características físicas de los equipos de radiodiagnóstico

1. TEMA 2: CARACTERÍSTICAS
FÍSICAS DE LOS EQUIPOS DE
RADIODIAGNÓSTICO.
Curso de Protección Radiológica para dirigir instalaciones
de Rayos X con fines de diagnóstico médico.
Francisco Blázquez Molina
Servicio de Protección Radiológica
HUiP La Fé, Valencia

2. Índice:
1. Características físicas de los equipos de radiodiagnóstico:
1. 1. Introducción.
1. 2. Componentes del tubo.
1. 3. Espectro de rayos X.
1. 4. Factores que modifican la forma del espectro de rayos X.
1. 5. Efecto talón.
1. 6. Curvas de carga.
1. 7. Colimación.
1. 8. Control automático de exposición.
1. 9. Rejillas antidifusoras.
1. 10. Receptores de imagen.
1. 11. Influencia del haz de radiación en la calidad de la imagen y
en la dosis al paciente.

3. 1. Características físicas de los
equipos de radiodiagnóstico.

4. 1.1. Introducción: ideas generales.
- Generación de rayos por radiación de frenado
(Bremsstrahlung) o por ionización y
desexcitación.
- Sólo un 1 % de la energía transferida en la
colisión se transforma en rayos X.
- La energía máxima de los rayos X, es la energía con
la que se aceleran los electrones.
- A mayor electrones, más
RX. Se debe aumentar la
corriente.
- A mayor tensión ánodo-
cátodo, mayor energía y
mayor cantidad de RX.

5. 1.2. Componentes del tubo: generador y filamento.
Generador
• Circuito de alto voltaje
• Circuito del filamento
• Cronómetro
Filamento
• Es atravesado por una corriente que provoca un
calentamiento. Al hacerlo, genera un nube de electrones
por efecto termoiónico.
• Se usan materiales de Z alto, buena conducción de calor,
y resistentes a las altas temperaturas: wolframio.
• Habitualmente hay dos filamentos: foco fino y foco
grueso.

6. 1.2. Componentes del tubo: ánodo y voltaje.
Ánodo
• En él inciden los electrones, generando rayos X.
• Suelen ser de Wolframio: más eficientes, alto punto de
fusión y disipa bien el calor.
• La superficie anódica se inclina: se reduce el tamaño del
foco efectivo para conseguir más detalle en la imagen, con
el inconveniente del efecto talón.
• El ánodo puede ser estacionario o rotatorio.
Voltaje
• Separa los electrones del filamento y los
hace incidir en el ánodo.
• Al aumentar el voltaje, aumenta el número
de electrones que se separan. Es posible
alcanzar un voltaje de saturación.

7. 1.2. Componentes del tubo: ánodo y voltaje.
Ánodo
• En él inciden los electrones, generando rayos X.
• Suelen ser de Wolframio: más eficientes, alto punto de
fusión y disipa bien el calor.
• La superficie anódica se inclina: se reduce el tamaño del
foco efectivo para conseguir más detalle en la imagen, con
el inconveniente del efecto talón.
• El ánodo puede ser estacionario o rotatorio.
Voltaje
• Separa los electrones del filamento y los
hace incidir en el ánodo.
• Al aumentar el voltaje, aumenta el número
de electrones que se separan. Es posible
alcanzar un voltaje de saturación.

8. 1.2. Componentes del tubo: vacío y blindaje.
Vacío
• Indispensable para el correcto
funcionamiento.
• De no existir, podría dañar el filamento.
Blindaje
• Los rayos X se emiten isótropamente.
• Hay que atenuar la radiación de fuga
(<1 mGy/h según la ICRP a máxima potencia). Se utiliza Plomo.
• Se debe aislar eléctricamente el blindaje (conectado a tierra) de los cables de
alta tensión, para evitar cortocircuitos.
Se utiliza aceite mineral.

9. 1.2. Componentes del tubo: filtros.
Filtración inherente
• Atenuación debida al paso de los
fotones por el envoltorio de vidrio, el
aceite aislante…
• Se mide en mm de Al, y suele estar
entre 0,5 y 1 mm de Al.
Filtración añadida
• Provocada por absorbentes colocados a la salida
del haz.
• Se consigue aumentar la energía media del haz,
haciendo que haya más interacción fotoeléctrica.
Repercute en la calidad de la imagen.
• Se suele emplear Aluminio o Cobre.
• Siempre se reduce el número total de fotones,
por lo que hay que aumentar el tiempo de
exposición.

10. 1.3. Espectro de rayos X.
Componentes del espectro:
• Espectro continuo:
Los electrones se aceleran hasta una energía
correspondiente al kV aplicado. Al incidir con
el ánodo, los fotones generados pueden llevar
cualquier energía desde 0 keV hasta el valor
máximo establecido. Dichos fotones
contribuyen a formar el espectro continuo
• Espectro característico:
Los electrones excitan átomos, que pierden
este excedo de energía dando lugar a un
espectro continuo, con picos de emisión en
energías propias de cada elemento. Dicha
energía depende del número atómico del
material.

11. 1.4. Factores que modifican la forma del
espectro de rayos.
• Tensión:
La tensión seleccionada será la que posean los fotones más
energéticos del espectro continuo. Se usan técnicas de bajo voltaje
en técnicas que requieran mucho contraste (mamografía), y voltajes
más altos en aquellos que necesiten mucha absorción (abdómenes).
• Intensidad de corriente y tiempo de exposición:
Aumentar tanto la intensidad de corriente como el tiempo de
exposición sólo tiene incidencia en el número de fotones que
contiene el haz de rayos X. Se usan intensidades altas con el fin de
reducir el movimiento del paciente, lo cual emborrona la imagen.
• Material del ánodo:
Al variar el material del ánodo, variará la componente del
espectro característico del haz. En caso de mamografía, se suele
utilizar molibdeno ya que la energía de su pico característico se
sitúa entre 17-22 keV, con lo que se consigue una calidad
adecuada en la imagen. También se suele utilizar Rh o W.

12. 1.5. Efecto talón.
• Perdida de homogeneidad en la intensidad
del haz provocada por la auto absorción en el
ánodo.
• También llamado efecto anódico.
• Los rayos paralelos a la superficie del ánodo,
recorren más distancia dentro de este. Sufren
una atenuación mayor.
• Los extremos del haz recorren más distancia
hasta el paciente, reduciéndose su intensidad.
• El efecto talón varía dependiendo de las
características del tubo. Es mayor conforme
el ánodo se deteriora y aparecen rugosidades.
• Para una distancia foco-película mayor, el efecto
es menos importante.
• Se puede compensar poniendo por el lado
del ánodo la zona del paciente de menor
espesor o densidad.

13. 1.6. Curvas de carga.
• La tasa de calor generado en el tubo es proporcional al voltaje (kV) y a la corriente (mA).
• Debemos estar seguros que el tubo no se daña.
• Los fabricantes proporcionan las curvas de carga: representación gráfica de la intensidad en
ordenadas y escala lineal y el tiempo de exposición en el eje de abscisas en escala logarítmica.
• Estas curvas nos dan los valores límites de tiempo e intensidad para un voltaje determinado.
• La curva es característica de cada equipo. Dependen del área de ánodo irradiada, de su tamaño,
ángulo con el que inciden los electrones, forma de onda…
Ejemplo:
Si queremos un estudio que
emplee 120 mAs:
-1200 mA y 0,1 s, el máximo kV
que podremos usar será 70 kV.
-800 mA y 0,15 s, el máximo
kV podrá ser 100 kV.

14. 1.7. Colimación.
• La radiación dispersa depende del
voltaje, del tamaño de campo y del
grosor.
• Reduciendo el área irradiada,
reducimos la radiación dispersa,
mejorando la calidad de la imagen.
• Pueden ser rectangulares, cónicos, de
láminas…
• La mayor parte de los equipos
cuentan con un sistema que ilumina
la zona que se va a irradiar
directamente.
1.8. Control automático de exposición.
• Se colocan cámaras de ionización sobre el receptor de imagen. Se mide la radiación que llega
hasta un cierto valor, momento en el que se detiene la generación de rayos X.
• Evita la subexposición (que provocaría una repetición de la imagen) y la sobreexposoción.

15. 1.9. Rejillas antidifusoras: reducción de la
radiación dispersa.
• Consiste en una serie de láminas radiopacas
separas por espacios que dejan pasar la
radiación proveniente del foco de rayos X.
• Produce un aumento de la dosis al paciente,
pero mejora la calidad de la imagen.
• Para evitar sombras indeseadas, se
usan rejillas móviles.
• Las rejillas se describen por el
factor de rejilla, el número de
láminas por cm y el contenido
en plomo.
𝑟 =
ℎ
𝑑
Donde: h=altura de la rejilla
d=separación entre láminas

16. 1.10. Receptores de imagen.
• Parámetros que definen la calidad de imagen
- Brillo.
- Resolución espacial. - Contraste.
• Sistema película-pantalla: emulsión sensible a la radiación.
• Intensificadores de imagen: material fotoemisivo o fotocátodo.
• Sistemas digitales: CR (Computed Radiography) o DR (Digital Radiography).
- CR: lámina de fósforo fotoestimulable, que es necesaria revelar y borrar
antes de una nueva adquisición.
- DR: se utilizan paneles planos (flat panel) y tienen la principal ventaja
de que es posible ver la imagen directamente, sin revelado.