El haz de radiación. Espectro de rayos X PDF

4 Espectro El haz de radiación. de rayos X  CONTENIDOS ❑ Espectro de rayos X. Factores que modifican la forma del espectro de rayos X. ❑ Radiación dispersa. ❑ Métodos de reducción de la radiación dispersa. ❑ Influencia del haz de radiación en la calidad de imagen y en la d...

4 Espectro El haz de radiación. de rayos X  CONTENIDOS ❑ Espectro de rayos X. Factores que modifican la forma del espectro de rayos X. ❑ Radiación dispersa. ❑ Métodos de reducción de la radiación dispersa. ❑ Influencia del haz de radiación en la calidad de imagen y en la dosis al paciente. 2  1.-Introducción. ❑ La radiografía: ▪ Imagen bidimensional: superposición de estructuras. ▪ Se forma por absorción y dispersión de fotones. Los fotones absorbidos no alcanzan el detector de imagen. Los fotones transmitidos llegan al receptor y activan el receptor de imagen. Los fotones dispersados por efecto Compton alcanzan el receptor en una zona en la que no deberían estar. 3  1.-Introducción. Calidad de imagen: ❑ Una buena imagen radiográfica debe tener : ▪ Resolución espacial: capacidad de representar objetos de pequeño tamaño, bordes nítidos, etc… ▪ Resolución de contraste: capacidad de distinguir estructuras relativamente similares entre sí en lo que se refiere a densidad y propiedades de interacción con los rayos X. ❑ Ambas magnitudes están condicionadas por: ▪ Intensidad de la señal: dosis al detector de imagen. ▪ Ruido: fluctuación estadística de la señal. 4  Introducción. Calidad de imagen: ❑ La calidad de imagen está condicionada por muchos factores, entre otros: ▪ Espectro de radiación: Kilovoltaje. Filtración. Material del ánodo. Intensidad de corriente (miliamperios). Tiempo de exposición. ▪ Radiación dispersa: Kilovoltaje. Volumen irradiado. Distancia al detector de imagen. 5  Espectro de rayos X Espectro de radiación: ❑ Distribución en energías de los fotones que integran el haz de rayos X emitido por el tubo Espectro continuo + Espectro discreto Continuo: Distribución continua con 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. 6 Espectro de rayos X 7  Espectro de rayos X Espectro de radiación: ❑ La forma del espectro es más determinante en la formación de la imagen para radiografía convencional. ❑ 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: 1. Tensión. 2. Intensidad de corriente y tiempo de exposición. 3. Material del ánodo. 4. Filtración y capa hemirreductora. 8 Espectro de rayos X La técnica radiológica manejada por el operador consta básicamente de tres parámetros seleccionables: a) TENSION O KILOVOLTAJE (kV) b) CORRIENTE DEL TUBO O MILIAMPERAJE (mA) c) TIEMPO DE EXPOSICION (s) Producto corriente de tubo (mA) x tiempo (s) = Carga de trabajo (mAs) 9 Control automático de la exposición (CAE) Elección óptima de parámetros técnicos para evitar exposiciones repetidas (kV, mA) Detector de radiación detrás o frente al chasis (con la debida corrección) La exposición se corta cuando la dosis requerida ha sido integrada Compensación de kVp para cada espesor Compensación por espesor a cada kVp 10  Espectro de rayos X: tensión Tensión (“kilovoltaje”): El valor máximo de energía alcanzado por los fotones del espectro continuo es igual a la tensión seleccionada para generar el haz. kV seleccionado: 150 kV. Energía máxima generada: 150 keV. Tendremos fotones desde 0 hasta 150 keV. 11  Espectro de rayos X: tensión “Calidad del haz” RAYOS X “BLANDOS” RAYOS X “DUROS” Menor penetración Mayor penetración 12  Espectro de rayos X: tensión “Calidad del haz” 13  Espectro de rayos X: tensión El espectro se desplaza hacia las zonas de energías más altas y ya pueden aparecer los picos de radiación característica. Además, aumenta el número de fotones de cada energía, la intensidad de rayos X generada: N º fotones  kV 2 14 Hay cambio en la cantidad y calidad del haz de radiación Espectro de rayos X: tensión Espectro de emisión de haces de rayos X generados con tungsteno a distintos kilovoltajes pico (80 kVp, 100 kVp, 120 kVp y 140 kVp).  1.-Introducción. Espectro de rayos X: tensión Tensión: ❑ 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. 16  Espectro de rayos X: tensión Tensión: ❑ Técnicas de bajo kilovoltaje: ▪ Exploraciones que requieran alto contraste. Predominio del efecto fotoeléctrico ▪ 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. 17 Espectro de rayos X: intensidad de corriente Hay cambio en la cantidad 18  Espectro de rayos X: intensidad ❑ 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”. 19  Espectro de rayos X: intensidad Intensidad de corriente y tiempo de exposición: ❑ El efecto que tiene el tiempo de exposición en la placa radiográfica es el mismo que tiene la intensidad de corriente. ❑ Tanto con la intensidad de corriente como con el tiempo de exposición no se modifica la calidad del haz de rayos X (energía media y capacidad de penetración del haz). mA ↑↑ Tiempo ↓↓ 20  Espectro de rayos X: material del ánodo Material del ánodo: ❑ La forma del espectro de radiación depende del material del ánodo o blanco del tubo de rayos X. ❑ En función de las necesidades de la Espectros de mamografía exploración puede cambiarse el material del ánodo. ❑ 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). 21 Espectro de rayos X: filtración 22  Espectro de rayos X: filtración Filtración y capa hemirreductora: Energía media ❑ 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) 23 Espectro de rayos X: filtración 24 < CANTIDAD DE RX (< exposición)  Espectro de rayos X: filtración ◼ Sirve para absorber fotones de menor Energía 10 1 mm Al. 1 mm Al + ◼ Efectos Endurecimiento del haz 0.25 mm Cu 8 Intensidad  Sube la E media del haz. 6  Baja la intensidad global de radiación. 4  Menor dosis en piel al paciente. 2  Mejor contraste de la imagen. 0 50 100 150 200 Energía (KeV) 25  Espectro de rayos X: filtración Capa hemirreductora (CHR): ❑Es el espesor de un material determinado que habría que interponer a un haz de radiación para reducir la intensidad del mismo a la mitad. I0 I= I0 / 2 x = 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. 26  Espectro de rayos X: filtración Filtración inherente (presente siempre). (Tubo, carcasa) –  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) La filtración total debe ser > 2.5 mm Al para un generador de > 110 kV Medida de la filtración  Capa hemirreductora 27  Haces 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 y contribuye a irradiar al personal de la instalación. ❑ Radiación dispersa: se origina por interacción del haz primario con el paciente, y emerge del mismo en todas direcciones. 28  Radiación dispersa Radiación dispersa: ❑ Es la principal responsable de la irradiación del personal, en particular en instalaciones en las que hay que permanecer a pie de tubo. ❑ Además, produce una borrosidad en el sistema de imagen empeorando la calidad de la misma. ❑ La cantidad de radiación dispersa generada depende de muchos factores: ▪ Kilovoltaje. ▪ Espesor del paciente. ▪ Tamaño de campo. ▪ Distancia entre el objeto y el detector de imagen. ❑ Existen varios métodos de reducción de esta radiación. 29 Radiación dispersa Reducción de la radiación dispersa: ❑ Bajar en lo posible los kV: ▪ Favorecemos el efecto fotoeléctrico frente al Compton. ▪ Mejora el contraste pero aumenta la dosis al paciente. ❑ Reducción del espesor: ▪ Compresión de tejidos: Mamografía. Digestivo. ❑ Colimación. ❑ Rejillas antidifusoras. 30  Radiación dispersa 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. PERO!! 31  Radiación dispersa ▪También reduce parte de la radiación primaria. ▪Aumenta la dosis al paciente. 32  Radiación dispersa Rejilla antidifusora: ❑ 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 de estar bien colocada, focalizada, y a la distancia indicada 33 Radiación dispersa 34  Radiación dispersa Colimación: ❑ Reducción de radiación dispersa. ❑ No irradiación de órganos críticos. ❑ Mejora la calidad de imagen. ❑ Disminuye la dosis al paciente. 35 Radiación dispersa ❑ Tipos de colimador: ▪ Circular-hexagonal. ▪ Rectangular. 36  Influencia del haz en la calidad de imagen Influencia del haz de radiación en la calidad de imagen y en la dosis al paciente (I): ❑ La calidad del haz de radiación se define a partir de: ▪ kV, filtración y material del ánodo. ❑ Dicha calidad de haz tiene una influencia muy importante en la calidad de imagen final y en la dosis recibida por 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. 37 Influencia del haz en la calidad de imagen Radiografías de tórax en la que se puede observar el balance entre kilovoltios y mAs. Se puede apreciar que, en promedio, la densidad óptica (o nivel de grises) de la radiografía es la misma, sin embargo, el contraste empeora a medida que aumenta el kilovoltaje. 38  Influencia del haz en la calidad de imagen Influencia del haz de radiación en la calidad de imagen y en la dosis al paciente (II): ❑Un haz de radiación con baja calidad : ▪Aumento de la dosis al paciente. ▪Mejora del contraste porque se reduce el efecto Compton: mejora de la calidad de imagen. ❑Es necesario llegar a 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 primera causa de las dosis recibidas por los profesionales situados a pie de tubo, como en prácticas de intervencionismo. 39 40