Fundamentos aplicados a la tecnología de los rayos x historia avances aplicaciones y principios éticos

1. UNIDAD II
FUNDAMENTOS APLICADOS
A LA TECNOLOGÍA DE LOS
RAYOS X
CLASE N°- 3
NATURALEZA Y PRODUCCIÓN DE
PROF. ING. EMMELYSABETH CÓRDOVA

2. LOS RAYOS X FUERON DESCUBIERTOS EN 1895
 8 de noviembre de 1895 – Prof.
 Realizaba estudios del efecto del paso de la corriente
eléctrica por tubos de vacío, observó como cristales de
platinocianuro de bario producían fluorescencia.

3. LOS RAYOS X FUERON DESCUBIERTOS EN 1895
 Se encontraba trabajando con un tubo de Hittorf-Crookes
cuando observó, de manera casual, que al energizarlo se
producía fluorescencia en una pantalla de platicianuro
de bario. Al repetir la experiencia comprobó que
interponiendo su mano entre el tubo energizado y la
pantalla podía observar opacamente sus dedos sobre esta
última.
 A estos rayos, por desconocer sus características, los
llamó “X”.
La primera radiografía la realizó a
su esposa y el 28 de diciembre de
ese año hizo su primera
comunicación ante la Sociedad
Médica de Física de Wurzburg. Por
este descubrimiento le fue otorgado
el premio Nobel de Física el 10 de
diciembre de 1901. Fallece en
Munich, el 10 de febrero de 1923, a
la edad de 78 años.

4. FUNDAMENTOS DE LOS RX
 En 1912 se estableció de manera precisa la naturaleza de
los rayos X. En ese año se descubrió la difracción de rayos
x en cristales y este descubrimiento probó la naturaleza
de los rayos X y proporcionó un nuevo método para
investigar la estructura de la materia de manera
simultánea.
 Los R-X son radiación electromagnética de la misma
naturaleza que la luz pero de longitud de onda mucho más
corta. La unidad de medida en la región de los r-x es el
angstrom (Å), igual a 10-10 m y los rayos x usados en
difracción tienen longitudes de onda en el rango 0.5-2.5 Å
mientras que la longitud de onda de la luz visible está en
el orden de 6000 Å.
LOS RAYOS X, son paquetes de alta energía, sin carga
eléctrica que se desplazan en ondas con una frecuencia
específica, a la velocidad de la luz.

5. FUNDAMENTOS DE LOS RX
Radiología Convencional
Utiliza radiación x para el diagnóstico médico.
a. Radiografía: documenta el paso de la radiación
ionizante a través de un cuerpo.
b. Radioscopia: permite la visualización de estructuras
anatómicas en tiempo real
Radiación
Emisión y propagación de energía a través del aire o la
materia.
Tipos:
a. Corpuscular: partículas de materia con masa que viajan
en línea recta a gran velocidad desde sus orígenes
(partículas alfa protones, neutrones)
b. Electromagnética: propagación de energía a través del
espacio en forma de un campo electromagnético
oscilante ( rayos x, gamma, luz, ondas de radio, etc.)

6. FUNDAMENTOS DE LOS RX

7. Los rayos X, al igual que la luz, pertenecen al espectro de
radiaciones electromagnéticas, pero con una longitud de
onda 10.000 veces menor que esta, por lo que se mide en
Angstrom (diez milésima parte de un milímetro). Esta
longitud de onda es menor que la distancia media entre dos
átomos, de aquí podemos inferir su poder de
penetrabilidad.
NATURALEZA DE LOS RAYOS X

8. Se
incrementa
la
energía

9. NATURALEZA DE LOS RAYOS X
 El espectro continuo. Los rayos X se producen cuando una
partícula cargada eléctricamente con suficiente energía
cinética es frenada rápidamente. Los electrones son las
partículas utilizadas habitualmente y la radiación se
obtiene en un dispositivo conocido como tubo de rayos x.
 Los rayos x emitidos consisten en una mezcla de
diferentes longitudes de onda y la variación de intensidad
con λ depende del voltaje del tubo.
 La intensidad es cero hasta cierta longitud de onda,
llamada λlim, aumenta rápidamente hasta un máximo y
entonces decrece sin un límite abrupto en la parte de
larga longitud de onda. Esta radiación se denomina
radiación continua o blanca, pues está formada igual que
ocurre con la luz blanca por muchas longitudes de onda.

10. NATURALEZA DE LOS RAYOS X

11. NATURALEZA DE LOS RAYOS X
 El espectro característico. Cuando el voltaje de un tubo de
r-x supera cierto valor crítico, aparecen picos estrechos y
agudos a ciertas longitudes de onda superpuestos sobre el
espectro continuo.
 Dado que son picos estrechos y que la longitud de onda
depende del metal usado como blanco se denominan líneas
características. Estas líneas se agrupan en conjuntos
denominados K, L, M, etc en orden de λ creciente y todas
juntas forman el espectro característico del metal usado
como blanco.
 Normalmente únicamente las líneas K son útiles en
difracción, las de λ más larga son absorbidas con demasiada
facilidad. Hay varias líneas en el conjunto K, pero sólo las
tres más intensas se observan en el trabajo de difracción
habitual: son Kα1, Kα2 y Kβ1; para Mo las λ son
aproximadamente:
 Kα1: 0.709 Å, Kα2: 0.71 Å, Kβ1: 0.632 Å

12. NATURALEZA DE LOS RAYOS X

13. NATURALEZA DE LOS RAYOS X

14. PROPIEDADES DE LOS RAYOS X
 Poder de penetración. Es la propiedad fundamental, ya que
permite penetrar los tejidos y órganos por tener una longitud
de onda menor a la distancia media entre dos átomos.
 Poder de absorción. Es el proceso en virtud del cual la energía
absorbida se transforma en otro tipo de energía, por ejemplo,
calor. En la absorción de una cuanta de rayos X absorbida se
desprende un electrón que puede ocasionar reacciones
químicas, biológicas o transformar la energía en calor.
 Poder ionizante.

15. PROPIEDADES DE LOS RAYOS X
 Capacidad de dispersión. Cuando los rayos X se ponen en
contacto con un medio, parte de ellos lo atraviesan, otra parte
es absorbida y el resto dispersada. Estos rayos dispersos o
secundarios, ya que cambian su orientación inicial, van a
determinar el mayor o menor contraste de la imagen
radiológica.
 Producen fluorescencia. Esta característica es de gran
importancia, pues permite usar pantallas fluorescentes que
impriman con calidad la película radiográfica empleando dosis
de rayos más bajas.
 Reducen las sales de plata. Dicha propiedad química nos ofrece
la posibilidad de obtener una imagen en una película
radiográfica revestida por sales de plata, al tornarse negra (por
reducción) las áreas de la película que estuvieron en contacto
con los rayos X.

16. PROPIEDADES DE LOS RAYOS X
 Propagación rectilínea a la velocidad de la luz.
 Causan efectos biológicos. Entre estos podemos mencionar los
siguientes:
1. Inactiva enzimas y destruye coenzimas.
2. Aumenta la ATPasa.
3. Desorganiza los lisosomas.
4. Produce envejecimiento celular.
5. Altera el ADN.
6. Afecta las células en mitosis y poco diferenciadas. Ello
nos permite usar los rayos X en el tratamiento del cáncer.
 Provocan efectos morfológicos en diferentes tejidos

17.  Los rayos X, son radiaciones ionizantes porque
al interactuar con la materia se produce la
ionización de los átomos de la misma, es decir,
origina partículas con carga (iones).
 Cuando los rayos X interactúan con la materia,
pueden ser en parte absorbidos y en parte
transmitidos, esta característica es
aprovechada en medicina al realizar
radiografías.
 Los progresos en la tecnología del equipo
radiográfico y el desarrollo de filtración
adecuada del haz de rayos X, han eliminado la
relativa inutilidad de la radiación de baja
energía productora de radiaciones que
ocasionaron perjuicio a los tejidos blandos en
los primeros exámenes radiográficos.
INTERACCIÓN DE LOS R-X CON LA
MATERIA.

18.  Las películas radiográficas tienen una emulsión que
varía dependiendo de la longitud de onda a la cual se
quiera exponer.
 La sensibilidad de la película es determinada por el
coeficiente de absorción másico y es restringida a un
rango de líneas espectrales.
 La desventaja que presentan estas películas es por su
naturaleza granizada, la imposibilidad de un análisis
detallado pues no permite una resolución grande.
INTERACCIÓN DE LOS R-X CON LA
MATERIA.
A. CHASSIS
B. PANTALLA REFORZADORA
C. PELÍCULA RADIOGRÁFICA

19.  La interacción de los r-X con la materia esencialmente
ocurre mediante dos procesos:
a) Algunos fotones del haz incidente son desviados sin
pérdida de energía, constituyen la radiación dispersada
exactamente con la misma λ que la radiación
incidente(es la que origina el fenómeno de la
difracción).
b) Los fotones pueden sufrir una serie de choques
inelásticos al incidir sobre un blanco y su energía
incrementa la T de la muestra o da lugar al fenómeno de
fluorescencia.
INTERACCIÓN DE LOS R-X CON LA
MATERIA.

20. INTERACCIÓN DE LOS R-X CON LA
MATERIA. DIFRACCIÓN.
 ¿Bajo qué condiciones el haz de r-x será difractado? Un
rayo difractado puede definirse como un rayo
compuesto de un gran número de rayos dispersados que
se refuerzan mutuamente. La difracción es, por tanto,
esencialmente un fenómeno de dispersión. Los átomos
dispersan la radiación incidente en todas direcciones, y
en algunas direcciones los rayos dispersados estarán
completamente en fase y por tanto se refuerzan
mutuamente para formar rayos difractados.

21. PRODUCCIÓN DE LOS RAYOS X
 En la producción de los rayos X
intervienen tres factores:
1. El tubo de rayos X.
2. Un transformador de alta
tensión.
3. Un tablero de mando para
controlar:
 Kilovoltaje, que determina
la penetración.
 Miliamperaje, que
determina la calidad de
los rayos.
 Tiempo de exposición
medido en segundos.

22. PRODUCCIÓN DE LOS RAYOS X
 El componente esencial para la producción de los rayos X
es el tubo; este consiste en una ampolla de cristal
sometida al vacío con dos polos: uno positivo llamado
ánodo (disco rotatorio que hace la función de diana) y
otro negativo, cátodo (pequeño filamento), ambos
constituidos por metales muy resistentes al calor como
el tungsteno, molibdeno y wolframio.

23. PRODUCCIÓN DE LOS RAYOS X

24. PRODUCCIÓN DE LOS RAYOS X
 Para la producción de rayos X en laboratorios,
hospitales, etc. se usan los tubos de rayos X, que
pueden ser de dos clases: tubos con filamento o tubos
con gas.
 El tubo con filamento es un tubo de vidrio al vacío en
el cual se encuentran dos electrodos en sus extremos.
El cátodo es un filamento de tungsteno y el ánodo es un
bloque de metal con una línea característica de emisión
de la energía deseada.

25. PRODUCCIÓN DE LOS RAYOS X
 El tubo con gas se encuentra a una presión de
aproximadamente 0.01 mmHg y es controlada mediante
una válvula; posee un cátodo de aluminio cóncavo, el
cual permite enfocar los electrones y un ánodo. Las
partículas ionizadas de nitrógeno y oxígeno, presentes
en el tubo, son atraídas hacia el cátodo y ánodo.

26. CONDICIONES NECESARIAS PARA SU
PRODUCCIÓN
1. PRODUCCIÓN DE ELECTRONES
 La corriente de filamento (bajo voltaje) calienta el
filamento de Tungsteno ( 2.200º C) hasta la
incandescencia y libera electrones por emisión
termoiónica.
Nube
electrónica
Filamento de
tungsteno
Circuito de
bajo voltaje

27. CONDICIONES NECESARIAS PARA SU
PRODUCCIÓN
2. ELECTRONES DE ALTA VELOCIDAD
 Se desarrolla una alta diferencia de potencial entre
cátodo (filamento) y ánodo (blanco) aplicando alto
voltaje entre ellos.
 Los electrones de la nube son acelerados hacia el ánodo
a una altísima velocidad (1/2 de la luz). La corriente de
electrones siempre es de cátodo al ánodo.

28. CONDICIONES NECESARIAS PARA SU
PRODUCCIÓN
3. CONCENTRACIÓN DE ELECTRONES
 El haz electrónico es focalizado hacia un punto pequeño
sobre la superficie del ánodo mediante un focalizador
de molibdeno en cátodo que está diseñado para
dirigirlos hacia el foco anódico.

29. CONDICIONES NECESARIAS PARA SU
PRODUCCIÓN
4- FRENAMIENTO BRUSCO DE LOS ELECTRONES
 Al llegar al ánodo la corriente electrónica es frenada
bruscamente por choque y la energía cinética es
transformada, 98.8% en calor y sólo el 0.2% en rayos X.
 Este choque provoca una excitación más que una
ionización. En este estado los electrones, como
proyectiles, transfieren parte de su energía a la capa
más externa de los átomos del ánodo, pero no la
suficiente como para ionizarlo y lo dejan con un mayor
nivel energético. Cuando retornan a su nivel energético
inicial lo hacen emitiendo radiación infrarroja (calor).
 La eficiencia de un tubo moderno, por lo tanto, es muy
baja.

30. LA IMAGEN RADIOGRÁFICA
 Es importante recordar, que la imagen que se ve en la
película radiográfica no es debida al resultado directo de
los rayos X, sino que se debe primordialmente a la luz
que recibe la película dentro del chasis.
 La radiación X, interfiere de diferentes maneras de
acuerdo con las diversas estructuras del cuerpo humano,
dependiendo de la atenuación del rayo de acuerdo con
las substancias que atraviesa.
 La variación de las densidades en una película son
básicamente cuatro:
a) El aire aparece negro (radiolúcido).
b) La grasa da un color gris oscuro.
c) Los tejidos blandos se muestran grises claros.
d) Los huesos son de color blanco radioopaco.

31. LA IMAGEN RADIOGRÁFICA
 En la imagen radiográfica usual de un paciente, todos los
tejidos blandos del cuerpo (incluyendo el músculo),
tejido conectivo, cartílago, sangre y los diversos órganos
internos del cuerpo, tienen básicamente la misma
densidad en la radiografía simple.
 Todas las imágenes radiográficas, dependen de la
diferencia de color en estos tejidos y la superposición
que se observa en ellos.
 Los rayos X son absorbidos por diferentes partes del
cuerpo en variables grados. Los huesos absorben gran
parte de la radiación mientras que los tejidos blandos,
como los músculos, la grasa y los órganos, permiten que
más de los rayos X pasen a través de ellos. En
consecuencia, los huesos aparecen blancos en los rayos X,
mientras que los tejidos blandos se muestran en matices
de gris y el aire aparece en negro.

32. LA IMAGEN RADIOGRÁFICA

33. LA IMAGEN RADIOGRÁFICA
 Hasta muy recientemente, las imágenes de rayos X se
han mantenido como copia impresa en película (muy
similar a un negativo fotográfico). Hoy en día, la mayoría
de las imágenes son archivos digitales que se almacenan
electrónicamente.
 Los actuales sistemas digitales permiten la obtención y
visualización de la imagen radiográfica directamente en
una computadora (ordenador), sin necesidad de
imprimirla.
ANTES AHORA

34. APLICACIONES MÉDICAS
 Desde que Roentgen descubrió que los rayos X permiten
captar estructuras óseas, se ha desarrollado la tecnología
necesaria para su uso en medicina, podemos decir que
las proyecciones radiológicas simples se iniciaron con el
uso de los rayos x
 La imagenología, es una rama de la medicina que utiliza
radiaciones ionizantes y no ionizantes para obtener
imágenes en exámenes que nos permiten observar, ubicar
y realizar el diagnóstico de patologías, incluye a la
radiología como una importante especialidad médica que
emplea la radiografía como ayuda en el diagnóstico
médico, en la práctica, el uso más extendido es los rayos
X.

35. APLICACIONES MÉDICAS
 Los rayos X son especialmente útiles en la detección de
enfermedades del esqueleto, en especial para
diagnosticar fractura y son de gran utilidad para el
ortopedista.
 También, se utilizan para diagnosticar enfermedades de
los tejidos blandos, como la neumonía, cáncer de
pulmón, edema pulmonar, abscesos, etc.
 En casi todos los pacientes deberá tomarse más de una
radiografía del sitio probable de fractura. Las
proyecciones anteroposteriores y laterales se realizan en
forma sistemática.

36. APLICACIONES MÉDICAS
 En otros casos, el uso de rayos X tiene más
limitaciones, como por ejemplo, en la observación
del cerebro o los músculos. Las alternativas en
estos casos incluyen la tomografía computarizada,
la resonancia magnética nuclear, ultrasonidos,
angiografía, o en estudios de contraste.

37. TÉCNICA RADIOLÓGICA
 Cuando se habla de las técnicas radiológicas se
refiere a las diferentes proyecciones que se utilizan
en los casos patológicos que se está investigando,
desde luego esta será indicada por el especialista
tratante en una orden firmada y sellada.
 Existen una gran variedad de proyecciones que
pueden utilizarse y que se aplican según la
necesidad y sector del cuerpo lesionado. Entre las
más comunes se pueden nombrar las proyecciones
AP (antero posterior) y las proyecciones laterales,
además se pueden utilizar proyecciones oblicuas,
axiales y proyecciones especiales en determinados
casos para estudiar regiones focalizadas.

38. TÉCNICA RADIOLÓGICA

39. TÉCNICA RADIOLÓGICA
 Durante los primeros años de su utilización de la
radiología convencional se realizaban exámenes
fluoroscópicos que tomaban mucho tiempo y situaciones
incomodas a los pacientes. Implicando que en ocasiones
los pacientes tenían que estar expuestos a la radiación
por periodos prolongados de tiempo lo cual no era lo más
optimo, en estos exámenes se utilizaban medios de
contraste para observar y estudiar órganos como el
estomago, el intestino, el colon, algunos de los cuales
aún se realizan en los sitios en donde no hay la
posibilidad de implementar el uso de equipos modernos y
que finalmente ante la necesidad de realizar un
diagnostico y midiendo el costo beneficio para alcanzar
el bienestar del paciente confirmando o descartando tal
o cual patología terminan siendo de gran utilidad.

40. TÉCNICA RADIOLÓGICA

41. TÉCNICA RADIOLÓGICA
 En la actualidad con la llegada de la tecnología de punta,
con equipos tan sofisticados como la TC (Tomografía
computarizada) y la RM (Resonancia Magnética) se
pueden realizar exámenes de alta sensibilidad y
especificidad en tiempos muy cortos que evitan al
paciente complicados procesos para un diagnostico
oportuno.
 En general el protocolo de estudio a seguir siempre
empieza desde los exámenes más simples hasta los más
sofisticados, con el fin de optimizar los recursos y no
disiparlos innecesariamente.