Curso Rayos X
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Que los técnicos conozcan los fundamentos físicos de los rayos X y comprendan la diferencia respecto otros tipos de radiación.
• Proporcionar información sobre la producción de los rayos X y los componentes principales y sus variedades del tubo de rayos X.
• Conocer las características técnicas y efectos biológicos de la radiación X.
Fundamentos físicos rayos X
El espectro electromagnético es el conjunto de todas las posibles ondas 
electromagnéticas, des de la mayor frecuencia como las radiaciones gamma o rayos
X, hasta las de menor frecuencia, como las ondas de radio o las microondas.
El espectro electromagnético muestra la distribución energética de las diferentes
ondas electromagnéticas, y proporciona mucha información de las propiedades
físicas de un objeto. La diferencia entre los distintos tipos de radiación se determina
mediante tres parámetros: la longitud de onda, la frecuencia y la energía. Las ondas
electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y una alta
energía; las ondas de baja frecuencia tienen una longitud de onda larga y baja energía.
Los rayos x corresponden a radiación con una energía menor que los rayos gamma,
pero una energía superior que los rayos ultraviolados. Se caracterizan por presentar una longitud de onda comprendida entre 10 nanómetros i 100 picometros, que
corresponde a una energía del orden de 1 a 100 kiloelectronvolts.
Producción de rayos X
Los rayos X son generados en un dispositivo conocido como tubo de rayos X. En este
tubo los electrones son acelerados y posteriormente frenados bruscamente, de
manera que con este procedimiento se consigue obtener los fotones que
constituyen la radiación ionizante utilizada en radiodiagnóstico. El tubo de rayos X
consta de un filamento metálico, el cátodo, que al ponerse incandescente produce
una nube de electrones a su alrededor. Una elevada diferencia de potencial (kV)
entre los extremos del tubo (ánodo y cátodo), genera una corriente de electrones
hacia el ánodo donde son frenados liberando una enorme cantidad de energía
cinética como fotones.
Es imprescindible la situación de vacío en el interior del tubo, para facilitar el
desplazamiento de los electrones en línea recta y evitar la pérdida de estas
partículas subatómicas debido a la interferencia con otros elementos.
Las características del haz de rayos X generados se regula mediante la diferencia de
potencial aplicada entre ánodo y cátodo (a mayor valor, mayor capacidad de
penetración en el tejido), el filtro y el diafragma utilizado.
1. Circuito de baja tensión
2. Situación del ánodo
3. Filamento del Cátodo
4. Lado del cátodo
5. Ánodo
El haz de rayos X producido sale en dirección mostrada en la figura atravesando una
parte del tubo de rayos X, donde el cristal se caracteriza por tener un espesor del
vidrio menor que el resto, zona denominada ventana de rayos X. Rodeando esta
estructura se encuentra una carcasa de plomo y acero, con el fin de evitar que los
rayos X se dispersen. Además es necesario un sistema de refrigeración en el ánodo,
con el fin de disipar el calor producido del choque de electrones acelerados contra el
blanco del ánodo, de toda la energía empleada en la producción de rayos X, el 99%
se convertirá en calor y sólo el 1% en rayos X.
Tubos de rayos X
Desde la invención del tubo de rayos X el año 1913 prácticamente ha permanecido
sin modificaciones. La incorporación más importante es el del ánodo giratorio frente
al ánodo fijo tradicional, incrementando significativamente la vida útil del tubo de
rayos X, gracias a una mayor capacidad para disipar el calor producido en el interior
del tubo. Actualmente, todos los tubos de rayos X empleados son de ánodo
giratorio.
El cátodo o filamento suele ser una pequeña bobina o muelle de wolframio, material
elegido por sus buenas propiedades desde el punto de vista de emisión termoiónica,
y punto de fusión elevado, alargando significativamente la vida útil del tubo de rayos
X.
Los electrones obtenidos por efecto termoiónico en el cátodo formado parte de la
nube electrónica, son acelerados para chocar con la placa metálica del ánodo.
Cuando el electrón, pasa próximo del ánodo de wolframio es atraído por las cargas
positivas, produciendo una atracción electrostática disminuyendo su velocidad. La
energía cinética perdida por el electrón se puede emitir en forma de fotón de rayos
X, si el frenado del electrón es completo el 100% de su energía cinética dará lugar a
radiación X y si el electrón no varía su trayectoria no se producirá ninguna emisión
de rayos X. Por consiguiente los fotones emitidos pueden tener una energía muy
variable, en función de las interacciones del haz de electrones con el ánodo.
Cuanto mayor incandescencia se produzca en el cátodo o filamento de tubo, mayor
será el número de electrones que saltarán de las últimas capas electrónicas del
átomo de Wolframio y mayor será el número de electrones acelerados.
El Wolframio, es también normalmente el material empleado para fabricar el ánodo.
En el caso de los tubos de mamografía el material utilizado es el Molibdeno o Rodio-‐
Paladio.
Características técnicas
Un tubo de rayos X es alimentado por un generador de alto voltaje estabilizado. El
potencial aplicado entre el filamento y el bloque de metal, junto a la intensidad de
electrones que saltan del filamento, determinan las características de la distribución
de rayos X del haz directo. El voltaje suele variar entre los 10 kV y los 100 kV,
mientras que la intensidad puede variar entre 10 y 50 mA, para fuentes
convencionales de rayos X. De esta manera, la potencia utilizada en una fuente
convencional es de varios kilowatios.
Cuando un haz de rayos X atraviesa la materia, pierde intensidad debido a la
combinación de diferentes efectos. El número de fotones N del haz resultante puede
obtenerse a partir del número No de fotones del haz incidente sobre un espesor x de
materia, mediante la ley general de atenuación:
Donde µ es el coeficiente lineal de atenuación, que depende de la energía del haz y
del medio. Puesto que µ presenta valores diferentes para los distintos tejidos (La
atenuación en el hueso es mayor que en el musculo), determina el contraste entre
diferentes zonas de la imagen resultante. El haz resultante puede ser finalmente
visualizado mediante pantallas radioscópicas o películas radiográficas, que generen
una imagen en negativo en la cual los tejidos que producen una mayor atenuación
(hueso) se visualizan en blanco y los de menor atenuación (pulmones) en negro, com
diferentes tonos de grises para los casos intermedios.
Imagen radiológica
La radiación se propaga normalmente en línea recta y produce zonas de sombras
más o menos densas, dependiendo de la opacidad de las distintas partes del cuerpo
que se interpongan al paso del haz. La calidad de la imagen depende del tamaño de
la fuente de radiación y de las distancias de los objetos con respecto a esta fuente de
radiación. En caso que el órgano de interés tenga una densidad óptica similar al
ambiente, es posible, en algunos casos, introducir “medios de contraste” o
sustancias opacificadoras, como sucede en el caso de la ingestión de soluciones de
bario para hacer resaltar el tracto gastrointestinal. Adicionalmente, se puede
efectuar el proceso inverso para hacer que un órgano aparezca más transparente, al
insuflarse con gas ligero.
Mesa radiográfica
Existen varios tipos de mesas, dependiendo del equipo de rayos X con el que se
utilizan. Las mismas pueden ser fijas o basculantes y deben tener un espesor
uniforme en la cubierta, que por lo general es de fibra de carbono, siendo lo
suficientemente fuertes para sostener el paciente, incluso de peso elevado, y siendo
radiotransparentes de forma tal que permita a los rayos X atravesar fácilmente el
material de la mesa e impresionar la película radiográfica sin ningún problema.
Debajo de la mesa se encuentra una abertura, donde se encuentra una bandeja
“bucky” portachasis, cuya función es sujetar el chasis o cassette, que contiene la
película radiográfica y una rejilla antidifusora. Este “bucky” corre sobre rieles para
poder desplazar el chasis de un lugar a otro.
La rejilla antidifusora tiene la función de controlar y reducir la cantidad de radiación
dispersa del haz remanente, ya que la radiación dispersa tiene menos energía que la
del haz primario. Así pues,los rayos X que emergen del paciente y colisionan con el
material radiopaco de la rejilla son absorbidos y no alcanzan la película.
Efectos biológicos de los rayos X
Los rayos X actúan sobre los tejidos vivos y tienen tres efectos principales:
1. Inhiben el creciemiento
2. Destruyen el tejido epitelial
3. Producen inflamaciones
Basado en estos efectos los rayos X se utilizan para el tratamiento de ciertas
afecciones, tratamiento que tiene por objetivo dañar las células enfermas en la
mayor proporción posible con respecto a las sanas.
La radioterapia convencional suele utilizar un kilovoltage comprendido entre los 150
kV y 300 kV. La radiación que atraviesa completamente el tejido no causa problemas
biológicos, sólo tiene efecto biológico la radiación absorbida total o parcialmente.
Los diferentes tejidos no responden igual ante la actividad de los rayos X, si no que
depende de la naturaleza del tejido y de su función. Algunos de los tejidos más
sensibles a la radiación son el tejido linfático, la médula ósea, el timo, los ovarios y
testiculos y el tejido nervioso.
El haz emerge del tubo uniforme, interacciona con los tejidos del paciente al atraves-‐
arlo y de esa interacción surge la información sobre las estructuras atravesadas, que
se traduciráen una imagen al incidir sobre la película o sobre otro receptor alternati-‐
vo. Los procesos relevantes desde el punto de vista de la formación de la imagen
radiológia son: el efecto fotoeléctrico y el efecto Compton.
El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por el material donde ha incidido sobre él la radiación electromagnética, si la energía del electrón expulsado es muy grande,
puede a su vez formar electrones secundarios o ser absorbido por estructuras circundantes.
El efecto Compton consiste en la modificación, en la dirección y en la longitud de onda de un fotón cuando choca contra un electrón del átomo del objeto, cediento parte de su energía cinética en desplazar al electrón de su órbita y confiriéndole una cierta energía cinética.
El efecto Compton aumenta al
aumentar la Energía y depende de la densidad del medio
absorbente.
En rojo se observan los fotones
que pasan a través del cuerpo del
paciente y llegan al film son los
fotones transmitidos.
En azul aparecen los fotones que
entregan toda su energía al
cuerpo del paciente, siendo
absorbidos. Finalmente, en verde
aparecen los fotones dispersados,
desviados de su dirección original.
Averías
Los rayos X han sido ampliamente utilizados en el área médica, principalmente con
fines de diagnóstico. A partir de que el médico decide captar una estructura
anatómica hasta el diagnóstico apoyado en la imagen obtenida, se realiza una
compleja actividad en la que están implicados diferentes procesos físicos, equipos y
especialistas.
En alguno de estos elementos se puede provocar un deterioro en la calidad de la
imagen final o un incremento en la dosis de radiación que recibe el paciente.
Entre los problemas más frecuentes que se encuentran en los equipos de rayos X:
- La falta de mantenimiento
- La obsolescencia con respecto a los requerimientos normativos
- El incumplimiento de las pruebas de control de calidad contempladas en la normativa y que deben practicarse anualmente a todos los equipos.
- La falta de revisión de:
Las averías más habituales en equipos generadores de rayos x son debidas a losTensión (kV). Se refiere al valor máximo de diferencia de potencial que se establece a través del tubo de rayos X durante una exposición.• Punto focal. Se busca la correcta direccionalidad del área donde incidan los rayos X.• Tiempo de exposición, rendimiento• Linealidad y reproducibilidad del rendimiento.• Coincidencia de centros.• Coincidencia del campo luminoso con el campo de radiación.• Contacto película-‐pantalla• Alineación de rejilla antidispersora .• Calidad del haz (CHR).• Perpendicularidad del haz.
elementos de mandos auxiliares. Muchas veces como consecuencia de errores
cometidos en la reparación de los circuitos auxiliares, o la ausencia de un control
periódico de los mismos se ocasionan costosas averías.
A continuación se explican algunas de las partes principales de los equipos
generadores de rayos X, elementos de control, medición y mando y fallas más
comunes.
- Entrada de suministro eléctrico: se entiende por tal, los cables que llegan hasta la llave general, ésta, su fusible de protección y los cables que saliendo de los fusibles conectan con el comando.
- Fusibles: Abren el circuito cuando circula por él una corriente de mayor valor que la admisible. Su valor en amperes debe ser el estipulado por el fabricante. Si es bajo pueden impedir el trabajo del equipo en máxima carga. Si por el contrario es alto, no cumplirán su función de protección pudiendo dañarse el circuito.
- Interruptor principal: Habilita o interrumpe el paso de energía eléctrica al autotransformador. Si su mecanismo fallase podría ocasionar que el equipo “no encienda” o por el contrario no se desconecte al accionar el interruptor.
- Autotransformador: Está constituido de un núcleo de hierro cerrado y un solo arrollamiento que hace las veces de primario y secundario. Las principales funciones que cumple en el equipo de rayos son compensar las variaciones de la tensión de línea y obtener del transformador de alta tensión diferentes valores de kilovoltaje alimentando de forma variable su primario.
- Limitador de tensión de filamento: Es una resistencia o serie de ellas cuya función es entregar un voltaje variable al transformador de filamento de manera de regular la corriente que circula por el filamento del tubo. Si funciona incorrectamente puede provocar que el tubo no encienda, un bajo rendimiento de miliamperaje o la destrucción del tubo.
- Transformador de filamento: Es un transformador reductor con relación de transformación fija que produce valores apreciables de corriente a bajo voltaje. La función de esta corriente es calefactar el filamento del tubo de Rayos X hasta la incandesencia para lograr la emisión de electrones. Las fallas más usuales son un cortocircuito del transformador, interrupción del circuito primario o secundario, perforación en el material aislante.
- Transformador de alta tensión: es un transformador elevador cuya función esproducir una diferencia de potencial de miles de voltios necesarios paragenerar los rayos X. Las averías más usuales son las mismas que las producidasen un transformador de filamento.
(*) La manipulación de equipos que generen radiaciones ionizantes sólo pueden
ser efectuadas por técnicos debidamente formados y certificados.
Autores: Núria Llahí y Xavier Pardell 
Bibliografía
1. Passeler, F. (1991) – Radiología Odontológica (2
a ed.). Masson – Salvat, Barcelona (pp. 18-‐30).
2. Bushong, S.C (1993) -‐ Manual de Radiología para tecnólogos (5
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3. Ian R McClelland (2004) – X-‐ray equipment maintenance and repairs
workbook for radiographers & radiological technologists. Diagnostic Imaging
and Laboratory Technological Essential Health Technologies