Introducción a la Radiología

La radiología es una rama de la medicina que se encarga de generar imágenes diagnosticas por medio de radiación y medios de contraste. Con fines terapéuticos y diagnósticos.

LOS RAYOS X

Los rayos son radiaciones electromagnéticas la longitud de onda menor que la luz visible,  está comprendida entre 10 a 0,01 nanómetros.

Cuanto menor es la longitud de onda mayor es su energía y poder de penetración. Los rayos de mayor longitud de onda cercanos a la banda ultravioleta del espectro electromagnético se conoce como rayos x blandos; los de menor longitud que están próximos a la zona de rayos gamma se denominan rayos x duros. Los rayos x formados por una mezcla de muchas longitudes de onda diferentes se conoce como rayos x blancos. Tanto la luz visible como los rayos x se producen a raíz de las transiciones de los electrones atómicos de una órbita a otra, la luz visible corresponde a transiciones de electrones externos y los rayos x a transiciones de electrones internos.

PRODUCCION DE LOS RAYOS X

Los rayos x son generados por desaceleración o detención de los electrones de alta velocidad.

Los rayos x se generan mediante el rayos x característicos o rayos x de frenado.

Estos efectos ocurren en el tubo de rayos x que son de dos clases tubos con filamento o tubos con gas.

RAYOS X CARACTERÍSTICOS

Si el electrón proyectil interactúa con un electrón de la capa más interna del átomo blanco, antes que con una de la capa externa se puede producir rayos x característicos  que se originan cuando la interacción es lo suficientemente violenta para ionizar el átomo blanco eliminando un electrón de la capa interna. la excitación de un electrón de una capa interna no produce radiación característica, cuando un electrón proyectil ioniza un átomo blanco eliminando un electrón de la capa K, se produce un hueco de electrón temporal en esa capa se corrige mediante la caída o la ocupación de la vacante de un electrón de la capa externa en el hueco de la capa K. 

RAYOS X DE FRENADO O BREMSSTRAHLUNG

los rayos x de frenado o Bremsstrahlung ocurre cuando un electrón proyectil puede perder su energía cinética se produce con el núcleo de una tomo blanco. la energía cinética se convierte en energía electromagnética. un electro proyectil que evite los electrones orbitales al pasar a través de un átomo blanco puede llegar cerca al núcleo dado que el electrón  tiene carga negativa y el núcleo tiene carga positiva, existe entre ellos una fuerza electroestática de atracción. Cuando más cerca del núcleo llegue el electrón proyectil se verá influido por el campo electroestático del núcleo al estar cerca el electrón proyectil disminuye su velocidad y cambia su curso con lo que sucede con su energia cinética y se modifica su dirección, esa energía cinética perdida aparece como foton de rayos x esto se conoce como radiación de frenado o Bremsstrahlung x ray; es la palabra Alemana que significa disminución de velocidad, 

un electrón proyectil puede perder energía cinética al interactuar con el núcleo de una átomo blanco y la radiación de frenado que se asocia con la perdida puede adoptar un rango de valores correspondientes.

Se originan rayos x de frenado con energías bajas cuando el electrón proyectil apenas resulta influenciado por el núcleo. los rayos x producidos tienen energías máximas cuando el electrón proyectil pierde toda su energía cinética y se aleja del núcleo también puede producirse rayos x de frenado con energías intermedias entre esos dos extremos. 

La producción de los rayos x se da en un tubo que puede variar dependiendo de la fuente de 
electrones.

Se trata de una ampolla de vidrio con dos electrodos, cuando una corriente eléctrica atraviesa un tubo de este tipo el gas residual se ioniza.

Los iones positivos golpean el cátodo y expulsan electrones que forman un haz de rayos catódicos bombardeándolas paredes de vidrio del tubo y produciendo rayos x.

PROPIEDAD DE LOS RAYO X

·         Los rayos x viajan en línea recta

·         Los rayos x no posee carga ni masa por lo tanto no son desviados por campos eléctricos ni magnéticos

·         Pueden descargar objetos cargados eléctricamente

·         Pueden ionizar gases puede generar iones eléctricamente

·         Los rayos x son invisibles

·         Los rayos x pueden transportar algunos materiales

Los rayos x son ondas electromagnéticas de una naturaleza similar a la de la luz, pero con un poder de penetración y energía mucho mayor y al ser ondas electromagnéticas están constituidas por fotones que lo transportan a través del espacio, viajan a la velocidad de la luz que se propagan en el vacío.

Rayos x
Lon. de onda: 10⁻⁸  m– 10⁻¹¹ m Frecuencia: 3×10¹⁶  Hz  – 3×10¹⁹ Hz 

HISTORIA DE LOS RAYOS X 

primera radiografía de mano que pertenece a
¨Berta¨ la esposa de  Röntgen

Los rayos x fueron descubiertos por el físico Wilhelm Conrad Röntgen el 8 de noviembre de 1895, el cual experimento con el tubo de crookes analizaba los rayos catódicos

Analizaba los rayos x para evitar la fluorescencia, que producían los rayos catódicos, y por eso cubrió el tubo con una funda negra en un lugar oscuro

Cuando conecto su equipo vio un resplandor verdoso, sobre un banco había un cartón con una solución de cristales platino cianuro de bario el cual vio un oscurecimiento al apagar el equipo

Después encendió otra vez el tubo y se dio cuenta que el mismo procedimiento sucedía así que puso los cristales más lejos y se dio cuenta que la fluorescencia seguía produciéndose

y se dio cuenta que los rayos creaban una radiación invisible se dio cuenta que los rayos atravesaban cualquier tipo de material incluso material denso como el plomo

Después siguió estudiando el fenómeno ocurrente es cuando decidió fotografiar la imagen y de ahí descubrió las placas fotográficas. Intuyo la acción de los rayos, coloca una caja de madera

con unas pesas sobre una placa fotográfica y observo como el rayo atravesaba la madera y plasmaba la imagen de las pesas en la fotografía

La primer imagen que se mostro fue la de su esposa Berta fue cuando decidió experimentar con humanos aparte de él la mano de la esposa sería la primera placa de un humano que se mostró,

así que decidió llamar a los rayos que descubrió rayos x o rayos incógnita, porque no sabía de donde era la procedencia de estos rayos ni que eran exactamente, 

Previamente los rayos X cuando el  científico británico William Crookes, que investigó en el siglo XIX los efectos de ciertos gases al aplicarles descargas de energía.

Estos experimentos se desarrollaban en un tubo vacío, y electrodos para generar corrientes de alto voltaje. Él lo llamó tubo de Crookes.este tubo, 

al estar cerca de placas fotográficas, generaba en las mismas algunas imágenes borrosas. Pese al descubrimiento, Crookes no continuó investigando este efecto.

TUBO DE RAYOS X

El tubo de rayos x debe contar con un ánodo de tungsteno y un cátodo de filamento,

ANADO: el ánodo recibe carga eléctrica positiva durante la emisión de rayos x, es decir durante el tiempo que el interruptor de exposición permanece cerrado. La carga positiva del ánodo atrae a los electrones que se desprenden del cátodo, y se cierra hacia el circuito de alta tensión.

CATODO:

El cátodo posee una carga negativa el circuito de filamento del tubo de rayos x suministra el calentamiento necesario, uno de los extremos de este conecta con el bobinado secundario de un trasformador de alta tensión y conoce la corriente secundaria a través del tubo de rayos x.

PROPIEDADES DE LOS RAYOS X

MANERAS PRINCIPALES EN QUE LOS RAYOS X INTERACCIONES CON LA MATERIA

EFECTO FOTOELCTRICO

El efecto fotoeléctrico ocurre cuando un fotón interacciona con un electrón de la capa más interna y el fotón transfiere toda su energía al electrón para que sea expulsado con energía cinética

EFECTO COMPTON 

El efecto compton ocurre cundo un fotón interacciona con un electrón de la capa más externa  el cual cede parte de su energía y así es expulsado y el fotón es desviado como radiación dispersa.

PRODUCCION DE PARES: 

un fotón interacciona con el campo eléctrico de un núcleo el fotón desparece y aparece dos partículas un positrón y un electrón, cuando el positrón se encuentra con el electrón se aniquila de manera que crea dos fotones.

IONIZACION

En los choques de partículas contras electrón, la energía es transferida es superior a la energía de enlace del electrón colisionado esto abandona el átomo y se crea un ion positivo de ahí se crea pares de ion – electrón esto es ionización primaria si tiene energía necesaria para producir nuevas ionizaciones es ionización secundaria

DISPERSION CLASICA 

Los rayos x de baja energía alrededor de 10kev pueden interaccionar con la materia mediante dispersión clásica denominada también dispersión coherente o de Thomson. En la dispersión clásica el fotón incide interacciona con un átomo blanco haciendo que se excite. El átomo blanco libera un exceso de energía como un fotón secundario  disperso, con longitud de onda igual al incidente, el resultado es un cambio de dirección de los rayos x sin que varié su energía, no existe trasferencia de energía o ionización, la dispersión clásica compre los rayos x de baja energía.

La dispersión clásica es una interacción entre los rayos x de baja energía y los átomos, los rayos x no pierden energía pero cambia de dirección , la longitud de onda de los rayos x incidentes es igual a la del disperso.

DEFRACCION DE RAYOS X 

La red de átomos en un cristal funciona como una serie de barreras y aberturas que difractan los rayos x que lo atraviesan, los rayos x difractados forman un diafragma de interferencia que se pueden utilizar para determinar la distancia entre los átomos de cristal.

INTERACCION DE LOS ELECTRONES CON LA MATERIA

Cuando una partícula cargada penetra en un medio material puede experimentar una serie de colisiones con sus átomos, donde el vacío relativo existente en el interior del átomo, las colisiones mecánicas por choque directo son muy improbables

En realidad el proceso predomínate es la colisión culumbiana, proceso de interacción de las fuerzas eléctricas producidas entre la partícula incidente y el medio absorbente (electrones y núcleos atómicos) esta interacción produce una perdida casi continua de la energía de la partícula hasta llegar a su detención. Los procesos que contribuyen a la perdida  de energía de una partícula cargada en su interacción con medios materiales pueden ser de tres tipos:

·      COLISION ELASTICA: una partícula puede interaccionar con los electrones atómicos o corticales de los átomos del medio cediéndoles parte de su energía y desviando su trayectoria, sin embargo no se produce ninguna alteración atómica o nuclear con el que interactúa.

·      COLISION INELASTICA: el electrón interactúa con los electrones atómicos cediéndoles parte de su energía.