Equipos de radiología convencional

Unidad 2: Caracterización de los equipos de radiología convencional

• Los temas principales son los rayos X y el equipo de radiología convencional.

El equipo de radiología convencional

• Sus partes principales son el tubo de rayos X, los elementos restrictivos y el sistema de imagen.

Tubo de rayos X

• Cuenta con dos elementos principales: el cátodo y el ánodo.
• El cátodo, al calentarse con una corriente de baja intensidad, emite electrones por efecto termoiónico.
• El ánodo es el objetivo al que se aceleran los electrones, produciendo radiación de frenado y emisión de rayos X.
• El cátodo y el ánodo están dentro de un recipiente de cristal sellado al vacío (vidrio Pyrex).
• El vacío previene la interacción de los electrones con moléculas de aire durante su aceleración hacia el ánodo, evitando desviaciones y pérdida de energía.
• Consta de filamento caliente, un ánodo y un sistema para acelerar los electrones (voltaje).
• El proceso de generación de radiación se lleva a cabo en su interior.
• Sus partes son la ampolla de vacío, ánodo (blanco), cátodo (filamento e-), generador de alto voltaje, blindaje y filtros.

Ampolla de vacío

• La producción de rayos X ocurre en una ampolla de vidrio a la que se le ha hecho el vacío.
• Si hubiera gas, los electrones interaccionarían con los átomos de este gas.

Generador de alto voltaje

• Suministra energía eléctrica al tubo.
• La energía se utiliza para arrancar electrones del filamento y acelerarlos hacia el ánodo.
• Los parámetros se seleccionan en la consola del generador los cuales se encuentra fuera de la sala de Rayos X.
• También suministra energía para otras partes del equipo (consola, robots).

Cátodo filamento e-

• Está compuesto por un filamento calentado por efecto Joule al recibir corriente de baja tensión.
• Algunos átomos del material invierten la energía térmica y se ionizan al calentarse.
• Tiene un efecto termoiónico, que es el causante de que el cátodo emita electrones.
• La cantidad de electrones que emite depende de la corriente que circule.
  • A mayor corriente, mayor temperatura.
• Hecho de un material metálico de wolframio
• Al calentar ciertos materiales, estos emiten electrones por efecto termoiónico.
• Se debe pasar corriente eléctrica para calentar, los e-adquieren energía térmica para escapar el metal.
• Wolframio:
  • Alto punto de fusión para soportar altas temperaturas y baja evaporación para no perder el vacío son algunas de sus propiedades.
  • Alta emisividad termoiónica.
• Tamaño de foco:
  • Dos filamentos de distinto tamaño.
  • Foco fino:
    • Resulta en mejor calidad de imagen, pero menor número de electrones llegan al blanco.
    • Mayor tiempo de disparo mayor posibilidad de movimiento.
  • Foco grueso:
    • Menor calidad de imagen pero menor el tiempo de disparo.
    • El calor generado se distribuye en una superficie mayor resultando en mayor disipación y menor aumento de temperatura.

Ánodo blanco

• Elaborado con wolframio (W) o tungsteno.
• De un número atómico (Z) alto, cuanto mayor es Z en el material, mayor la radiación de frenado (RX) que se produce.
• Alto punto de fisión para aguantar altas temperaturas.
• Baja evaporación para no perder el vacío.
• Alta conductividad térmica para eliminar rápidamente el calor producido (99% de la energía).
• Disipación de calor por radiación en toda la superficie anódica.
• La ampolla se encuentra sumergida en aceite que absorberá la radiación de calor.

Ánodo rotatorio

• Disco de wolframio que gira a gran velocidad (entre 3000 y 9000 rpm).
• La corona exterior (blanco) está recortada en ángulo e inclinada hacia los e-.
• La inclinación permite disipar más calor sin aumentar el tamaño real del foco.

Efecto anódico o efecto talón

• La intensidad de radiación es menor por el lado del ánodo comparado con el lado del cátodo.
• Los rayos X no se generan en la superficie, sino a cierta profundidad.
• Algunos fotones son absorbidos por el mismo ánodo.

Blindaje y filtros

• El blindaje y los filtros se interponen en la trayectoria del haz para modificar sus características.
• Absorben los fotones de menor energía, endureciendo el haz.
• El resultado neto es el aumento de la energía media del haz y la disminución de su intensidad global.
• El blindaje y los filtros causa menos dosis en la piel del paciente y un mejor contraste de la imagen.
• Existen tres tipos:

Filtración inherente

• Se produce como resultado del propio ánodo, envoltura de vidrio del tubo y la ventana de salida.
• Equivale a 0.5-1 mm Al.
• Está siempre presente.

Filtración añadida

• Se debe a materiales absorbentes colocados a la salida del haz.
• Suele ser Al solo o con espesores adicionales de Cu (>150 kVp).

Filtración total

• Es la combinación de la filtración inherente más la añadida
• Filtración total mínima de >1,5 mm Al para tensiones entre 50-70 kV, y >2,5 mm Al para tensiones superiores a 70 kV.

Elementos restrictivos del haz

• Los principales son diafragma de apertura, cilindros y colimador de abertura variable.

Rejilla antidifusora

• Formada por láminas de plomo separadas por bandas de plástico o aluminio (radiotransparentes).
• Láminas orientadas para que solo los rayos X incidentes perpendicularmente alcancen el receptor.
• La capacidad para reducir la radiación dispersa depende del índice de rejilla (r).
• Índices de rejilla más altos requieren niveles más altos de exposición a la radiación para obtener suficiente cantidad de rayos X en el receptor de imagen.
• El aumento de la dosis de radiación resulta en una imagen mejor.

Efectos de la rejilla

• Mejora el contraste de la imagen.
• Disminuye la radiación dispersa.
• Reduce la radiación directa transmitida.
• Por lo tanto, debe aumentarse la dosis al paciente.
• El factor de mejora del contraste es mayor cuando el índice de rejilla aumenta.
• Cuando el factor bucky B aumenta, la técnica radiográfica y la dosis aumentan en el paciente.
• Rejilla focalizada: septos paralelos a la dirección del haz de rayos X primario en el receptor de imagen.

Receptores de imagen

• Dispositivo que registra los fotones que atraviesan los tejidos.
• Representa la imagen según los niveles de atenuación sufridos en las estructuras anatómicas.
• Tradicionalmente es la película radiográfica.
• Actualmente son digitales (DR/DDR) para obtener la imagen instantáneamente o con procesamiento (CR).
• Los receptores se ubican en mesa de exploración o en soportes de pared/mural.

El estativo de mesa y mural. La consola de control

• En mesas, tienen una superficie o tablero radiotransparente que se desliza en una base robusta y regulable.
• Su diseño debe permitir posicionar el paciente adecuadamente.
• Proporciona espacios para el receptor de imagen, chasis CR, exposímetros y rejilla antidifusora
• La mesa debe contar con una elevada capacidad de carga, y su movimiento preciso se acciona con un pedal.
• En estativo mural, cuenta con una columna vertical en donde se desliza el componente para situarse en la posición adecuada.
• Es posible bascular u orientarse en posición horizontal.
• Su superficie cuenta con líneas de referencia que señalan los valores preestablecidos de colimación automática, así como las marcas de localización de los exposímetros automáticos. Control automático de exposición:
• Detectores de radiación (cámaras de ionización).
• Miden y regulan la radiación que alcanza al receptor durante la exposición.
• La mayoría de los equipos incorporan control automático.
• Cuando el exposímetro recibe suficiente radiación, detiene la exposición para que la imagen tenga una densidad óptica óptima.
• El CAE es un sistema automático que controla el nivel de dosis disponible para el receptor.
• Permite obtener la imagen de una imagen de calidad suficiente con la dosis adecuada.
• Controla la dosis recibida por el paciente.
• El sistema de control automático consta de 3-5 cámaras de ionización que miden la dosis al detector.
• Para la consola de control:
  • La consola permite controlar todos los parámetros técnicos seleccionados para el funcionamiento del equipo de rayos X.
  • Los equipos de sala convencional cuentan con un panel de control accesorio que se encuentra en el propio tubo de rayos X.
  • La consola del operador está en la sala de control o cabina contigua a la sala de exploración y está blindada, protegiendo a los trabajadores.
  • Cuenta con botones para Encendido/Apagado, selector de kVp/mA, tiempo de exposición, tipología anatómica, colimación automática, foco (fino/grueso), tipo de proyección, botón y mando disparador, display multifunción, selección de región anatómica, sensibilidad, distancia, angulación del tubo.

El equipo de fluoroscopía

• Se diseña con soporte de arco en C, donde el tubo de rayos X y el intensificador se oponen.
• La emisión del tubo pasa por el paciente y alcanza el intensificador.
• El elemento más característico es el intensificador de imagen que recibe los rayos X y los transforma en luz visible de alta intensidad.

El equipo de mamografía

• Diseñado para adaptar el haz de rayos X a la densidad y forma del tejido mamario.
• Requiere comprimir la mama para la adquisición de la imagen.
• El estudio supone la detección y caracterización de lesiones con niveles de atenuación similares a los del tejido sano adyacente.
• Requiere alta resolución de contraste para hacer evidentes detales sutiles del tejido mamario.
• La imagen se debe obtener con la dosis mínima.
• Para realizar una mamografía, la mama debe estar comprimida, de esta forma quede firme y no se mueva durante la exposición.
• Esto reduce su espesor sin variar la densidad del tejido mamario y se logra:
  • Aumentar el contraste, ya que disminuye la radiación dispersa.
  • Incrementar la resolución espacial.
  • Visualizar estructuras con menor interferencia.
  • Minimizar la dosis.
  • Reducir los artefactos.
  • Aumentar la resolución espacial.
  • Disminuir el tiempo de exposición.
• Tubo de Rayos X:
  • Principal diferencia con un tubo convencional en el ánodo que suele ser de molibdeno o rodio.
  • Requieren alta capacidad de disipación por el alto trabajo de los tubos
  • La orientación del tubo es diferente al equipo convencional.
  • El ánodo (polo positivo) corresponde a la pared torácica y el cátodo (polo negativo) a la parte anterior de la mama.
• Parametros de Exposición:
  • La densidad y el número atómico efectivo del tejido mamario son muy parecidos.
  • Para discriminar patologías hay que maximizar el contraste usando kVp bajos, entre 25-32 kVp.
  • La reducción del kVp requiere un aumento de los mAs para obtener la densidad óptica adecuada y minimizar la borrosidad.
• La pala compresora:
  • Es fundamental en mamografía.
  • Existen compresores de diferentes formas y tamaños, con esquinas y cantos redondeados.
  • Debe comprimir toda la mama de manera uniforme, la compresión se aplica de forma automática o manual.
  • Las palas pueden variar de tamaño para realizar mamografías focalizadas o magnificadas.
  • La compresión sobre la mama se mide en newtons (N) o en decanewtons (daN).