OTROS TUBOS Los tubos de rayos x de rejilla se diseñan para poder encenderse y apagarse rápidamente. Los tubos controlados por rejilla se usan en sistemas portátiles de imagen con descarga de condensador y en angiografía de sustracción digital, radiografía digital, y cinerradiografia, todos ellos requieren exposiciones múltiples y deben tener un tiempo de exposición preciso. El termino rejilla forma parte de la electrónica del tubo de vacío y se refiere aun elemento del tubo que actúa como un interruptor. En un tubo de rayos x controlado por rejilla la copa focalizadora es la rejilla y hace de interruptor de exposición.
Mamografía: La mamografía es un sistema de obtención de imágenes de tejido blando. Para esto el ánodo suele ser de molibdeno con puntos focales de 0,3 a 0,1 mm con lo que el bisel del ánodo es de aproximadamente 23º y a esto se le agrega una inclinación del tubo de 6º así el rayo central es paralelo al tórax del paciente. Otra característica es que el cátodo se coloca siempre mirando al paciente.
El avance tecnológico en los tubos de rayos x es impresionante y en cada área del diagnostico por imágenes y en radioterapia se utilizan tubos con características particulares para un mejor resultado en la obtención de rayos x según sea su utilización.
Los invito a conocer el tubo de rayos x con el que se manejan habitualmente, conociendo sus características podrán sacarle mayor rendimiento al tubo dándole a su trabajo un toque mas de profesionalidad.
RADIACIONES 2
RADIACION ELECTROMAGNETICA NO IONIZANTE - Radiación electromagnética no ionizante
El espectro conocido tiene tres regiones importantes para la radiología, las radiofrecuencias, luz visible, radiaciones ionizantes x y gamma. Otras zonas del espectro incluyen la radiación infrarroja, ultravioleta y microondas.
Las primeras investigaciones sobre la radiación electromagnética se realizaron con la luz visible.
Luz
Cuando la luz solar atraviesa un prisma emerge del mismo con los siete colores del arco iris, esto es porque las longitudes de onda de la luz solar se refractan. La luz blanca esta formada por longitudes de onda que van desde los 400 nm (el violeta) hasta los 700 nm (rojo) aproximadamente.
Este fragmento de longitudes de onda es el más pequeño dentro del espectro electromagnético y la única porción visible por el ojo humano.
Esto es a causa de la composición del la retina, donde se alojan los conos y los bastones. Existen tres tipos diferentes de conos, cada uno de ellos es sensible de forma selectiva a la luz de una longitud de onda determinada, verde, roja y azul. Esta sensibilidad específica se debe a la presencia de unas sustancias llamadas opsinas. La eritropsina tiene mayor sensibilidad para las longitudes de onda largas de alrededor de 560 nanómetros (luz roja), la cloropsina para longitudes de onda medias de unos 530 nanómetros (luz verde) y por último la cianopsina con mayor sensibilidad para las longitudes de onda pequeñas de unos 430 nanómetros (luz azul). El cerebro interpreta los colores a partir de la razón de estimulación de los tres tipos de conos. Los bastones no intervienen en este proceso.
La luz visible interacciona con la materia de forma diferente a como lo hacen los rayos x, cuando un fotón de luz incide sobre un objeto, hace vibrar sus moléculas, algunos de los electrones orbitales de los átomos se excitan y pasan a un nivel superior de energía, esta energía es reemitida inmediatamente como otro foton de luz, este es reflejado.
La estructura molecular de cada objeto determina que longitudes de ondas son reflejadas. Muchos fenómenos cotidianos como la absorción, la reflexión y la transmisión se explican más fácilmente con el modelo ondulatorio de la radiación electromagnética.
La reflexión desde la superficie plateada de un espejo es una forma clara de explicarse.
Cuando las ondas luminosas son absorbidas por un objeto este devuelve esa energía en forma de calor. Una carretera negra absorbe mucha luz y emite mucho calor.
Solo una ligera modificación puede cambiar la manera en que algunos materiales trasmiten o absorben la luz. Existen tres grados de interacción entre la luz y un material absorbente: transparencia – translucidez y opacidad.
La transparencia permite que la luz pase sin apenas alterarse, como a través de una ventana de vidrio. Si el vidrio esta esmerelizado, la luz sigue pasando a través de él pero de una forma dispersa y con menor intensidad, este vidrio es traslucido. Y si el vidrio lo pintamos de negro no dejara pasar la luz y el vidrio será ahora opaco a la luz
Los términos radioopacos y radiolucidos se utilizan en radiodiagnóstico para explicar que estructuras dejan o no pasar a los rayos x, así el hueso es radioopaco y los tejidos blando radiolucidos.
Ley de la inversa del cuadrado:
Cuando la luz es emitida desde un punto, a medida que se aleja de ese punto disminuye su intensidad. El decaimiento de la intensidad es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde el punto de emisión y el objeto.
Matemáticamente se expresa:
I1/I2=(d2/d1)2
Donde I1 es la intensidad a la distancia d1 desde la fuente
I2 es la intensidad a la distancia d2 desde la fuente.
La ley de la inversa del cuadrado puede aplicarse para distancias mayores a siete veces la magnitud mayor de la fuente.
Para aplicarla debemos conocer tres de los cuatro parámetros, habitualmente se conocen una intensidad a una distancia dada y una intensidad desconocida a una mayor distancia.
Ejemplo: La intensidad de la luz procedente de una lámpara es de 100 mililumens a una distancia de 1 metro ¿Cuál es la intensidad a 3 metros?
I1= ¿?
I2=100mlm
d1=3m
d2=1m
I1= (100mlm)x(1/3)2
I1= 11mlm
Esto mismo podemos aplicar a los rayos x en cuanto a su intensidad respecto a la distancia.
Ej.: La exposición a un tubo de rx funcionando a 70kvp, 200mas es de 400mR (4mGy) a una distancia de 90cm, cual será su intensidad a 180cm
I1= (400 mR) X (90cm/180)2
I1= 100 mR
Este ejemplo ilustra que cuando aumentamos la distancia al doble, la intensidad disminuye cuatro veces y lo contrario, cuando la distancia disminuye a la mitad la intensidad aumenta cuatro veces.
La luz solar contiene también dos tipos de luces que no pueden ser vistas por el ojo humano y son el infrarrojo y el ultravioleta.
La luz infrarroja consiste en fotones con menor frecuencia que la luz visible y mayor que las microondas. Su rango de longitudes de onda va desde unos 700 nanómetros hasta 1 micrómetro. La radiación infrarroja es emitida por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor que 0 Kelvin, es decir, −273,15 grados Celsius (cero absoluto).
Los infrarrojos se utilizan en los equipos de visión nocturna, donde los objetos más calientes se convierten en los más luminosos.
Un uso muy común es el que hacen los comandos a distancia (telecomandos o mando a distancia). Los infrarrojos también se utilizan para comunicar a corta distancia los ordenadores con sus periféricos
La luz ultravioleta tiene una longitud de onda que se encuentra entre el violeta y los rayos x, es la responsable de interacciones moleculares sobre la piel y que pueden llegar incluso a producir quemaduras solares.
Una de las aplicaciones de los rayos ultravioleta es como forma de esterilización, junto con los rayos infrarrojos (pueden eliminar toda clase de bacterias y virus sin dejar residuos, a diferencia de los productos químicos).
La mayor parte de la radiación ultravioleta que llega a la Tierra lo hace en las formas UV-C, UV-B y UV-A;. Estos rangos están relacionados con el daño que producen en el ser humano: la radiación UV-C (la más perjudicial para la vida) no llega a la tierra al ser absorbida por el oxígeno y el ozono de la atmósfera; la radiación UV-B es parcialmente absorbida por el ozono y sólo llega a la superficie de la tierra en un porcentaje mínimo, pese a lo que puede producir daños en la piel. Entre los daños que los rayos ultravioleta pueden provocar se incluyen el cáncer de piel, envejecimiento de ésta, irritación, arrugas, manchas o pérdida de elasticidad.
La radiación UV es altamente mutagénica, o sea, que induce a mutaciones. En el ADN provoca daño al formar dímeros de pirimidinas (generalmente dímeros de timina) que acortan la distancia normal del enlace, generando una deformación de la cadena.
Radiofrecuencias Las emisoras de comunicación se identifican normalmente por su frecuencia y se denominan emisoras de radiofrecuencia. Así mismo en RM hablamos también de señales de radiofrecuencia.
La radiofrecuencia ocupa un amplio rango dentro del espectro electromagnético, estas tienen muy poca energía y muy largas longitudes de onda.
Las radios AM generalmente trabajan con longitudes de onda de unos 100 m mientras que las FM y la televisión con ondas mucho mas cortas.
Las radiofrecuencias de muy corta longitud de onda son las microondas, estas se utilizan en móviles, radares y hasta para cocinar y se encuentran entre las ondas de radio y televisión por un extremo y por el infrarrojo en el otro.
RADIACION ELECTROMAGNETICA IONIZANTE - RADIACION IONIZANTE POR PARTICULAS - RADIOACTIVIDAD - RADIACION Y EL SER HUMANO.
RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS IONIZANTES Esta radiación electromagnética ionizante se caracteriza por su energía. Cuando un aparato de Rx esta funcionando a 100 kvp los rayos x que se generan van desde los 0 a los 100 KeV. Este tipo de radiación tiene frecuencias muy elevadas (1022 Hz y longitudes de ondas muy cortas (10-14m)
La diferencia entre los rayos gamma y los rayos x ya no es mas debido a su energía, ya que hoy en día con un acelerador lineal se pueden generar rx con energías superiores a los rayos gamma, por lo que diremos que la única diferencia entre los rayos x y los gammas es su origen, el primero en las orbitas de los átomos y las segundas en el núcleo atómico.
ORIGEN DE LA RADIACION IONIZANTE ELECTROMAGNETICA EMISION DE RAYOS GAMMA γ El núcleo del elemento radiactivo emite un fotón de alta energía, la masa y el número atómico no cambian, solamente ocurre un reajuste de los niveles de energía ocupados por los nucleones.
Un ejemplo de este proceso es el de la desintegración del tecnecio 99 meta estable y que usualmente se representa de la forma: 99mTc, es el radionucleido de mayor uso en medicina nuclear y que se desintegra con la emisión de radiación ionizante electromagnética gamma con una energía de 140 keV
VIDEO: FOMACION RADIACION ELECTROMAGNETICA GAMMA
FORMACIÓN DE RAYOS X EN RADIODIAGNÓSTICO La formación de rayos x se realiza en la zona de las órbitas de un átomo. Veamos la formación de rayos x en el diagnostico medico, con energías de hasta 150 keV aproximadamente.
El haz de rayos x en un sistema de imagen medico esta formado por rayos x característicos y por radiación de frenado (bremsstrahlung)
Radiación característica: Cuando un elemento es bombardeado por electrones “proyectiles”, estos interaccionan con los electrones de sus átomos produciendo excitaciones e ionizaciones. La excitación es propia de las capas más externas de los átomos y es la responsable de la gran producción de calor. Los electrones proyectiles que superan estas capas pueden ionizar los electrones de las capas más profundas (K L M). Al producir dicha ionización el hueco que se ha producido en una capa es reemplazado por un electrón de cualquiera de las capas superiores produciendo un rayo x característico con una energía igual a la diferencia de energías entre esas capas.
Para que esto se pueda producir el electrón proyectil debe tener una energía superior a la energía de enlace de los electrones, así, como un electrón de la capa K de un átomo de tungsteno tiene una energía de enlace de 69 KeV aproximadamente, si el electrón proyectil no lleva al menos esta energía no podrá ionizarlo.
Ejemplo.
Un átomo de tungsteno es bombardeado por un electrón proyectil con una energía de 100 KeV que supera las capas externas y arranca un electrón de la capa K con una energía de ligadura de 69 KeV.
Un electrón de la capa L (energía de ligadura de 12 KeV) reemplaza al electrón arrancado. Como la diferencia de energías es de 69-12 Kev se creara un rayo x característico con una energía de 57 KeV.
Si el electrón fuese reemplazado por un electrón de la capa M el rayo x producido tendría una energía de 66 KeV (69 – 3 KeV).
Si en lugar de arrancar un electrón de la capa K lo hace de la capa L (Eb 12 KeV) y este es reemplazado por uno de la capa N (Eb 1 KeV) el rayo x creado tendrá una energía de 11 KeV (12 – 1 KeV)
De esta manera podemos calcular las energías de los rayos x formados en cada una de las capas ionizadas reemplazando los electros de cada una de las capas posibles como muestra el cuadro de abajo. De todos estos los únicos rayos x característicos útiles en el haz de rayos x son los producidos en la capa K y se resumen en una emisión con una energía efectiva de 69 KeV, el resto como veremos mas adelante son absorbidos por filtración del tubo de rx.
VIDEO: FORMACION RAYOS X CARACTERISTICOS EN RADIODIAGNOSTICO
Radiación de frenado: Si un átomo es bombardeado por un electrón proyectil y este no interacciona con ningún electrón de las capas electrónicas y pasa cerca del núcleo se vera influenciado por el campo eléctrico de este siendo frenado y cambiando su trayectoria. Cuanto más cerca del núcleo pase mas será influenciado y perderá mas cantidad de energía cinética, esta perdida de energía es transformada en un rayos x.
Un electrón proyectil puede perder cualquier cantidad de su energía y los rayos x asociados con la perdida pueden tener valores correspondientes.
Ejemplo:
Un electrón proyectil con una energía cinética de 70 KeV atraviesa la capa electrónica y pasa cerca del núcleo atómico, este puede perder toda, nada o cualquier nivel intermedio de energía cinética. El rayo x producido podrá tener entonces una energía de hasta 70 KeV.
La radiación por frenado es la responsable de formar el 100% de rayos x en radiología diagnostica con energías inferiores a 70 KeV.
VIDEO: RADIACION DE FRENADO EN RADIODIAGNOSTICO
RESUMEN PROPIEDADES DE LOS RAYOS X
EN RADIOLOGIA DIAGNOSTICA:
DESCUBIERTOS: viernes 8 de noviembre de 1895 por Wilhem Conrad Röntgen.
SE ATENUAN CON LA DISTANCIAS(ley del inverso del cuadrado de la distancia)
RADIACIONES IONIZANTES: PARTICULAS Para entender la radiación ionizante por partículas alfa y beta+ y beta- vamos a ver un poco la radioactividad:
RADIOACTIVIDAD La radioactividad es la emisión, por parte del núcleo atómico, de partículas y energía con la finalidad de alcanzar la estabilidad. Algunos átomos existen en un estado anormal de excitación caracterizado por un núcleo inestable, para alcanzar la estabilidad emiten partículas y energía transformándose en otros átomos, proceso conocido como decaimiento radioactivo o desintegración radioactiva. Los átomos involucrados son los radionúclidos.
Además de los isótopos estables muchos elementos tienen isótopos radioactivos o radioisótopos. Estos pueden producirse artificialmente en reactores nucleares o aceleradores de partículas, de hecho se han producido radioisótopos para casi todos los elementos, pero solo unos pocos elementos posees radioisótopos naturales, ejemplo de estos son el uranio y el carbono-14.
Estos radioisótopos pueden decaer a la estabilidad emitiendo partículas alfa, beta y rayos gamma.
VIDEO RADIOACTIVIDAD
EMISION DE PARTICULAS ALFA (α): Durante la emisión alfa un átomo pesado expulsa dos protones y dos neutrones, perdiendo así dos unidades de cargas positivas y 4 unidades de masa atómica.
Ejemplo:
El radio-226 tiene:
A=226 Z= 88 N= 138
Y se desintegra por emisión alfa (Z=2 N=2 A=4).
En radon-222:
A=222 Z= 86 N=136
VIDEO: FORMACION DE PARTICULA ALFA
CARACTERISTICAS ALFA Estas partículas alfa son equivalentes a un átomo de He (helio) doblemente ionizados, es decir, que han perdido sus dos electrones. Por tanto, tienen dos neutrones y dos protones (numero másico de 4, con dos unidades de carga eléctrica positivas). Es la radiación característica de isótopos de número atómico elevado, tales como los del uranio, torio, radio, plutonio. Dada la elevada masa de estas partículas y a que se emiten con una energía de unos 7 MeV, al chocar con la materia pierden gradualmente su energía ionizando unos 40.000 átomos por cm. de aire recorrido y se frenan muy rápidamente, por lo que quedan detenidas en tan sólo unos cm. de aire o unas milésimas de cm. de agua. En su interacción con el cuerpo humano no son capaces de atravesar la piel. Así pues, tienen poco poder de penetración siendo absorbidos totalmente por una lámina de aluminio de 0.1 mm de espesor o una simple hoja de papel.
Cuando la partícula alfa pierde su energía cinética, capta dos electrones y se convierte en un átomo de helio-4
EMISION DE PARTICULAS BETA NEGATIVA (β-): Durante la emisión beta- un electrón creado en el núcleo es expulsado del mismo con una energía cinética considerable. En este proceso un neutrón se transforma en protón. Como resultado tenemos un nuevo elemento con un Z + 1 mientras el número masico “A” es constante.
Ejemplo:
El yodo-131 tiene
A=131 Z= 53 N= 78
Y se desintegra por emisión beta negativa
en xenón-131
A=131 Z=54 N=77
VIDEO: FORMACION DE PARTICULAS BETA NEGATIVA
CARACTERISTICAS BETA Las partículas beta- son electrones emitidos a con una energía de hasta 7 Mev. Poseen un número másico de 0. Ionizan varios cientos de átomos por cm. de aire recorrido. Puede atravesar de 10 a 100cm de aire y uno o dos centímetros de tejido blando.
Cuando la partícula beta pierde su energía cinética se combina con átomos deficitarios de electrones.
EMISION DE PARTICULAS BETA NEGATIVA (β+): Si hay un exceso de protones respecto de la línea de estabilidad en el núcleo se hace más estable a través de la transformación de un protón en un neutrón y emitiendo un positrón (electrón con carga positiva). Al positrón se lo llama partícula beta positiva (beta +). El nuevo núcleo tiene, entonces, un protón menos (z-1).
Ejemplo:
El fluor-18 tiene
A=18 Z= 9 N= 9
Y se desintegra por emisión beta positivo
en oxigeno-18
A=18 Z=8 N=10
Una partícula beta positiva es un electrón con carga positiva.
VIDEO: FORMACION BETA POSITIVA
EJEMPLO DE FAMILIA RADIACTIVA
SERIE DEL RADIO: a la cadena radiactiva del uranio-238 se la conoce habitualmente como familia radiactiva del radio (datos de wikipedia)
NEUTRONES
EL NEUTRON EL neutrón al carecer de carga eléctrica no interacciona con los electrones de las capas electrónicas (apenas interacciona con la materia) y solo sufre alteraciones cuando pasa cerca de un núcleo, pero cuando esto ocurre se debe a fenómenos nucleares y las energías involucradas son de gran magnitud. Entre las reacciones con nucleones se encuentran la FUSÓN Y LA FISIÓN.
FUSION: en reactores nucleares, dos núcleos se unen y se libera un neutrón
La reacción más fácil de conseguir es la del deuterio (un protón más un neutrón) y el tritio (un protón y dos neutrones) para formar así helio (dos neutrones y dos protones) y un neutrón, liberando una energía de 17, 6 MeV
FISION La fisión nuclear. Proceso por el cual el núcleo de un elemento pesado, como el uranio 235 (Z 92 N 143) es bombardeado por neutron convirtiéndose en uranio 236 (N144) el cual se divide en dos partes con emisión de neutrones y liberación de energía. Estos átomos nuevos surgen al azar, en este ejemplo en bario 141 ( Z 56 N 85)y criptón 92 (Z 36 N 56) junto a tres neutrones unos 200 MeV de energía.
Las radiaciones ionizantes, se comportan de la misma manera con respecto al tejido biológico, aunque hay diferencias importantes entre ellas como se muestra en la fig. 2 que se pueden analizar según ciertas características: masa – energía – ionización – carga – alcance y origen.
Radiación ionizante y el hombre: El hombre esta sometido a radiaciones ionizantes sin tener la menor conciencia de ello. La exposición artificial a las radiaciones, es decir la que resulta de la acción de hombre, representa un 34 % de la exposición total, de esta el 33% es debido a las aplicaciones médicas y el 1% a aplicaciones industriales. El 66% restante es debido a la radiación natural producida por los rayos cósmicos 11%, radiación terrestre 14%, el radon 33% y potasio 8%.
Radiación natural: Los rayos cósmicos están compuestos en un 85% por protones, 12% de partículas alfa y un 3% de otras partículas cargadas como positrones, electrones, etc. En parte estas partículas provienen del sol, pero una gran mayoría, las de mayor energía, provienen de fuentes galácticas y extra galácticas.
Estamos constantemente siendo bombardeados por estos rayos cósmicos. Las auroras polares, boreales o australes son una manifestación de los rayos cósmicos provenientes del sol. Las partículas cargadas siguen las líneas del campo magnético terrestre y llegan así cerca de los polos en donde entran en colisión con los átomos y moléculas de la atmósfera terrestre. Los electrones de estos átomos y moléculas se excitan y al desexitarse emiten fotones. Las auroras polares muestran todos estos fotones en el rango de la luz visible y la variación de los colores observados depende de cuales hayan sido los átomos excitados.
En conjunto los rayos cósmicos están constituidos por partículas muy energéticas, con una energía media de 1 GeV, pero no es raro encontrar partículas con energías de hasta 10 a la 11 GeV. En las altas capas atmosféricas una partícula muy energética puede colisionar un núcleo de un átomo y la reacción nuclear es tal que genera nuevas partículas, las que a su vez debido a su alta energía vuelven a producir nuevas reacciones y originar nuevas partículas. Se producen una serie de reacciones que crean un haz de partículas en racimo, algunas de estas partículas son absorbidas y otras llegan a la superficie de la tierra.
Como ejemplo, los rayos cósmicos son responsables de la producción natural de radioisótopos, como el carbono-14 producido en la atmósfera terrestre.
Radiación terrestre: En su proceso de formación la tierra se constituyo a partir de una gran variedad de rocas y minerales de los que hay unos cincuenta isótopos radiactivos. Es el caso de potasio-40, el rubidio-87 así como los isótopos del uranio, torio y del actinio. Estos últimos generan las series radiactivas naturales que terminan todas ellas en isótopos estables: plomo 206, plomo 208 y plomo 207 respectivamente. Todos los demás núcleos de estas series son radiactivos.
Radon: Cada serie radiactiva contiene un isótopo del radon. Este es un elemento gaseoso, químicamente inerte, emitido en pequeñas proporciones por las rocas, el agua y materiales de construcción y el cual inhalamos irradiando nuestros pulmones.
Potasio:El potasio que ingerimos con los alimentos tiene un radioisótopo, el potasio-40.
Debido a que inhalamos y nos alimentamos con diversos tipos de radioisótopos nuestro cuerpo es normalmente radioactivo y sus radiaciones representan un 12% de la radiación natural y un 8% de la radiación total.
El que la especie humana haya evolucionado en presencia de la radiación natural no significa que las radiaciones sean inocuas, sino que da una idea de un valor tolerable.
El átomo Contenido: 1- GENERALIDADES 2- ESTRUCTURA ATOMICA: núcleo (nucleones: protones y neutrones) – orbitas (electrones). 3- CONFIGURACION ELECTRONICA DEL ATOMO: capas electrónicas - Eb (energía de enlace). 4- FUERZAS DE ATRACCIÓN Y NIVELES ENERGÉTICOS: fuerzas centrípeta y centrífuga. 5- NOMENCLATURA ATÓMICA: número másico – numero atómico y numero de neutrones (A=Z+N) ubicación de los elementos en la tabla periódica. 6- IONIZACIÓN – EXCITACIÓN Y DESEXCITACIÓN 7- ISÓTOPOS – ISÓTONOS - ISÓBAROS E ISÓMEROS En la sección examenes puede realizar un examen multiple choice con preguntas obtenidas d elos examenes para oposiciones de diversas comunidades y de distintos años. Ponte a prueba, si ves este trabajo podras responder a todas las preguntas y viceversa, si haces el examen y te surgen dudas, aqui estan las respuestas.
1- GENERALIDADES Hoy en día se han descubierto partículas subatómicas, como los quarks y otras que forman lo más ínfimo de la materia. Para el diagnóstico por imágenes nos es suficiente estudiar la estructura atómica con el modelo de Bohrn ya que para entender el origen de los rayos x y las bases físicas de la resonancia magnética nos es más que suficiente. Así mismo este trabajo puede servir como iniciativa a un estudio mas profundo del mundo invisible. Los invito a dar el primer paso:
