Equipos de Radiodiagnóstico Podológico

Características Físicas de los Equipos de Radiodiagnóstico Podológico

• Se abordan los componentes básicos del tubo de rayos X, efecto talón, colimación, rejillas antidifusoras, receptores de imagen y sistemas digitales
• Es una introducción al estudio de la radiología podológica

Introducción a la Radiología

• En radiología, un generador de rayos X emite radiación a través de un objeto
• La radiación no absorbida es captada por un receptor de imagen, creando una radiografía

Producción de Rayos X

• Se necesita un haz de electrones con alta energía cinética
• Se acelera el haz de electrones con una elevada diferencia de potencial
• Se dirige el haz de electrones hacia un blanco de alto número atómico
• Una fuente de electrones clave en la producción es el filamento (cátodo)
• El blanco (ánodo) es un material donde los electrones chocan
• Se requiere también voltaje para acelerar los electrones

Interacciones y Fundamentos del Tubo de Rayos X

• Los electrones moviéndose a gran velocidad a través de un material interactúan con los núcleos y electrones de la corteza
• Interacción con el núcleo resulta en radiación de frenado, también conocida como colisión radiativa
• Interacción con electrones de la corteza resulta en radiación característica, también conocida como colisiones inelásticas
• La mayoría (99%) de la energía se convierte en calor
• Solo una pequeña fracción (1%) se convierte en fotones de RX
• El cátodo es el electrodo negativo, compuesto de un filamento y una copa focalizadora
• Todo el proceso de generación de radiación ocurre en el tubo de rayos X, que esencialmente es una ampolla de vacío

Componentes del Equipo de Rayos X

• Los equipos de rayos X incluyen una coraza y un tubo
• Tienen controles de colimación, conectores y elementos de filtración

Ampolla de Vacío en el Tubo de Rayos X

• Es un componente esencial donde tiene lugar la producción de rayos X
• Está hecha de vidrio o metal al vacío
• Se evita la interacción de electrones con átomos de gas

Cátodo y sus Componentes

• El cátodo es el electrodo negativo del tubo de rayos X
• Se compone de :
  • Un filamento
  • Una copa focalizadora

Filamento del Cátodo

• El filamento está hecho de un alambre metálico enrollado en espiral
• Emite electrones utilizando el efecto termoiónico o Edison
• Al calentarse, una corriente eléctrica pasa a través de él

Material del Filamento

• El filamento es de Wolframio (W)
  • Tiene un alto punto de fusión
  • Evapora poco, para mantener el vacío
  • Tiene alta emisividad termoiónica
• El filamento es de Tungsteno (W, Z=74), y dopado con Torio (Th, Z=90) en un 1%-2%

Diseño del Cátodo en Rayos X

• La mayoría de los tubos de rayos X tienen dos filamentos
• Tienen filamentos largos (foco grueso) y cortos (foco fino) montados en cúpulas enfocadoras
• El cátodo de tamaño real utiliza cúpulas enfocadoras

Propósito de la Copa Focalizadora

• La estructura es metálica cóncava , y ahí se aloja el filamento
• Evita la dispersión lateral de electrones
• Impide que la mancha focal sea excesivamente ancha

Ajustes y Emisión de Rayos X

• El flujo de electrones aumenta con la corriente en el filamento
• Al incrementarse la corriente, incrementa la temperatura
• A mayor temperatura, más electrones se liberan para generar rayos X

Ánodo y sus Características

• El ánodo es un material donde los electrones impactan tras su aceleración
• El material del ánodo puede estar estacionario o rotar
• Existe riesgo de altas temperaturas

Disipación del Calor en el Ánodo

• El calor se disipa por radiación, conducción o convección
• Se disipa con más frecuencia por radiación

Wolframio en el Ánodo

• Wolframio , también conocido como Tungsteno (W)
  • Se produce mayor cantidad de radiación de frenado
  • Alto el punto de fusión
  • Evapora poco
  • Tiene alta conductividad térmica

Composición del Blanco en Ánodos Modernos

• El blanco es de tungsteno (W, Z=74), y dopado con renio (Re, Z=75)
• Requiere un substrato de molibdeno (Mo, Z=42) y una base de grafito

Configuración y Propiedades del Ánodo

• El ánodo tiene un disco anódico recortado en ángulo
• Hay ángulo anódico que permite disipar más calor
• Permite aumentar el tamaño real del foco

Ángulo Anódico y Efecto en la Imagen

• Un ángulo anódico mayor facilita una mayor disipación de calor

• Esto resulta en un mayor tamaño del campo
• Un ángulo menor conduce a un menor tamaño del foco efectivo, mejorando la resolución

Ángulos Anódicos Óptimos

• Los ángulos anódicos comunes varían entre 5° y 15°
• Ángulos más pequeños mejoran la resolución de la imagen y aumentan la capacidad térmica

Efecto Anódico o del Talón

• La intensidad de radiación es menor en el lado del ánodo que en el del cátodo
• La diferencia se debe a distintos factores

El Efecto Talón y su Uso

• El envejecimiento del tubo aumenta el efecto talón debido al aumento de rugosidades en el ánodo por uso
• El efecto talón se usa para compensar diferente atenuación en distintas partes del cuerpo, colocándola en la zona más gruesa hacia el lado del cátodo

Blindaje en el Tubo de Rayos X

• El blindaje es fundamental para la seguridad y calidad de la imagen
• Está hecho de plomo
• Cubre el tubo para dirigir la mayoría de los fotones a través de una ventana como haz primario
• Reduce la radiación en otras direcciones a 1 mGy/h a 1 metro, lo que se conoce como radiación de fuga
• Proporciona protección contra altos voltajes y sirve como soporte mecánico
• Se usa aceite mineral para el aislamiento y refrigeración

Filtros en Radiología

• Se usan espesores de material (Cu, Al) colocados en la ventana de salida
• Los filtros reducen la radiación de baja energía que no contribuye a la imagen
• "Endurecen" el haz de rayos X
• El filtro reduce la dosis de radiación absorbida ajustando kVp y mAs

Efecto de la Filtración

• La filtración aumenta la energía media, endureciendo el haz de rayos X
• Al aumentar la filtración, se reduce la intensidad y energía de los rayos X

Tipos de Filtración y sus Efectos

• Hay filtración inherente dentro del Tubo, blindaje
  • Reduce la dosis en la piel al eliminar rayos X de baja energía
• Se usa filtración añadida o de tipo extraíble
  • Reduce adicionalmente la dosis en la piel y tejidos superficiales
• La filtración total es la suma de inherente y añadida
• Deben ser mayores a >1,5 mm Al para tensiones entre 50-70 kV, y >2,5mm Al para tensiones superiores a 70 kV
• En equipo de intervencionismo se usa filtraciones entorno a 4-5mm Al

Generador de Rayos X

• Selecciona los parámetros de exposición por medio de una consola
• Proporciona la energía al tubo para producir rayos X
• Regula y controla la emisión de radiación

Energía de los Electrones y Unidad de Medición

• La energía se emplea para arrancar electrones del filamento, medido en miliamperios (mA)
• Acelera los electrones del cátodo al ánodo, medido con un voltaje (kV)
• Los parámetros se seleccionan desde la consola ubicada fuera de la sala de rayos X

Receptores de Imagen

• Los sistemas permiten obtener una imagen visible a partir de la radiación que emerge del interior
  • Pueden usarse sistemas analógicos o digitales

Receptores de Imagen Analógicos

• Hay receptores analógicos como la Cartulina
  • Sustituye a los chasis de cartulina-película (usados en equipos convencionales) para digitalizar la imagen en sistemas analógicos
• Hay intensificadores de imagen
  • Son equipos de fluoroscopia e intervencionismo

Receptores de Imagen Digitales

• Se pueden sustituir los chasis convencionales con CR para digitalizar imágenes
• Para la captura de imágenes se utiliza radiografía directa (DR)
• Las imágenes se muestran a través de detectores digitales integrados en variedad de sistemas como intervencionismo, mamografía y sistemas convencionales
• Existen pasos para radiografía convencional y varían los pasos en relación el tipo de receptor de imagen utilizado

Intensificador de Imagen en la Captura de Imágenes

• Primero se detecta la radiación, luego se utiliza un sistema de detección
• Por último se almacena la imagen en un archivo del computador o sistema

Intensificación de Imágenes en Radiología

• Por cada fotón absorbido, una pantalla fluorescente emite 3000 fotones de luz
• La imagen formada está amplificada en intensidad

Funcionamiento del Intensificador de Imagen

• La imagen generada en el intensificador de imagen se proyecta en una pantalla de TV
• Fluoroscopía muestra una serie continua de imágenes y la radiología ofrece representaciones estáticas

Sistemas Digitales

• Los sistemas digitales incluyen
  • Un tubo de Rayos X
  • Un detector digital
  • Señal analoga procesada por un ADC
  • Señal digitalizada con un Procesador (Computadora)
  • Sistema para el procesamiento de los datos
  • Un sistema de archivo

Sistemas Digitales: Ventajas y Desafíos

• Amplio rango dinámico del detector permite sobreexposiciones
• El uso de la tecnología digital siempre proporciona una imagen "buena"
• Las placas convencionales mostraran los parámetros de exposición incorrectos

Consideraciones Adicionales en la Radiología Digital

• Las exposiciones repetidas por los técnicos sin ser monitorizadas pueden pasar inadvertidas
• Existe conveniencia en la toma de imágenes con la repetición del examen sin que se note
• Con los sistemas digitales, hay mayor probabilidad de que se cubra un área mayor al cuerpo

Este material presenta los componentes del tubo de rayos X, colimación y receptores de imagen. Se ofrece una introducción al estudio de la radiología podológica. Se explican los fundamentos del tubo de rayos X y la producción de rayos x.