Rayos X: kV, mA y el espectro de radiación

El haz de radiación. Espectro de rayos X

• Factores que cambian la forma del espectro de rayos X
• Radiación dispersa
• Métodos para reducir la radiación dispersa
• El haz de radiación afecta la calidad de la imagen y la dosis que recibe el paciente

Introducción a la radiografía

• La radiografía produce una imagen bidimensional superponiendo estructuras
• La formación se da por absorción y dispersión de fotones
• Los fotones absorbidos no llegan al detector de imagen
• Los fotones transmitidos llegan al receptor y lo activan
• Los fotones dispersados por efecto Compton alcanzan el receptor en un lugar donde no deberían estar

Calidad de imagen

• Una buena imagen radiográfica debe tener:
• Resolución espacial - puede representar objetos pequeños con bordes nítidos
• Resolución de contraste - puede distinguir estructuras similares en términos de densidad y propiedades de interacción con los rayos X
• Ambas magnitudes están condicionadas por:
• Intensidad de la señal - La dosis al detector de imagen
• Ruido - fluctuación estadística de la señal
• La calidad de la imagen se condiciona por:
• Espectro de radiación:
• Kilovoltaje
• Filtración
• Material del ánodo
• Intensidad de corriente (miliamperios)
• Tiempo de exposición
• Radiación dispersa:
• Kilovoltaje
• Volumen irradiado
• La distancia al detector de imagen

Espectro de rayos X

• La distribución de energías de los fotones que integran el haz de rayos X que emite el tubo
• Tiene un espectro continuo y un espectro discreto
• Continuo: Distribución continua con los valores comprendidos, teóricamente, entre 0 y un valor máximo, que corresponde al valor de kilovoltaje aplicado al tubo de rayos X desde el generador
• Discreto: Rayos x característicos
• En radiografía convencional, la forma del espectro es más determinante para la formación de la imagen
• En radiografía digital, la formación de la imagen tiene lugar a cualquier grado de exposición, pero la variación del espectro modifica la calidad de imagen
• Factores que modifican la forma del espectro de RX son:

1. Tensión
2. Intensidad de corriente y tiempo de exposición
3. Material del ánodo
4. Filtración y capa hemirreductora

Técnica radiológica

• La técnica radiológica manejada por el operador consta de tres parámetros:
• Tensión o kilovoltaje (kV)
• Corriente del tubo o miliamperaje (mA)
• Tiempo de Exposición (s)
• Producto de la corriente del tubo (mA) x tiempo (s) = Carga de trabajo (mAs)

Control automático de la exposición (CAE)

• Opta parámetros técnicos para evitar exposiciones repetidas (kV, mA)
• El detector de radiación se ubica detrás o frente al chasis, con la debida corrección
• Se corta la exposición cuando se integra la dosis requerida
• Requiere una compensación de kVp para cada espesor y compensación por espesor a cada kVp

Tensión

• Es el valor máximo de energía alcanzado por los fotones del espectro continuo que es igual a la tensión seleccionada para generar el haz
• Con un kV seleccionado de 150 kV, la energía máxima generada es de 150 keV
• Se tienen fotones desde 0 hasta 150 keV
• Rayos X "blandos": Baja energía, menor penetración
• Rayos X "duros": Alta energía, mayor penetración
• El espectro se desplaza hacia las zonas de energías más altas y ya pueden aparecer los picos de radiación característica
• Además, aumenta el n° de fotones de cada energía, la intensidad de rayos X generada: N° fotones ∝ kV²
• Hay cambio en la cantidad y la calidad del haz de radiación
• Al subir la tensión se producirá un haz más rico en fotones de mayor energía, más “penetrante”
• Además, aumenta el número de fotones de cada energía, la intensidad de rayos X generada
• Cuando aumenta la tensión, el área bajo la curva aumenta aproximadamente con el cuadrado del factor por el que se elevó el kV
• Técnicas de bajo kilovoltaje:
• Exploraciones con alto contraste
• Predominio del efecto fotoeléctrico
• En tejidos con poco espesor
• Haces menos penetrantes
• Técnicas de alto kilovoltaje:
• Exploraciones que requieran menos contraste (tórax)
• Predominio del efecto Compton
• No interesa gran contraste entre hueso y parénquima
• Exploraciones con grandes espesores de paciente
• Haces más penetrantes

Intensidad de corriente

• Hay cambio en la cantidad
• Al variar la intensidad de corriente (mA) no se modifica la energía máxima del espectro, pero sí el número de fotones
• El número de fotones también aumenta de la misma forma al aumentar el tiempo de exposición (s)
• El producto de la intensidad por el tiempo de exposición es la carga (mAs) o “exposición”
• Tanto con la intensidad de corriente como con el tiempo de exposición, no se modifica la calidad del haz de rayos X (la energía media y la capacidad de penetración del haz)
• mA ↑↑
• Tiempo↓↓

Material del ánodo

• La forma del espectro de radiación depende del material del ánodo o blanco del tubo de rayos X
• El material del ánodo puede cambiarse en función de las necesidades de la exploración
• Los tubos habituales son de tungsteno (W)
• En mamografía se suelen utilizar tubos con ánodos de Mo ó Rh y determinados filtros, para conseguir espectros a energías más bajas (mayor contraste y menor espesor)

Filtración

• . Influencia de la filtración en el espectro del haz de RX
• La filtración produce un aumento de la energía media del haz de rayos X (endurecimiento)
• Elimina principalmente fotones de baja energía
• También se produce atenuación (en menor proporción) de los fotones de alta energía
• Deberá aumentarse el número de fotones totales
• < CANTIDAD DE RX (< exposición)

• CALIDAD (> penetración)

• Sirve para absorber fotones de menor energía
• Endurecimiento del haz
• Aumenta la E media del haz
• Se baja la intensidad global de radiación
• Implica menor dosis en piel al paciente
• Mejor contraste de la imagen
• El espesor de un material determinado que habría que interponer a un haz de radiación para reducir la intensidad del mismo a la mitad se conoce como capa hemirreductora (CHR)
• Se suele expresar en mm de aluminio
• En muchos casos se emplea el valor de filtración total del tubo de rayos X en lugar de la CHR. Se puede calcular una a partir de la otra
• Filtración inherente (presente siempre). (Tubo, carcasa)
• Implica una dosis en piel a la entrada del paciente reducida (eliminación de rayos X de baja energía que no contribuyen a la imagen)
• Filtración añadida (filtro extraíble)
• Provoca una reducción adicional de la dosis en los tejidos superficiales y en la piel del paciente sin pérdida de calidad de imagen
• Filtración total (inherente + añadida)
• La filtración total debe ser > 2.5 mm Al para un generador de > 110 kV
• Medida de la filtración
• Capa hemirreductora

Tipos de radiación

• En una instalación de RX hay tres tipos de radiación:
• Radiación directa: emerge del tubo en dirección al sistema de imagen
• Radiación de fuga: emerge del tubo en todas direcciones e irradia al personal de la instalación
• Radiación dispersa: se origina por interacción del haz primario con el paciente y emerge del mismo en todas direcciones.

Radiación dispersa

• Es la principal responsable de la irradiación del personal que debe permanecer a pie de tubo
• Además, produce borrosidad en el sistema de imagen, empeorando así su calidad
• La cantidad de radiación dispersa que se genera depende de:
• Kilovoltaje, espesor del paciente, tamaño del campo, y distancia entre el objeto y el detector de la imagen
• Existen varios métodos para reducir esta radiación: bajar en lo posible los kV (para favorecer el efecto fotoeléctrico y mejor el contraste, pero aumentando la dosis al paciente), reducir el espesor (compresión de tejidos en mamografías y estudios digestivos), colimación, y rejillas antidifusoras

Rejilla antidifusora

• Dispositivo que se coloca entre paciente y receptor de imagen
• Reduce la radiación dispersa que llega a dicho receptor:
• Reduce la borrosidad
• Mejora el contraste
• Las rejillas sólo dejan pasar los fotones paralelos a la misma
• Cuantas más líneas tienen, más eficaz es reduciendo la dispersa y más dosis recibe paciente
• Para que la rejilla funcione bien, ha estar bien colocada, focalizada, y a la distancia indicada
• También reduce parte de la radiación primaria
• Aumenta la dosis al paciente

Colimación

• Reducción de radiación dispersa
• No irradiación de órganos críticos
• Mejora la calidad de imagen
• Disminuye la dosis al paciente

Tipos de colimador

• Circular/hexagonal
• Rectangular

Influencia del haz en la calidad de imagen y en la dosis al paciente

• La calidad del haz de radiación se define a partir de:
• kV, filtración y material del ánodo
• La calidad de haz impacta la calidad de la imagen final y la dosis que recibe el paciente
• Un haz de radiación con alta calidad será más penetrante:
• Reducción importante de la dosis en la superficie de entrada del paciente
• Incremento de la proporción de radiación dispersa: pérdida de calidad de imagen
• Radiografías de tórax: Se observa el balance entre kilovoltios y mAs, la densidad óptica (o nivel de grises) de la radiografía es la misma, el contraste empeora a medida que aumenta el kilovoltaje
• Un haz de radiación con baja calidad :
• Aumenta la dosis al paciente
• Mejora del contraste porque se reduce el efecto Compton (mayor calidad de imagen)
• Es necesario un compromiso entre una calidad de imagen óptima para el diagnóstico y una dosis lo menor posible
• El incremento de la radiación dispersa es la principal causa de las dosis recibidas por los profesionales situados a pie de tubo durante prácticas de intervencionismo

Este cuestionario explora cómo los cambios en el kilovoltaje (kV) y la intensidad de corriente (mA) afectan el espectro de rayos X generado. Se examina la relación entre estos parámetros y la calidad de la imagen radiográfica, así como los factores que determinan la forma del espectro de radiación.