GENERADOR DE RX Y CONSOLA

GENERADORES DE RAYOS X

El generador es el sistema que proporciona la adecuada energía al tubo de rayos x.
La red eléctrica proporciona una corriente monofásica de 220 V y 50 Hz. La corriente alterna fluye en pulsos y tiene una variación continua de voltaje. Invierte su polaridad, de positivo a negativo, a intervalos regulares, con una frecuencia de 50 ciclos cada según. Es monofásica porque en un momento dado tiene un valor determinado.
El tubo de rayos x requiere energía eléctrica para dos propósitos:
• desprender, por incandescencia, electrones del filamento catódico.
• acelerar los electrones del cátodo al ánodo.
El generador tiene un circuito para cada una de estas funciones, el circuito del filamento y el circuito de alto voltaje. Además, tiene un tercer circuito que regula el tiempo de exposición. Los tres circuitos están interrelacionados y el técnico puede acceder a ellos mediante la mesa de control.
El generador está protegido en el interior de una gran caja metálica sellada y repleta con aceite. Contiene:
• el auto transformador.
• el transformador de bajo voltaje para el circuito del filamento.
• el transformador de alto voltaje para el circuito cátodo-ánodo.
• los rectificadores para el circuito de alto voltaje.
De forma general el transformador reduce o aumenta el voltaje de la corriente alterna y el rectificador cambia la corriente alterna en corriente continua.
Transformadores:
El generador de rayos x contiene dos tipos de transformadores:
• El transformador de alto voltaje que transforma la corriente de red en corriente de alto voltaje (de 220 V a 150.000 V).
• El transformador de bajo voltaje que transforma la corriente de red en corriente de bajo voltaje (de 220 V a 10 V).
Un transformador es un núcleo de hierro que lleva dos bobinados.
• El primario, por donde entra la corriente
• Secundario, por donde sale la corriente.
Se denomina relación de transformación a la relación que guardan los números de espira del primario y del secundario. El voltaje de los dos circuitos es proporcional al número de espiras del bobinado primario y secundario.
EL AUTOTRANSFORMADOR:
El kVp que se aplica al tubo de rayos x debe tener un amplio rango de valores, por ejemplo entre 40 y 150 kVp. El método más conveniente para conseguir este amplio rango en el secundario del transformador de alta tensión es variar el voltaje aplicado al primario. Este voltaje primario variable lo suministra el autotransformador.
A diferencia de los transformadores de alta y baja, el autotransformador tiene un único bobinado, y se rige por el principio de la autoinducción.
Este se conecta a la corriente de red de 220 V. Se induce un voltaje en cada una de las espiras del bobinado. En el caso de que haya 110 espiras, el voltaje por espiras será de 2V. Mediante la adecuada selección del número de espiras se obtendrá el voltaje del primario, para el transformador de alto y bajo voltaje.
El selector del kilovoltaje es un conmutador que selecciona diferentes número de espiras y, por tanto, diferentes voltaje para el primario del transformador de alta. Cada voltaje elegido dará por resultado un determinado kilovoltio en el circuito de alta.

El auto transformador proporcionas:
• Un voltaje de unos 100 V al primario del circuito del filamento.
• Voltajes variables al primario del transformador de alta.
• El adecuado voltaje a otros circuitos.
• La conveniente colocación del voltímetro que indica el kilovoltio aplicado al tubo de rayos x durante una exposición

EL CIRCUITO DEL FILAMENTO:
Este circuito regula el flujo de corriente a través del filamento del tubo de rayos x. Constante de una resistencia variable y de un transformador de baja.
El voltaje para el primario del transformador de baja se obtiene del autotransformador.
La intensidad de corriente que fluye por este circuito puede variarse por medio de una resistencia (ley de Ohm: intensidad = voltaje/resistencia - cuanto menor resistencia mayor intensidad-)
Como la intensidad de la corriente que calienta el filamento determina el valor del mA, en el circuito de alta tensión, puede considerarse que la resistencia variable es el selector del mA.
El primario del transformador de bajo voltaje tiene unas 10 veces más espira que el secundario; de esta manera reduce el voltaje unas 10 veces. El filamento se conecta directamente al secundario del transformador.

El circuito de alto voltaje entre cátodo y ánodo:
El autotransformador proporciona voltajes variables al primario del transformador de alta por lo que es realmente el selector del kilovoltio en la mesa de control.
El transformador de alto voltaje tiene muchas más espiras en el secundario que en el primario: unas 600 veces más, ya que en ciertos casos, debe ser capaz de aumentar el voltaje entre 220 V y 150.000 V.
Al circuito de alto voltaje se incorpora un amperímetro que mide el mA del circuito de alta, es decir el número de electrones que fluyen entre cátodo y el ánodo (corriente del tubo). El amperímetro se conecta al centro del bobinado del secundario, donde el voltaje es cero, para prevenir al riesgo de una descarga eléctrica en la mesa de control.
Recordemos que el voltímetro mide el voltaje del primario del circuito de alta. Es, por tanto, un prelector del kVp ya que sólo existe alto voltaje a partir del secundario del transformador.
El interruptor que abre y cierra el circuito de alto voltaje está colocado entre el auto transformador y el transformador de alto voltaje. Este interruptor da comienzo y fin a la exposición. Funciona mediante un mecanismo regulador del tiempo de exposición, que es el tercer circuito en importancia para el funcionamiento del tubo de rayos x.

Sistemas de rectificación:
La rectificación es el proceso de convertir la corriente alterna en corriente casi continua.
El transformador de alto voltaje proporciona corriente alterna de alto voltaje. La manera más simple de utilizar este alto voltaje es conectar directamente el tubo de rayos x al secundario del transformador de alta. En la mitad del ciclo, cuando el cátodo es negativo respecto al ánodo, se generan los rayos x. En la otra mitad del ciclo, con cátodo positivo y ánodo negativo, no se generan rayos x. Sólo la mitad superior de cada ciclo eléctrico se aprovecha para la producción de los rayos.
El propio tubo actúa como un rectificador (circuito autorectificado) esta situación tiene dos desventajas:
• Sólo se utiliza un pulso de cada ciclo, de forma que el tiempo de exposición tendrá que ser el doble que si se utilizara el ciclo completo.
• El ánodo podría convertirse en emisor de electrones, por sobrecalentamiento tras repetidas y prolongadas exposiciones, y producir una corriente de electrones durante el pulso inverso del ciclo, corriente que bombardearía el filamento con el peligro de destruirlo.
Los rectificadores se incorporan al circuito de alto voltaje para proteger el tubo y para aprovechar eficientemente la corriente de alto voltaje.
El rectificador es un dispositivo que permite que la corriente eléctrica discurra en una determinada dirección, pero que impide que discurra en la dirección contraria. Los modernos equipos de rayos x utilizan rectificadores de silicona en estado sólido.
Rectificación de los generadores monofásicos:
Una corriente alterna es pulsátil, con una variación continua de su voltaje y que su dirección se invierte a intervalos regulares: 50 veces cada segundo.
Para obtener una corriente pulsátil unidireccional puede suprimirse la onda negativa (corriente rectificada a media onda) o bien, invertir la dirección de la corriente sólo durante el tiempo que dure la onda negativa (corriente rectificada de onda completa) el circuito de rectificación a media onda se obtiene con dos rectificadoras conectados en serie con el tubo de rayos x. Cuando la corriente fluye del cátodo al ánodo los rectificadores permiten su paso y cuando se invierte el voltaje durante la segunda mitad del ciclo, los rectificadores impiden el paso de la corriente. La única ventaja que se obtiene sobre el circuito autorectificado es que se protege el tubo de rayos x.
El circuito de rectificación a onda completa se obtiene con cuatro rectificadores en puente. Los cuatro rectificadores consiguen una corriente pulsátil directa, unidireccional. Sin embargo, el voltaje a través del tubo fluctúa desde cero hasta el kilovoltio pico seleccionado en cada pulso, lo que supone 100 fluctuaciones cada segundo.
El tiempo de emisión de rayos x tiene lugar sólo durante la parte central del ciclo, lo que conlleva una gran desventaja si se compara con el tiempo útil ideal, que proporcionaría una corriente continua.
En los valles entre los pulsos se desaprovecha mucho tiempo de exposición. Para solucionar este inconveniente se han diseñado se han diseñado los generadores trifásico.
Rectificación de los generadores trifásico:
Los generadores trifásico dos producen un voltaje casi constante para el tubo de rayos x.
Para comprender que es una corriente trifásica podríamos representarnos la suma de tres corrientes alternas en distinta fase, con un cierto desfase en el tiempo
Los generadores trifásico tienen tres juegos de bobinado del primario y otros tres de secundario del circuito de alto voltaje que se conecta con una configuración en Delta o en estrella.
Resumen de características:
• 6 pulsos y 6 rectificadores, bobinado del primario en delta, bobinado del secundario en estrella.
• 6 pulsos y 12 rectificadores, bobinado del primario en delta, doble bobinado del secundario en estrella.
• 12 pulsos y 12 rectificadores, bobinado del primario en delta, bobinado del secundario en estrella y en delta.

Lo más interesante es el tipo de corriente de alto voltaje que llega al tubo con los transformadores trifásicos. Hay tres formas de corriente:
• La obtenida con un generador monofásico con rectificación a onda completa: 2 pulsos cada 1/50 segundos, es decir cada 20 ms, que es la duración de un ciclo.
• La obtenida con un generador trifásico de seis pulsos.
• La obtenida con un generador trifásico de 12 pulsos
El factor onda es la variación del voltaje respecto al máximo valor.
En un generador monofásico es del 100%, ya que la variación es desde cero hasta el kilovoltio pico. En un generador trifásico de 6 pulsos, con factor de onda del 13,5%, cuando se selecciona, por ejemplo 100 kVp, la corriente fluctúa entre 15,5 y 100 kV. El trifásico de 12 pulsos fluctuará entre 96,5 y 100 kV.
El generador de alta frecuencia:
Es un generador especial que produce un voltaje casi constante para el tubo de rayos x.
Representa un concepto de generador diferente a lo generadores trifásico. Su elemento original es un rectificador-convertidor que transforma una corriente alterna monofásica o trifásica con una frecuencia de 50 Hz, en una corriente alterna con una frecuencia muy superior, entre los 5000 y los 6000 Hz.
Primero la corriente de red es rectificada y filtrada. A continuación, el rectificador- convertidor la convierte en una corriente alterna de alta frecuencia. Se eleva su voltaje en el transformador de alto voltaje. Se rectifica y se filtra de nuevo para suministrar al tubo de rayos x una corriente casi continua. El interruptor de la exposición está colocado en el bloqueo del rectificador-convertidor.
También por medio de un regulador se ajusta el kilovoltio real al kilovoltio seleccionado por el técnico.
El circuito de filamento es independiente del circuito de alto voltaje cátodo-ánodo. Consta de un rectificador, un filtro, un rectificador-convertidor y un transformador de bajo voltaje. Asimismo posee un regulador que ajusta el mA real con el mA seleccionado.
La principal ventaja del generador de alta frecuencia es proporcionar una corriente de voltaje casi constante. Otra ventaja añadida es que el generador de alta frecuencia precisa de un tanque muy pequeño, por lo que su emplazamiento requiere poco espacio.

Potencia de un generador
La potencia en kilovatios de un generador trifásico se calcula por la fórmula:
kW = kV x mA/1000
La fórmula es la misma que la de la potencia del tubo de rayos x. En el tubo de rayos x se hacía referencia a la carga máxima permisible para evitar que se fundiera; en el generador se refiere a la máxima carga que puede soportar el secundario del transformador de alta.
Por ejemplo un generador trifásico que con 100 kV puede operar a 500 mA, tendrá una potencia de 50 kW.
Hay que saber valorar la potencia de un generador trifásico, que puede proporcionar 150 kV picos y 1000 mA.

Generador de carga decreciente
Está concebido para producir rayos x en el menor tiempo posible operando a la máxima potencia del tubo, durante todo el tiempo que dure la exposición.

Mesa de control y valores de exposición

Los principales componentes de una instalación radiológica son:
• El generador.
• El tubo de rayos x.
• La mesa de control.
A través de los mandos de la mesa de control se accede a los principales circuitos de generador: el circuito de filamento, circuito de alto voltaje y el circuito de tiempo de exposición. Cada mando o botón de la mesa tiene su actuación en el correspondiente circuito eléctrico del generador.
Cuando el técnico se dispone a efectuar una radiografía, lo más interesante es la selección en la mesa de control de los adecuados valores de exposición.
Componentes básicos de la mesa de control:
• El interruptor de encendido-apagado (ON – OFF).
• El selector del foco.
• El selector del kilovoltio.
• El selector del miliamperio.
• El selector del tiempo de exposición.
• El amperímetro y el voltímetro.
• El botón de preparación-exposición

Al seleccionar el encendido del equipo, se encenderán las luces del panel y el equipo auto chequeará los sistemas. El equipo siempre se enciende seleccionando el foco grueso ya que es el foco que permite mayor carga al tubo de rayos x, en menos tiempo.
Por lo tanto hay que prestar atención al tipo de prueba que se va a realizar para seleccionar correctamente el foco.
El selector del tiempo y el mA se utilizan en conjunto para generar la intensidad de corriente en un determinado tiempo, por ejemplo:
Si seleccionamos 100 mA y 1 seg, tendremos 100 mAs, pero este lo podremos formar también con 200 mA y 0.5 seg o 400 mA y 0,25 y hasta con 1000 mA y 0,001 seg. De esta manera el técnico deberá optar por la mejor manera de producir los mAs según el tipo de paciente y la estructura a radiografiar ya que por ejemplo, un foco fino no suele soportar mas de 100 mA.
El selector de kV suele modificarse en los equipos modernos de uno en uno entre 35- 40 a 120-150 kVp. Mientras que los equipos más antiguos presentan dos selectores, uno que sube de 10 en 10 y otro que sube de 2 en 2.
En los equipos con exposimetría automática el selector del kilovoltaje es el más critico.
Muchos equipos modernos tienen en la consola las estructuras a radiografiar con los valores pre seleccionados según el tipo de pacientes, por ejemplo, al selecciona una rodilla ap con potter bucky se selecciona automáticamente 12 mAs y 58 kV aunque el técnico siempre podrá variar esas condiciones si cree que esos valores no son precisos.
El voltímetro y el amperímetro miden la intensidad de corriente y el kilovoltaje respectivamente.
El botón de preparación- exposición
Este tiene una doble función con dos interruptores independientes, que actúan sobre distintos circuitos del generador.
Consta de dos pulsadores. Al presionar el pulsador superior estamos en la posición de preparación. Tras un breve espacio de tiempo se sigue presionando, esta vez sobre el segundo pulsador, y da comienzo la exposición.
En la posición de preparación ocurren dos cosas:
1. se cierra el circuito del filamento que regula el flujo de corriente a través del filamento del tubo de rayos x; el filamento se pone incandescente y emite electrones
2. da comienzo la rotación del ánodo

En la posición de exposición se activa el temporizador de la exposición que actúa cerrando el interruptor del circuito de alta. Transcurrido el tiempo de exposición preseleccionado, el temporizador vuelve actuar abriendo el interruptor.
Si el técnico deja de presionar el botón de exposición antes del tiempo preseleccionado, la exposición se interrumpe. En caso de seguir impulsando el botón de exposición cuando ésta haya finalizado no pasa nada porque no es posible ni alargar la exposición ni volver a ser otra exposición consecutiva.
El temporizador y el interruptor de la exposición tienen circuitos independientes en el generador pero su actuación es coordinada.
El interruptor de exposición está conectado habitualmente en el circuito primario del transformador de alto voltaje y se denomina interruptor primario y en las instalaciones diseñadas para exposiciones repetitivas en un corto espacio de tiempo, por ejemplo en la angiografía, el interruptor se lo se coloca en el circuito secundario de alta y recibe el nombre de interruptor secundario.
El interruptor primario que es el habitual se llama simplemente interruptor y esta compuesto de semiconductores de silicona en estado sólido llamados thyrister o silicon-controlled rectifiers (SCRS).
El temporizador de exposición es electrónico. Sierra y abre el interruptor. Es el que realmente controla el tiempo de exposición.

Valores de exposición: los valores de exposición son el kilovoltio y el mAs.
Kilovoltios: Es la diferencia potencial entre cátodo y ánodo, controla la velocidad de los electrones emitidos por el cátodo y controla la energía de los fotones generados en el ánodo. El kilovoltio determina el tipo de radiación.
El kilovoltio pico (kVp) es el voltaje máximo en kilovoltios de la corriente casi continua, de alto voltaje, entre cátodo y ánodo. El keV es la unidad de medida de la energía de los fotones de rayos x. Los fotones adquieren su energía en función del kilovoltio pico de forma tal que cuando se seleccionan 100 kilovoltios el generador operar con 100 kilovoltio pico y genera fotones de diversa energía alguno de los cuales tendrá como máximo 100 keV de energía pero ninguno tendrá una energía superior.
El mAs es la intensidad de la corriente del tubo de rayos x, controla el número de electrones emitidos por el cátodo y controla el número de fotones generados en el ánodo Sólo durante el tiempo que dura la exposición los electrones emitidos por el cátodo se proyectan sobre el ánodo y se producen fotones de rayos x. El tiempo de exposición determina la cantidad de radiación que se emite al mA seleccionado.

Fórmula de la densidad de la película esta fórmula relaciona como un producto los valores de exposición. E = kv5 x mAs
La letra E indica ennegrecimiento de la película.
Con valores aproximados, el exponencial el kilovoltio es 5 hasta 100 kV, a partir de los 100 kV es 4.
Respecto al kilovoltio: el efecto del kilovoltio es más fuerte el de los mAs sobre el grado de ennegrecimiento de la película ya que está elevado a una potencia. Esto significa que una pequeña variación de los kilovoltios es ópticamente apreciable en la densidad de la película. La variación del kilovoltio no tiene una relación directamente proporcional a la densidad fotográfica.
Respecto al mAs: este tiene una relación directamente proporcional sobre la densidad. Por ello se utiliza la variación de los mAs, con kilovoltio fijo, y su relación con la densidad obtenía para establecer la curva característica de una película.
Los mAs deben variarse un 25% o incluso un 30% para que pueda apreciarse una variación de la densidad de la película
Respecto a E: la densidad adecuada de una película radiográfica se consigue con la concordancia de kV y mAs. La densidad adecuada puede mantenerse si se varían los kilovoltios y los mAs según la antigua regla del 15%.
Se obtiene la misma densidad, aunque distinto contraste, si se sube un 15% el kilovoltio y se divide por dos los mas.

EXPOSIMETRÍA AUTOMÁTICA:
Los controladores automáticos de exposición, los llamados también phototimers, miden la cantidad radiación requerida para obtener una densidad óptica adecuada. Primero hay que elegir el kilovoltio que es quien determina la técnica de gráfica. Del mAs se encargan los controladores o exposímetros automáticos que cortarán la exposición tras el tiempo adecuado y mínimo, en función del kilovoltio seleccionado y la potencia del generador.
Tipo de exposímetros automáticos:
• Detectores foto multiplicadores
• Las cámaras de ionización
• Detector en estado sólido
• Los temporizadores por contaje de pulsos
Sin entrar en detalles sobre su construcción todos ellos deben cubrir cumplir los siguientes requisitos:
• Deben detectar la radiación
• Deben medir una dosis de regresión previamente ajustada
• Deben responder a esa dosis con una pequeña señal eléctrica que es la que abre el interruptor de exposición
Los detectores o cámaras de la exposimetría automática suelen ser tres. Habitualmente el detector central suele ser rectangular y los dos laterales cuadrados o circulares
Manejo práctico de la exposimetría automática
La sensibilidad de los detectores se ajusta empíricamente, tras pruebas con fantomas, hasta lograr la densidad fotográfica deseada. Por lo general, el ajuste se hace para tres densidades progresivas que se denominan normales, bajos y altos, y para un tipo concreto de combinación película-pantalla. Si se cambia a otro tipo de combinación se debe ajustar la sensibilidad de los detectores, mediante los botones de control de densidad.
La selección de la operatividad de los detectores es misión del técnico. Al encender la instalación aparecen iluminados los tres detectores de forma que efectuando una exposición en estas circunstancias se nivelan las densidades central y las laterales. Tomamos como ejemplo el abdomen de un paciente intervenido recientemente si sólo se utilizan el detector central se obtendrá una densidad adecuada de la columna, pero quedará sobrepuesto el abdomen. En este caso deberían haberse seccionado los detectores laterales. El técnico debe llegar a sus propias conclusiones para la selección del detector o detectores según los resultados que valla obteniendo en cada proyección radiográfica. Debe tener en cuenta que por muy perfeccionado que sea el equipo de exposimetría automática está concebido para sujetos relativamente normales. Sin dejar de considerar que existen pacientes que por su constitución o patología son candidatos de la técnica libre, un buen profesional no debe ignorarla.
Los detectores se enteran de la dosis de revisión adecuada y se lo dicen el interruptor para que corte la exposición de seguir pero los detectores pueden engañarse si les llega una excesiva radiación dispersa: se corta prematuramente la exposición. El resultado es una radiografía subexpuesta. Esta es una tercera razón para diafragmar siempre; las otras dos razones son: menor radiación al paciente y mejora del contraste de la imagen. Los controladores automáticos de la exposición están protegidos por un temporizador de apoyo que corta la exposición en caso de falla del sistema. Por ejemplo con 50 kV la exposición se corta alcanzado los 600 mAs.
Como resultado práctico del manejo de la exposimetría automática: Colimar debidamente el campo a radiografiar. Seleccionar el kilovoltio. Elegir el detector o detectores que deben actuar. Modificar, si hace falta, la densidad (sensibilidad de los detectores). Olvidarse el tiempo de exposición que va a ser el adecuado y además el mínimo que permite la potencia del generador.