Bases Fisicas de La Radiologia

UNIVERSIDAD PRIVADA ALAS PERUANAS FILIAL AREQUIPA FACULTAD DE MEDICINA HUMANA Y CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA PROFESIONAL DE ESTOMATOLOGÍA

Tema:

BASES FISICAS EN RADIOLOGIA

Trabajo presentado por Darwin Murguía Deza.

Para optar suficiencia en el curso de Radiología

Arequipa – Marzo del 2012

BASES FISICAS DE LA RADIOLOGIA

CONCEPTO

DE

MATERIA

Y

ÁTOMO La materia en función del grado de atracción entre átomos y moléculas se presenta en varios estados y dividirse en clases: elementos y compuestos. Refiriéndonos

al

átomo

con

los

trabajos realizados por Rutherford y Bohr, sabemos que está constituido por un núcleo central, portador de carga positiva y alrededor del cual gravitan, en movimiento vibratorio los electrones de carga negativa. Más tarde, Chadwick descubre los neutrones, portadores de masa sin carga eléctrica conviviendo con los protones en el núcleo. NÚCLEO ATÓMICO Está constituido por partículas de los protones y neutrones (sin carga), donde el neutrón es levemente más pesado que el protón. Electrones Girando alrededor del núcleo con altas velocidades, con trayectorias esféricas, también llamadas capas están los negativos electrones. Los electrones gravitan alrededor del núcleo en determinados niveles de energía. La fuerza de tracción electrostática entre el núcleo positivamente cargado y los electrones negativamente cargados equilibra la fuerza centrifuga asociada con la velocidad de los electrones en sus trayectorias elípticas y se mantienes alrededor del núcleo.

Para remover un electrón de una determinada capa es necesaria una fuerza que sobrepase la fuerza de atracción ejercida por el núcleo. Esto se conoce como energía de unión del electrón y es específica para cada capa, siendo también diferente en cada átomo. Esta energía de unión es mayor a las pasas más internas, disminuyendo en cada capa localizada progresivamente más lejos del núcleo. Los átomos

con mayor número atómico poseen

mayores energías de unión, pues cuanto mayor es el número de cargas positivas, mayor es la fuerza de atracción nuclear.

IONIZACIÓN El numero de electrones en las orbitas de un átomo es igual al número de protones en el núcleo. Siendo este átomo eléctricamente neutro. El

proceso

átomos

en

llamado donde

de los

de

convertir

iones

es

el

ionización; protones

no

participan. Los electrones pueden ser removidos de átomos por calentamiento o interacción con fotones (Rx). Para provocar efectivamente una ionización es necesario suficiente para impulsar la energía de unión. Las capas más internas K - L- M son fuertemente ligadas y solamente rayos X, gama pueden remover electrones, al contrario de la capas más externas, donde fotones de baja energía como ultravioleta o luz visible pueden retirar electrones.

NATURALEZA DE LAS RADIACIONES Radiación es la emisión de energía a través del espacio y de la materia. Hay dos grupos: 1- Partículas o radiaciones corpusculares. 2- Radiaciones electromagnéticas

RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS Es la consecuencia del movimiento de energía a través del espacio, sin masa. La luz visible, las ondas de radio y de radar, los rayos- X, el gama, las microondas son ejemplos de radiaciones que forman parte del cuadro de las radiaciones electromagnéticas. Las

radiaciones electromagnéticas tienen una

propiedad común, su velocidad, que es la de la luz, ósea, 300 000 km/seg. Citando la teoría ondulatoria, consideramos la forma de la onda, podemos representarla con si oscilase entre dos campos: uno eléctrico y otro magnético. Como poseen la misma velocidad, esta sería el producto del número de ondas en la unidad de tiempo, lo que llamamos de frecuencia, por la longitud de cada onda. Como la velocidad es común, las diferentes radiaciones electromagnéticas presentan propiedades dependiendo de sus longitudes de onda, mayor será la frecuencia y mayor será el poder de penetración a través de la materia. La longitud de onda representa la distancia de un punto de la onda al mismo punto de la onda siguiente. La frecuencia seria el número de ondas por segundo. Como la velocidad es constante, conociendo la longitud o la frecuencia podemos determinar la otra variable.

Por la teoría cuántica la energía electromagnética no se da por ondas sino por flujo de pequeñas cantidades de energía llamadas fotones. Cada fotón posee un quantum de energía que depende de su longitud de onda. Cuanto menor sea la longitud de onda, mayor será el quantum de energía. Como poseen velocidad, la energía de los fotones puede expresarse en unidades de energía cinética. La unidad es el electrón-volt. Como ya se ha dicho las radiaciones electromagnéticas poseen diferentes longitudes de ondas, desde kilómetros (ondas eléctricas) hasta pequeñas longitudes de onda evaluadas en angstrom como la radiación X. La radiación X utilizada en radiodiagnóstico varía de 0,1 a 1 angstrom. Las propiedades de las radiaciones X posee varias propiedades comunes al espectro visible: 1- Avanza en línea recta. 2- Posee velocidad de la luz 3- Es divergente 4- No es desviada por los campos eléctricos 5- Puede sensibilizar chapas fotográficas. (radiografías)

Propiedades que difieren: 6- Es invisible. 7- Puede penetrar cuerpos opacos. 8- Produce ionizaciones en los sistemas biológicos, cambiando el metabolismo celular. Mitosis y produciendo rupturas cromosómicas. 9- Produce fluorescencia y fosforescencia en varias sustancias con la consecuente manifestación de efectos biológicos.

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

PRODUCCIÓN DE LOS RAYOS X

Es la conversión de algún tipo de energía en el tipo conocida como radiación. Los rayos

x

producidos

son por

la

energía de conversión cuando un electrón con

alta

cinética

energía

proveniente

del filamento choca con el ánodo (albo). Un fotón de rayos X es producido por un electrón de alta energía pierde energía. En razón de esto, el primer requisito para producción de rayos X es una fuente generadora de electrones. Estos electrones deberán ser acelerados, ganar energía cinética, lo que es realizado por la diferencia de potencial (tensión) aplicada a los dos polos de un tubo de rayos X. La energía del electrón, es acelerada por la tensión. Los rayos x pueden ser producidos por dos procesos:

-

Bremsstrahlung

-

Radiación característica.

La radiación Bremsstrahlung Es producida cuando electrones acelerados

son

frenados

bruscamente contra un albo o defensa. Cuando los electrones acelerados pasan cerca de los núcleos de átomos de tungsteno, la carga positiva del núcleo actúa como la carga negativa del electrón

y

consecuentemente,

desviándolo de su trayectoria original. Este desvió del electrón, es acompañado

de

pérdida

de

energía cinética que se transforma en radiación. Radiación característica. Ocurre cuando un electrón acelerado de la corriente del tubo remueve un electrón de las capas del átomo que constituye un blanco, consecuentemente ionizando este átomo. Cuando un electrón es retirado de una capa del átomo del área focal, queda un espacio vacío que será rellenado por un electrón de la capa externa más cercana, restableciendo el equilibrio. En este saldo del electrón más externo tendremos la producción de un fotón.

INTERACCIÓN DE LOS RAYOS X CON LA MATERIA. La intensidad de un haz de rayos X (numero de fotones por unidad de tiempo) se reduce por las interacción con la materia encontrada en su trayectoria. Esta atenuación es el resultado de las interacciones

de los fotones individuales con los átomos de las estructuras

absorbentes. Los fotones serán atenuados por absorción (conversión de su energía cinética para energía cinética de los electrones adsorbentes) y extendido (radiación secundaria) de los fotones de los rayos X para afuera de la estructura absorbente. En un radiodiagnóstico se deben consideran tres mecanismos: -

Disipación no cambiada (Thomson)

-

Adsorción o efecto fotoeléctrico

-

Disipación cambiada (Compton)

BIBLIOGRAFIA

Radiología Odontológica

Aguinaldo de Freitas, José Edu Rosa, Ed. 2008 Artes Médicas. Cap. 2, págs. 13 – 22.