conceptos basicos

1. Formación de la imagen de
Formación de la imagen de
rayos X
rayos X
Física imagenológica y bioprotección
Especialización en Diagnóstico por Imagen de Pequeñas
Especies
Jon Edinson Duque
<jonduque13@gmail.com>
2020

2. Introducción
●
El medio que convierte el haz de rX en una imagen
visible se llama receptor de imagen (IR, image
receptor).
●
Los rX formadores de imagen son aquellos que
emergen del paciente e interaccionan con el IR.
●
Los IR más comunes siguen siendo las películas
fotográficas.
●
los rX exponen la pantalla radiográfica intensificadora
situada en la casete radiográfica protectora.
●
La pantalla radiográfica intensificadora emite luz, la cual
a su vez expone la película radiográfica situada entre
las dos pantallas.

3. Introducción

4. Formación de la imagen
● En una radiografía vamos a ver 5 densidades
diferentes:
– Aire o gas densidad 1, la mas negra
– Grasa densidad 2, gris oscuro
– Líquidos y tejidos blandos densidad 3, gris mas
claro
– Huesos densidad 4, gris claro
– Metal densidad 5, blanco
● Cuanto mas negro, mas radiotransparente es la
estructura, y cuanto mas blanco, mas radiopaca.

5. Formación de la imagen

6. La película radiográfica
●
Consisten básicamente en dos partes: la base y la
emulsión.
●
La mayoría tienen la emulsión en los dos lados y
por ello se denominan películas de emulsión doble.

7. La película radiográfica
●
La base es el fundamento de la película. Su principal
función es proporcionar una estructura rígida que
permita el posterior recubrimiento con la emulsión.
●
La base es flexible y resistente a fracturas para
permitir una fácil manipulación, pero suficientemente
rígida para ser introducida en una caja visionadora.
●
Tiene un grosor de entre 150 y 300 um, es semirrígida,
translúcida (teñida de azul) y está realizada con
poliéster.
●
Antes eran de vidrio → placas de rX.

8. La película radiográfica
●
La emulsión es el corazón de la película de rX.
●
Es el material con el cual los rX o los fotones de la
luz de las pantallas intensificadoras interaccionan y
transfieren información.
●
La emulsión consiste en una mezcla homogénea de
gelatina y cristales de haluro de plata.
●
Forma un recubrimiento uniforme en una capa de
entre 3 y 5 um de grosor.

9. La película radiográfica/emulsión
●
Es transparente para permitir el paso de la luz y
suficientemente porosa para que los productos
químicos de procesado penetren hasta los cristales
de haluro de plata.
●
Su principal función es proporcionar un soporte
mecánico para los cristales de haluro de plata,
manteniéndolos fijos y uniformemente dispersos en
el espacio.
●
El cristal de haluro de plata es el ingrediente activo
de la emulsión radiográfica.

10. La película radiográfica/emulsión

11. La película radiográfica/emulsión
●
En una emulsión característica, el 98% del haluro
de plata es bromuro de plata; el resto normalmente
es yoduro de plata.
●
Estos átomos tienen números atómicos
relativamente altos (ZBr = 35, ZAg = 47, ZI = 53) en
comparación con la gelatina y la base (para los dos,
Z ≈ 7).
●
La interacción de rX y fotones de luz con estos
átomos con Z elevado resulta en última instancia en
la formación de una imagen latente en la
radiografía.

12. La película radiográfica/emulsión

13. La película radiográfica/emulsión
●
La forma y la estructura de la red de los cristales de
haluro de plata tiene imperfecciones que son las
responsables de la formación de imagen de los
cristales.
●
El tipo de imperfección que parece responsable es un
contaminante químico (habitualmente sulfuro de plata),
que se introduce por sensibilización química y recibe el
nombre de centro de sensibilidad.

14. La película radiográfica/emulsión
●
Durante la exposición, los fotoelectrones y los iones
de plata son atraídos hacia estos centros de
sensibilidad, donde se combinan para formar un
centro de imagen latente de plata metálica.

15. Formación de la imagen latente
●
Los rX formadores de imagen depositan E en la
emulsión principalmente a través de interacción
fotoeléctrica con los átomos del cristal de haluro de
plata.
●
No puede observarse ninguna imagen en la película
inmediatamente después de la exposición →
Imagen latente (imagen invisible)
●
Con el procesado químico adecuado esta imagen
latente se convierte en imagen manifiesta.

16. Formación de la imagen latente
●
La imagen latente es el cambio invisible
inducido en el cristal de haluro de plata.
●
La interacción entre los fotones y el haluro de plata
se comprende bastante bien, así como el procesado
de imagen latente a imagen visible. Sin embargo, la
formación de la imagen latente, a veces llamada
efecto fotográfico, no está bien comprendida y sigue
siendo objeto de considerable estudio.

17. Formación de la imagen latente
●
Al átomo de plata le falta un electrón (Ag+). Los átomos
de bromo y yodo tienen cada uno un electrón extra →
iones cargados de forma negativa (Br– e I–).
●
El cristal de haluro de plata no es muy rígido y bajo
ciertas condiciones, tanto átomos como iones son libres
de moverse dentro del cristal.

18. Formación de la imagen latente
●
Cuando la radiación interacciona con la película, la
interacción con los átomos de plata y de halógenos (Ag,
Br, I) es la que forma la imagen latente.
●
Si el rX es absorbido completamente, su interacción es
fotoeléctrica. Si es absorbida parcialmente, su interacción
es Compton.
●
En ambos casos un electrón secundario, ya sea un
fotoelectrón o un e- Compton, es liberado con E
suficiente para viajar una larga distancia en el cristal y
formar e- secundarios.
Br– + fotón → Br + e–

19. Formación de la imagen latente
●
Los e- secundarios liberados por el fenómeno de
absorción se desplazan hasta el centro de sensibilidad y
son atrapados.
●
Una vez que el centro de sensibilidad captura un
fotoelectrón y pasa a estar más cargado negativamente,
el centro atrae a los iones de plata intersticiales
●
El ion de plata intersticial se combina con el e- atrapado
en el centro de sensitividad formando átomos de plata
metálicos.
e– + Ag+ → Ag

20. Formación de la imagen latente
●
La mayoría de estos e- provienen de los iones de Br y I
pasando a ser átomos neutros y la pérdida de la carga
iónica resulta en una disrupción de la red cristalina.
●
Los átomos de Br y I pueden ahora desplazarse
libremente, ya que no están sujetos a fuerzas iónicas.
Estos átomos se desplazan fuera del cristal hacia la parte
de gelatina

21. Formación de la imagen latente
●
La mayor parte de los cristales de haluro de plata
recogen de 4 a 10 átomos de plata en el centro de
sensibilidad (no es observable, ni siquiera de forma
microscópica).
●
Se debe revelan hasta convertirse en granos negros
(procesado).
●
Los cristales que no han sido irradiados se conservan
como cristalinos e inactivos.

22. Procesado de la imagen latente
●
El procesado de la imagen latente invisible crea la
imagen visible.
●
El procesado hace que los iones de plata en el cristal de
haluro de plata que han sido expuestos a la luz se
conviertan en granos microscópicos de plata.
●
Incluye los siguientes pasos:
1) humectación, 2) revelado,
3) lavado en baño de paro, 4) fijado,
5) lavado y 6) secado.

23. Procesado de la imagen latente

24. Procesado de la imagen latente
●
El revelado es el paso del procesado durante el cual la
imagen latente se convierte en una imagen visible.
Transformar los iones de plata de los cristales expuestos
en plata metálica.

25. Fijado
●
El fijado es garantizar que la imagen no desaparezca y
quede fijada de forma permanente.
●
La imagen se fija en la película y esto produce películas
de calidad de archivo.

26. Pantalla intensificadora radiográfica
●
Aunque algunos rX alcanzan la emulsión de la
película, es realmente la luz visible procedente de
las pantallas intensificadoras radiográficas (PIR)
la que expone la película radiográfica.
●
La luz visible se emite desde el fósforo de las PIR,
que es activado por los rX formadores de la imagen
y que salen del paciente.
●
Las PIR se usan para reducir la dosis aplicada al
paciente.

27. Pantalla intensificadora radiográfica
●

28. Pantalla intensificadora radiográfica
●
Una PIR es un dispositivo que convierte la energía
del haz de rayos X en luz visible.
●
Esta luz visible interactúa con la película
radiográfica, formando la imagen latente.
●
Aproximadamente el 30% de los rayos X que pasan
por la PIR interactúan con la pantalla.
●
Para cada una de estas interacciones se emite un
alto número de fotones de luz visible.

29. Pantalla intensificadora radiográfica
●
La capa más alejada de la película es la base. Tiene
aproximadamente 1 mm de espesor y sirve
principalmente como un soporte mecánico a la capa
de fósforo activa.

30. Pantalla intensificadora radiográfica
●
El fósforo es la capa activa de las PIR. Emite luz
durante la estimulación de los rX.
●
Cualquier material que emite luz en respuesta a
alguna estimulación externa se llama material
luminiscente, o fósforo y la luz visible emitida se
llama luminiscencia.
●

31. Pantalla intensificadora radiográfica
●
Los materiales luminiscentes emiten luz de un color
característico.
●
Si se emite luz visible cuando el fósforo se estimula
→ fluorescencia;
●
Si el fósforo continúa emitiendo luz después de la
estimulación → fosforescencia.

32. Pantalla intensificadora radiográfica
●
El fósforo suele ser de tungstato de calcio, el sulfuro de
zinc, el sulfato de plomo bario y las tierras raras (gadolinio,
lantano e itrio).

33. Pantalla intensificadora radiográfica
●
La capa reflexiva intercepta la luz dirigida en otras
direcciones y la redirige hacia la película. →
Incrementa la eficiencia de las PIR, acercando al
doble el # de fotones de luz que alcanza la película.

34. Pantalla intensificadora radiográfica
●
Las PIR tienen tres características principales:
– la velocidad de la pantalla,
– el ruido de la imagen y la
– resolución espacial.
●
La velocidad es un número relativo que describe
con qué eficiencia se produce la conversión de rX
en luz útil.
●
La velocidad varia desde 100 (tungstato de calcio,
lentas y detalladas) hasta 1.200 (tierras raras, muy
rápidas).

35. Pantalla intensificadora radiográfica
●
La velocidad no expresa información sobre la dosis
aplicada al paciente.
●
El factor de intensificación (IF) es la relación entre la
exposición requerida para producir la misma
densidad óptica con una pantalla y la exposición
requerida para producir esa densidad óptica sin una
pantalla.

36. Pantalla intensificadora radiográfica
●
Generalmente, las condiciones que incrementan el
IF y la velocidad reducen la resolución espacial.

37. Pantalla intensificadora radiográfica
●
El uso de las PIR añade un paso más al proceso de
la imagen con rX → resolución espacial más baja
que la resolución de las radiografías de exposición
directa.
●
la resolución espacial se puede expresar como el
número de pares de líneas por milímetro (lp/mm)
que se puede detectar en la imagen.

39. ● La reducción de la
resolución espacial
es mayor cuando:
– las capas de fósforo
son gruesas o
– el tamaño del cristal
es grande.
● Estas mismas
condiciones
incrementan la
velocidad de la PIR,
ya que producen
más fotones de luz
por cada interacción
de rX incidentes.

40. Imagen digital
●
Incluye la radiografía computarizada (RC o CR), y la
radiografía digital (RD).
●
Actualmente se está produciendo con rapidez un
cambio desde la radiografía convencional
(analógica) a la radiografía digital (RD).
●
La obtención de imágenes digitales comenzó con la
tomografía computarizada y la resonancia
magnética.
●
La RD fue introducida en 1981 por Fuji.
●
la RC es la modalidad de RD más utilizada.

41. ●
Radiografía computarizada (CR)
●
Tiene similitudes con la configuración pantalla-película.
– En ambas se usa como receptor de imágenes una placa
sensible a rayos X que se introduce en una casete protector.
– Las dos técnicas pueden usarse indistintamente con un
sistema de obtención de imágenes radiológicas y en ambas
se utiliza una imagen latente.
●
La diferencia radica en la forma de revelar la imagen
latente
●
La RC utiliza un placa de fósforo fotoestimulable (PSP)
en donde inciden los rX. La imagen digital se obtiene
escaneando la placa con un rayo láser

42. ●
Radiografía computarizada (CR)

43. ●
Radiografía computarizada (CR)

44. ●
Radiografía computarizada (CR)

45. ●
Radiografía computarizada (CR)

46. ●
Radiografía digital (RD)
●
La radiografía digital es más
eficaz en tiempo de obtención,
espacio y personal requerido
que la radiografía convencional.
●
La resolución espacial está
limitada por el tamaño del píxel
en la RD.
●
Se obtienen las imágenes
digitales utilizando un detector
de panel plano (Flat Panel
Detector).

47. ●
RD – Flat Panel
●
Indirecto. Contiene láminas de material fluorescente
y fotodiodos para hacer la conversión de rX a luz y
de luz a señal eléctrica, respectivamente. La señal
eléctrica resultante es proporcional a la intensidad
de los rX.
●
Directo. Utiliza selenio amorfo para convertir la
señal de rX directamente a señal eléctrica.
Aprovecha de mayor manera la señal de los rX.
●
La conversión indirecta minimiza la resolución
espacial de la imagen.

48. ●
RD – Flat Panel
●
El fósforo de centelleo con yoduro de cesio (CsI). lA
señal se canaliza hacia un dispositivo de carga y
acoplamiento a través de canales de fibra óptica.
●
El oxisulfuro de gadolinio (GdOS) o CsI. La luz de
esos centelleadores se conduce hasta una serie de
la matriz activa de transistores de película delgada
cuyo elemento sensible es el silicio amorfo (a-Si).
●
Selenio amorfo

49. ●
Radiografía digital (RD)
●
Fig 26-14

50. ●
Radiografía digital (RD)
●
-

51. ●
Radiografía digital (RD)

52. ●
Radiografía digital (RD)

53. Comparativa

54. Preguntas

55. Referencias
● Radiologic Science for Technologists. Physics, Biology,
and Protection. Stewart Bushong. Novena edición, 2010,
Elsevier.
● The physics of diagnostic imaging. David J. Dowsett.
Second edition, 2006, Hodder Education.