Características Físicas de los Equipos de Radiodiagnóstico PDF

3 Características físicas de los equipos de radiodiagnóstico podológico CONTENIDOS 1.- INTRODUCCIÓN 2.- COMPONENTES BÁSICOS DEL TUBO DE RAYOS X 2.1.- Generador 2.2.- Filamento 2.3.- Ánodo 2.4.- Voltaje...

3 Características físicas de los equipos de radiodiagnóstico podológico CONTENIDOS 1.- INTRODUCCIÓN 2.- COMPONENTES BÁSICOS DEL TUBO DE RAYOS X 2.1.- Generador 2.2.- Filamento 2.3.- Ánodo 2.4.- Voltaje 2.5.- Vacío 2.6.- Blindaje 2.7.- Filtros 3.- EFECTO TALÓN 4.- CURVAS DE CARGA 5.- COLIMACIÓN 6.- REJILLAS ANTIDIFUSORAS 7.- CONTROL AUTOMÁTICO DE EXPOSICIÓN 8.- RECEPTORES DE IMAGEN 8.1.- Parámetros que definen la calidad de imagen 8.2.- Sistema película-pantalla 8.3.- Intensificador de imagen 8.4.- Sistemas digitales 2 Introducción Generador de Rayos X RADIOGRAFIA Objeto Receptor de imagen 3 Introducción 4 Introducción 4  Elementos esenciales para producir Rayos X A. Haz de electrones con elevada energía cinética 1. Disponer de un haz de electrones 2. Acelerarlos bajo una diferencia de potencial alta. B. Blanco de número atómico alto C. Dirigir el haz de electrones hacia el blanco para que impacte y pierda su energía. 4  Producción de rayos X Para producir RX necesitamos: Una fuente de electrones: Filamento (cátodo) Un material con el que choquen los electrones: Blanco (ánodo). Un sistema para acelerar los electrones: Voltaje. 7  Producción de Rayos X ❑ Cuando los electrones se mueven a gran velocidad a través de un material, se producen interacciones: ▪ Con el núcleo: Radiación de frenado. (Colisión radiativa) Representación gráfica de la emisión de fotones de rayos X de frenado ▪ Con los electrones de la corteza: Radiación característica (Colisiones inelásticas). ❑ Estas interacciones son el fundamento del tubo de rayos X. Representación gráfica de la emisión de un fotón de rayos X característico 6 Producción de rayos X 7 Tubo de rayos X Todo el proceso de generación de radiación tiene lugar en el tubo de rayos X 10 Esquema equipo de rayos X 11 Tubo de rayos X Ampolla: todo el proceso de producción de RX tiene lugar en una ampolla de vidrio o metal a la que se ha hecho el VACÍO. Si existiera gas en la ampolla, los electrones interaccionarían con los átomos de este gas. 12 Cátodo 13 Estructura del cátodo Cátodo 1.Filamento 2. Copa focalizadora o de enfoque 14  Estructura del cátodo Filamento: ❑ Alambre metálico enrollado en forma de espiral. ❑ Emite electrones por efecto termoiónico o Edison. ❑ Para calentar el filamento, se hace pasar una corriente eléctrica por él: ▪ Los electrones adquieren energía térmica para escapar del metal y forman una nube de carga alrededor del filamento. ▪ Cuando se aplica una diferencia de potencial los electrones de la nube son acelerados hacia el ánodo dando lugar a la corriente del tubo. 15  Estructura del cátodo Material del filamento: Wolframio (W) ya que tiene: Alto punto de fusión: para soportar las altas temperaturas alcanzadas. Baja evaporación: para no perder el vacío. Alta emisividad termoiónica. Tungsteno o Wolframio Normalmente el filamento es de Tungsteno (W, Z=74) dopado con un 1%-2% de Torio (Th, Z=90) 16  Estructura del cátodo La mayoría de los tubos de rayos X, tienen dos filamentos 1: filamento largo (foco grueso) 2: filamento corto (foco fino) 3: cátodo de tamaño real 17 Estructura del cátodo 18 Estructura del cátodo 19 Tamaño focal 1 mm 2 mm 20  Estructura del cátodo Foco emisor lo más pequeño posible. 2 filamentos de distinto tamaño Foco fino: Mejor calidad de imagen. Menor número de electrones llegan al blanco. Mayor tiempo de disparo (mayor posibilidad de movimiento) Foco grueso: “Peor calidad” de imagen (mayor penumbra geométrica) Menor tiempo de disparo. El calor generado se distribuye sobre una superficie mayor mayor disipación de potencia (menor aumento de temperatura). 21  Estructura del cátodo Copa focalizadora: Estructura metálica cóncava en la que se aloja el filamento. Su función es impedir la dispersión lateral de los electrones, lo que daría lugar a una mancha focal excesivamente ancha. 22 Estructura del cátodo Mayor Mayor Más Corriente Temperatura ELECTRONES MAS CANTIDAD DE RAYOS X 23 Estructura del ánodo 24 Estructura del ánodo 25 Disipación del calor generado El calor del ánodo se disipa por radiación, conducción o convección, con más frecuencia por radiación. 26  Estructura del ánodo Wolframio (W) ya que tiene: ▪ Alto número atómico (Z): se produce mayor cantidad de radiación de frenado (RX) cuanto mayor es Z del material que forma el blanco. ▪ Alto punto de fusión: para soportar las altas temperaturas alcanzadas. ▪ Baja evaporación: para no perder el vacío. ▪ Alta conductividad térmica: para eliminar rápidamente el calor producido (99% de la energía). 27  Estructura del ánodo Normalmente el blanco es de Tungsteno (W, Z=74), dopado con Renio (Re, Z=75), sobre un substrato de Molibdeno (Mo, Z=42) y una base de grafito 28 Estructura del ánodo 29  Estructura del ánodo La corona exterior (blanco) está recortada en ángulo (ángulo anódico) y presenta una inclinación respecto a la perpendicular a la trayectoria de los e. Inclinación Posibilidad de disipar más calor sin aumentar el tamaño real del foco 30  Estructura del ánodo Ángulo anódico: ❑ Cuanto mayor es, mayor disipación de calor y mayor tamaño de campo. ❑ Conforme disminuye, menor resulta el tamaño del foco efectivo. A MENOR ÁNGULO, MEJOR RESOLUCIÓN 32 Estructura del ánodo Angulos anódicos: 5º-15º Un ángulo anódico pequeño, proporciona la resolución de imagen propia de un foco pequeño, junto con la capacidad térmica de un foco grande 33  Efecto anódico (talón)  La intensidad de radiación que se emite por el lado del ánodo es menor que la que se emite por el del cátodo por distintos motivos: 34 Efecto anódico (talón) Envejecimiento del tubo: el efecto talón aumenta con las rugosidades del ánodo, y éstas van aumentando con el uso del tubo 35  Efecto anódico (talón) El efecto talón no es siempre un factor negativo. Puede usarse para compensar la diferente atenuación de distintas partes del cuerpo Por ejemplo: La columna vertebral torácica (la parte más gruesa del paciente hacia el lado del cátodo) mamografía 36  Blindaje Blindaje: ❑ Para lograr que la mayoría de los fotones emerjan por la ventana del tubo en forma de haz primario, se cubre el tubo de un blindaje de plomo. ❑ El blindaje está fabricado para conseguir reducir la radiación en otras direcciones a 1 mGy/h a una distancia de un metro cuando el tubo opera a su máxima potencia. Dicha radiación se denomina radiación de fuga. ❑ Proporciona protección frente a altos voltajes. ❑ Aceite mineral (aislante y refrigerante) ❑ El blindaje sirve de soporte mecánico para el tubo de RX 37  Filtros Espesores de material (Cu, Al) colocados en la ventana de salida del haz: ▪Reducen la radiación de baja energía del espectro, que no contribuye a la formación de la imagen. ▪“Endurecen’’ el haz. 38 Filtros 39 Filtros Anodo de tungsteno 40  Filtros 1 mm Al. 10 1 mm Al + La filtración produce un aumento de la energía media 0.25 mm Cu (calidad) del haz de rayos X (endurecimiento). 8 Intensidad Elimina principalmente fotones de baja energía 6 También se produce atenuación (en menor proporción) de los 4 fotones de alta energía: deberá aumentarse el número de fotones totales 2 0 50 100 150 200 Energía (KeV) 41  Filtros Cuanta más filtración se añade: ❑ Más se “endurece el haz” ❑ Más intensidad de rayos X se pierde 42  Filtros Filtración inherente (presente siempre). (Tubo, blindaje…) –  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) – 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) Filtración mínima: >1,5 mm Al para tensiones entre 50-70 kV >2,5mm Al para tensiones superiores a 70 kV Los equipos de intervencionismo suelen tener filtraciones entorno a 4-5mm Al 43  Generador El generador de rayos X desempeña las siguientes funciones: ❑Selección de parámetros de exposición a través de la consola. ❑Suministro de energía al tubo para la producción de RX. ❑Suministro de energía al motor de inducción (ánodos rotatorios). ❑Selección del modo de operación automático. ❑Impedir la combinación de parámetros de exposición que puedan dañar el tubo de rayos X. 44  Generador La energía se emplea con dos fines: Arrancar electrones del filamento Corriente (mA) Acelerar los electrones del cátodo al ánodo Voltaje (kV) Estos parámetros se seleccionan desde la CONSOLA del generador, que se encuentra generalmente en el exterior de la sala de RX. 45  Receptores de imagen Receptores de imagen: ❑ Sistemas que permiten obtener una imagen visible a partir de la radiación primaria que emerge del tubo de RX y atraviesa el paciente. ▪ Analógicos – Cartulina- película: » Se utiliza en equipos convencionales de RX. – Intensificador de imagen: » Equipos de fluoroscopia e intervencionismo. ▪ Digitales – CR: » Sustituye a los chasis de cartulina-película para digitalizar la imagen en sistemas convencionales analógicos. – DR: » Imagen digital mediante detectores integrados. » Todo tipo de sistemas: intervencionismo, mamografía, convencional… 46 Receptores de imagen 47  Receptores de imagen Secuencia del proceso para la obtención de una radiografía de placa convencional (analógica). 48 Receptores de imagen 49 Negatoscopio 50 Receptores de imagen 51  Receptores de imagen Intensificador de imagen: ❑ Por cada fotón de rayos X absorbido, una pantalla fluorescente emite 3000 fotones de luz. ❑ Los fotones de luz llegan al fotocátodo y provocan la emisión de electrones. ❑ Estos electrones son enfocados y acelerados hacia el ánodo del tubo intensificador e inciden sobre otra pantalla fluorescente más pequeña. ❑ La imagen formada está amplificada en intensidad. 52  Receptores de imagen La imagen generada en el intensificador de imagen aparece en una pantalla de TV acoplada. 53 Receptores de imagen 54 55 Receptores de imagen ¡PROHIBIDA! 56 Fluoroscopia digital Emisión de rayos X en modo pulsado con potencia modulada que se puede adaptar a cada tipo de exploración 57 Receptores de imagen 58 59 Sistemas digitales 60 Sistemas digitales 61  Sistemas digitales Una técnica radiológica inapropiada con un receptor de imágenes convencionales da lugar 62 a una imagen inaceptable Sistemas digitales Imágenes de radiografía computarizada (RC) obtenidas con las mismas técnicas 63  Receptores de imagen Sistemas digitales CR: ❑ Se introduce una pantalla de fósforos fluorescentes dentro de chasis similares a los convencionales. ❑ La señal de rayos X genera en dichos fósforos una imagen latente. ❑ Los fósforos son leídos mediante un dispositivo con láser y la imagen latente se traduce en una señal eléctrica. ❑ La señal eléctrica es proporcional en a la señal de RX incidente en cada punto del fósforo. ❑ Se genera así una imagen digital en una pantalla. 64 Receptores de imagen 65 Receptores de imagen 66 Receptores de imagen 67  Receptores de imagen El paso de la radiografía de placa convencional a la radiografía computarizada (RC) elimina uno de los pasos del proceso de carga de trabajo de obtención de la radiografía. 68  Receptores de imagen Sistemas digitales directos (DR): ❑Se sustituyen los portachasis convencionales por paneles detectores integrados en el equipo. ❑La imagen no ha de ser procesada y aparece en pocos segundos en un monitor. ❑Hay dos tipos básicos de detectores, dependiendo de la forma en que tiene lugar la conversión de rayos X en señal eléctrica 69 Receptores de imagen 70 Receptores de imagen 71 Pantallas procesado 72 Pantallas para diagnóstico 73 Software para Podología 74 Software para Podología 75 Impresoras 76  Radiografía digital Cuando se progresa desde la radiología convencional a la RD se eliminan varios pasos más. 77  Receptores de imagen Transición de radiología convencional a digital ◼ Las imágenes digitales pueden procesarse numéricamente. ¡Esto no es posible en radiología convencional! ◼ Las imágenes digitales pueden trasmitirse fácilmente a través de redes y archivarse ◼ Debe prestarse atención al aumento potencial de dosis al paciente, debido a la tendencia a:  Producir más imágenes de las necesarias  Producir mayor calidad de imagen no indispensable para el propósito clínico 78  Receptores de imagen Las películas convencionales (analógicas) muestran si se han seleccionado parámetros de exposición incorrectas: las imágenes aparecerían demasiado “blancas” o demasiado “negras” La tecnología digital siempre proporciona al usuario una “buena imagen”, puesto que el rango dinámico y la asignación de la escala de grises compensa la posible selección errónea de parámetros, incluso si la dosis es mayor de lo necesario 79  Receptores de imagen En los sistemas digitales: El amplio rango dinámico del detector admite sobreexposiciones Las exposiciones repetidas por los técnicos sin ser monitorizadas ni registradas pueden pasar inadvertidas: las imágenes electrónicas deficientes se pueden borrar La comodidad en la toma de imágenes puede conllevar el cubrir una mayor área del cuerpo del paciente, la cual se oculta con un “recorte” posterior oculto o incluso la repetición del examen sin que se note 80 Recorte 81