El uso de los rayos X es tomado como una herramienta muy importante para el diagnóstico de algunas enfermedades; por tanto, es importante para el clínico la adquisición de conocimientos que le permitan realizar una lectura sistemática y saber interpretar los signos patológicos que puedan aparecer. El amplio uso de la TC representa probablemente el avances más simple en la radiología diagnóstica. Sin embargo, ya comparado con la radiografía, la TC implica dosis de radiación mucho más altas. Existen diversos aspectos físicos relacionados en cada tipo de imagen médica desde radiación externa hasta ondas mecánicas relacionadas con el sonido. La resonancia magnética está basada en el campo magnético de los átomos de hidrógeno del cuerpo humano, la ultrasonografía se basa en ondas mecánicas sonoras y las imágenes Médicas de la medicina nuclear, las cuales recientemente han tomado una gran auge, se basan en la radiación emitida por radiofármacos para la formación de imágenes claras, lo que permite un mejor diagnóstico.

1. FUNDAMENTOS FÍSICOS
DE LA IMAGEN MÉDICA
Universidad Autónoma de Chiriquí
Facultad de medicina
Escuela de medicina
Presentado por:
Jean Bosquez 9-762-794
Ana Martinez 4-821-626

2. La producción de rayos X se lleva a cabo
en un tubo o ampolla de vidrio donde se
ha hecho el vacío. En su interior dispone
de un filamento incandescente (cátodo,
punto de menor potencial) que emite
electrones por efecto termoiónico, en
número tanto mayor cuanto mayor sea la
intensidad de la corriente que circula por
él. Estos electrones son acelerados
mediante una diferencia de potencial, del
cátodo al ánodo que está a un potencial
positivo con respecto al primero.
Rayos X

3. TIPOS DE
RADIACIÓN

4. Radiación de frenado
o Bremsstrahlung.
Ley de Douane-Hunt
• En un tubo de rayos X, los electrones se
aceleran en el vacío mediante un campo
eléctrico y se disparan hacia una pieza de
metal llamada "objetivo". Los rayos X se
emiten a medida que los electrones se
ralentizan (desaceleran) en el metal.
• El espectro de salida consiste en un espectro
continuo de rayos X, con picos agudos
adicionales en ciertas energías
• El espectro continuo se debe a bremsstrahlung,
mientras que los picos agudos son rayos X

5. Ley de Douane-Hunt
El máximo de frecuencia esta dado por: Vmax
Que corresponde a una longitud de onda mínima
Donde h es la constante de Planck, e es la carga del
electrón y c es la velocidad de la luz.
La ley de Douane-Hunt nos muestra que λ (longitud de
onda de los rayos X emergentes) y V (diferencia de
potencial entre ánodo y cátodo) son inversamente
proporcionales, esto es, que la longitud de onda mínima
del espectro de radiación continuo (E máx) es
inversamente proporcional a la diferencia de potencial
de funcionamiento del aparato.

6. Radiación
característica La otra forma de interacción de los electrones que
llegan al ánodo es con los electrones del blanco,
bien con electrones profundos desplazándolos de
su órbita (excitación) o bien arrancando
electrones de las capas más externas (ionización).
En el primer caso, el hueco será ocupado por un
electrón de las capas superiores, emitiendo el
exceso de energía en
forma de radiación X.
A diferencia de la radiación de frenado, la energía
del haz de fotones de la radiación característica
producido estará bien definida y se observará
como picos claros en el espectro, superpuesto al

7. Factores que influyen
sobre
el espectro de
emisión de rayos X
• Voltaje
• Intensidad de la corriente
• Material del ánodo
• Filtración

8. Un Electrocardiógrafo trabaja a una tensión interna de 15 Kv, determina la longitud de onda
en Amstrongs de los rayos X emitididos.
PROBLEMA DE APLICACIÓN

9. EL R A D IO D IA G N Ó S T ICO
CO N V EN C IO N A L

10. Esta técnica de obtención de
imágenes se basa en el uso de rayos
X. Se aplica este tipo de radiación
sobre la zona a examinar y, según la
densidad de las diferentes
estructuras orgánicas, los rayos X
sufren una mayor o menor
atenuación, por lo que el haz de
salida que haya atravesado
estructuras más densas estará más
atenuado.

11. PROPIEDADES DE
LOS RAYOS X
• Penetran en la materia orgánica y se
absorben de manera selectiva.
• Producen luminiscencia o fluorescencia
cuando inciden sobre determinadas
sustancias químicas.
• Actúan sobre la emulsión sensible de
una película igual que lo hace la luz
visible sobre una emulsión fotográfica.
• Producen ionizaciones al interaccionar
con la materia.
PARÁMETROS
FUNDAMENTALES
• Calidad
• Cantidad
• Tiempo de exposición

12. ABSORCIÓN DE LOS
RAYOS X
La radiación, al incidir sobre la película radiográfica, la
ennegrece, y ésta queda blanca (transparente, en realidad)
cuando no le llega radiación.
La fórmula del coeficiente de atenuación fotoeléctrico, que
viene dado por la Ley de Bragg-Pierce, es:
K es una constante, Z es el número atómico del cuerpo y es la longitud
de onda de la radiación. Por tanto, la atenuación será mayor cuanto
mayor sea la longitud de onda (radiación menos energética o blanda) y
cuanto mayor sea el número atómico del tejido: el óseo presenta una
gran absorción, mientras que la grasa es más radiolúcida que el resto de

13. En radiología convencional se consideran cuatro densidades
naturales y una densidad artificial:
• Densidad aire: los componentes del aire poseen un valor
de Z bajo (nitrógeno en un 75% [Z = 7], oxígeno en un 20% [Z
= 8].
• Densidad grasa: se comportan como estructuras casi
transparentes y aparecen en la imagen radiográfica como
gris.
• Densidad del agua: la diferencia con la densidad de las
estructuras grasas es muy pequeña, por lo que los
elementos como el músculo y los tejidos blandos producen
un color gris pálido.
• Densidad hueso: típica de los huesos y también de los
dientes, las calcificaciones, etc. Estructuras formadas por
átomos de número atómico relativamente alto, como el
fósforo (Z = 15) y el calcio (Z = 20).
• Densidad metal: es habitual el uso de metales para
prótesis o contrastes artificiales, como el bario (Z = 56) o

14. Factores importantes a considerar a la hora de realizar una
radiografía se deben a la geometría: ampliación, distorsión y
tamaño del foco.
• El factor de ampliación (FA) es el cociente entre la distancia
foco-película (DFP) y la distancia foco-objeto (DFO)
CALIDAD DE LA
IMAGEN.
FACTORES
GEOMÉTRICOS
• Otro factor geométrico que afecta es la oblicuidad, esto es, si la
radiación no es perfectamente perpendicular al objeto en estudio.
La imagen dependerá de la posición relativa entre el foco, la película
y el objeto.
• Por último, un tamaño de foco pequeño proporcionará una imagen
más nítida. los tubos de rayos X no poseen un tamaño infinitamente
pequeño, por lo que los bordes de las imágenes no son
perfectamente nítidos y se produce una zona de borrosidad que se
denomina «penumbra» (de ancho p ), también afectada por la
distancia objeto-película (DOP) y por la DFO.

15. LA
RADIOSCOPIA
Fluoroscopia o radioscopía: similar al anterior pero permite estudios dinámicos, es
decir, ver secuencias de video en tiempo real. Generalmente con el uso líquidos de
contraste. Se utilizan tubos intensificadores de imagen y cadenas de TV convencionales.
Aplicaciones:
< Seguimiento y visualización del tracto gastro-intestinal.
< Esófago, intestino grueso y delgado, etc.

16. INTENSIFICADOR DE LUZ
TÉCNICAS ESPECIALES
en radiodiagnóstico
convencional
• Este dispositivo soluciona el principal problema de las
pantallas de radioscopia al producir una imagen mucho
más brillante y nítida que las pantallas fluorescentes. es un
dispositivo que recibe el haz de radiación remanente y lo
transforma en luz visible e intensifica la imagen
• Radiografías con contraste
• Telerradiografías
• Radiografía ampliada
• Radiografía dental
• Xerorradiografía
• Mamografía
• Estereorradiografía

17. RADIOLOGÍA DIGITAL

18. El término «radiología digital» hace referencia
a la obtención de imágenes directamente en
formato digital, y estas técnicas han
desbancado a la radiología tradicional o
convencional, de modo que podríamos hablar
de que la radiología digital ya es la tradicional.

19. El proceso de transformación de
analógico a digital descompone la
imagen en una matriz de elementos (o
cuadrados pequeños)
que reciben el nombre de píxeles
(Picture Element). A cada pixel
corresponde un área de la imagen
original definida por su localización
espacial y por un determinado valor de
gris. Cuanto mayor número de píxeles
utilicemos (píxeles más pequeños) para
representar una imagen en formato
digital, mayor resolución tendrá, pero
también ocupará más espacio al
almacenarla.

20. TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA

21. Cuando el haz de rayos X atraviesa un volumen del
cuerpo (vóxel, elemento de volumen expuesto a los rayos
X, que viene de volumen X ray element) es atenuado y
produce un valor dentro de la escala de grises (pixel) para
ese determinado volumen.
• El pixel está en dos dimensiones (2D)1x1; mientras
que el vóxel representa información de un espacio
(3D) 1x1x13.
Conceptos básicos Densidad y escala de grises
Los valores de densidad de cada uno de los píxeles se
normalizan respecto a un material de referencia, el
agua, y se representan en una escala de grises de
manera que el blanco corresponde al valor de máxima
densidad y el negro al de mínima.

22. LA RESONANCIA MAGNÉTICA

23. Resonancia Magnética
• Utiliza campos magnéticos y radiación no ionizante de RF
para la obtención de las imágenes.
• La RM se basa en la interacción con la materia de campos
magnéticos y ondas de RF.
• Las imágenes por RM se obtienen en los siguientes cinco
pasos:
• Se coloca al paciente dentro de un imán.
• Se envía una onda de RF.
• Se interrumpe la onda de RF.
• Se recibe la señal emitida por el paciente.

24. Núcleo atómico en un campo magnético
Al someter una zona orgánica a un campo magnético intenso, los
momentos individuales se orientan en la dirección del campo magnético
aplicado, pero algunos en el mismo sentido (paralelo) y otros en sentido
contrario (antiparalelo), siendo el momento magnético M (en la dirección z)
resultante muy débil, pero en la misma dirección y sentido que el campo B0.
La diferencia energética entre las orientaciones paralela y antiparalela es
proporcional al campo aplicado:
La RM se basa en el comportamiento de los núcleos de los átomos de
hidrógeno en presencia de campos magnéticos
donde h es la constante de Planck
Suministrando una energía igual a ∆E
(mediante ondas electromagnéticas de RF)
podemos inducir transiciones de un nivel
energético a otro y, por tanto, modificar la
orientación del momento angular total
(magnetización paralela)
La frecuencia de rotación
correspondiente recibe el nombre de
frecuencia de Larmor o frecuencia de
precesión v0, que podemos expresar
como:
y es específica para cada especie de
núcleo y directamente proporcional al
valor del campo magnético.
0 es la frecuencia del giro de
precesión y proporcional a B0.

25. Obtención de imágenes
mediante RM
Cuando se coloca un paciente en un equipo de RM en la zona de estudio se
producen dos efectos:
• un momento angular Mz
• un movimiento de precesión de los protones alrededor del campo B0
aplicado.
Si además se aplica un pulso de RF con una frecuencia igual a la frecuencia de
Larmor, se produce una transferencia de energía por resonancia.
En este tiempo suceden dos cosas:
1. Algunos protones se reorientarán, reduciéndose el momento magnético M.
2. Los protones tendrán un movimiento de precesión sincrónicamente
acompasado.

26. RELAJACIÓN
Una vez cesa el pulso de RF, los protones excitados comienzan a
recuperar su estado inicial de equilibrio tras un periodo de
tiempo.
En este proceso de relajación se produce un desfase de los
protones que tenían un movimiento de precesión sincrónico,
haciendo que el momento Mxy disminuya rápidamente
(relajación transversal) y que se recupere el momento
magnético inicial Mz (relajación longitudinal). Ambas
relajaciones se producen en tiempos determinados.
El tiempo T 1 es el tiempo que tarda la
magnetización longitudinal en
recuperar el 63% de su valor de
equilibrio.
El tiempo T2 es el que tarda la
magnetización transversal en
descender un 63% su valor máximo, o
equivalentemente en mantener un
37% de su valor inicial.

27. 5 pasos de la RM
2.RESONANCIA
si se aplica un pulso con frecuencia
igual a la frecuencia de Larmor (v0 =
42,58 • B(0) MHz•T -1) para que haya
resonancia , se producirán
transiciones energéticas y se
3.RELAJACIÓN
La pérdida de energía se traduce en una
emisión de RF (por parte del paciente).
1.CAMPO MAGNÉTICO
El paciente es sometido a un campo
magnético, supongamos en dirección Z.
5.GENERACIÓN DE LA IMAGEN
4.PROCESAMIENTO Y ALMACENAJE
La imagen se forma en escala de grises.
-Máx. señal: Blanco
-Ausencia de señal: negro
La señal de RF emitida por el paciente es
almacenada y analizada mediante un
ordenador .

28. EQUIPOS DE RESONANCIA MAGNÉTICA
La exploración entre magnetización, resonancia
y relajación puede durar 20-60 minutos, durante
los cuales el paciente debe permanecer
prácticamente inmóvil
Las unidades de RM constan de una sala de control y una
sala de exploración.
La unidad de exploración consta de un imán principal que
produce un campo magnético muy intenso y homogéneo.
Se utilizan bobinas para producir campos magnéticos
variables o gradientes en las tres direcciones, para enviar
el pulso de RF y para recibir la señal de RF procedente del
paciente.
La unidad se completa con un sistema informático que
permite la adquisición de datos, la reconstrucción y el
tratamiento

29. ULTRASONOGRAFÍA

30. • Se basa en la utilización de una onda mecánica,
sonora, de frecuencia superior al límite audible
por el oído humano, más allá de los 20.000 Hz.
• El diagnóstico mediante ultrasonidos se basa en
la detección, la representación y el análisis de las
reflexiones (ecos) que sufre la energía acústica en
las diferentes interfases del cuerpo humano. Una
interfase es la superficie que separa dos medios
cuya impedancia acústica (capacidad de
transmitir el sonido) es diferente.
Ultrasonografía

31. Efecto Piezoeléctrico
La producción artificial de ultrasonidos se consigue de diferentes maneras:
• Silbatos y sirenas que emiten a frecuencias superiores a 30
kHz. El silbato de Galton, que utilizaba para llamar a su
perro, produce ultrasonidos de 25 kHz.
• La magnetoestricción, que consiste en la disminución de la
longitud de ciertos materiales ferromagnéticos, como el
níquel, en presencia de un campo magnético.
• Por efecto piezoeléctrico, que es la manera más utilizada en
la práctica médica. Este efecto consiste en aplicar presión a
cristales o láminas piezoeléctricos, con lo que se inducen

32. La velocidad de propagación depende de la resistencia del medio a la
compresión, la cual depende de su densidad y de su elasticidad. La energía
de una onda se atenúa a medida que se propaga.
Cada medio está caracterizado por una impedancia acústica que viene dada
por:
donde p es la densidad del medio y c la velocidad de propagación
La cantidad de energía reflejada o transmitida cuando un haz alcanza una
interfase perpendicularmente depende la diferencia de impedancias entre
los dos medios, de manera que el coeficiente de reflexión (R) puede definirse
como:
Propiedades
Físicas
PROPAGACIÓN
DIRECCIONALIDAD
cuanto mayor sea la
frecuencia, mayor será la
direccionalidad del haz
INTENSIDAD DEL
HAZ
las intensidades utilizadas
terapéuticamente oscilan entre 0,5
y 2 W/cm2, y las utilizadas en el
diagnóstico son mucho más bajas,
entre 1 y 10 mW/cm2.
donde Z1y Z2 son las impedancias de los medios. Si
ambos medios tienen la misma impedancia, no se
produce reflexión. Por este motivo se utiliza un gel en el
transductor (emisor de ultrasonidos), para conseguir un
acoplamiento de impedancias y evitar reflexiones no
deseadas en la piel del paciente.

33. Ecografía Doppler
La ecografía Doppler permite el análisis del eco producido por
tejidos y fluidos en movimiento, en los que se produce efecto
Doppler que proporciona información sobre la velocidad de estos
órganos.
El efecto doppler es el aumento o disminución de la frecuencia
de una onda sonora cuando la fuente que la produce y la
persona que la capta se alejan la una de la otra o se aproximan
la una a la otra
donde C es la velocidad de propagación de la onda, fE es la
frecuencia emitida por el emisor, fR es la frecuencia
percibida por el receptor, vR es la velocidad de movimiento
del receptor y v es la velocidad de movimiento del emisor.
La expresión más general para calcular la frecuencia percibida por el receptor es:

34. En una ultrasonografía, en la cual el emisor está quieto, podemos expresar el cambio en
frecuencia como:
donde ∆F es el cambio en frecuencia, Ft es la frecuencia del ultrasonido emitido, v es la velocidad
de la estructura en movimiento y c es la velocidad de propagación del ultrasonido en ese medio.
La determinación de este cambio en frecuencia depende del ángulo de incidencia, por lo que la
expresión general será:
Ecografía Doppler

35. Problema de aplicación 2: Efecto Doppler
** las ondas llegan al acantilado con una frecuencia diferente
a fE ya que el emisor (la sirena) se está moviendo.
Tomando la sirena como emisor y el acantilado como receptor:
vR = 0 y vE = −v1 ya que el emisor se aproxima al receptor (el
acantilado). La frecuencia con la que llegan las ondas al
acantilado (fR1) y, una vez rebotadas, luego al observador es:
Sustituyendo los valores numéricos del
problema, obtenenmos:
La frecuencia de las ondas que llegan al observador
directamente de la sirena variará también debido al efecto
Doppler. Tomando en este caso la sirena como emisor y el
observador como receptor: vR = 0 y vE = v1 ya que el emisor se
aleja del receptor. La frecuencia con la que llegan las ondas al
observador (fR2) es:
ECUACIÓN:
Sustituyendo los valores
numéricos del problema,
obtenenmos:
La diferencia entre las frecuencias que
llegan al observador es:

36. ECOGRAFÍA DE
TRANSMICIÓN
Un emisor y un
receptor enfrentados
y analizando los ecos
y las ondas
transmitidas permite
la obtención de
imágenes de alta
calidad.
Sistemas de diagnóstico
basados en ultrasonidos
• En los últimos años, los
avances en los métodos de
análisis de imagen han
favorecido la aparición de
nuevas técnicas
ultrasonográficas y la mejora
de las existentes.
• Así, pueden llegar a
producirse imágenes en cuatro
dimensiones, esto es,
imágenes en 3D y con
movimiento en tiempo real

37. IMAGEN EN LA MEDICINA NUCLEAR

38. • En los servicios de Medicina Nuclear se elaboran radiotrazadores o
radiofármacos que se introducen en el organismo para obtener
imágenes funcionales del interior de cuerpo humano mediante la
captación de la radiactividad emitida por el paciente mediante una
gammacámara y así realizar su seguimiento.
• Se consiguen imágenes que no son sólo morfológicas, sino también
funcionales y morfofuncionales.
• Existen numerosas técnicas de diagnóstico y análisis de imagen en
Medicina Nuclear.
Imagen en la medicina nuclear
PET Y SPECT

39. RADIOFARMACIA
Se encarga del estudio y la preparación de
radiofármacos, sustancias radiactivas utilizadas en la
Medicina Nuclear como trazadores para el diagnóstico y
el tratamiento de enfermedades.El más utilizado es el
tecnecio 99m (99mTc)
TECNECIO 99m
Un isómero del tecnecio 99, es el radioisótopo más utilizado en Medicina
Nuclear. El 99mTc combinado con estaño se une a los eritrocitos y permite
localizar trastornos del sistema circulatorio. Unido a un anticuerpo
monoclonal puede unirse a células cancerosas, con lo cual, al inyectarlo
en un paciente y registrar mediante una gammacámara la radiación
emitida por éste tras un espacio de tiempo, permite localizar el tumor. Al
combinarlo con pirofosfato se adhiere a los depósitos de calcio, y así

40. TOMOGRAFÍA
POR EMISIÓN DE
POSITRONES
Se basa en evaluar la actividad de un trazador de vida corta
mediante tomógrafos que detectan la radiación gamma
proveniente del paciente.
El radiofármaco más utilizado para realizar una PET es el
flúor 18, este trazador es absorbido por los tejidos y órganos
con una gran avidez por la glucosa,característica principal de
los tejidos neoplásicos; por eso se utiliza en estudios
oncológicos
Se trata de una técnica diagnóstica no invasiva que permite
determinar la actividad metabólica de tejidos y órganos.
La radiación gamma
detectada tiene un valor
de 511 keV y proviene de
la aniquilación de un
positrón y un electrón
cortical.

41. TOMOGRAFÍA
POR EMISIÓN DE
FOTÓN ÚNICO
Es muy parecida a la radiografía,
pero detecta la radiación gamma
proveniente del interior del
paciente y a éste no se le irradia
desde fuera con rayos X..
La SPECT registra los rayos gamma provenientes
de trazadores como el 99mTc. Esta técnica es
similar a la PET, pero con la diferencia de que los
fotones gamma son generados directamente
por el trazador y no por la aniquilación de un
positrón y un electrón cortical, la imagen
generada es de peor calidad.

42. El uso de los rayos X es tomado como una herramienta muy importante para el diagnóstico de
algunas enfermedades; por tanto, es importante para el clínico la adquisición de conocimientos
que le permitan realizar una lectura sistemática y saber interpretar los signos patológicos que
puedan aparecer.
El amplio uso de la TC representa probablemente el avances más simple en la radiología
diagnóstica. Sin embrago, ya comparado con la radiografía, la TC implica dosis de radiación
mucho más altas.
Existen diversos aspectos físicos relacionados en cada tipo de imagen médica desde radiación
externa hasta ondas mecánicas relacionadas con el sonido.
La resonancia magnética está basada en el campo magnético de los átomos de hidrógeno del
cuerpo humano, la ultrasonografía se basa en ondas mecánicas sonoras y las imágenes Médicas
de la medicina nuclear, las cuales recientemente han tomado una gran auge, se basan en la
radiación emitida por radiofármacos para la formación de imágenes claras, lo que permite un
mejor diagnóstico.
Conclusiones

43. Referencias Bibliográficas
• Nájera López, A., Arribas Garde, E., y col. (2015). Fundamentos de Física para
profesionales de la Salud. Elsevier. S.L
• Personal de Mayo Clinic. (2021, 4 de septiembre). Resonancia Magnética,
Recuperado de https://www.mayoclinic.org/es-es/tests-
procedures/mri/about/pac-20384768
• Tecnecio. (2022, 22 de junio). Wikipedia, La enciclopedia libre. Recuperado de
https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Tecnecio&oldid=144339821