La Intensidad de la Radiación

La intensidad de la radiación es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde la fuente.

Orígenes de los Rayos X

• Transición electrónica: Choque de electrones del cátodo con electrones orbitales.
• Frenado: Interacción con el campo eléctrico del núcleo.

Historia de la Radiación

• Rayos X: Descubiertos por Wilhelm Conrad Röntgen el 28 de noviembre de 1895.
• Radiactividad “NATURAL”: Descubierta por Becquerel en 1896.
• Radiactividad “ARTIFICIAL”: Descubierta por Joliot y Curie en 1934.

Partículas Subatómicas

• Protones: Carga (+), masa 2.
• Neutrones: Carga (0), masa 2.
• Electrones: Carga (-), masa 0.

Energía de Ligadura

Fuerza con la que el electrón se mantiene unido al núcleo. Equivale al defecto de masa.

Número de Electrones en las Capas

• Número mínimo de electrones en una capa: 2n².
• Número máximo de electrones en el último nivel: 8.
• Número máximo de electrones en el penúltimo nivel: 18.

Tipos de Radiación Ionizante

• Corpuscular: Alfa y beta.
• Electromagnética: Rayos X y rayos gamma.

Ley del Inverso de la Distancia

Si aumentamos el doble la distancia entre la fuente y el objeto, la radiación disminuye a la cuarta parte.

Teoría Cuántica

La energía de los fotones es directamente proporcional a la frecuencia e inversamente proporcional a la longitud de onda.

Función de la Rejilla Potter Bucky

Eliminar la radiación dispersa, mejorando el contraste de la imagen.

Componentes del Tubo de Rayos X

• Cátodo
• Ánodo
• Carcasa protectora

Efecto Talón

En una proyección, la parte del cátodo debe colocarse en la parte más gruesa de la parte anatómica que se estudia.

Tipos de Radiación

• Radiación característica: Radiación de transición electrónica.
• Radiación de frenado: Bremsstrahlung = Stopping o de parada.

Casi todos los rayos X están originados por frenado.

Mecanismos de Cesión de Energía

• Absorción: Efecto fotoeléctrico.
• Dispersión: Efecto Compton.

Absorción + Dispersión = Radiación atenuada.

Interacción de la Radiación con la Materia

Corteza del Átomo

• Directa: Efecto Compton, efecto fotoeléctrico.
• Indirecta (campo eléctrico del electrón): Formación de trios.

Núcleo del Átomo

• Directa: Fotodesintegración.
• Indirecta (campo eléctrico del núcleo): Formación de pares.

Efecto Fotoeléctrico

Se da con baja energía y en materia de alto Z.

Efecto Compton

Se da con muy alta energía y es independiente de Z. El fotón no desaparece, se dispersa.

Capa Hemirreductora (CHR)

Espesor que ha de tener un material para disminuir la radiación a la mitad. CHR = 0,693 / coeficiente de atenuación.

• A > densidad de materia, > coeficiente de atenuación y < CHR.
• A < densidad de materia, < coeficiente de atenuación y > CHR.

Interacción de la Radiación Corpuscular con la Materia

• Partículas alfa y protones acelerados: Alta ionización y baja penetración.
• Partículas beta y electrones acelerados: Baja ionización y alta penetración.

Efectos de la Interacción con la Materia

• Efecto fotoeléctrico: Alto contraste, alta absorción de energía.
• Efecto Compton: Bajo contraste, alta radiación dispersa, alta dosis al paciente.

Nomenclatura Nuclear

• Z: Número atómico, número de protones.
• A: Masa atómica, protones + neutrones.
• Isótopo: Mismo Z y distinta A.
• Isóbaro: Mismo A y distinto Z.
• Isótono: Distinto Z y distinto A.
• Isómero: Mismo Z y mismo A.

Actividad

Número de átomos que se desintegran por segundo. Unidad antigua: curio (Ci). Unidad actual: bequerelio (Bq).

Dosis

Energía que ceden los electrones secundarios al medio. Unidad: Gray. 1 Gray = 100 rad.

Mecanismos de Detección de la Radiación

• Detector de gas
• Detectores de centelleo
• Dosimetría termoluminiscente
• Emulsión fotográfica
• Luminiscencia estimulada ópticamente

Conceptos Básicos

• Materia: Cualquier cosa que ocupa espacio y tiene forma. Compuesta por elementos básicos llamados átomos.
• Peso: Fuerza ejercida sobre un cuerpo que se encuentra bajo la influencia de un campo gravitatorio.
• Energía: Capacidad de realizar un trabajo.
• Energía Potencial: Capacidad de realizar un trabajo en virtud de la posición que ocupa.
• Energía Cinética: Debida al movimiento.
• Energía Química: Liberada de una reacción química.
• Energía Eléctrica: Electrón o carga se mueve entre dos puntos de distinto potencial eléctrico.
• Energía Térmica: Energía del movimiento a nivel del átomo o molécula. Se mide por la temperatura.
• Energía Nuclear: Energía contenida en el núcleo de los átomos.
• Energía Electromagnética: La que se encuentra en los rayos X, microondas, radiofrecuencia, etc.

Ecuación de Equivalencia entre Masa y Energía

E = m·c². c = (velocidad).

Radiación

• Materia irradiada o expuesta: La que intercepta una radiación y absorbe parte de su energía.
• Radiación: Energía emitida a través de la materia.
• Radiación ionizante: Radiación capaz de arrancar un electrón de su órbita al interaccionar con un átomo.
• Par iónico: Conjunto formado por el electrón y el átomo del que se ha separado.

Capas Orbitales

K, L, M, N, O, P.

Principio de Exclusión de Pauli

En un mismo átomo no puede haber dos electrones con el mismo estado de energía, es decir, con los mismos valores cuánticos.

Foton

Cantidad más pequeña de cualquier tipo de radiación electromagnética.

Cuantum

Pequeño haz de energía que recorre el espacio a la velocidad de la luz.

Características de las Ondas Electromagnéticas

• Amplitud: Distancia desde la cresta a la línea de la cual varía la onda sinusoidal.
• Frecuencia: Número de crestas en una unidad de tiempo. Se mide en Hz.

Espectro Electromagnético

Secuencias ordenadas de las ondas electromagnéticas.

Radiopacidad y Radiolucidez

• Radiopaco: Absorben rayos X (se ven).
• Radiolucido: Se atenúan (no se ven).

Origen de los Rayos X

• Interacción con electrones orbitales: El electrón proyectil interactúa con otro electrón de una capa, ionizando el átomo y liberando un fotón de rayos X.
• Interacción con el campo eléctrico del núcleo: El electrón proyectil interactúa con el campo eléctrico del núcleo, frenándose y liberando energía en forma de rayos X.

Dispositivos de Protección Radiológica

• Filtros metálicos
• Colimadores
• Pantalla intensificadora
• Equipo de protección
• Escudos gonadales
• Barreras protectoras

10 Reglas Básicas para Controlar la Radiación

• Controlar tiempo, distancia y blindaje.
• No acostumbrarse a la radiación, evitar la falsa sensación de seguridad.
• No situarse en el camino del haz principal.
• Utilizar equipo protector.
• Utilizar siempre dispositivo personal de medida de la radiación.
• No sujetar al paciente con las manos.
• Usar delantal de plomo y guantes.
• Usar escudos gonadales.
• En exámenes de pelvis e región inferior del abdomen en mujeres con edad fértil, limitar a un periodo de 10 días después del comienzo de la menstruación.
• Colimar siempre lo más pequeño posible.

Componentes del Aparato de Rayos X

• Tubo de rayos X
• Consola
• Generador

Cátodo

Lado negativo del tubo de rayos X. Dos partes principales:

• Filamento: Espiral de alambre de 2 mm de diámetro y 1-2 cm de largo, hecho de tungsteno toriado.
• Copa de enfoque: Refuerzo metálico donde está metido el filamento. Cargada negativamente, condensa el haz de electrones en un área pequeña del ánodo.

Ánodo

Lado positivo del tubo de rayos X. Dos tipos:

• Fijo o estacionario: Se usan en máquinas que no requieren intensidad o potencia alta en el tubo, como máquinas portátiles o de odontología.
• Rotatorio: Capaces de producir haz de rayos X de alta intensidad en poco tiempo.

Funciones del Ánodo

• Recibir los electrones emitidos por el cátodo y llevarlos hasta los cables conectores.
• Es un conductor eléctrico.
• Conductor térmico. Se usa cobre.

Blanco

Área del ánodo con la que chocan los electrones del cátodo.

Tubo de Foco Doble

Algunos tubos de rayos X tienen dos filamentos en el cátodo. Dos puntos focales:

• Pequeño: Se utiliza cuando se requieren imágenes de alta resolución (0,1-0,5 mm).
• Grande: Se necesita una técnica que produce gran cantidad de calor (1-1,5 mm).

Motor de Inducción

Motor que acciona el ánodo giratorio. Consiste en dos partes separadas entre sí por una envoltura de cristal: estator (serie de electroimanes) y rotor (eje de barras de cobre y hierro).

Punto Focal

Área del blanco desde la que son emitidos los rayos X. Cuanto menor es el punto focal, mayor es el efecto talón.

Autotransformador

Es donde llega la potencia suministrada a la máquina de rayos X. Tiene un arrollamiento y un núcleo.

Cronómetros

• Mecánicos: Funcionan como un reloj.
• Sincrónicos: No pueden usarse para seriadas porque hay que reajustarlos cada vez que se usa, lo que requiere mucho tiempo.
• Electrónico: Los más complicados y exactos. Intervalos de 1 milisegundo. Se pueden usar en seriadas.
• De miliamperio/segundo: Control exacto de la corriente del tubo y del tiempo de exposición.
• Fotocronómetro: Automático, mide la cantidad de radiación que llega al receptor de imagen. Tiene un sensor fotomultiplicador. Los hay de dos tipos, fotoeléctricos y por cámaras de ionización.

Generador de Alta Tensión

Responsable de convertir el voltaje bajo en el kilovoltaje apropiado. Tres partes principales:

• Transformador elevador de AT: El voltaje secundario (inducido) es mayor que el primario. Entre 500 y 1000 espiras. La tensión primaria se mide en voltios y la secundaria en kilovoltios.
• Transformador del filamento: Baja tensión. Más espiras en el primario.
• Rectificador de tensión: Pasa la corriente de alterna a continua.

Potencia Trifásica

Se utiliza en aparatos alimentados por corrientes desfasadas de 120º, la tensión nunca cae a cero. Ventaja: mayor calidad y cantidad de radiación. Inconveniente: coste inicial.

LET (Transferencia Lineal de Energía)

Expresa la energía que cede la radiación ionizante por unidad de espesor de material atravesado.

• Alto LET: Partículas alfa, protones…
• Bajo LET: Rayos X, beta, electrones acelerados…
• LET intermedio: Neutrones.

Mecanismos de Cesión de Energía

• Absorción: Los fotones desaparecen en el interior por no tener energía suficiente para atravesar la materia.
• Dispersión: Llevan energía suficiente para atravesar la materia pero se desvían de su trayectoria.
• Transmisión: Atraviesan la materia sin desviarse. Son los fotones con mucha energía.

Atenuación = absorción + dispersión.

Coeficiente de Atenuación

Fracción de fotones atenuados por cada unidad de espesor. Es una característica de la materia, no de la radiación.

Efecto Fotoeléctrico (EFE)

Es más probable cuanto más elevado sea el Z y más bajo la energía del fotón incidente, pero tiene que ser superior a la energía de ligadura del electrón con el núcleo, más la energía cinética que adquiera.

Choque Elástico

Retroceso del núcleo. Se producen muchas ionizaciones. Se aprovecha en el cáncer.

Captura Neutrónica

Neutrón absorbido por el núcleo.

Ley del Proceso de Desintegración Radiactiva

Variación del número de átomos radiactivos contenidos en una preparación que inicialmente contenía.

Periodo de Semidesintegración

Tiempo al cabo del cual se han desintegrado la mitad de los átomos radiactivos existentes en el momento inicial.

Vida Media

Valor promedio de la vida de los átomos de una especie radiactiva.

Mecanismo de Decay

Pérdida de actividad en el tiempo.

Magnitudes Relativas al Haz de Radiación

• Fluencia: Número de fotones que tiene un haz de radiación por mm². A mayor distancia, menor fluencia.
• Actividad: Velocidad del proceso de desintegración de una sustancia radioactiva, ya sea natural o artificial. Unidad: curio.
• Exposición: Capacidad de ionización de un haz de radiación. Sirve para comparar cantidades de radiación. Unidad: roentgen.

Magnitudes Referentes a la Interacción de la Radiación con la Materia

• Dosis: Energía de los electrones secundarios que le ceden al medio. Unidad: rad, luego Gray.
• Kerma: Energía cinética que dan los fotones a los electrones secundarios. Unidad: julio, keV, Gray, rad.
• LET: Energía lineal transferida al medio.

Magnitudes Referentes al Efecto Biológico de la Radiación

• EBR (Efecto Biológico Relativo): Depende de la radiación. Para los rayos X es 1, para los neutrones el 10.
• Dosis equivalente: Promedio de las dosis absorbidas en los tejidos u órganos. Unidad: sieverts.
• Factor de calidad: Expresión cuantitativa del cambio en el EB producido por una misma dosis de radiación electromagnética o corpuscular.

Dosis Efectiva

Se mide en sieverts y rem. Suma dosis efectiva de cada órgano / número de órganos.

• Gonadas: 0,2
• Médula ósea: 0,12
• Vejiga: 0,05
• Superficie ósea: 0,01
• Mama: 0,05
• Colon: 0,12
• Hígado: 0,05
• Pulmones: 0,12
• Esófago: 0,05
• Piel: 0,01
• Estómago: 0,12
• Tiroides: 0,05

Exposición Ocupacional

Se produce en el trabajo como consecuencia del mismo.

Exposición Médica

La que reciben las personas como consecuencia de tratamientos médicos o diagnósticos.

Exposición al Público

La forman el resto de las exposiciones.

En las exposiciones se distingue entre dosis superficial y dosis profunda. Las radiaciones poco penetrantes afectan a la dosis superficial. Las más penetrantes afectan a la dosis profunda.