se refuerzan y se reproducen en forma reducida en la pantalla secundaria (Fig. 1.10).Factores: DENSIDAD, CONTRASTE Y DETALLEEn la práctica médica el objetivo de una imagen radiográfica es lograr una imagen diagnóstica, es decir,aportar información para lograr el diagnóstico clínico. En tal medida, se debe procurar que la imagen sea lomás nítida y exacta posible y que posea unmáximo de contraste con la densidad adecuada.a. Densidad: Cantidad de ennegrecimiento dela placa. Es producto de la intensidad de laradiación (mA) ás por el tiempo en que actúa, loque responde a una idea de cantidad deradiación, y sobre la película una mayor dosisproducirá un mayor ennegrecimiento o“densidad”. Según la ley del cuadrado de ladistancia, la intensidad de los rayos X esinversamente proporcional al cuadrado de ladistancia, es decir, que a 2 metros la irradiaciónserá cuatro veces mayor que a 1 metro.El hueso absorbe más rayos X que los músculos,estos más que la grasa, y la grasa más que elaire. Por otra parte, los tejidos enfermosabsorben los rayos X de manera diferente que loshuesos y tejidos blandos normales. A mayorabsorción y, por tanto, menor será suennegrecimiento. 15
  16. 16. Las moléculas formadas por elementos de números atómicos alto, como el hueso y los productos decontraste, actúan como pantallas frente a los rayos X, impidiéndoles en mayor o menor grado alcanzar lapelícula radiográfica. La consecuencia es que esta última se altera muy poco o nada y radiográficamenteaparece más o menos blanca (radiopaca).Las cinco densidades radiológicas básicas apreciables en la pantalla fluoroscópica o en la películaradiográfica en orden creciente de capacidad de absorción o densidad son:- La densidad aire producida por los gases aparece en la película como muy radiotransparente (negro).- La densidad grasa, originada por el tejido adiposo, se presenta como moderadamente radiotransparente.- La densidad agua, proporcionada por tejidos blandos, los músculos, la sangre, la bilis, las vísceras y loscartílagos, se visualiza como una tonalidad intermedia.- La densidad hueso, originada por los huesos, los dientes y las sales cálcicas, radiológicamente se apreciacomo moderadamente radiopaca.- Por último, la densidad metal, causada por los contrastes artificiales positivos como el bario y el yodo, ylas prótesis, se observa muy radiopaca (blanca) en la película.Todo lo que se ve en las imágenes producidas por los rayos X son interfases entre estructuras de diferentesdensidades. La interfase es lo que permite discernir radiológicamente entre los distintos órganos. Dosestructuras cuya interfase sea paralela al haz de radiación permitirán que la una se distinga de la otra. Nose diferenciarán si el haz es perpendicular a la interfase.Con lo hasta aquí expuesto, puede entenderse perfectamente el concepto fundamental en radiodiagnósticodel signo de la silueta, de aplicación general para todos los órganos y sistemas de la economía, y que sebasa en el principio de que “dos estructuras anatómicas de igual densidad radiológica no definen susmárgenes cuando están en íntimo contacto y lo hacen cuando no lo están.b. Contraste: Gama de negros y blancos en la radiografía. El haz de rayos X que emerge de un objetoestá compuesto por los rayos primarios no absorbidos por el objeto y la radiación dispersa procedentes deéste. A los primarios no absorbidos se les llama remanentes y, como es natural, en esa radiación primariaremanente existe un contraste de radiación que representaría –de no estar mezclada con los rayosdispersos- una imagen fiel de radiación –absorción del objeto. Cuanto mayores sean las diferencias deabsorción y, por tanto, los contrastes de radiación, más “clara” será la imagen de radiación (aunque aúninvisible para nuestros ojos).La radiación dispersa se puede controlar mediante colimadores, ejerciendo adecuada compresión entre elpaciente y el chasis, usando filtros en la carcasa del tubo de rayos X, rejilla de dispersión hechas conmuchas tiras muy finas de plomo y están colocadas entre el paciente y la película. La rejilla es el métodomás útil para eliminar la radiación dispersa.Pantallas intensificadoras rápidas originan un contraste bajo, con películas muy sensibles se obtiene un bajocontraste. Un revelado manual permite trabajar mejor el contraste, el revelado automático no permitecorrecciones. En cuanto a la técnica de exposición, una sub-exposición o sobre-exposición entrañansiempre una pérdida de contraste.c. Definición radiográfica: El objetivo del radiodiagnóstico es obtener imágenes lo más exactasposibles; los dos factores que contribuyen a lograr esta exactitud son la nitidez y el tamaño de la imagen.Cuanto más pequeña sea la fuente de radiación (punto focal) y cuanto más cerca esté el objeto de lapelícula, la imagen será más definida y exacta. Si el punto focal no es perpendicular al objeto, se produceuna ampliación y deformidad de la imagen, o sea una distorsión. Las cinco reglas fundamentales que rigenla formación de la imagen son: 1) El punto focal debe ser lo más pequeño posible. 2) La distancia entre eltubo y el objeto debe ser la mayor posible. A mayor distancia, mejor definición radiográfica y más exactituden el tamaño de la imagen con respecto al tamaño real del objeto. 3) La distancia entre el objeto y la películadebe ser lo más corta posible. 4) En general, el rayo central debe ser perpendicular a la película pararegistrar las estructuras adyacentes en sus verdaderas relaciones espaciales. 5) El plano de interés debeser paralelo al plano de la película. 16
  17. 17. Visibilidad radiográfica: el Observador.- Al interpretar una imagen radiológica se intenta extraer de ellatoda información útil para el diagnóstico del paciente. Este proceso que constituye el quehacer fundamentaldel Radiólogo, se puede dividir en una serie de etapas sucesivas: 1) Percepción visual- detección deposibles lesiones. 2) Integración psíquica- reconocimiento de los hallazgos como patológicos. 3) Análisisracional- comparación con la experiencia previa y con la información clínica. 4) Elaboración de un informe.La mayor parte de las imágenes médicas se analizan mediante transiluminación de la película radiográficaen un negatoscopio. En ocasiones, las imágenes digitales se visualizan en copias en papel o por tubos derayos catódicos (pantallas de ordenador). En general aunque no existan grandes diferencias entre laeficacia diagnóstica entre unos y otros medios, hoy por hoy, la lectura de imágenes en una estación detrabajo digital es más lenta, por el tiempo que se emplea en hacer ajustes en la imagen y en pasar de unaimagen a otra.Ya sea ante un negatoscopio o ante una pantalla de ordenador, ahora la cámara que capta la imagen es elojo humano. Y, en la lucha por la vida la rapidez (tiempo de reacción) suele ser muy importante y por eso enla evolución de nuestro sistema visual ha primado la velocidad de decisión, aun a costa de no haber unacobertura completa de la imagen. Sin embargo, una revisión sistemática de las imágenes e incluso repetir lalectura de éstas puede incrementar la detección de lesiones.Revelado y FijaciónSon procesos indispensables para hacer visible la imagen de radiación en la placa. Tal proceso se lleva acabo en la cámara o cuarto oscuro. La secuencia es como sigue: Revelado. Agua corriente. Fijado. Aguacorriente. Secado.No debe verse las placas mojadas, ya que el agua distorsiona la imagen.Revelado: se emplean cuatro sustancias básicas: 1. ELON - HIDROQUINONA: sustancia reductora 2. CARBONATO DE SODIO: pH 11. Acelera la acción reductora. Ablanda la emulsión. 3. BROMURO DE POTASIO: oxidante, regula y retarda la acción reductora. 4. SULFATO DE SODIO: reductor - preservante. Reacción Química: CO3Na2 ↓ 2AgBr + C6H4(OH)2 ----------→ 2Ag+ + 2Br- + C6H4O2 + 2H+ Hidroquinona ↑ Quinona SO3Na2Fijación: 1. TIOSULFATO DE SODIO PENTAHIDRATADO: S2O3Na2 . 5H2O . Disuelve el exceso de sales de bromuro. 2. SULFATO ALUMÍNICO POTÁSICO: (SO4) K Al + 12H2O . Es un mordiente. Acción de “curtido”, endura la capa de emulsión al contraer la gelatina base. 3. ÁCIDO ACÉTICO: CH3COOH . Acidifica, neutraliza la alcalinidad de la película húmeda. . Disuelve grasas adheridas a la película. 17
  18. 18. 4. SULFITO DE SODIO: SO3Na2 . Preservante - antioxidante.COMPOSICIÓN O GEOMETRÍA DE LA IMAGEN:Los rayos X obedecen a las leyes generales de la luz y por tanto hay varias leyes que controlan la formación dela imagen desde el punto físico y geométrico, a saber:- Superposición. En la trayectoria de los rayos X no se encuentra solamente una parte de un objeto, sino que losrayos pasan a través de varias partes sucesivas, en cada una de las cuales se produce una cierta absorción. Loque queda del haz primario produce la imagen en la película. La representación radiográfica es entonces lasuma de todas estas partes que el haz de rayos atraviesa. Este fenómeno por el cual todas las imágenes de unaproyección particular coinciden una sobre la otra se llama superposición. En el caso de estructuras complejas,como el cráneo o la columna vertebral, se requiere mucha habilidad para analizar las líneas compuestas de lasimágenes superpuestas (Fig. 1.11).- Paralaje.- Las partes de un objeto que se encuentran en distintos puntos, siguiendo el mismo rayo X, quedaránsuperpuestas en la imagen fluoroscópica. Para evitar esto hay un método muy corriente de orientación enprofundidad consiste en tomar dos fotos de rayos X del objeto en sendas direcciones perpendiculares entre sí.Esto resulta necesario sobre todo para la localización de cuerpos extraños (por ejemplo, esquirlas metálicas) ypara juzgar las situaciones relativas de las dos partes de una fractura ósea. Por ejemplo, puede ocurrir que unadislocación no aparezca en una radiografía tomada sólo desde una dirección, mientras que se vea claramenteen la hecha en ángulo recto con aquella. Tal como se aprecia en el siguiente esquema (Fig. 1.12). 18
  19. 19. - Efecto de Canto. Debido a la superposición, es posible que un detalle determinado no sea visible cuando laradiografía se toma en una cierta dirección pero se pueda percibir correctamente en otra. Esto ocurre cuando eldetalle tiene poco espesor, pero la superficie grande. Si examinamos una membrana delgada (p.ej., la pleura), laabsorción de rayos X será generalmente pequeña que no se producirá ningún contraste entre ella y lo que larodea, es decir, que la membrana es invisible, excepto cuando está paralela a la dirección de los rayos X,teniendo entonces una mayor absorción y apareciendo por tanto en la película. Este fenómeno se presenta enlas radiografías y se conoce como efecto de canto. Muchos detalles pulmonares de una radiografía de tóraxdeben explicarse como debidos al efecto de canto, como la visión de la pared bronquial, o la conocida imagen decalcio en el arco aórtico, que de ningún modo indica acumulación local de calcio, sino que se debe al efecto decanto de una fina capa de calcio depositado en la pared de dicho arco (Fig. 1.13).Aplicación de diferente distancia Foco-Película:- Telerradiografía.- El principio se basa en que con independencia de la distancia objeto-película, se puedeobtener una imagen de rayos X de tamaño real con un haz de rayos “paralelos”. Esta condición se satisface entelerradiografía utilizando una gran distancia foco-película (por ejemplo, 2 m). Naturalmente, los rayos X no soncompletamente paralelos, pero la ampliación y la distorsión se reducen a unas proporciones casi imperceptibles.Este método es el más utilizado para juzgar el tamaño del corazón. 19
  20. 20. 1.6 EFECTOS BIOLÓGICOS DE LOS RAYOS XEl uso de los rayos x ha salvado muchas vidas, sin embargo por su propiedad ionizante es que al final van aproducir cambios a nivel de las células somáticas y gonadales.El efecto es distinto según el tipo de molécula que se trate. Las moléculas de pequeño tamaño (aminoácidos), sedescomponen probablemente cuando la expulsión de un electrón altera la estructura de sus enlaces.Es importante la influencia de la radiación sobre el agua, constituyente importante de las células, comoconsecuencia del paso de la radiación se producen radicales libres OH y H (sin carga), que son importantes porsu intensa actividad química.Si no existe otra posibilidad se recombinan, pero también se pueden difundir, dando lugar a reaccionesimportantes. La acción de la radiación sobre las moléculas grandes, depende del nivel donde se encuentra el electrónexpulsado, para que afecte la naturaleza y propiedades de dicha molécula.El proceso de ionización implica necesariamente un cambio en los átomos, al menos un cambio transitorio, porlo que puede suponer una alteración de la estructura de las moléculas que los contienen. También se puedenproducir cambios moleculares por la excitación de los átomos o moléculas, si la energía que se deposita en lostejidos por las radiaciones ionizantes se debe a la excitación, pero sus consecuencias son de menorenvergadura que las de la ionización. Si las moléculas afectadas se encuentran en una célula viva, ésta puedesufrir daños, bien directamente, si la molécula es crítica para su función, bien indirectamente por cambiosquímicos producidos en moléculas adyacentes, como en el caso de la producción de radicales libres. De losdistintos tipos de daños que la radiación puede provocar en las células, el más importante es el producido en elADN. Cualquier daño al ADN puede imposibilitar la supervivencia o reproducción de la célula, pero confrecuencia ésta logra reparar tales daños. Si la reparación no es perfecta, el resultado puede ser una célulaviable pero modificada. La aparición y proliferación de una célula modificada puede recibir la influencia de otroscambios celulares habidos antes o después de la exposición a la radiación. Tales influencias son comunes ypueden incluir la exposición a otros elementos cancerígenos o mutagénicos.Célula somática: - Elemento funcional: Trastorno funcional: * a veces reversible * con período de latencia - Elemento genético: mutación - leucemiaCélula gonadal: - Elemento funcional: Trastorno funcional: reversible - Elemento genético: * mutación irreversible * sin latencia * modificaciones genéticas a futuras generacionesLos trastornos más importantes se dan en las células gonadales, las cuales pueden dar origen a una serie demalformaciones o trastornos de tipo genético, entre los que tenemos: * Microcefalia * Niños con bajo peso al nacer * Retardo mental * Niños con deformación de orejas * Mongolismo * Espina 20
  21. 21. bífida * Malformación del cráneo * Paladar hendido - labio leporino * Cataratas * Pie varo - equino * Natimuertos * SindactiliaLa mayoría de los órganos y tejidos del cuerpo no se ven afectados ni tan siquiera por la pérdida de unimportante número de células; no obstante, si la pérdida es lo suficientemente elevada se producirá un dañosusceptible de ser observado, que será el reflejo de una pérdida de funcionalidad del tejido. La probabilidad deque se produzcan tales daños será cero a dosis pequeñas, pero por encima de un determinado nivel de dosis (elumbral) aumentará rápidamente hasta la unidad (100%). Por encima del umbral aumentará asimismo lagravedad del daño con la dosis. Este tipo de efectos se denominan “deterministas”.El resultado será muy diferente si en vez de producirse la muerte de la célula irradiada, ésta queda alterada. Apesar de la existencia de mecanismos de defensa altamente efectivos, el clon de células resultantes de lareproducción de una célula somática modificada pero viable pueden, tras un período de retardo prolongado yvariable conocido como periodo de latencia, dar lugar a la aparición de una condición maligna, un cáncer. Laprobabilidad de aparición de un cáncer radioinducido, cuya gravedad es independiente de la dosis, aumenta conésta, probablemente sin umbral y de forma aproximadamente proporcional a la dosis, al menos para dosis muyinferiores a los umbrales correspondientes a los efectos deterministas. Este tipo de efectos se denominan“estocásticos”, es decir de “de naturaleza aleatoria o estadística”. Si el daño se produce en una célula cuyafunción es transmitir información genética a generaciones posteriores, cualquier efecto, que podrá variarconsiderablemente en cuanto a tipo y gravedad, se expresará en la descendencia de la persona expuesta. Estetipo de efecto estocástico se denomina “hereditario” (Tabla N°1.2). TABLA N° 1.2 Efectos biológicos de los rayos X Determinista Estocástico Mecanismo Letal Subletal Naturaleza Somática Somática o hereditaria Gravedad Depende de la dosis No depende de la dosis Dosis umbral Si No Dosis- efecto Lineal Probabilístico Aparición Inmediata o tardía tardíaRespuesta humana a la radiación ionizanteA. Efectos inmediato o temprano de la radiación en el hombre 1. Síndrome de radiación aguda a) Síndrome hematológico b) Síndrome gastrointestinal c) Síndrome del SNC 2. Daño tisular local a) Piel b) Gónadas c) Extremidades 3. Aplasia medular 4. Daño citogenéticoB. Efectos latente o retardado de la radiación en el hombre 1. Leucemia 2. Otras enfermedades malignas a Cáncer óseo b Cáncer de pulmón c Cáncer de tiroides d Cáncer de mamas 21
  22. 22. 3. Daño tisular local a Piel b Gónadas c Ojos 4. Acortamiento del tiempo de vida 5. Daño genético a Daño citogenético b Dosis doble c Dosis genéticamente significanteC. Efectos de irradiación en el feto 1. Leucemia 2. Muerte prenatal 3. Muerte neonatal 4. Malformaciones congénitasGrupos de población humana en los cuales se ha observado efectos de la radiación 1. Radiólogos americanos 2. Sobrevivientes a la bomba atómica 3. Víctimas de accidentes de radiación 4. Habitantes de las islas Marshall 5. Residentes de áreas de alta radiación ambiental 6. Mineros de uranio 7. Pintores de relojes de radio 8. Pacientes tratados con I131 9. Niños tratados por crecimiento de timo 10. Pacientes con espondilitis anquilosante 11. Pacientes tratados con Thorotrast 12. Radiación diagnóstica intraútero 13. Convictos voluntarios 14. Trabajadores de ciclotrón 15. Pacientes diagnosticados por rayos X1.7 PRINCIPIOS DE PROTECCIÓN RADIOLÓGICAEl objetivo de la protección radiológica tiene que ver con la protección de las personas en forma independiente,así y de la humanidad en su conjunto, de los riesgos relacionados con el uso de las fuentes de radiaciónionizante y los equipos necesarios para sus aplicaciones. Para ello se establecen procedimientos y normas paraproteger a los usuarios y público en general de las radiaciones ionizantes. (Tabla N° 1.3, dosis de radiación pororigen) TABLA N° 1.3 Valores comparativos de dosis de radiación DOSIS (mSv) DOSIS DE RADIACION, Valores Comparativos (EFECTOS SOBRE LA SALUD) 10.000 Dosis que origina muerte en días o semanas (100 % de los casos) 4.000 Dosis que origina muerte en días o semanas (50 % de los casos) 250 Dosis que no produce efectos observables de tipo inmediato 100 Dosis para la cual no hay evidencia de efectos sanitarios en seres humanos 3.5 Dosis media anual por persona en España 3.0 Dosis por una exploración radiográfica de aparato digestivo o de un escáner 22
  23. 23. (tomografía axial computarizada, TAC) de cabeza 2.5 Dosis media anual por persona en el mundo, por radiación natural 0.4 Dosis originada por una radiografía de tórax 0.02 Dosis originada por Viaje de 3 horas en avión 0.005 Dosis media anual debida a la industria nuclearEn tal sentido es útil la definición de la dosis colectiva como el producto de la dosis promedio que reciben laspersonas por el número de personas.Los principios básicos de la protección radiológica son la justificación, la optimización y el de limitación.El principio de justificación se refiere ninguna práctica de irradiación debe ser realizada a menos que ellosignifique beneficio para los pacientes expuestos o para la sociedad, para compensar el detrimento, o daño, quecausa la radiación. El beneficio debe ser mayor que el daño para justificar una irradiación.El principio de la optimización se refiere a la selección del procedimiento óptimo, es decir aquel que signifique lamenor dosis recibida. El valor de las dosis individuales y el número de las personas expuestas y la probabilidadde ocurrencia de exposiciones debe ser mantenida tan baja como razonablemente sea posible. En ladeterminación de ese nivel tan bajo como sea posible debe considerar las condiciones económicas y sociales.Por ejemplo, el blindaje de protección debe calcularse de acuerdo al riesgo y las posibilidades económicas delcentro. No podríamos exagerar poniendo por ejemplo cinco metro de plomo de blindaje en una facilidad de rayosX. Ello se logra estableciendo límites en las dosis de los individuos o en el riesgo de exposiciones potenciales,evitando las innecesarias.El principio de limitación se refiere a que ninguna práctica de irradiación debería realizarse si se va a sobrepasarlos límites establecidos por la Autoridad Nacional. En el Perú la Autoridad es el Instituto Peruano de EnergíaNuclear (Tabla N° 1.4, valores de dosis efectiva en el Reino Unido).Otro objetivo de la protección radiológica está relacionada con los efectos determinísticos y estocásticos.La protección radiológica sólo puede reducir la probabilidad de los efectos estocásticos. En el caso de losefectos determinísticos se trata de evitar llegar al umbral a partir del cual se dan esos efectos. Para ellos se danlímites de dosis efectiva (Tablas N° 1.5 y 1.6). TABLA N° 1.4 Dosis efectiva típica de exposiciones médicas con fines de diagnóstico, en la década de 1990 (U.K.) Dosis efectiva típica Procedimiento diagnóstico (mSv) Exámenes con rayos x: Extremidades y articulaciones (excepto cadera ) < 0,01 Tórax (película PA única) 0,02 Cráneo 0,07 Espina torácica 0,7 Espina lumbar 1,3 Cadera 0,3 Pelvis 0,7 Abdomen 1,0 IVU 2,5 Trago de bario 1,5 Papilla de bario 3,0 Tránsito de bario 3,0 Enema de bario 7,0 TC de cabeza 2,3 TC de tórax 8,0 TC de abdomen o pelvis 10,0 23
  24. 24. Extremidades y articulaciones (excepto cadera ) < 0,01 Estudios con radionucleidos: Ventilación pulmonar (Xe-133) 0,3 Perfusión pulmonar (Tc-99m) 1 Riñón (Tc-99m) 1 Tiroides (Tc-99m) 1 Hueso (Tc-99m) 4 Estudio cardíaco gatillado (Tc-99m) 6 PET de cabeza (F-18 FDG) 5 Ventilación pulmonar (Xe-133) 0,3 Perfusión pulmonar (Tc-99m) 1 Riñón (Tc-99m) 1 Fondo natural de radiación anual ∼ 2,5 Datos del Comité Nacional de Radioprotección (NRPB) del Reino Unido. TABLA N° 1.5 Clasificación de efectos biológicos deterministas en función de la Dosis Absorbida DOSIS ABSORBIDA EFECTO < 0.1 Sv (< 10 rem) No hay efectos fácilmente detectables. Daños detectables por medios especializados de 0.1 - 0.25 Sv (10 - 25 rem) laboratorios espermiograma, hematológicos, análisis cromosómico. Signos y síntomas clínicos en porcentaje creciente con 0.25 – 1 Sv (25 -100 rem) dosis en todos los irradiados, baja posibilidad de muerte. Esterilidad temporal o recuperable. < 2 Sv (< 200 rem) Baja probabilidad de lesiones permanentes y de muerte. Probabilidad de lesiones permanentes que aumentan con la dosis. > 2 Sv (> 200 rem) La probabilidad de muerte es función de dosis. La muerte es segura sobre 10Sv (1000 rem ) . TABLA N° 1.6 Efectos determinísticos por irradiación localizada sobre diversos órganos ORGANO EFECTO /Observaciones DOSIS UMBRALCristalino (estructura - catarata estacionaria 1 Gy (agudo) o 4 Gy Fraccionadamás radiosensible del ojo) - catarata progresiva hasta ceguera > 4 Gy Esterilidad temporal 2 – 6 Gy (agudo)Ovario Esterilidad permanente 3 – 10 Gy (agudo)Testículo (Estructura Esterilidad temporal 0,15 Gy (agudo)más radionsensible del cuerpo) Esterilidad permanente 6 Gy (agudo) Dosis Letal 50 por irradiación aguda Neumonitis aguda intersticialPulmón > puede evolucionar hacia 8- 10 Gy fibrosis pulmonar (insuficiencia respiratoria)Riñón Dosis de tolerancia 25-30 Gy fraccionada Alteraciones al trazado de EEG eSistema Nervioso inducción de trastornos funcionales. 1 - 2 Gycerebro Necrosis, alteración de > 55 Gy (fraccionados) la memoria y aprendizaje 24
  25. 25. Dosis de tolerancia 40 Gy (fraccionada) muy Médula espinal (mielitis transversa) dependiente del volumen irradiado Derrame pericárdico y Dosis agudas > 20 Gy Sistema Cardiovascular: pericarditis constrictiva o dosis fraccionadas Corazón > 60Gy Sistema cardiovascular: Endarteritis obliterante Injuria tardía Endotelio de vasos sanguíneos radioinducida en órganos Erosiones, úlceras, alteración Efectos temprano Intestino delgado de la absorción, diarrea 2,5 – 3,5 Gy Fístulas, obstrucciones Efectos tardíos Hígado Dosis de tolerancia 30 Gy fraccionada En niños, más radiosensibles, > 20 Gy inducción de retardo del crecimiento Dosis fraccionada Hueso y cartílago En adultos, inducción osteonecrosis > 65 Gy Susceptibilidad al trauma e infección y < 65 Gy retardo en la consolidación de fracturas Depilación temporal 3-5 Gy Depilación permanente > 7 Gy Eritema 3-10 Gy Piel Radiodermitis seca 10-15 Gy Radiodermitis exudativa 15- 25 Gy Necrosis > 25 Gy Depresión de la hematopoyesis 0.4 Sv/año (exposición crónica) Sistema hematopoyético Aplasia medular 1 Sv/ año (exposición crónica)La protección radiológica se da para los individuos, los que pueden ser clasificados en personalocupacionalmente expuesto -el que conscientemente y por motivos de trabajo se exponen a la radiación ypúblico -el que no recibe beneficio directo. En el caso de radiodiagnóstico, el paciente es considerado como elindividuo que recibe un beneficio directo de la irradiación.En la práctica deberá evaluarse la justificación de la irradiación. El médico deberá considerar otros métodos dediagnóstico y tomar en última opción aquella que signifique irradiación. Asimismo, deberá buscar elprocedimiento que minimice la dosis y obtener una buena imagen. No se puede bajar la dosis que signifique unaimagen de mala calidad, porque finalmente conlleva la toma de otra placa que incrementa innecesariamente ladosis que recibe el paciente.El principio de limitación no existe para los pacientes. Actualmente se han establecido niveles de referencia quedepende de cada tipo de exámenes.Para la protección del ser humano en diagnóstico con rayos X se toma en cuenta que debe irradiarse lo mínimoposible para lograr los objetivos del proceso. En este capítulo se verá algunos aspectos que deben observarsepara llegar a ese objetivo. Pero antes de ello vamos a mencionar los límites de dosis que establece elReglamento de Seguridad Radiológica (Decreto Ley 21875 del 29 de mayo).Personal ocupacionalmente expuesto.- La dosis de los trabajadores ocupacionalmente expuesto deben limitarsede modo que no excedan:20 mSv de dosis efectiva en un año, como promedio, en un período de 5 años consecutivos.50 mSv de dosis efectiva en un año, siempre que no sobrepase 100 mSv en 5 años consecutivos.150 mSv de dosis equivalente en un año, en el cristalino.500 mSv de dosis equivalente en un año, para piel y extremidades.Para personal que trabaja en radiodiagnóstico, en la sala de control, la medición de la dosis se realiza con undosímetro de cuerpo entero. Si se trabaja en radiología intervencionista o con fluoroscopía se deberá usardosimetría de cristalino, por lo menos para descartar una actividad continua. El personal que manipula fuentesdeberá usar dosímetro en la muñeca y el personal de medicina nuclear deberá usar dosímetro en los dedos. Laforma dependerá entonces de la actividad. 25
  26. 26. Aprendices y estudiantes.- Para aprendices de 16 a 18 años en situación de capacitación para trabajar conradiaciones y de estudiantes de 16 a 18 años que utilicen radiaciones en el curso de su formación, los límites dedosis son:Una dosis efectiva de 6 mSv en un año.Una dosis equivalente al cristalino de 50 mSv en un año.Público.- La exposición al público como consecuencia de las prácticas no debe exceder de:Una dosis efectiva de 6 mSv por año,Una dosis equivalente al cristalino de 15 mSv en un año,Una dosis equivalente a la piel de 50 mSv por año.Asistentes voluntarios.- La exposición de personas que prestan asistencia voluntaria a pacientes, no como partede su empleo u ocupación, debe restringirse de modo que sea improbable que su dosis exceda 5 mSv duranteel período que abarque el examen diagnóstico o tratamiento de cada paciente.Niños.- La dosis en niños que visiten pacientes que han incorporado sustancias radiactivas debe restringirse amenos de 1 Sv, durante el período de diagnóstico o tratamiento del paciente.Los límites de dosis especificados en esta sección se aplican a la suma de las dosis por exposición externa aradiación penetrante y por incorporaciones en el mismo período.Parámetros básicos de protecciónLa minimización de la irradiación por una fuente externa sobre un cuerpo se obtiene, fundamentalmente,aumentando la distancia a la fuente, disminuyendo el tiempo de irradiación e interponiendo un blindaje ante lafuente. La forma más simple resulta la distancia, la que se puede lograr usando mecanismos de control adistancia. Los brazos mecánicos, por ejemplo, constituyen una forma de aumentar la distancia a la fuente quedesea se manipular. El tiempo de irradiación depende del proceso y no siempre puede disminuirse fácilmente.El blindaje es una forma efectiva de disminuir la irradiación, pero debe hacerse un balance entre el costo ybeneficio para calcular la cantidad de blindaje.En la radiodiagnóstico, debido a la naturaleza de la práctica están definidos los tiempos y las distancias. Demodo que deberá evaluarse adecuadamente el blindaje, es decir la barrera de protección contra la radiación. ***Síndrome Agudo de Radiación, SAREs el conjunto de síntomas y signos consecutivos a la irradiación aguda en todo el cuerpo (Tablas N° 1.7, 1.8,1.9 y 1.10), cuya severidad depende de la magnitud de la dosis de radiación y su distribución temporo-espacial.Se manifiesta en tres formas:Forma hematopoyética: 1-10 GyForma gastrointestinal: 10-20 GyForma neurovascular: > 20 Gy (incluso algunos autores distinguen cardiovascular (20-50 Gy)y neurológica (> 50 Gy). TABLA N° 1.7 Efectos de la exposición aguda en todo el cuerpo Dosis (mSv) Efectos > 50.000 Daños graves en el sistema nervioso central - rápidamente letal. 26
  27. 27. 8.000 - 50.000 Destrucción de la superficie intestinal y los glóbulos blancos – muerte en dos semanas. 4.000 La mitad de los casos mueren en 60 días si no reciben tratamiento médico (Dosis letal 50/ 60) 2.000 – 8.000 Daños en los glóbulos blancos y en el intestino. La muerte se produce por infecciones secundarias, pero en muchos casos se puede evitar con un tratamiento médico 1.000 – 2.000 Síndrome de irradiación – nauseas, vómitos, diarrea - no es Letal. Requiere tratamiento. TABLA N° 1.8 Efectos vs. Dosis Absorbida, en caso de SARDosis Absorbida Efectos Muerte del individuo en un breve lapso de tiempo, entre algunas horas y unos Mayor a 100 Gy días, ya que se producen lesiones en el Sistema Nervioso Central. Muerte entre una y dos semanas después de la irradiación, debido a 10- 50 Gy lesiones gastrointestinales. 5 – 10 Gy Inflamación, eritemas y descamación seca o húmeda de la piel Muerte de la mitad de las personas irradiadas en un plazo de uno a dos 3 - 5 Gy meses, ya que se afecta la médula ósea, productora de células sanguíneas. Alteraciones en diversos órganos y tejidos, que van seguidas de reparación y cicatrización, lo que puede dar lugar a su recuperación Menos de 3 Gy total o parcial. Debe mencionarse que en el caso de los testículos, con una dosis de 2 Gy puede producirse una esterilidad definitiva, en tanto que a 0.1 Gy se produce esterilidad temporal. TABLA N° 1.9 Efectos de la exposición aguda en órganos específicos Dosis (mSv) Órgano Efecto 3 500 Testículos Esterilidad permanente 3 500 Ojos Formación de cataratas 3 000 Ovarios Esterilidad 2 500+ Piel Enrojecimiento de la piel (eritema) y posible pérdida permanente del pelo 500 Médula Formación reducida de glóbulos rojos 150+ Testículos Esterilidad Temporal 27
  28. 28. 60 Feto Posibles malformaciones TABLA N° 1.10 Características del Síndrome Agudo de Radiación Aguda (SAR) Efectos Cerebrales Gastro Intestinales Hematológicos Sistema Nervioso Intestino Delgado Médula Ósea Órgano Afectado Central (SNC) (ID) (MO) Promedio de Dosis 20 5 1 (Gy) Período de latencia 1/2 - 3 horas 3 - 5 días 3 semanas Diarrea, vómito, Signos y síntomas Letargia, Leucopenia púrpura fiebre, alteración principales convulsiones, ataxia infección balance electrolítico. Denudación de Patología Base Inflamación S.N.C. Atrofia Aplasia M.O. mucosa del I.D. Tiempo en que ocurre la muerte (si 2 días 2 semanas 2 días es que ocurre) Paro Cardio- Hemorragia Causa de muerte Colapso circulatorio respiratorio infección Pronóstico Letal Grave Media Gravedad CAPÍTULO II ULTRASONIDOS2.1 Introducción.-La utilización del sonido en el diagnóstico médico se emplea desde hace varios siglos: La técnica de lapercusión fue el primer uso de la acústica en medicina.Por lago tiempo los productores de ultrasonidos fueron los instrumentos de viento: el silbato de Galton y lasirena. 28
  29. 29. En 1912, después de la catástrofe del trasatlántico Titanic, el físico inglés Richardson propone realizar ladetección de los icebergs recibiendo ecos ultrasónicos emitidos por los navíos.En 1917, el ingeniero naval Paul Langevin, que trabajaba en Francia en la detección de submarinos,resuelve el problema de una emisión ultrasónica de energía suficiente adoptando el fenómenopiezoeléctrico.En 1943, Dussik, con el empleo del ultrasonido emitido en forma continua, pone de manifiesto el sistemaventricular cerebral.En 1952, Howry realiza las primeras ecografías bidimensionales.En 1955, Leksell pone a punto la ecoencefalografía, mientras que Firestone, Hertz y Esler sientan las basesdel diagnóstico ecocardiográfico.En 1969 se realiza en Viena el primer congreso mundial de diagnóstico por ultrasonido en medicina.En 1976 aparecen los primeros aparatos que ecotomografías con escala de grises, progreso que permitiríala gran difusión de este medio de diagnóstico. De igual manera en esta década se empiezan a producir losprimeros dispositivos con la modalidad Doppler.En la década de los 80, se obtiene un sistema de ultrasonido totalmente informático con base de datos,menú y programas de usuario.En 1985 el transductor transvaginal fue el primero en su tipo en el mercado mundial, era una sondapanorámica con un ángulo de barrido de 240 grados.En 1989 se presentó al mundo el primer sistema de ultrasonido en 3 dimensiones.En la década del 1990 aparece el sistema de ultrasonido 3D de tercera generación. En 1998 fue inventadala tecnología “3D live” (4D). *** 2.2 PRINCIPIOS FÍSICOS DE LA ACÚSTICASONIDO. Es una forma de energía que se propaga en un medio material como ondas de presión sucesivas(o vibraciones mecánicas). Es un desplazamiento molecular producido por una fuerza mecánica externa,cuya dirección e intensidad esta dado por dicha fuerza y cuando cesa ésta, las moléculas regresan a suposición original. En ausencia del medio (en el vacío) no existe esta propagación. Podemos considerar a lasmoléculas del medio como unidas entre sí por resortes que representan las características de aquél:atenuación, viscosidad, elasticidad, etc.Al producirse una excitación mecánica, por ejemplo, un grito o un golpe, ocurre una vibración a partir de lafuente, que se traduce a las moléculas más cercanas como una desviación de su posición de equilibrio, einicia un movimiento vibratorio armónico, que se trasmite molécula a molécula, a través de niveles deposición: compresión o expansión, y que continuaría hasta el infinito si no hubiera roces internos o efecto deviscosidad del medio (atenuación)(Fig. 2.1). 29
  30. 30. La vibración se propaga a partir de su punto de origen longitudinalmente, molécula a molécula, a lo largo deuna distancia considerable y es llamada onda sonora longitudinal. No existe desplazamiento de lasmoléculas en sí, sino un movimiento vibratorio armónico de éstas, que se reduce a pequeñas vibracionesalrededor de la posición de equilibrio que tenían originalmente, y estas vibraciones se comunican moléculaa molécula avanzando en cierto sentido. De esto surge inmediatamente que cuanto más alejadas estén lasmoléculas entre sí, más dificultad habrá en la propagación de la onda mecánica, es decir, más lenta será suvelocidad y más tiempo tardaría en llegar la perturbación a cierta distancia del origen del fenómeno. En lasiguiente tabla algunas velocidades en diferentes medios de las ondas sonoras (Tabla N° 2.1). TABLA N° 2.1 Velocidad del sonido en algunos Tejidos y materiales corporales Tejido/materia Velocidad (m/seg) Aire 331 Grasa 1450 Agua destilada 1498 Tejidos blandos 1540 Cerebro 1541 Hígado 1549 Riñón 1561 Bazo 1566 Músculo 1585 Hueso craneal 4080En un sólido podemos considerar a todas las moléculas vinculadas rígidamente por barras en vez deresortes y en este caso el sonido se trasmite mucho más rápido, casi en forma instantánea. La velocidad delsonido o propagación es por lo tanto finita y depende de las propiedades del medio en el cual se efectúa. Lavelocidad es tanto mayor cuanto más elevada sea la densidad del medio.La onda sonora. Al producirse la propagación de la onda vibratoria y a causa de la naturaleza de lasfuerzas elásticas que unen a las moléculas (en medios acuosos), las distancias entre éstas no permanecenconstantes, y a cada instante hay regiones en las cuales las distancias intermoleculares son más pequeñasy otras en las que son más grandes. La presión en un punto dado es proporcional a la concentración demoléculas y, por de ende, será mayor en las regiones donde las distancias intermoleculares sean menores.Lo interesante es que verse las distancias entre dos máximos de alta presión o de baja presión semantienen constantes, lo cual puede graficado en la curva de presión, donde se representa la amplitud ovalor de presión dado por la concentración molecular en función de la distancia a la fuente emisora. A estetipo de onda, en que las moléculas vibran alrededor de su posición de reposo a lo largo de la dirección depropagación de la onda, se la llama “onda longitudinal”, y es la que utilizamos para nuestro estudio (Fig. 30
  31. 31. 2.2).ECO: Es el fenómeno acústico producido por la reflexión de ondas sonoras en un obstáculo y que consisteen la percepción de un segmento análogo, pero más débil (Fig. 2.3). La aplicación de los ultrasonidos en eldiagnóstico médico se basa en el principio del eco, es decir, es un método que registra imágenesproducidas por los ecos provenientes de los tejidos corporales. y por dicho motivo se llaman a estasexploraciones ecografías, ya sean encefálicas, cardiacas, abdominales, tiroideas, etc.Reflexión y atenuación del sonido. La propiedad de los tejidos responsable de la reflexión del sonido(eco) se llama impedancia acústica (Z). Depende de la densidad del medio (P) y de la velocidad de la onda(V), relación que se expresa mediante la ecuación: Z = VP. Cada tejido o material tiene un valor Zcaracterístico y, por tanto, diversa capacidad para reflejar las ondas sónicas (Tabla N° 2.2). TABLA N° 2.2 Impedancia acústica característica (Z) de algunos materiales y tejidos corporales Materia o tejido Z (g/cm2seg)10-5 Aire 0.0001 Agua 1.5 Grasa 1.4 31

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