FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS •
Caracterización Caracterización de las radiaciones y las ondas
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Caracterización Caracterización de los equipos de radiología convencional convencional
•
Procesado y tratamiento de la imagen en radiología convencional
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Caracterización Caracterización de equipos de tomografía computerizada computerizada
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Caracterización Caracterización de equipos de resonancia magnética (RM)
•
Caracterización Caracterización de los equipos de ultrasonidos u ltrasonidos
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Gestión de la imagen diagnóstica
íctor Gutiérrez !omas
Centro de "ormación Reina #sa$el %
C&P#'! *+ C&R&C',R#-&C#./ 0, !1 ,2#P1 0, R&0#!G#& C/,/C#/&! • • • • • •
• • •
Radiación 3 Componentes y funcionamiento del tu$o de rayo rayo 3 Características Características técnicas del 4az de radiación Radiación dispersa5 Re6illas antidifusoras 0ispositivos 0ispositivos restr restricto ictores res del 4az de radiación radiación Masas y dispositivos disp ositivos murales5 murales5 0ise7os8 componentes y aplicaciones Receptores de imagen Consola de mandos so eficiente de recursos *
C&P#'! *+ C&R&C',R#-&C#./ 0, !1 ,2#P1 0, R&0#!G#& C/,/C#/&! • • • • • •
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Radiación 3 Componentes y funcionamiento del tu$o de rayo rayo 3 Características Características técnicas del 4az de radiación Radiación dispersa5 Re6illas antidifusoras 0ispositivos 0ispositivos restr restricto ictores res del 4az de radiación radiación Masas y dispositivos disp ositivos murales5 murales5 0ise7os8 componentes y aplicaciones Receptores de imagen Consola de mandos so eficiente de recursos *
%5 Radiación 3 %5%5 #nteracción #nteracción de las partículas cargadas5 cargadas5 'ipos de colisiones5 0epende de+ •
–
'ipo de partícula+ •
Carga eléctrica Colisiones coulom$ianas – –
•
– –
Pesadas+ Protones8 partículas alfa8 fragmentos de fisión8 etc) !igeras+ ,lectrones8 positrones
Masa
,nergía Medio con el que interaccionan+ componentes8 densidad8 estado físico9 :
•
Colisiones coulom$ianas+ –
–
0ef+ #nteracción de las cargas de las partículas incidentes con las cargas de los electrones y protones de los ;tomos 'ipos+ •
Colisión el;stica – – –
•
!a partícula c4oca con los ;tomos del medio8 desvi;ndose de su trayectoria5 Cede energía cinética pero se conserva5 /o se produce alteración atómica ni nuclear en el medio
Colisión inel;stica –
–
Parte de la energía cinética se cam$ia en alguna otra forma de energía en la colisión (energía total se conserva) !a energía transferida produce cam$ios+ ,
•
Colisión radiactiva –
Pérdida de energía cinética que se emite en forma de radiación electromagnética
=
>
•
%5* Caracterización de la radiación 3 utilizada en radiología convencional –
"undamento de la producción de rayos 3+ &celerar e? para frenarlos $ruscamente en un material de n@mero atómico alto » »
–
–
Mayor a menor masa de la partícula incidente Mayor a mayor n@mero atómico del material con el que interacciona
Rendimiento+ Capacidad de la interacción para o$tener radiación de frenado5 /ormalmente %A5 Resto ionización y e
Parte discreta Rayos 3 característicos – – – –
•
sólo ser;n @tiles para el diagnóstico si poseen una energía media de B De
#onización de un ;tomo por un e? 1e desprende un e? de las capas internas n e? de una capa m;s e
Parte continua Radiación de frenado –
!a energía de los fotones de rayos 3 depende de la energía de los e? incidentes 1i el electrón no tiene energía suficiente para arrancar el electrón de la capa D no se emitir; radiación característica D5 1í podr; producirse radiación característica !8 de menor energía5 B
•
"actores que modifican la forma del espectro de rayos 3 –
Corriente del tu$o (m&) • •
–
'iempo de e
–
/ de fotones es directamente proporcional al tiempo de e
Potencial del tu$o (I) • •
–
Controla el flu6o de e? del c;todo al ;nodo E m& F E n de fotones de todo el rango de energías de forma proporcional
E PotencialF E ,nergía m;
"iltración del 4az •
• •
Reduce m;s la parte del espectro de $a6a energía que la de alta y por ello es preciso un mínimo de filtración que aten@e los fotones que no van a influir en la imagen radiogr;fica por ser totalmente a$sor$idos por el paciente5 Mayor energía promedio pero de menor intensidad 'ipos de filtración+ – –
–
#n4erente+ producida por los materiales estructurales del tu$o de rayos 3 &7adida+ por colocar materiales a la salida del 4az de rayos 38 antes de que incida so$re el paciente5 /ormalmente aluminio 'otal+ 1uma de la filtración in4erente y de la a7adida5 1e suele e
–
Material del $lanco (-) • • •
–
E -F ,spectro discreto m;s energéJco (se desplaza 4acia la derec4a) ,n radiodiagnóstico se utilizan ;nodos de o M$ Cuanto m;s alto sea el n@mero atómico del material que constituye el ;nodo8 mayor ser; la producción de radiación de frenado
"orma de rectificación de onda de la tensión (<a tensión) • •
•
•
& través de un transformador incrementan la tensión 4asta el valor deseado 0esvía la parte continua del espectro 4acia la zona de alta energía5 ,l ;rea $a6o la curva es mayor !a parte discreta no 4ay desplazamientos de energía8 pero aumenta ligeramente la cantidad E 'ensiónF E #ntensidad H E Penetración
N
•
Cantidad (intensidad) de rayos 3 –
–
0ef+ /@mero de fotones en el 4az @til5 Proporcional al ;rea $a6o la curva Modificadores+ • • • •
Miliamperios segundo (m&s)5 m&s <* F Rayos 3 <* Dilovoltios (Ip)5 'ensión <*F Rayos 3 <= 0istancia+ !ey del inverso del cuadrado de la distancia "iltración+ Reduce la intensidad glo$al de todo el espectro (H $a6a energía)
•
Calidad de los rayos 3 – –
0ef+ Capacidad de penetración de un 4az de rayos 3 'ipos de 4aces de rayos 3+ • •
–
0uros+ <a penetración Olandos+ Oa6a penetración
Modificadores+ • •
Potencial del tu$o (I)5 E'ensiónF EPenetración (1e desplaza el espectro 4acia alta energía) "iltración+ ,limina los rayos 3 de $a6a energía pero reduce la canJdad (intensidad) #nfluyendo en+ – –
–
0ensidad ópticaK$rillo+ Grado de ennegrecimiento (película convencionalKtv) Contraste+ 0iferencia de densidad óptica entre estructuras anatómicas adyacentes &tenuación el 4az de rayos 3 cuando atraviesa los te6idos corporales E tensión de pico F Contraste
CQR+ Capa 4emirreductora •
• • •
,spesor de un determinado material a$sor$ente que 4a$ría que interponer para reducir a la mitad la dosis de e
mm &l eq ('a$la pag >) %T
•
#nfluencia del espectro so$re la dosis del paciente – –
–
•
EDp F m&s F 0osis "iltración de$e eliminar los fotones de $a6a energía (no intervienen en la imagen y son a$sor$idos por el paciente) Em&sF E0osis
%5: #nteracción de los rayos 3 con la materia5 so+ – –
/ivel macroscópico Procesos de atenuación (Olinda6es) /ivel microscópico Procesos de interacción ($tención de im;genes)
%%
•
&tenuación de fotones –
–
0ef+ 0esaparición progresiva de los fotones de un 4az de rayos 3 al penetrar en un medio material5 &$sorción H 0ispersión ,
•
Qaz de rayos 3 interacciona con la materia &lgunos fotones transfieren energía a los e? del medio material en forma de energía cinética Produce ionizaciones (,fectos $iológicos) Reaparecen menos fotones (Absorción) &lgunos fotones al transferir la energía no solo pueden atenuarse sino tam$ién desviarse de su trayectoria inicial (dispersión)
%*
•
!ey de atenuación –
1i un 4az monoenergético de fotones8 de /U fotonesKcmV8 incide perpendicularmente so$re un material de espesor <% se producir; una atenuación o disminución del n@mero de fotones del 4az que depende del tipo de material8 de su espesor y de la energía de los fotones incidentes5
%:
•
,l poder de frenado depende de la densidad del medio5 ,n algunas ocasiones puede interesarnos usar otro par;metro5 Consiste en medir el recorrido de las partículas y los espesores de los a$sor$entes8 no en unidades de longitud8 sino de masa por unidad de superficie 3m (DgKm*) Espesor másico –
•
•
•
& un recorrido de espesor lineal < corresponde un espesor m;sico 3m
Coeficiente de atenuación m;sico+ dado un fotón de una energía determinada8 ser; el mismo para cada medio independientemente de la densidad 1emiespesor (espesor de semirreducción)+ ,spesor de material necesario para reducir la intensidad del 4az a la mitad de su valor inicial 0ecimorreductor+ Reduce la intensidad del 4az a su décima parte WXY+ Capa 4emirreductora para espectro continuo 1emiespesor para espectro discreto %=
C,"#C#,/', 0, &',/&C#./ !#/,&!8 Z (cm[\)
] 0ensidad normal en gKcm:
Rango de energías de los fotones en radiodiagnóstico+ *T ^ %*T Ie
%>
•
Procesos de interacción –
#nteracción fotoeléctrica •
Mecanismo – –
•
Características –
•
,l fotón interacciona con el ;tomo invirtiendo toda su energía en arrancar un e? ,l e? arrancado suele ser de los m;s ligados y reci$e energía cinética &$sorción total de la energía del fotón
Pro$a$ilidad de que se produzca el efecto – – –
0isminuye r;pidamente cuando aumenta la energía de los fotones &umenta de forma importante cuando aumenta el n@mero atómico del $lanco Proporcional a la densidad del medio #nteracción dominante a $a6as energías8 por de$a6o de %TT Ie (en te6idos $iológicos)
%B
–
#nteracción Compton •
Mecanismo –
–
•
Características –
•
#nteracción que se produce mayoritariamente entre el fotón y los electrones atómicos poco ligados (los de las capas m;s e
Pro$a$ilidad de que se produzca el efecto – – –
0isminuye al aumentar la energía de los fotones aría poco con el n@mero atómico del material Proporcional a la densidad atómica del medio
#nteracción dominante a energías intermedias8 entre %TT y %5TTT Ie (en te6idos $iológicos)
%L
–
#nteracción de creación de pares electrón?positrón •
Mecanismo – –
Materialización del fotón en un electrón y un positrón Para energías superiores a %8T* Me
!os fotones utilizados en radiodiagnóstico son de *T a %*T De8 por lo que solo se producen interacciones fotoeléctricas y Compton
%N
•
"ormación de la imagen radiológica – –
Mecanismo Qaz de fotones que atraviesa el paciente y alcanza el detector "otones •
Primarios+ – – –
•
0ispersados+ –
–
&traviesan el paciente sin interaccionar 1u intensidad en cada parte del 4az depende de las diferencias de a$sorción en cada te6ido &porta la información m;s @til riginados tras una interacción Compton
,fectos •
"otoeléctrico – – – –
•
Contraste+ 0iferencia de intensidad de iluminación en la gama de $lancos y negros en la imagen fotogr;fica
/o origina radiación dispersa Mayor dosis a$sor$ida por el paciente (no desea$le) &umenta el contraste natural entre los distintos te6idos (la diferencia depende de - : entre te6idos) !a pro$a$ilidad de la a$sorción del fotón cuando E energía el fotón Contraste cuando E tensión aplicada al tu$o !a tensión regula la energía m;
0ispersión Compton – – – –
0isminuye la dosis a$sor$ida por el paciente (desea$le) M;s frecuente cuanta mayor energía del 4az incidente y volumen atravesado Contraste entre te6idos con disJnto - promedio (e
Coeficientes de atenuación m;sico seg@n material y energía
•
/@mero atómico efectivo (-ef ) !os materiales est;n formados por diversos elementos químicos -ef permite tratar glo$almente el material a efectos comparativos con otros materiales puros • •
*T
*? CMP/,/',1 _ "/C#/&M#,/' 0,! 'O 0, R&_1 3 • • •
*5%? Generador de rayos 3 *5*? 'u$o de rayos 3 *5:? 1istema de imagen
*%
•
*5%? Generador de rayos 3 – –
0ef+ Circuito que conectado a la red eléctrica proporciona corriente al tu$o $6etivo+ • •
–
Circuitos (interrelacionados mediante la mesa de control) • • •
–
Producir la emisión de e? en el filamento (por incandescencia) &celerar los e? entre c;todo y ;nodo (,sta$leciendo la diferencia de potencial adecuada) Circuito para el filamento Circuito de alto volta6e para acelerar los e? Circuito de regulación del tiempo de e
Partes (protegido en el interior de una gran ca6a met;lica sellada y repleta con aceite) • • • •
&utotransformador 'ransformador de $a6o volta6e para el circuito del filamento 'ransformador de alto volta6e para el circuito c;todo?;nodo Rectificadores para el circuito de alto volta6e
na corriente alterna es puls;til8 con una variación continua de su volta6e y que su dirección se invierte a intervalos regulares+ >T veces cada segundo5
Red eléctrica+ Corriente alterna monof;sica ^ **T ^ >TQz
**
•
*5%5%? Circuito de $a6a tensión – –
"unción+ Proporcionar la corriente que alimenta al filamento o c;todo para que emita e? Características+ • •
– –
•
'ransformador
1istema de control+ 1elector de m& peraJva+ E corriente de `lamento F E' (filamento) F En e? F Eintensidad del Qaz de radiación
*5%5*? 'ransformadores – –
•
#ntensidad de corriente eléctrica+ %& 0iferencia de potencial eléctrico (tensión)+ %T?*T
<o volta6e+ **T %>T5TTT Oa6o volta6e+ **T %T
*5%5:? &utotransformador –
–
so+ arían el volta6e en el primariob del transformador para conseguir un amplio rango de Ip (potencial acelerador) en el secundario Proporciona+ • • • •
%TT al primario del circuito del filamento olta6es aria$les al primario del transformador de alta olta6e adecuado a otros circuitos ,l medidor que indica el potencial aplicado al tu$o de rayos 3 durante la e
•
*5%5=? Circuito del filamento – –
–
•
so+ Regula el flu6o de corriente a través del filamento del tu$o de rayos 3 !a intensidad de corriente que fluye por este circuito puede variarse por medio de una resistencia !a resistencia varia$le es el selector del m& (porque la intensidad de la corriente que calienta el filamento determina el valor del m&)
*5%5>? Circuito de alto volta6e entre c;todo y ;nodo –
–
&mperimetro+ Mide m& del circuito de alta (n de e? que fluyen entre c;todo y ;nodo) #nterruptor+ • •
0a comienzo y fin a la e
*=
•
'ipos de generador (1eg@n modo de generar la corriente) –
Generadores de descarga de condensador •
"uncionamiento – –
•
Características – – –
–
Condensador se carga previamente y proporciona un pulso de corriente al conectarlo al tu$o ,l pulso disminuye cuando se va descargando el condensador ,n equipos port;tiles 'iempos de disparo cortos 'iempo de espera entre disparo y disparo
Generadores con $aterías •
"uncionamiento – –
•
Células (%) unidas 0iferencia de potencial constante en todo el disparo
Características – – –
/o requiere corriente eléctrica (&utonomía) !as $aterías de$en recargarse cada cierto tiempo 'emporizador (conectaKdesconecta las $aterías) *>
–
Generadores con sistema de rectificación •
Rectificadores – –
–
0ef rectificación+ Proceso de convertir la corriente alterna en corriente casi continua 0ef+ 0ispositivo que permite que la corriente eléctrica discurra en una determinada dirección8 pero que impide que discurra en la dirección contraria "unción Proteger el tu$o &provec4ar eficientemente la corriente de alto volta6e » »
"uncionamiento (del generador con sistema de rectificación) Mediante cone
– –
–
,n la mitad del ciclo8 cuando el c;todo es negativo respecto al ;nodo8 se generan los rayos < ,n la otra mitad del ciclo8 con c;todo positivo y ;nodo negativo8 no se generan rayos < (1ólo la mitad superior de cada ciclo eléctrico se aprovec4a para la producción de los rayos) ,l propio tu$o act@a como un rectificador (circuito autorectificado) 1ólo se utiliza un pulso de cada ciclo8 de forma que el tiempo de e
»
*B
•
*5%5B? Generador con sistema de rectificación monof;sico – –
$6etivo+ Corriente puls;til unidireccional Métodos •
1uprimir la onda negativa – – –
•
#nvertir la dirección de la corriente – – –
•
Circuito de rectificación a media onda !os rectificadores impiden el paso cuando se invierte el volta6e 1e protege el tu$o de rayos 3 Rectificación a onda completa !os rectificadores invierten la onda negativa 'iempo de emisión de rayos 3 solo durante la parte central del ciclo de$ido a la fluctuación del volta6e
*5%5L? Generador con sistema de rectificación trif;sico – –
$6etivo olta6e casi constante Componentes+ • •
–
: 6uegos de $o$inas primarias : 6uegos de $o$inas secundarias
'ipos+ • • •
B Pulsos ^ B rectificaciones5 Oo$inado % ? 0elta5 Oo$inado * ? ,strella B Pulsos ^ %* rectificaciones5 Oo$inado % ? 0elta5 0o$le Oo$inado * ? ,strella %* Pulsos ^ %* Rectificaciones5 Oo$inado % ? 0elta5 Oo$inado * ? ,strella?delta
] na corriente trif;sica es como la suma de : corrientes alternas en distinta fase8 con cierto desfase de tiempo
*L
•
*5%5N? "orma de la corriente –
Generador monof;sico con rectificación a onda completa • •
– –
"actor de rizado ("R)+ %TTA Ciclo+ *Tms (* pulsos cada %K>T segundos)
Generador trif;sico de B pulsos "R+ %=A Generador trif;sico de %* pulsos "R+ =A
,l rizado es el peque7o componente de corriente alterna que queda tras rectificarse una se7al a corriente continua5 Factor de rizado es la diferencia de potencial
•
*5%5? Generador de alta frecuencia – –
entre el mínimo y el m;
Produce un volta6e casi constante para el tu$o de rayos < Presenya un rectificador-convertidor que transforma una corriente alterna monof;sica o trif;sica con una frecuencia de >T Qz8 en una corriente alterna con una frecuencia de >TTT y los BTTT Qz
*N
•
*5*? ,l tu$o de rayos 3
–
–
"unción+ ,mitir radiación a partir de la se7al eléctrica suministrada por el generador Partes+ • • • • •
–
C;todo nodo 'u$o de vidrio Coraza K Carcasa protectora Generador de alto volta6e
'ipos de radiación • •
•
%? Primaria o @til+ radiación terapéutica *? 0ispersa+ Constituida por los fotones que se producen cuando el 4az primario c4oca con un o$6eto :? 0e fuga+ Radiación no deseada que atraviesa los $linda6es de la ca$eza de la unidad
*
•
*5*5%? C;todo –
–
0ef+ "ilamento del tu$o de rayos 3 que al ser calentado por una corriente de $a6a intensidad emite electrones "uncionamiento (efecto termoiónico)+ • • •
–
Características • • •
–
,l filamento es calentado por la corriente &lgunos ;tomos del material se ionizan !os e? li$erados son atraídos por el ;nodo por la diferencia de potencial E corriente F E ' F E #onización ,l material del filamento tiene que cumplir algunos requisitos técnicos (tama7o8 punto de fusión9) 0egradación paulatina el tu$o o del filamento
Partes •
"ilamentos (*) –
Grande+ "oco grueso Peor resolución Mayor carga (regiones anatómicas de espesores grandes) Peque7o &m$os+ "oco varia$le H Mayor calidad » » »
– –
•
1istema focalizador o zócalo – –
0ef+ !igera depresión del c;todo que sirve para alo6ar el filamento "unción+ 0irigir los e? emitidos 4acia el ;nodo8 focaliz;ndonos en un @nico punto (foco de emisión de rayos 3 tiene el menor tama7o posi$le) :T
