Historia Clínica y Consentimiento Informado en Odontología
Bushong - 9e Manual.de.Radiologia.para.Tecnicos.pdf
1.
2. FÍSICA, BIOLOGÍA y PROTECCIÓN RADIOLÓGICA
MANUAL de RADIOLOGÍA
para TÉCNICOS
KWWSERRNVPHGLFRVRUJ
3.
4. FÍSICA, BIOLOGÍA Y PROTECCIÓN RADIOLÓGICA
N O V E N A E D I C I Ó N
MANUAL de RADIOLOGÍA
para TÉCNICOS
Stewart Carlyle Bushong, ScD, FACR, FACMP
Professor of Radiology Science
Baylor College of Medicine
Houston, Texas
6. v
v
Colaboradores
David Armstrong, BS, MEd, RT(R)
Program Director
Pearl River Community College
Hattiesburg, Mississippi, USA
Alberto Bello Jr., MEd, RT(R)(CV)
Radiologic Technology Program Director
Danville Area Community College
Danville, Illinois, USA
Donna Caldwell, MEd, RT(R)(CV)
Assistant Professor
Arkansas State University
State University, Arkansas, USA
Marilyn H. Carter, BS, RT(R), ARRT
Program Coordinator, Radiologic Technology
Southeast Arkansas College
Pine Bluff, Arkansas, USA
John H. Clouse, MSR, RT(R)
Associate Professor of Radiography
Owensboro Community and Technical College
Owensboro, Kentucky, USA
Edward J. Goldschmidt Jr., MS, DABMP
Medical Physicist
Cooper Health System
Camden, New Jersey, USA
Sergeo Guilbaud, BS, RT(R)
Education Director
Long Island College Hospital
Brooklyn, New York, USA
Brenda Hassinger, MS, RT(R)(M), ARRT
Program Coordinator, Radiography Program
Hagerstown Community College
Hagerstown, Maryland, USA
Terri Hinson, BS, RT(R)(T), ARRT
Instructor
University of Arkansas for Medical Sciences
Little Rock, Arkansas, USA
Robert Hughes, BGS, RT(R)
Program Director
Nebraska Methodist College
Omaha, Nebraska, USA
James Neal Johnston, PhD, RT(R)(CV)
Assistant Professor
Midwestern State University
Wichita Falls, Texas, USA
Barbara A. Koontz, MA, RT(R)(M)
Radiography Program Manager
Polk Community College
Winter Haven, Florida, USA
Nina Kowalczyk, MS, RT(R)(QM)(CT), FASRT
Clinical Instructor
Ohio State University
Columbus, Ohio, USA
Michael J. Kudlas, BS, RT(R)(QM)
Director, Radiography Program
Associate Professor of Radiology
Mayo Clinic of Medicine
Jacksonville, Florida, USA
Angela M. Lambert, MS, RT(R)
Assistant Professor
Bluefield State College
Bluefield, West Virginia, USA
Sandra H. Lanza, BS, RT(R)(M)(QM)
Clinical Coordinator
Brevard Community College
Cocoa, Florida, USA
Tricia D. Leggett, MSEd, RT(R)(QM)
Radiologic Technology Program Director
Assistant Professor
Zane State College
Zanesville, Ohio, USA
Penelope Logsdon, MA, RT(R)
Radiography Program Director
Elizabethtown Community and Technical College
Elizabethtown, Kentucky, USA
Galen Miller, RT(R), BS
Clinical Coordinator, Radiography Program
Mid Michigan Community College
Harrison, Michigan, USA
7. vi Colaboradores
Gloria Jean Mongelluzzo, MEd, RT(R)(M)
Program Director
Conemaugh Memorial Medical Center
Johnstown, Pennsylvania, USA
Joe P. Nolen, MEd, RT(R)
Clinical Coordinator
University of Arkansas for Medical Sciences
Area Health Education Center—Southwest
Texarkana, Arkansas, USA
Mimi Polczynski, MSEd, RT(R)(M)(CT)
Radiology Program Director
Kaskaskia College
Centralia, Illinois, USA
Timothy J. Skaife, RT(R), MA
Program Director, Radiography
National Park Community College
Hot Springs, Arkansas, USA
Ian Thompson, FNZIMRT, DHA (Massey) DCR
Specialist Lecturer
Universal College of Learning
Palmerston North, New Zealand
Jonathan White, BSRT(R), BS (Radiology)
Instructor, Diagnostic Imaging
Northern Virginia Community College
Springfield, Virginia, USA
Paul Wilder, BS, RT(R)(T), ARRT
Program Director
Central New Mexico Community College
Albuquerque, New Mexico, USA
Christine E. Wiley, MEd, RT(R)(M),
Radiologic Technology Program Director
North Shore Community College
Danvers, Massachusetts, USA
Ray Winters, MS, RT(R)(CT)
Chair, Radiologic Sciences Department
Arkansas State University
State University, Arkansas, USA
8. vii
Ningún físico médico ha tenido tanta suerte
como yo en las últimas cuatro décadas académicas.
Mi éxito habría sido intrascendente de no haber
sido por el apoyo, los ánimos y la amistad
de las dos maravillosas personas a las que
dedico esta novena edición.
Gracias a los dos por el maravilloso trayecto compartido.
9. Abby Kuramoto
Bailey Schroth (†)
Bailey Spaulding
Bandit Davidson (†)
Bella Bushong
Belle Davidson
Boef Kuipers (†)
Brittney Prominski
Brownie Hindman (†)
Brutus Payne (†)
Buffy Jackson (†)
Butterscotch Bushong (†)
Casper Miller (†)
Cassie Kronenberger (†)
Chandon Davis (†)
Chester Chase (†)
Choco Walker (†)
Coco Winsor
Cookie Lake (†)
Desi Lohrenz
Dually Jackson
Dude Schwartz
Duncan Hindman
Ebony Bushong (†)
Flap Maly
Fonzie Schroth (†)
Frank Edlund
Geraldine Bushong (†)
Ginger Chase (†)
Grayton Friedlander
Gretchen Scharlach (†)
Guadalupe Tortilla Holmberg
Jemimah Bushong (†)
Kate Davidson (†)
Linus Black (†)
Lizzy Prominski
Loftus Meadows
Lucy Spaulding (†)
Maddie Bushong
Maxwell Haus (†) y mis lentes
Midnight Lunsford (†)
Mini Hana (Indian Princess)
Molly Holmberg (†)
Muttly Chase (†)
Pancho Villa Holmberg (†)
Peanut Schroth
Pepper Miller
Petra Chase (†)
Powers Jackson
Sammie Chase
Sapphire Miller (†)
Sebastian Miller (†)
Susi Bueso
Teddy Schroth
Toby Schroth (†)
Toto Walker (†)
Travis Chase (†)
Tuffy Beman
También dedico este libro a mis amigos, a los actuales y a los que ya no están:
10. ix
ix
Prefacio
Objetivo y contenido
El objetivo del Manual de radiología para técnicos: físi-
ca, biología y protección radiológica es triple: transmitir
conocimientos básicos de física radiológica, preparar a los
estudiantes de radiología para obtener el certificado del
ARRT (American Registry of Radiologic Technologists) y
estudios correspondientes en otros países (técnicos de Ra-
diología), y proporcionar una base de conocimientos para
que los radiólogos en ejercicio puedan tomar decisiones do-
cumentadas sobre factores técnicos, calidad de la imagen
diagnóstica y tratamiento con radiaciones para los pacien-
tes y el personal.
En este manual se ofrece una amplia explicación de la
radiología, incluidas las bases de la física radiológica, técni-
cas de imagen diagnósticas, radiobiología y tratamiento de
la radiación. Los temas especiales incluyen la mamografía,
la fluoroscopia, los procedimientos intervencionistas, la to-
mografía computarizada helicoidal multicorte y los diver-
sos modos emergentes de imagen digital.
Las bases de la radiología no pueden separarse de las
matemáticas, pero este manual no asume que los lectores
tengan una base matemática. Las pocas ecuaciones mate-
máticas presentadas van siempre seguidas de ejemplos de
problemas, con una aplicación clínica directa. Como ayuda
adicional para el aprendizaje, todas las fórmulas matemáti-
cas se resaltan con su propio icono.
Además, las ideas más importantes en discusión se pre-
sentan con el icono con un pingüino en color y una casilla:
En el principio del capítulo 1 se describe la utilización
del icono del pingüino.
Esta novena edición mejora esta popular característica
de las viñetas de información al incluir aún más concep-
tos y definiciones clave en cada capítulo. En esta edición
también se presentan objetivos de aprendizaje, perspectivas
globales de los capítulos y resúmenes de los capítulos para
animar a los estudiantes y facilitar la lectura del texto. Las
preguntas de autoevaluación al final de cada capítulo in-
cluyen ejercicios de definición, preguntas de respuesta corta
y algunos cálculos. Estas preguntas pueden utilizarse para
realizar ejercicios en casa, sesiones de repaso o pruebas de
autoevaluación y práctica. Las respuestas a todas las pre-
guntas se encuentran en la página web de Evolve: http://
evolve.elsevier.com.
Perspectiva histórica
Durante las siete décadas posteriores al descubrimien-
to de los rayos X por Roentgen en 1895, la radiología
diagnóstica siguió siendo un campo de estudio y práctica
relativamente estable. Los cambios realmente importan-
tes de esa época pueden contarse con los dedos de una
mano: el tubo de Crookes, la rejilla radiológica, las pan-
tallas de intensificación radiológica y la intensificación
de imágenes.
Sin embargo, desde la publicación de la primera edición
del manual en 1975, se han implementado en la práctica
diaria habitual sistemas más nuevos de diagnóstico por
imagen: tomografía computarizada helicoidal multicorte,
radiografía computarizada, radiografía digital y fluorosco-
pia digital. Estas innovaciones han sido posibles por los
avances realmente espectaculares en tecnología informática
y el diseño de tubos de rayos X y de los receptores de imá-
genes, y siguen transformando las ciencias del diagnóstico
por imagen.
Novedades de esta edición
Actualmente estamos avanzando hacia las técnicas de ima-
gen digitales. La radiología digital está sustituyendo rá-
pidamente a la radiografía convencional en placa y esto
requiere que los técnicos en radiología adquieran una base
de conocimientos nueva y diferente, además de los que ya
necesitaban y ¡en el mismo tiempo de formación!
Esta novena edición incluye ocho capítulos nuevos so-
bre técnicas de imagen digital. Gran parte del material de
los otros 32 capítulos se ha reprocesado en aras a la bre-
vedad, para que esta edición siga teniendo el mismo volu-
men que la anterior. Otra reciente novedad descrita en este
manual son las características de la imagen asociadas al
empleo de silicio amorfo y selenio amorfo. Se incluye una
nueva exposición sobre los dispositivos de carga acoplada
y sobre las ventajas para los procedimientos radiológicos
intervencionistas.
También se presentan numerosas actualizaciones en las
áreas de técnicas de imagen especiales, donde se han pro-
ducido los mayores avances en tecnología radiológica. Se
incluye un nuevo capítulo sobre tomografía computarizada
11. x Prefacio
helicoidal multicorte. También se abordan los avances en
composición de dianas, compresión e imágenes digitales
para la mamografía. El capítulo 30 sobre Control de cali-
dad de los dispositivos de visualización digital, un campo
que exige al técnico radiólogo nuevas habilidades, merece
una especial atención. Se recogen también las recomenda-
ciones de la AAPM TG-18, que serán el estándar del con-
trol de calidad de los procesadores.
La novena edición también incluye más definiciones en
el texto y referencias cruzadas de los capítulos. Los tér-
minos en negrita se definen la primera vez que aparecen
y se recogen en un glosario ampliado. Las nuevas radio-
grafías y las ilustraciones aportan dinamismo y amenidad
al texto.
Material suplementario
Recursos de Evolve
En http://evolve.elsevier.com se encuentra material suple-
mentario (en inglés) para alumnos y profesores. Previo re-
gistro en la web indicada, los estudiantes podrán acceder a
las respuestas de las preguntas planteadas en el libro y a en-
laces web relacionados. Adicionalmente, los profesores dis-
pondrán de una colección de imágenes que incluye todas las
publicadas en el texto y una presentación en PowerPoint.
Radiología en línea de Mosby
Elsevier ha desarrollado material docente en línea (en inglés)
para complementar la enseñanza y el aprendizaje de física
radiológica, técnicas de imagen radiológicas, radiobiología
y protección radiológica, al que el profesor puede acceder
registrándose en la página http://evolve.elsevier.com.
Nota sobre el texto
En este manual se utiliza el Sistema Internacional de Unida-
des (unidades SI). Con este sistema aparecen las unidades
correspondientes de radiación y radiactividad. Roentgen,
rad y rem se sustituyen por gray (Gy) y sievert (Sv), respec-
tivamente. Puede encontrarse un resumen de cantidades y
unidades especiales en radiología en la cubierta interior del
manual.
La exposición a las radiaciones se mide en unidades SI
de C/kg, o en términos de kerma en aire, medido en mGy.
Debido a que el mGy también es una unidad de dosis, la
medición de kerma en aire se diferencia de la dosis hística
añadiendo un subíndice a o t a mGy, según las recomenda-
ciones de Archer y Wagner (Minimizing Risk From Fluo-
roscopic X-rays, PRM, 2007). Por tanto, cuando se utiliza
el SI, el kerma en aire se mide en mGya y la dosis hística,
en mGyt.
Agradecimientos
Para la preparación de la novena edición, estoy en deu-
da con los numerosos lectores de la octava edición que
enviaron sugerencias, críticas, correcciones y cumpli-
dos. Estoy especialmente agradecido a los siguientes
profesores y estudiantes de radiología por sus propues-
tas de cambios y aclaraciones. Muchos aportaron ilus-
traciones radiológicas; se ha añadido el agradecimiento
en la ilustración.
Kimberley Adams, Mississippi State University; Aldo
Badano, Center for Devices and Radiation Control; Ed
Barnes, Medical Technology Management Institute;
Tammy Bauman, Banner Thunderbird Medical Cen-
ter; Richard Bayless, University of Montana; Stephenie
Belella, CDRH; Ronald Bresell, University of Wisconsin;
Jeffrey Brown, Kaiser Permanente; Barry Burns, UNC
School of Medicine; Quinn Carroll, Midland Communi-
ty College; David Clayton, MD Anderson Cancer Cen-
ter; Suzanne Crandall, Mercy College of Health Sciences;
Mike Emory, Sandhills Community College; Michael
Flynn, Henry Ford Health System; Eugene Frank, River-
land Community College; Brian Fraser, Gateway Com-
munity College; Roger Friemark, Oregon Imaging Cen-
ters; Camille Gaudet, Hospital Regional Dumant; Tim
Gienapp, Apollo College; Ed Goldschmidt, New Jersey
Medical College; Jeff Hamzeh, Keiser College; Phil He-
intz, University of New Mexico; Linda Holden, Lara-
mie County Community College; Cheryl Kates, MGH
Institute of Health Professions; Diane Kawamura, We-
ber State University; Sonny La, Sweden; Kent Lambert,
Drexel University; John Lampignano, Gateway Com-
munity College; Pam Lee, Tacoma Community College;
Kurt Loveland, Drexel University; David Ludema, De-
laware Technical and Community College; Robert Luke,
Boise State University; Starla Mason, Laramie County
Community College; John Mayes, Military Continuing
Education; Rita McLaughlin, British Columbia Institute
of Technology; Rene Michel, VA San Diego Healthca-
re System; Norman Miller, CDRH; Rex Miller, Lansing
Community College; Ryan Minic, Pima Medical Insti-
tute; Glen Mitchell, Laughlin Memorial Hospital; Mary
Jane Reynolds, Citizens Medical Center; Rita Robinson,
Memorial Hermann Hospital System; Dorothy Saia, Sta-
mford Hospital; Eshan Samei, Duke University Medical
Center; Ralph Schaetzing, Agfa; David Schaver, NCRP;
Deborah Schroth, St. Anthony Hospitals; Euclid See-
ram, British Columbia Institute of Technology; Susan
Sprinkle-Vincent, Advanced Health Education Center;
Steve Strickland, Aiken Technical College; Don Summers,
Athens Technical College; Rune Sylvarnes, Norway; Ian
Thompson, New Zealand; Kyle Thornton, City Colle-
ge of San Francisco; Beth Veale, Midwestern State Uni-
versity; Nancy Wardlow, Tyler Junior College; Jo Ellen
Watson, Santa Barbara City College; Judy Williams,
Grady Memorial Hospital; Charles Willis, MD Ander-
son Cancer Center; Sherrill Wilson, Brandon Community
College; Ian Yorkston, Kodak; Paula Young, University
of Mississippi; Elvia Zuazo, Keiser College.
Mi compañero, Ben Archer, es autor del cuento del
pingüino (cap. 1), que ha sido una herramienta de en-
señanza especialmente eficaz. Gracias sobre todo a Lin-
da Rarey, MA, CNMT, ARRT del St. Joseph Health
System por su excelente y minucioso trabajo del banco
12. Prefacio xi
de pruebas y de la presentación de PowerPoint que lo
acompaña.
A medida que usted, estudiante o profesor, utilice este
manual y se le plateen preguntas o comentarios, espero que
me los envíe por correo electrónico a sbushong@bcm.edu
para que podamos conseguir que sea más fácil aprender
esta difícil materia.
«La física es divertida» es el lema de mis cursos de ra-
diología y creo que este manual hará disfrutar al estudiante
de radiología.
Stewart Carlyle Bushong
14. xiii
xiii
Índice de contenidos
PARTE I
FÍSICA RADIOLÓGICA
1 Conceptos de radiología, 2
2 Fundamentos de radiología, 16
3 Estructura de la materia, 37
4 Energía electromagnética, 56
5 Electricidad, magnetismo y
electromagnetismo, 72
PARTE II
EL HAZ DE RAYOS X
6 El sistema de imagen por rayos X, 100
7 El tubo de rayos X, 119
8 Producción de rayos X, 138
9 Emisión de rayos X, 151
10 Interacción de los rayos X
con la materia, 162
PARTE III
LA RADIOGRAFÍA
11 La película radiográfica, 180
12 Procesado de la imagen latente, 193
13 Pantallas intensificadoras
radiográficas, 207
14 Control de la radiación dispersa, 223
15 Técnica radiográfica, 244
16 Calidad de imagen, 272
17 Artefactos en la imagen, 297
18 Control de calidad, 304
PARTE IV
IMÁGENES DE RAYOS X ESPECIALES
19 Mamografía, 318
20 Control de calidad en
mamografía, 331
21 Fluoroscopia, 346
22 Radiología intervencionista, 360
23 Tomografía computarizada helicoidal
multicorte, 367
PARTE V
IMAGEN DIGITAL
24 Introducción a la informática, 396
25 Radiografía computarizada, 412
26 Radiografía digital, 426
27 Fluoroscopia digital, 436
28 La imagen digital, 449
29 Visualización de la imagen digital, 466
30 Control de calidad de los dispositivos
de visualización digital, 478
31 Artefactos en la imagen digital, 486
PARTE VI
RADIOBIOLOGÍA
32 Biología humana, 500
33 Principios fundamentales de
radiobiología, 512
34 Radiobiología molecular y celular, 520
35 Efectos inmediatos de la radiación, 534
36 Efectos tardíos de la radiación, 549
PARTE VII
PROTECCIÓN RADIOLÓGICA
37 Física de la salud, 570
38 Diseño para protección
radiológica, 580
39 Control de la dosis de radiación en el
paciente, 597
40 Control de la dosis de radiación
profesional, 613
GLOSARIO, 631
CRÉDITOS DE LAS FOTOGRAFÍAS, 651
ÍNDICE ALFABÉTICO, 652
20. 4 PARTE I Física radiológica
Aunque la masa (la cantidad de materia) permanece in-
variable en cuanto a su estado, pueden variar su tamaño, su
estado y su forma. Por ejemplo, un bloque de hielo de 1kg
cambia su estado cuando se derrite, convirtiéndose en un
charco de agua. Si el charco se deja secar, el agua aparente-
mente desaparece por completo. Sin embargo, sabemos que
el hielo se ha transformado de un estado sólido a un estado lí-
quido y que el agua líquida se ha convertido en vapor de agua
suspendido en el aire. Si tomamos todas las moléculas que
componen el hielo, el agua y el vapor de agua y medimos sus
masas, observaremos que cada forma tiene la misma masa.
Como la materia, la energía puede existir en diferen-
tes formas. En el Sistema Internacional (SI) de unidades la
energía se mide en julios (J). En radiología se usa con fre-
cuencia la unidad electronvoltio (eV).
La energía es la capacidad de hacer un trabajo.
La energía potencial es la capacidad de realizar un trabajo
por medio de la posición. Una hoja de guillotina sujeta en lo
alto por una cuerda y una polea es un ejemplo de un objeto
que posee energía potencial (fig. 1-1). Si la cuerda se corta,
la hoja descenderá y realizará su espantosa tarea. Se precisa
realizar un trabajo para llevar la hoja de la guillotina a su
posición elevada y, por este motivo, se dice que la hoja tiene
una energía potencial. Otros ejemplos de objetos que poseen
energía potencial incluyen una montaña rusa en lo alto de la
pendiente y el muelle extendido de una puerta abierta.
La energía cinética es la energía del movimiento. Toda
la materia en movimiento posee energía cinética: un auto-
móvil moviéndose, un molino de viento girando, una hoja
de guillotina cayendo. Estos sistemas pueden hacer todo su
trabajo debido a su movimiento.
La energía química es la energía liberada por una reac-
ción química. Un ejemplo importante de este tipo de energía
es la que se proporciona a nuestros cuerpos mediante reac-
ciones químicas que afectan a los alimentos que comemos.
En el nivel molecular, esta área de la ciencia se denomina
bioquímica. La energía liberada cuando explota dinamita
es el ejemplo más espectacular de energía química.
La energía eléctrica representa el trabajo que puede ha-
cerse cuando un electrón se mueve a través de una diferen-
cia de potencial eléctrico (voltaje). La forma más familiar
de energía eléctrica es la electricidad doméstica normal, que
conlleva el movimiento de electrones a través de un hilo de
cobre por una diferencia de potencial eléctrico de 110 vol-
tios (V). Todos los aparatos eléctricos, como los motores,
calentadores y ventiladores, funcionan mediante el uso de
energía eléctrica.
La energía térmica (calor) es la energía del movimiento
en el nivel atómico y molecular. Es la energía cinética de
las moléculas y está estrechamente relacionada con la tem-
peratura. Cuanto más rápido vibran las moléculas de una
sustancia, mayor energía térmica contiene la sustancia y
mayor es su temperatura.
La energía nuclear es la energía contenida en el núcleo
de un átomo. Podemos controlar la liberación y la utiliza-
ción de este tipo de energía en centrales nucleares de ener-
gía eléctrica. Un ejemplo de liberación no controlada de
energía nuclear es la bomba atómica.
La energía electromagnética es quizá la forma menos fa-
miliar de energía. Sin embargo, es la más importante para
nuestro objetivo, ya que es el tipo de energía que se utiliza
en los rayos X. Además de los rayos X, la energía electro-
magnética incluye las ondas de radio, las microondas y la
luz ultravioleta, infrarroja y visible.
Así como la materia puede transformarse de un tamaño,
estado y forma a otros, también la energía puede transfor-
marse de un tipo a otro. Por ejemplo, en radiología la ener-
gía eléctrica en un sistema de imagen de rayos X se utiliza
para producir energía electromagnética (el rayo X), que se
convierte en energía química en la película radiográfica.
Reconsidere ahora el hecho de que todas las cosas pue-
den clasificarse como materia o energía. Mire a su alrede-
dor y piense en alguna cosa y debería convencerse de este
hecho. Debería ser capaz de clasificar cualquier cosa como
materia, energía o ambas. Con frecuencia, materia y ener-
gía existen juntas: un automóvil en movimiento tiene masa
y energía cinética, el agua hirviendo tiene masa y energía
térmica, la Torre inclinada de Pisa tiene masa y energía po-
tencial.
Quizá la propiedad más extraña asociada con la materia
y la energía es que son intercambiables, una característica
descrita por primera vez por Albert Einstein en su famosa
teoría de la relatividad. La ecuación de equivalencia masa-
energía de Einstein es una piedra angular de esta teoría.
Figura 1-1 La hoja de la guillotina ofrece un ejemplo dramático
tanto de energía potencial como cinética. Cuando la hoja está
situada en su máxima altura e inmovilizada en su lugar, tiene
energía potencial. Cuando la hoja se deja caer, la energía potencial
es liberada como energía cinética.
22. 6 PARTE I Física radiológica
60 mrem (0,6 mSv). Un mrem es la 1/1.000 parte de un
rem. El rem (radiation equivalent man) es la unidad equiva-
lente de radiación en humanos. Se utiliza para expresar la
exposición a la radiación de la población (v. cap. 2).
Hay tres componentes de la radiación ambiental na-
tural: rayos cósmicos, radiación terrestre y los radionú-
clidos depositados en el interior del organismo humano.
Los rayos cósmicos son radiaciones electromagnéticas y
de partículas emitidas por el Sol y las estrellas. En la Tie-
rra, la intensidad de la radiación cósmica aumenta con la
altitud y la latitud. La radiación terrestre proviene de de-
pósitos de uranio, torio y otros radionúclidos terrestres.
La intensidad depende en alto grado de la geología local.
Los radionúclidos depositados en el interior del cuerpo
humano, sobre todo el potasio 40 (40K), son metabolitos
naturales. Siempre han estado con nosotros y contribu-
yen a suministrar a cada persona una dosis igualada.
La mayor fuente de radiación ambiental natural es el
radón. Se trata de un gas radiactivo producido por la de-
gradación natural del uranio, que está presente como tra-
zas en la tierra. Los materiales que contienen tierra, como
el hormigón, el ladrillo o el yeso de encalar, contienen
radón. Éste emite partículas alfa que no son penetrantes,
y por ello contribuyen sólo a dosis de radiación en el
pulmón.
En conjunto, estas fuentes de radiación ambiental na-
tural producen aproximadamente 2-10 microroentgen
(mR)/h en el cinturón de Estados Unidos (fig. 1-4). Esto
supone una dosis de exposición anual de aproximadamen-
te 20 mR/año (0,2 miligray [mGy]/año) a lo largo de la
costa del Golfo y Florida hasta 90 mR/año (0,9 mGy/año)
o dosis mayores en la región de las Montañas Rocosas.
Sin embargo, hay que recordar que los humanos han
coexistido durante cientos de miles de años con este nivel
de radiación ambiental natural. La evolución humana sin
duda ha sido influida por esta radiación ambiental natu-
ral. Incluso algunos genetistas afirman que la evolución fue
producida inicialmente por la radiación ionizante. Si esto
es así, entonces tendríamos que estar realmente interesados
en el control de la exposición a radiación innecesaria, dado
que en el último siglo, con las aplicaciones crecientes de
tipo médico de la radiación, la exposición anual media a
la radiación de la población ha aumentado significativa-
mente.
Los rayos X diagnósticos constituyen la mayor fuen-
te de origen humano de radiación ionizante (39mrem/
año) (0,39mSv/año). Esta estimación la realizó en 1990
el National Council on Radiation Protection and Measu-
rements (NCRP). Estimaciones más recientes elevan esta
fuente a cerca de 320mrem/año (3,2mSv/año), atribuyen-
do este incremento principalmente al aumento del uso de
la tomografía computarizada helicoidal multicorte y a la
fluoroscopia de alto nivel.
Los beneficios de la aplicación de los rayos X en me-
dicina son indiscutibles; sin embargo, estas aplicaciones
deberían realizarse con prudencia y con las medidas diri-
gidas a reducir la exposición innecesaria de los pacientes
y el personal. Esta responsabilidad recae principalmente
en el técnico radiólogo, dado que es él quien normalmen-
te controla el sistema de imagen con rayos X durante el
examen radiológico.
La dosis anual aproximada resultante de las aplicacio-
nes médicas de las radiaciones ionizantes es de 50 mrem
(0,5 mSv). A diferencia de la dosis de radiación ambiental
Figura 1-4 Exposición a la radiación a la altura de la cintura en Estados Unidos. (Por
cortesía de United States Geological Survey.)
24. 8 PARTE I Física radiológica
Desarrollo De La Radiología Moderna
Hay dos tipos de examen con rayos X: la radiografía y la
fluoroscopia. La radiografía utiliza una película de rayos X
y por lo general un tubo de rayos X montado en el techo
sobre unos rieles que permiten desplazar el tubo en cual-
quier dirección. Estos exámenes suministran al radiólogo
imágenes fijas.
La fluoroscopia se realiza habitualmente con un tubo de
rayos X que se encuentra bajo la mesa de exploración. Al
radiólogo se le proporcionan imágenes en movimiento en
un monitor de televisión o en una pantalla plana. Hay nu-
merosas variaciones de estos dos tipos de examen, pero en
general el equipamiento es similar.
Para proporcionar un haz de rayos X suficiente para
obtener imágenes, se debe suministrar alto voltaje y
suficiente corriente eléctrica al tubo de rayos X.
Los voltajes de rayos X se miden en picos de kilovol-
tios (kVp). Un kilovoltio (kV) es equivalente a 1.000 V
de potencial eléctrico. Las corrientes de rayos X se mi-
den en miliamperios (mA), donde el amperio (A) es la
medida de la corriente eléctrica. El prefijo mili significa
1/1.000 o 0,001.
Pregunta:
La distancia habitual del receptor de imagen a
la fuente de rayos X (SID, source-to-image dis-
tance) es 1 metro. ¿Cuántos milímetros es esto?
Respuesta:
1mm=1/1.000 m o 10–3, por tanto
1.000mm=1m.
Hoy día el voltaje y la corriente se suministran a los tubos
de rayos X a través de circuitos eléctricos bastante complica-
dos, pero en los tiempos de Roentgen sólo se disponía de ge-
neradores estáticos. Aquellas unidades únicamente podían su-
ministrar corrientes de unos pocos miliamperios y voltajes de
hasta 50 kVp. Hoy día son normales 1.000mA y 150 kVp.
Los procedimientos radiográficos que utilizaban este
equipo con tan grandes limitaciones de corriente eléctri-
ca y potencial a menudo requerían tiempos de exposición
de 30 minutos o más para una exploración satisfactoria.
Los tiempos largos de exposición producían una imagen
borrosa. Un desarrollo que ayudó a reducir este tiempo de
exposición fue la utilización de pantallas intensificadoras
fluorescentes asociadas a las placas de cristal fotográfico.
Se dice que Michael Pupin había demostrado las posibili-
dades de una pantalla de intensificación radiográfica en 1896,
pero solamente muchos años después recibió un adecuado
uso y reconocimiento. Las radiografías durante el tiempo de
Roentgen se obtenían por exposición de una placa de vidrio
con una capa de emulsión fotográfica en uno de los lados.
Charles L. Leonard descubrió que si se exponían dos placas
de vidrio de rayos X con las capas de emulsión juntas, el tiem-
po de exposición se reducía a la mitad y se mejoraba mucho la
imagen. La demostración de la radiografía de doble emulsión
se realizó en 1904, aunque no se comercializó hasta 1918.
Muchas de las placas de vidrio de alta calidad utiliza-
das para radiografías venían de Bélgica u otros países eu-
ropeos. Este suministro se interrumpió durante la primera
guerra mundial, por lo que los radiólogos comenzaron a
utilizar película en lugar de placas de vidrio.
El ejército necesitaba un mayor número de servicios
radiológicos, por lo que se necesitaba un material para
sustituir las placas de vidrio. Este material fue el nitrato
de celulosa, y rápidamente se hizo evidente que era mejor
el material de sustitución que la placa de vidrio original.
El fluoroscopio fue desarrollado en 1898 por el inventor
americano Thomas A. Edison (fig. 1-8). El material fluo-
rescente original de Edison fue la platinocianida de bario,
un material de laboratorio muy utilizado. Edison investigó
las propiedades fluorescentes de más de 1.800 materiales,
incluidos el sulfito de cadmio zinc y el tungstato de calcio,
dos materiales que se usan actualmente.
No se sabe qué otros inventos hubiese desarrollado Edi-
son si hubiera continuado su investigación con los rayos X,
pero la abandonó cuando su ayudante y amigo durante lar-
go tiempo, Clarence Dally, sufrió una quemadura grave por
rayos X que requirió la amputación de ambos brazos. Dally
murió en 1904 y se cuenta como la primera víctima mortal
de los rayos X en Estados Unidos.
Un dentista de Boston, William Rollins, inventó dos
aparatos para reducir la exposición de los pacientes a los
rayos X y con ello reducir la posibilidad de quemadura
Figura 1-6 La mano que se muestra en esta radiografía es la
de la Sra. Roentgen. Ésta fue la primera indicación de las posibles
aplicaciones médicas de los rayos X y se hizo a los pocos días del
descubrimiento. (Por cortesía del Deutsches Roentgen Museum.)
26. 10 PARTE I Física radiológica
exploración. Los tubos de rayos X utilizados en la actuali-
dad son versiones mejoradas del tubo de Coolidge.
La radiología se convirtió en una especialidad médica
gracias al transformador de Snook y al tubo de rayos X
de Coolidge.
La era de la radiografía moderna se inicia con el uso del
tubo de Coolidge con el transformador de Snook; sólo en-
tonces se hizo posible obtener picos de kilovoltios y niveles
de miliamperios aceptables. Pocos acontecimientos desde
entonces han influido tanto en la radiología diagnóstica.
En 1913, el alemán Gustav Bucky inventó la rejilla es-
tacionaria («Glitterblende»); dos meses después solicitó
una segunda patente para una rejilla móvil. En 1915, el
norteamericano H. Potter, que probablemente no conocía
la existencia de la patente de Bucky debido a la primera
guerra mundial, también inventó una rejilla móvil. En su
favor cabe decir que Potter reconoció el trabajo de Bucky y
la rejilla de Potter-Bucky se presentó en 1921.
En 1946 se probó el tubo de amplificación de luz en
los Bell Telephone Laboratories y en 1950 se adaptó a la
fluoroscopia. Hoy día la fluoroscopia con intensificación de
imagen es de uso universal.
En cada una de las décadas recientes se han introducido
mejoras importantes en la imagen médica. Los ultrasonidos
Continúa
CUADRO 1-1 Fechas importantes en el desarrollo de la radiología moderna
FECHA ACONTECIMIENTO
1895 Roentgen descubre los rayos X.
1896 Se realiza la primera aplicación médica de los rayos X en el diagnóstico y tratamiento.
1900 Se funda la American Roentgen Society, la primera organización de radiología norteamericana.
1901 Roentgen recibe el primer premio Nobel de Física.
1905 Einstein presenta su teoría de la relatividad y la famosa ecuación E=mc2.
1907 Se introduce el transformador sin interrupción de Snook.
1913 Bohr desarrolla su teoría del modelo del átomo, presentando un núcleo y electrones planetarios.
1913 Se desarrolla el tubo de rayos X de filamento caliente de Coolidge.
1917 La película base de nitrato de celulosa se utiliza de forma generalizada.
1920 Varios investigadores muestran el uso de componentes solubles de yodo como medio de contraste.
1920 Se funda la American Society of Radiologic Technologists (ASRT).
1921 Se presenta la rejilla de Potter-Bucky.
1922 Compton describe la dispersión de los rayos X.
1923 Se introduce la película «segura» de rayos X de acetato de celulosa (Eastman Kodak).
1925 Se organiza en Londres el Primer Congreso Internacional de Radiología.
1928 El roentgen se establece como la unidad de medida de la intensidad de los rayos X.
1929 Forssmann demuestra la cateterización cardíaca... ¡sobre sí mismo!
1929 Se introduce el tubo anódico giratorio.
1930 Los aparatos de tomografía son mostrados por numerosos investigadores independientes.
1932 Se añade la tinta azul a la película de rayos X (Dupont).
1932 El U.S. Committee on X-ray and Radium Protection (ahora la NCRP) promulga las primeras dosis límite.
1942 Morgan muestra un aparato fototemporizador electrónico.
1942 Se introduce el primer procesador automático de película (Pako)
1948 Coltman desarrolla el primer intensificador de imagen fluoroscópico.
1951 Se presenta la tomografía multidireccional (politomografía).
1953 El rad se adopta oficialmente como la unidad de medida de la dosis absorbida.
1956 Se presenta la xerorradiografía.
1956 Se realiza el primer procesado de película con transporte por rodillos automático (Eastman Kodak).
1960 Se fabrica la película con base de poliéster (Dupont).
1963 Kuhl y Edwards presentan la tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT, single-photon emission
computed tomography).
1965 Se introduce el procesador rápido de 90 segundos (Eastman Kodak).
1966 Se inicia la utilización habitual del diagnóstico por ultrasonidos.
1972 Se comercializan la película de emulsión simple y las mamografías de una pantalla (Dupont).
1973 Hounsfield completa el desarrollo del primer sistema de imagen de tomografía computarizada (TC) (EMI, Ltd.).
1973 Damadian y Lauterbur producen la primera imagen de resonancia magnética (RM).
1974 Se introducen las pantallas intensificadoras radiográficas de tierras raras.
1977 Mistretta presenta la fluoroscopia digital de sustracción.
1979 Se otorga el premio Nobel de Fisiología o Medicina a Allan Cormack y Godfrey Hounsfield por la TC.
1980 Se comercializa el primer sistema de RM de superconducción.
1981 Barnes demuestra la radiografía de tórax con ranura.
28. 12 PARTE I Física radiológica
exposición innecesaria a la radiación. La protección de la
radiación debería ser una consideración importante duran-
te cada procedimiento de radiología. El cuadro 1-2 registra
los Diez Mandamientos de la Protección de la Radiación.
Seguir siempre el criterio ALARA (as low as reasonably
achievable): mantener las exposiciones de radiación
tan bajas como sea razonable conseguir.
La minimización de la exposición a la radiación de téc-
nicos y pacientes es fácil si los sistemas de imagen radio-
gráfica y fluoroscópica diseñados para este propósito se
reconocen y se entienden. A continuación, se presenta una
breve descripción de algunos de los sistemas de protección
principal de la radiación.
Filtración
En el interior del tubo de rayos X hay insertados filtros de
metal (normalmente de aluminio o de cobre), de manera que
los rayos de baja energía se absorben antes de que alcancen
al paciente. Estos rayos X tienen escaso valor diagnóstico.
Colimación
La colimación restringe el haz de rayos X útil a la parte del
cuerpo de la que debe tomarse una imagen y, por tanto, pro-
tege los tejidos adyacentes de una exposición innecesaria.
Los colimadores presentan formas muy diversas. Los más
utilizados son los colimadores ajustables de localización de
luz. La colimación también reduce la dispersión de la radia-
ción y de esta forma mejora el contraste de la imagen.
Intensificador de imágenes
Actualmente, la mayoría de películas de rayos X están ex-
puestas en una casete con un intensificador de imágenes
radiográfico en ambas caras de la película. Las exploracio-
nes realizadas con intensificador de imágenes radiográfico
reducen la exposición del paciente a los rayos X en más
del 95%, comparadas con las exploraciones realizadas sin
intensificador de imágenes radiográfico.
Ropa de protección
Los guantes y delantales que usan los técnicos radiólogos
durante la fluoroscopia y algunos procedimientos radiográ-
ficos se fabrican con un material impregnado de plomo.
Escudo o blindaje gonadal
El mismo material impregnado de plomo que se utiliza
para confeccionar guantes y delantales se usa para fabricar
escudos gonadales. Todas las personas en edad fértil deben
usarlos cuando las gónadas están en o cerca del haz útil de
rayos X y cuando la utilización de estos escudos no interfie-
ra con el valor diagnóstico de la exploración.
Barreras protectoras
La consola de control radiográfico siempre está localizada
tras una barrera protectora. Con frecuencia la barrera es de
barras de plomo y está equipada con una ventana de vidrio
plomado. Bajo circunstancias normales, el personal perma-
nece detrás de la barrera durante el examen radiográfico.
La figura 1-9 muestra un ejemplo de una habitación de ex-
ploración radiográfica/fluoroscópica. Se muestran muchos
de los elementos de seguridad de la radiación.
También deben seguirse otros procedimientos. Las ex-
ploraciones de rayos X abdominales de una gestante nunca
deben realizarse durante el primer trimestre a menos que
sea absolutamente necesario. Deben realizarse todos los
esfuerzos posibles para asegurar que una exploración no
tendrá que repetirse debido a un error técnico, ya que las
exploraciones repetidas someten al paciente al doble de la
radiación necesaria.
Cuando se protege a un paciente con un blindaje para
someterlo a una exploración radiológica debe considerarse
el tratamiento médico que sigue. Excepto para la mamo-
grafía de detección, la exploración de pacientes asintomá-
ticos no está indicada.
Los pacientes que requieran ayuda durante la explora-
ción nunca deben ser asistidos por personal de radiología.
En su lugar, deben utilizarse dispositivos de sujeción mecá-
nicos. Cuando sea necesario, un miembro de la familia del
paciente debe proporcionar la asistencia necesaria.
Equipo De Diagnóstico Por La Imagen
Para llegar a formar parte de esta estimulante profesión, un
estudiante debe completar los cursos académicos indicados,
acumular experiencia clínica y pasar el examen de certifica-
ción nacional del American Registry of Radiologic Technolo-
gists (ARRT). Tanto la experiencia académica como la habili-
dad clínica son necesarias para los radiólogos (cuadro 1-3).
CUADRO 1-2
Los Diez Mandamientos de la
Protección de la Radia
ción
1. Comprenda y aplique los puntos fundamentales del
control de la radiación: tiempo, distancia y protección.
2. No permita que la familiaridad le induzca una falsa
seguridad.
3. Nunca permanezca ante el haz primario.
4. Lleve siempre vestimenta de protección si no está de-
trás de una barrera de protección.
5. Lleve siempre un dosímetro y colóquelo en el collar,
por fuera del delantal de protección.
6. Nunca sostenga a un paciente durante una exploración
radiológica. Utilice dispositivos mecánicos cuando sea
posible, y si no haga que sean los parientes o amigos
del paciente quienes le asistan.
7. La persona que sostenga al paciente deberá llevar
siempre un delantal protector y, a ser posible, unas ga-
fas protectoras.
8. Utilice escudos de protección gonadales en toda per-
sona en edad fértil cuando su uso no interfiera con la
exploración.
9. La exploración de la pelvis y del bajo abdomen en una
paciente embarazada debería evitarse siempre que sea
posible, especialmente en el primer trimestre.
10. Siempre colime el haz de forma adecuada al mínimo
tamaño de campo posible para la exploración.
30. 14 PARTE I Física radiológica
Protección De La Radiación
26. Lave, desinfecte o esterilice las instalaciones y el equipo; deseche los elementos contaminados en preparación para la siguiente
exploración.
27. Evalúe la necesidad y el uso de escudo protector.
28. Adopte las precauciones adecuadas para minimizar la exposición a la radiación del paciente.
29. Pregunte a las pacientes de edad fértil sobre la posibilidad de que estén embarazadas y adopte la acción adecuada (es decir,
documente la respuesta, contacte con el médico).
30. Colime el haz para limitar el área de exposición, mejorar la calidad de imagen y reducir la dosis de radiación.
31. Ajuste el kVp, el mA y el tiempo o utilice un sistema de exposición automatizado para obtener una calidad de imagen óptima,
unas condiciones de operatividad seguras y una dosis mínima de radiación.
32. Evite que las personas cuya presencia sea innecesaria permanezcan en el área durante la exposición a los rayos X.
33. Adopte las precauciones adecuadas para minimizar la exposición a la radiación ocupacional.
34. Lleve un dosímetro mientras trabaje.
35. Evalúe los informes individuales de exposición ocupacional para determinar si los valores del período de notificación están
dentro de los límites establecidos.
Funcionamiento Del Equipo
36. Preparar y poner en marcha la unidad radiográfica y los accesorios.
37. Prepare y ponga en marcha la unidad fluoroscópica y los accesorios.
38. Prepare y ponga en marcha las unidades especializadas.
39. Prepare y ponga en marcha los dispositivos de imagen digital.
Producción De Imágenes
40. Retire del paciente o de la mesa todos los materiales radiopacos que podrían interferir en la imagen radiográfica.
41. Seleccione una combinación adecuada de película y pantalla.
42. Seleccione el equipamiento y los accesorios adecuados (p. ej., rejilla, filtros de compensación, escudo) para la exploración
solicitada.
43. Utilice marcadores radiopacos para indicar el lado anatómico, la posición u otra información importante (p. ej., hora, de pie,
decúbito, posmicción).
44. Explique las instrucciones de respiración antes de empezar la exposición.
45. Coloque al paciente para demostrar la anatomía deseada con marcadores de posición corporal.
46. Determine los factores de exposición adecuados utilizando colimadores y tablas técnicas.
47. Modifique los factores de exposición para circunstancias como movimiento involuntario, yesos y férulas, estados patológicos o
pacientes incapaces de colaborar.
48. Procese la imagen expuesta.
49. Recargue las casetes y los chasis seleccionando la película del tipo y tamaño adecuado.
50. Prepare el receptor de imagen digital/computarizada.
51. Verifique la exactitud de la identificación del paciente en la radiografía.
52. Evalúe las radiografías para la calidad diagnóstica.
53. Determine las medidas correctoras que deberían usarse si la radiografía no tiene calidad diagnóstica y emprenda la acción
adecuada.
54. Almacene y manipule la película/casete de forma que se reduzca la posibilidad de producción de artefactos.
Mantenimiento Del Equipo
55. Identifique y notifique el mal funcionamiento de la unidad y accesorios radiográficos o fluoroscópicos.
56. Realizar las evaluaciones básicas del equipo y los accesorios radiográficos.
57. Identifique y notifique el mal funcionamiento del equipo de procesado.
58. Realice evaluaciones básicas del equipo y accesorios de procesado.
Procedimientos Radiográficos
59. Coloque al paciente el tubo de rayos X y el receptor de imagen para obtener imágenes diagnósticas de:
• Tórax.
• Estudios de abdomen y gastrointestinales.
• Estudios urológicos.
• Columna vertebral y pelvis.
• Cráneo.
• Extremidades.
• Otras: artrografía, mielografía, flebografía, etc.
CUADRO 1-3
Inventario de tareas para realizar una radiografía requeridas por el American Registry
of Radiologc Technologists (cont.)
34. 18 PARTE I Física radiológica
Tiempo
La unidad estándar de tiempo es el segundo (s). Original-
mente, el segundo se definió a partir de la rotación de la
Tierra sobre su eje (el día solar). En 1956 se redefinió como
cierta fracción del año tropical 1900. En 1964, la necesi-
dad de un mejor estándar de tiempo condujo a una nueva
definición.
Ahora el tiempo se mide con un reloj atómico y para ello
se parte de la vibración de átomos de cesio. El reloj atómico
es capaz de mantener el tiempo correctamente 1 segundo
en 5.000 años.
El segundo (s) se basa en la vibración de los átomos
de cesio.
Unidades
Cada medida tiene dos partes: una magnitud y una unidad. Por
ejemplo, la distancia estándar del receptor de imagen a fuente
(SID, source-to-image-receptor distance) es 100cm. La magni-
tud, 100, no es significativa, a no ser que también se haya dise-
ñado una unidad. Aquí la unidad de medida es el centímetro.
La tabla 2-1 muestra que existen cuatro sistemas de uni-
dades para representar las cantidades base. Los sistemas
MKS (metros, kilogramos y segundos) y CGS (centímetros,
gramos y segundos) se utilizan más en ciencias y en la ma-
yoría de países del mundo que el sistema británico.
El Sistema Internacional de Medidas (Le Système Inter-
national d’Unités, SI) es una extensión del sistema MKS y
representa el estado actual de las unidades. El SI incluye las
tres unidades base del sistema MKS más cuatro adiciona-
les. Existen unidades derivadas y unidades especiales del SI
para representar cantidades derivadas y cantidades especia-
les de la radiología (tabla 2-2).
SI* MKS CGS Británico
Longitud Metro (m) Metro (m) Centímetro (cm) Pie (ft)
Masa Kilogramo (kg) Kilogramo (kg) Gramo (g) Libra (lb)†
Tiempo Segundo (s) Segundo (s) Segundo (s) Segundo (s)
CGS, sistema de centímetros, gramos y segundos; MKS, sistema de metros, kilogramos y segundos; SI, sistema internacional.
*El SI incluye cuatro unidades básicas adicionales.
†La libra es en realidad una unidad de fuerza aunque está relacionada con la masa.
Tabla 2-1 Sistema de unidades
Figura 2-1 Las cantidades base apoyan las cantidades derivadas, las cuales a su vez apoyan las
cantidades especiales de la radiología.
36. 20 PARTE I Física radiológica
Pregunta:
La luz es capaz de recorrer 669 millones de
millas en 1 hora. ¿Cuál es la velocidad en
unidades del SI?
Respuesta:
La velocidad de la luz es constante y se simboliza por
c; c=3×108 m/s.
Con frecuencia la velocidad de un objeto cambia cuando su
posición se modifica. Por ejemplo, un bólido empieza a mo-
verse desde el reposo y finaliza con una velocidad de 80m/s.
La velocidad inicial, designada por vo, es 0 (fig. 2-2). La
velocidad final, representada por vf, es 80m/s. La velocidad
promedio puede calcularse mediante la expresión:
VELOCIDAD PROMEDIO
donde la barra sobre la «v» representa la velocidad
promedio.
Pregunta: ¿Cuál es la velocidad promedio del bólido?
Respuesta:
Pregunta:
Un Corvette puede alcanzar una velocidad
de 88 mph en un cuarto de milla. ¿Cuál es su
velocidad promedio?
Respuesta:
Aceleración
La tasa de cambio de velocidad con el tiempo es la ace-
leración. Esto es cómo de «rápida o lentamente» cambia
la velocidad. Debido a que la aceleración es la velocidad
dividida entre el tiempo, la unidad es metros por segundo
al cuadrado (m/s2).
Si la velocidad es constante, la aceleración es cero. Por
otro lado, una aceleración constante de 2m/s2 significa que
la velocidad de un objeto aumentó en 2m/s cada segundo.
La ecuación definida para la aceleración es:
ACELERACIÓN
Pregunta: ¿Cuál es la aceleración del bólido?
Respuesta:
Pregunta:
Un Mustang 5L puede acelerar a 60 mph
en 5,9 s. ¿Cuál es la aceleración en
unidades SI?
Respuesta:
Leyes del movimiento de Newton
En 1686 el científico inglés Isaac Newton presentó tres
principios que todavía hoy son reconocidos como leyes
fundamentales del movimiento.
Primera ley de Newton: inercia. Un cuerpo
permanecerá en reposo o continuará moviéndose con
una velocidad constante en línea recta a no ser que
una fuerza externa actúe sobre él.
Figura 2-2 Un bólido proporciona un ejemplo familiar para
la relación entre velocidad inicial, velocidad final, aceleración
y tiempo.
38. 22 PARTE I Física radiológica
Peso
El peso (Wt) es una fuerza sobre un cuerpo causada por la
atracción de la gravedad sobre él. Los experimentos han
demostrado que los objetos que caen hacia la Tierra ace-
leran a una tasa constante. Esta tasa, denominada acelera-
ción debida a la gravedad y representada por el símbolo g,
tiene los siguientes valores en la Tierra:
g=9,8m/s2
en unidades SI
g=32ft/s2
en unidades británicas
El valor de la aceleración debida a la gravedad de la
Luna es solamente alrededor de un sexto de la de la Tie-
rra. La «falta de peso» observada en el espacio exterior
se debe a la ausencia de la gravedad. Así, el valor de la
gravedad en el espacio exterior es cero. El peso de un ob-
jeto es igual al producto de su masa y la aceleración de la
gravedad.
PESO
Wt = mg
Las unidades de peso son las mismas que las de fuerza:
newtons y libras.
El peso es el producto de la masa y la aceleración de la
gravedad en la Tierra; 1 lb=4,5N.
Pregunta:
Un estudiante tiene una masa de 75kg. ¿Cuál
es su peso en la Tierra? ¿Y en la Luna?
Respuesta: Tierra:
g=9,8m/s2
Wt=mg
=75kg
(9,8m/s2)
=735N
Luna:
g=1,6m/s2
Wt=mg
=75kg
(1,6m/s2)
=120N
Este ejemplo muestra un concepto importante: el peso
de un objeto puede variar de acuerdo al valor de la grave-
dad que actúa sobre él. Sin embargo, obsérvese que la masa
de un objeto no cambia a pesar de su localización. La masa
de 75kg del estudiante permanece siendo la misma en la
Tierra, en la Luna o en el espacio.
Impulso
El producto de la masa de un objeto y su velocidad se
denomina momento o impulso, representado por p.
IMPULSO
p=mv
A mayor velocidad de un objeto, mayor impulso posee
ese objeto. Una carretilla acelerando hacia abajo por
una colina, por ejemplo, gana impulso y su velocidad
aumenta.
El impulso es el producto de la masa por la velocidad.
El impulso total antes de cualquier interacción es igual al
impulso total tras la interacción. Imagine una bola de billar
chocando contra otras dos bolas en reposo (fig. 2-6). El
impulso total antes de la colisión es la masa por la veloci-
dad del taco de billar. Tras la colisión de éste, el impulso es
distribuido entre las tres bolas. Así, el impulso original del
taco se conserva tras la interacción.
Trabajo
El trabajo, tal como se utiliza en física, tiene un significado
específico. El trabajo hecho sobre un objeto es la fuerza
aplicada por la distancia sobre la que es aplicada. La for-
mulación matemática es:
TRABAJO
W = Fd
La unidad de trabajo es el julio (J). Cuando levanta una
casete está haciendo un trabajo. Sin embargo, cuando
simplemente mantiene la casete inmóvil no trabaja (en el
sentido físico), incluso aunque esté realizando un esfuerzo
considerable.
Figura 2-6 La conservación del impulso ocurre con cada golpe
de billar.
40. 24 PARTE I Física radiológica
Respuesta:
La energía potencial (EP) es la energía acumulada de una
posición o configuración. Un libro de texto sobre un escri-
torio tiene EP debido a su peso sobre el suelo... ¿y el poten-
cial para un mejor trabajo si se lee? Existe la capacidad de
realizar un trabajo cayendo al suelo. La energía potencial
gravitacional viene dada por:
ENERGÍA POTENCIAL
EP=mgh
donde h es la distancia sobre la superficie de la Tierra.
Un esquiador en lo alto de un salto, un resorte enroscado y
una goma elástica estirada son ejemplos de otros sistemas
que tienen EP a causa de su posición o configuración.
Si un científico lanza una bola desde lo alto de la Torre
inclinada de Pisa (fig. 2-7), la bola tendrá solamente EP, no
EC. Cuando el científico la suelta y empieza a caer, la EP
disminuye a la vez que la altura. Al mismo tiempo, la EC
va aumentando a medida que la bola se acelera. Justo antes
del impacto la EC de la bola alcanza el máximo, al igual
que la velocidad. Debido a que ahora no hay altura la EP
llega a cero. Toda la EP inicial de la bola se ha convertido
en EC durante la caída.
Pregunta:
Un radiólogo sujeta un tubo de rayos X de
6kg 1,5 m por encima del suelo. ¿Cuál es su
energía potencial?
Respuesta: EP=mgh
=6kg×9,8m/s2 ×1,5m
=88kgm2/s2
=88J
La tabla 2-3 presenta un resumen de las cantidades y unidades
en mecánica.
Calor
El calor es una forma de energía muy importante para la
tecnología radiológica. El calor excesivo es un enemigo le-
tal de un tubo de rayos X que puede causar un daño per-
manente. Por esta razón el técnico debe conocer las propie-
dades del calor.
El calor es la energía cinética del movimiento
aleatorio de las moléculas.
Cuanto más rápido y desordenado sea el movimiento de las
moléculas, mayor será el calor que contenga el objeto. La
unidad de calor, la caloría, se define como el calor necesario
para aumentar la temperatura de 1g de agua hasta 1°C.
La misma cantidad de calor tendrá diferentes efectos en
diferentes materiales. Por ejemplo, el calor requerido para
cambiar la temperatura de 1g de plata en 1°C es aproxi-
madamente 0,05 calorías, es decir, sólo 1/20 de lo requerido
para un cambio de temperatura similar en el agua.
El calor se transfiere por conducción, por convección y
por radiación.
TRANSFERENCIA DE CALOR
La conducción es la transferencia de calor a través de ma-
terial o por contacto. El movimiento molecular de un obje-
to a alta temperatura en contacto con un objeto a baja tem-
peratura iguala la temperatura de ambos.
Figura 2-7 La energía potencial resulta de la posición de
un objeto. La energía cinética es la energía del movimiento.
A, Energía potencial máxima, no energía cinética. B, Energía
potencial y energía cinética. C, Energía cinética máxima, no
energía potencial.
