T6.- Pregunta tipo test del tema de RX (incluyendo 4 respuestas posibles y con indicación de la correcta)

Los colimadores:

1. Disminuyen la dosis al trabajador del centro hospitalario
2. Sirven para disminuir el campo de radiación a la zona de interés
3. Están formados por láminas de plomo
4. Todas son correctas.

T5. Simulador de espectros de RX

En esta tarea se nos pide que juguemos con el simulador propuesto y veamos cómo afectan los diferentes filtros, el voltaje empleado y la dosis absorbida en la intensidad (número de rayos X/ unidad de energía) frente a la energía de rayos X en keV.

Cada compañero ha elegido un tipo de radiografía. En este caso, me he basado en la radiografía dental intraoral, cogiendo la información de los ajustes de los links de a continuación:

•  http://www.odontologia.unal.edu.co/docs/habilitacion/prot_garantia_calidad_imagen_abril_2013.pdf
• https://rpop.iaea.org/RPOP/RPoP/Content-es/InformationFor/HealthProfessionals/6_OtherClinicalSpecialities/Dental/concept-radiation-dose.htm
• http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:rAN3pKqrYsIJ:https://webs.um.es/mab/miwiki/lib/exe/fetch.php%3Fid%3Dtemas%26cache%3Dcache%26media%3Dt5.pdf+&cd=1&hl=es&ct=clnk&gl=us

Si aumentamos el espesor del filtro:

Si quitamos el filtro de aluminio:

Si aumentamos la dosis de radiación:

Si disminuimos el voltaje:

A la pregunta de si se puede conseguir un haz en energías monocromático, respondemos que con una combinación de filtros adecuada se podría obtener un haz considerablemente monocromático.

T4. ¿Cuántos fotones visibles se pueden generar en condiciones ideales a partir de un fotón de RX?

Teniendo en cuenta el siguiente espectro de radiación electromagnético, veremos las frecuencias de las ondas que conforman la luz visible rondan los 450·10⁹ - 750·10⁹ kHz, y las frecuencias de la ondas de los rayos X, entre 3·10¹³ - 3·10¹⁶ kHz.

Por la relación de Planck, la energía implicada de dichos fotones sería:

	Mínima E aprox.	Máxima E aprox.
Luz visible	1,86 eV	3,10 eV
Rayos X	124 eV	124 050 eV

En conclusión, se puede decir que con un fotón de rayos X, dependiendo de sus características podría generar desde 40 hasta 66 700 fotones visibles (dependiendo también de la longitud de onda de esos fotones visibles).

T3. RX, el tubo y el espectro

Se nos preguntan diferentes cuestiones que han de ser contestadas una vez entendamos los principios de los equipos de Rayos X (cómo es el tubo, cómo es el espectro, cuánto penetran las radiaciones en el cuerpo, etc.). A continuación se muestran las preguntas/respuestas contestadas en grupo.

1.- Qué características constructivas del tubo de rayos X se correlacionan con qué características del espectro de emisión de los rayos X.

El espectro de cualquier radiación está relacionado con la frecuencia de ésta y, por tanto, con su energía.  En este caso, la energía de la los rayos X emitidos depende del nivel energético del electrón que se arranca por colisión de los electrones lanzado desde el ánodo ya que el hueco creado será ocupado por recombinación por otros electrones de niveles energéticos superiores con la consiguiente emisión electromagnética. El nivel energético del cual se arranca el electrón es directamente proporcional a la energía cinética que poseen lo electrones que colisionan que a su vez depende de la diferencia de potencial aplicada entre ánodo y cátodo y del material que han de atravesar, en este caso vacío.

Por otra parte, el espectro de radiación también depende del material del ánodo y cátodo wolframio, y wolframio toriado respectivamente y, además, de otras propiedades constructivas tales como su capacidad para disipar el calor generado por el haz de electrones.

2.- Qué características de la operación del tubo de rayos X se correlacionan con qué características del espectro de la radiación producida (o lo que es lo mismo, que controles tiene y que es lo que controlan).

La primera característica sobre la que se puede actuar en los aparatos de rayos X es la diferencia de potencial existente entre en ánodo (positivo) y el cátodo (negativo) ya que es esta diferencia de potencial la que arranca y acelera los electrones que se encuentran excitados por agitación térmica.

La segunda característica es el tiempo de exposición que es determinante para que los rayos X puedan interactuar con el tejido de interés.

3.- Por qué han de estar los tubos a vacío.

Según la ley de ohm el flujo de electrones a través de un material resistivo depende directamente de la impedancia de dicho material y de la diferencia de potencial aplicado entre sus extremos. Los tubos de rayos X pueden ser moldeados como un circuito eléctrico de tal manera que la diferencia de potencial es el voltaje aplicado en el ánodo y el cátodo y la resistencia el material que los electrones han de atravesar, en este caso vacío, el cual tiene una impedancia eléctrica característica menor que la del aire ya que éste posee moléculas con la que los electrones pueden chocar cediendo parte de su energía cinética en forma de calor (ley de Joule). Otro motivo por el cual los tubos están en vacío es para evitar la desviación de los electrones lo que dificultaría que estos incidieran en la zona correcta.

Mencionar, como curiosidad, que los tubos de vacío son de vidrio porque este material posee una tensión de vaporización suficiente como para no vaporizarse a diferencia, por ejemplo, de lo que ocurriría con el plástico.

4.- Por qué es importante el espectro de emisión para la radiología ¿no son iguales todos los rayos x?

El espectro es importante ya que este está relacionado directamente con la energía de la radiación según la relación de Planck (E=h∙f) y así, dependiendo de la aplicación de los rayos X, es decir, de la profundidad del tejido a analizar, de su densidad o de la densidad de los tejidos periféricos y de la duración de la prueba se emplearán una frecuencias u otras y unos tiempos de exposición u otros. El tiempo de exposición cobra importancia en intervenciones de larga duración en la que se han de emplear rayos X ya que se podría producir daños deterministas en el paciente.

T2. Cuantificación y estimación de daño

Para tratar, por un lado, los efectos biológicos que produce la radiación y, por otro lado, sus fuentes tanto naturales como artificiales, se nos pide que elijamos una fuente de cada tipo y busquemos los valores de actividad que poseen. Además tendremos que comparar los posibles efectos biológicos de la exposición a dichas fuentes.

Como fuente natural, comentamos varios, como la radiación cósmica que procede del centro de nuestra galaxia. Esta atraviesa la atmósfera y es parcialmente detenida por ella. En cambio, en los vuelos, al aumentar la altitud, disminuye la capa de la atmósfera y su efecto pantalla, por lo que aumenta la radiación ambiente. Además, la radiación recibida también dependerá del tiempo de exposición. Otro ejemplo de fuente natural de radiación es el del isótopo potasio 40 que está muy extendido ya que es un elemento que está presente en muchas sustancias, como puede ser un simple plátano.

Un plátano común pesa 150g y hay 600mg de potasio en cada plátano, de los cuales 0.07mg son de potasio radiactivo. Esto es equivalente a 18.5 bq. Es decir, que la dosis equivalente a un plátano por día durante un año es de 0.036 mSv. (Wikipedia)

En comparación a los entre 2.4 y 3 mSv al año que nos sometemos estando en España, la ingerida por un plátano diario es una cantidad ínfima.

Consideramos una central nuclear un ejemplo de fuente de radiactividad artificial. Hace 4 años en el momento de la explosión de Fukushima se recibían 8 mSv a la hora. Un ciudadano de Fukushima tendría que estar 12 horas seguidas expuesto a esa radiación para recibir 100 mSv. Es a partir de 100 mSv donde pueden aparecer daños en la piel, nauseas, vómitos, problemas respiratorios y, en caso de que afecte a mujeres embarazadas, produce retrasos en el desarrollo cerebral del feto.

A mayores dosis se puede destruir en sistema nervioso central y los glóbulos blancos y rojos. Una dosis de 5 Sv mataría a la mitad aproximadamente de personas expuestas en un mes. Cuanto más joven, se es más vulnerable por la alta tasa de división que tienen las células durante el desarrollo humano, es decir, los mecanismos de corrección de mutaciones no son tan eficientes y se producen más daños. (elmundo.es)

Hasta 0.25 Sv, no hay efectos en el ser humano. Entre 0.25 y 5 el cuerpo humano sufre una serie de síntomas siendo 5 Sv el valor en el cual se establece que el 50% de los afectados pueden sobrevivir. Una dosis mayor o igual a 10 Sv tiene como efectos en el ser humano parálisis y muerte. Este es el caso de los efectos deterministas.

En cambio, existen también efectos probabilísticos que aumentan la probabilidad de sufrir cáncer. Consisten en dosis bajas pero constantes que hacen que se vayan acumulando mutaciones a lo largo de la vida y, por consiguiente, aumentan el riesgo a que se produzcan tumores.

Como normas de seguridad frente a la radiación se ha establecido la regla ALARA, que tiene como principal objetivo disminuir tanto como sea posible la radiación a la que se expone una persona. Esta siempre tendrá que estar justificada. Es decir, que existen normativas que impiden visitar las centrales nucleares porque dicha excursión no aporta ningún beneficio a los visitantes. Sin embargo, aunque con un TAC la radiación absorbida sea de 20 mCi y tenga por consiguiente un riesgo moderado a sufrir cáncer, en un momento determinado puede compensar.