Fisica de los rayos X

Elaborado por:

Dr. Bruno Pier Domnico

Radilogo Oral y Maxilofacial

Fsica de los Rayos X

El uso de los estudios radiogrficos constituye una parte

integral de la practica odontolgica clnica, ya que se requiere

de este tipo de exmenes, en la totalidad de los pacientes

que acuden a la consulta odontolgica. Esto nos lleva a que

los exmenes radiogrficos se consideran como una de las

principales herramientas en el diagnostico clnico.


Por lo tanto, podemos clasificar el rango de conocimientos sobre la

radiologa odontolgica que se requieren, en 5 aspectos importantes:

Principios fsicos de la radiacin.

Equipos radiogrficos odontolgicos.

Radioproteccin.

Tcnicas radiogrficas odontolgicas e

Interpretacin de la imagen radiogrfica.

En este capitulo, hablaremos principalmente de la Fsica de la

Radiacin.


Debemos manejar ciertos conceptos bsicos, tales como:

Radiacin (Del lat. radiatio, -nis resplandor)* 1. f. Fs. Accin y efecto de irradiar.

2. f. Fs. Energa ondulatoria o partculas materiales que se

propagan a travs del espacio.

3. f. Fs. Forma de propagarse la energa o las partculas.

Dicha energa puede propagarse en forma de ondas electromagnticas

o en forma de partculas subatmicas.

* Diccionario de la Real Academia Espaola


Radiobiologa (De radio- y biologa)*

1. f. Biol. Estudio de los efectos y las aplicaciones de las radiaciones

sobre los seres vivos.

Dichos efectos pueden ser beneficiosos o adversos durante su aplicacin.



Radioactividad*

1. f. Fs. Propiedad de ciertos cuerpos cuyos tomos, al desintegrarse

espontneamente, emiten radiaciones.

Consiste en un fenmeno fsico natural por lo cual algunas sustancias o

elementos qumicos emiten radiaciones espontneamente (Radiactivos).

La radioactividad no se puede percibir por ninguno de los 5 sentidos, pero

si puede ser controlada, medida y detectada.



Radioactividad*

La podemos encontrar en nuestros hogares, en algunos alimentos, en el

aire, en la tierra y hasta en nuestro propio cuerpo.

La mayora de la radiacin que recibimos (80 %), proviene de fuentes

naturales (rocas, suelos), mientras que el restante proviene de fuentes

artificiales (aplicacin mdica).


FUENTES DE RADIACIN

1.- Radiacin natural: Es la que existe en la naturaleza sin intervencin humana. Su

descubridor fue Henri Becquerel (1896).

Puede provenir de dos fuentes:

Materiales radiactivos existentes en la Tierra desde su formacin, los

llamados primigenios.

Materiales radiactivos generados por interaccin de rayos csmicos

con materiales de la Tierra que originalmente no eran radioactivos,

los llamados cosmognicos.


FUENTES DE RADIACIN

1.- Radiacin Csmica:

Es una radiacin ionizante del espacio. A mayor altitud y durante los viajes areos, se incrementa su exposicin.

2.- Radiacin Terrestre:

Proviene de materiales radiactivos localizados en el suelo y rocas. Puede encontrarse incorporados en materiales de construccin

(Edificios).


Radiacin Csmica


Radiacin Terrestre

Playas de arena

negra en Brasil

Nueces de Bertholletia Excelsa

de Brasil (Radio)


Radn:

Constituye un gas noble que se filtra hacia el interior de nuestros hogares,

proveniente del subsuelo.

Principal sustancia que contribuye a la dosis de radiacin natural que

recibimos diariamente.

Su exposicin, junto a la inhalacin del humo del cigarro, es considerado

la segunda causa principal de cncer de pulmn en Estados Unidos.


Radiacin Gamma natural:

La Tierra y ciertas construcciones emiten este tipo de radiaciones. Es

considerada la mas daina. La Tierra posee radiactividad natural, al igual

que muchos de los productos y materiales que utilizamos da a da en

nuestra vida cotidiana.

Todos recibimos continuamente estas ondas electromagnticas de alto

poder.


FUENTES DE RADIACIN

1.- Radiacin artificial: La radiacin artificial puede provenir de:

- Rayos X mdicos y odontolgicos.

- Medicina nuclear.

- Productos de consumo: Coronas de porcelana, alarmas de humo,

televisores, lmparas de gas, reloj LCD, entre otros.


Los Rayos X pueden ser usados

para la revisin e inspeccin en

construcciones.


En ciertos casos , se utilizan las

radiaciones para la esterilizacin

de frutas, verduras, carnes,

pescados y as alargar su tiempo

de vida til.


En odontologa y medicina,

son bien conocidos sus

usos y aplicaciones para

el diagnostico de

patologas.


TIPOS DE RADIACIN

1.- Radiacin particulada: Este tipo de radiacin se propaga en el espacio en forma de partculas

subatmicas a una gran velocidad.


2.- Radiacin electromagntica: esta formada por la combinacin de campos elctricos y magnticos,

que se propagan a travs del espacio en forma de ondas portadoras

de energa. Las ondas electromagnticas tienen las vibraciones

perpendiculares a la direccin de propagacin de la onda.

Al conjunto de ondas electromagnticas que se propagan en el espacio de

manera ondulatorias y velocidad constante ( 300.000 kms/s), se les

conoce como: Espectro Electromagntico. Se dividen en: luz visible,

luz infrarroja, ultravioleta, rayos X, rayos gamma, radiofrecuencia y

microondas.


Mientras mayor sea la longitud de onda, la energa es menor. Ahora si la longitud de onda es

menor, la energa ser superior y por ende el poder de penetracin es mayor.


Fotn (Del gr. , phs, phts 'luz' y -n)*

1. m. Fs. Cada una de las partculas que, segn la fsica cuntica,

constituyen la luz y en general, la radiacin electromagntica.

Es la partcula elemental portadora de todas las formas de radiacin

electromagntica, incluyendo a los: rayos gamma, los rayos X, la luz

ultravioleta, la luz visible, la luz infrarroja, las microondas y las ondas

de la radio.


Ion: Un Ion es un tomo o partcula subatmica, ya sea con una carga positiva

o negativa.


Ambos tipos de radiaciones (Particulada y Electromagntica) se

clasifican a su vez, de acuerdo a su frecuencia y de acuerdo a los

efectos biolgicos que produce, en:

Radiaciones Ionizantes.

Radiaciones No Ionizantes.


Radiaciones Ionizantes:

Son aquellas radiaciones con energa suficiente para ionizar la materia,

extrayendo los electrones de sus estados ligados al tomo. Este tipo de

radiacin es capaz de producir iones en los tomos de la materia con la

cual entra en contacto.

Cuando se produce la interaccin de la radiacin con la materia, se

produce un choque o colisin de esta con el ncleo, electrones o con las

partculas libres de la materia, producindose un fenmeno llamado:

Ionizacin.


Ionizacin:

1. f. Fs. y Qum. Accin y efecto de ionizar.

2. La ionizacin es el fenmeno qumico o fsico mediante el cual se

producen iones, estos son tomos o molculas cargadas

elctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto a un tomo

o molcula neutra.

3. Proceso a travs del cual se quita un electrn de un tomo

elctricamente neutro, para producir un par de iones.


Las Radiaciones particuladas consisten, como su nombre lo indica, en

partculas que tienen masa y viajan a altas velocidades.

Podemos mencionar a las Partculas Alfa (Ncleos de Helio) y electrones

o Rayos Beta.

Dentro de las Radiaciones electromagnticas, las mas conocidas son los

Rayos X y los Rayos Gamma. Ningunas tienen masa.


Partculas Alfa:

Son partculas cargadas positivamente y

emitidas por ciertas sustancias radioactivas.

Esta constituida por 2 Protones y 2

Neutrones y si se le suman 2 electrones, se

convierte en un tomo de Helio.


Partculas Alfa:

Tienen rango corto en los tejidos.

Son de baja velocidad.

Lentas y pesadas.

Alta transferencia de energa lineal.

Produce ionizacin

Puede ser detenida por una hoja de

papel.


Partculas Beta:

Consiste en un electrn (-) o positrn (+) expulsado a alta velocidad

desde un ncleo. Emitidas por ciertas sustancias radioactivas.

De mayor rango y velocidad que las Alfa, pero de menor peso y mas

livianas.

Menor transferencia de energa lineal.

Produce ionizacin, pero menor que las Alfa.

Pueden ser detenidas por el aluminio.


Rayos Gamma:

Radiacin electromagntica de gran poder de penetracin, la cual es

emitida por el ncleo de una sustancia radioactiva.

Son similares a los Rayos X ya que puede tener la misma longitud de

onda y por ende la misma energa o menor longitud de onda con mayor

energa.


Rayos X:

1. m. pl. Ondas electromagnticas extraordinariamente penetrantes que

atraviesan ciertos cuerpos, producidas por la emisin de electrones

internos del tomo.

Originan impresiones fotogrficas y se utilizan en medicina como un

medio de investigacin y de tratamiento*



Rayos X:

Es una forma de radiacin o energa ionizante electromagntica que se

desplaza por el espacio en forma de ondas o partculas denominadas:

Quantum o Fotn.

Presentan gran poder de penetracin y una longitud de onda menor a los

2 A.


Caractersticas de los Rayos X:

Penetran cuerpos opacos.

Sensibilizan placas radiogrficas.

Producen fluorescencia.

Viajan a la velocidad de la luz.

Producen efectos biolgicos en los seres vivos.

Son divergentes.

Viajan en lnea recta.

Invisibles, no se reflejan ni se refractan.

Sin masa, ni carga ni peso.


Los Rayos X viajan

a la velocidad de la

luz, de una manera

divergente y en

lnea recta, pero a

diferencia de la luz,

son invisibles.


Los Rayos X tiene

la misma capacidad

de la luz, ambas

sensibilizan las

pelculas

fotogrficas y

radiogrficas.


Los Rayos X

penetran cuerpos

opacos y solo son

detenidos por

materiales con un

alto nmero

atmico, espesor y

densidad.


A diferencia de la

luz, los Rayos X

producen ionizacin,

alterando funciones

vitales de tejidos y

rganos.


Los Rayos X, junto a la capacidad que tienen para atravesar y penetrar los

tejidos humanos, fueron descubiertos un 8 de noviembre de 1895 por Roentgen.

Los llamo Rayos X por su origen desconocido en aquel momento.

Para comprender un poco la produccin y sus interacciones es imprescindible un

conocimiento bsico de fsica atmica.

Los tomos son los bloques elementales de toda materia. Son pequeas

partculas fundamentales que se mantienen cohesionadas por fuerzas elctricas

y nucleares. Constan de un ncleo central, formado por: Protones y Neutrones y

rodeado por: Electrones.


Algunas definiciones que debemos conocer:

1.- Numero atmico: numero de protones ubicados en el ncleo del tomo.

2.- Numero neutrnico: numero de neutrones en el ncleo de un tomo.

3.- Numero de masa atmica: la suma del numero de protones con el numero

de neutrones.

4.- Istopos: son tomos con el mismo numero atmico, pero con diferente

numero de neutrones y por ende, diferente masa atmica.

5.- Radioistopos: son isotopos con ncleos inestables que experimentan una

desintegracin radiactiva.



6.- Corriente elctrica: Es un flujo de electrones que se mueven a travs de un

conductor, este flujo es conocido como corriente elctrica.

7.- Corriente continua: Es aquella corriente que va en una sola direccin por el

conductor, es decir de positivo (+) a negativo (-).

8.- Corriente alterna: Es aquella que fluye en una direccin y luego se invierte

en direccin opuesta, cada marcha constituye un ciclo.

9.- Voltio: Es la presin o fuerza elctrica, que hace que los electrones se

muevan de un polo negativo a uno positivo, se mide en kilovoltios (Kv).



10.- Kilovoltaje (Kv): es el voltaje mximo del tubo de Rayos X, el cual se utiliza

durante la exposicin. Mide el poder de penetracin de los Rayos X en los

tejidos.

11.- Amperaje: es el numero de electrones que pasan a travs de un conductor,

se mide en Miliamperaje (Ma).

12.- Miliamperaje (Ma): mide la intensidad de corriente del tubo de Rayos X que

se utiliza durante la exposicin. Cantidad de radiacin a la cual el tejido es

sometido.


Produccin de Rayos X:

Los Rayos X se producen

cuando electrones de alta

velocidad bombardean un

antictodo y pasan a estado

de reposo. Este fenmeno o

produccin sucede dentro de

un tubo de vidrio al vaco,

llamado: Tubo de Rayos X.


Caractersticas y requisitos principales de un Tubo de Rayos X:

1.- El Ctodo (Negativo) consiste en un filamento de Tungsteno caliente el cual

proporciona la fuente de electrones.

2.- El nodo (Positivo) consiste en el antictodo (Diana de Tungsteno) colocado

de una forma inclinada en un bloque de cobre, el cual facilita la disipacin del

calor.

3.- Dispositivo de enfoque; para que la corriente de electrones incida en el punto

focal del antictodo.


Caractersticas y requisitos principales de un Tubo de Rayos X:

4.- Elemento de alta tensin (Kilovoltaje), el cual esta ubicado entre el Ctodo y

el nodo y su funcin es de acelerar la corriente de electrones desde el

filamento negativo hasta el antictodo (+).

5.- Una corriente en Miliamperaje (Ma), la cual circula desde el Ctodo hasta el

nodo.

6.- Una cubierta de plomo; el cual absorbe los Rayos X no deseados como

medida de proteccin contra las radiaciones, ya que los rayos X viajan en

todas direcciones.

7.- Aceite; facilita la disipacin del calor que se produce.


Como se producen los Rayos X:

Desde un punto de vista practico, la produccin de los rayos X se puede resumir

de la siguiente manera:

1.- Al momento de encender el equipo, el filamento de Tungsteno (Ctodo) se

calienta y se produce una nube de electrones alrededor del mismo.

2.- Al presionar el pulsor del equipo para la toma de la radiografa, la alta tensin

(diferencial de potencial) que atraviesa el tubo, acelera a los electrones a una

alta velocidad hacia el nodo.


Como se producen los Rayos X:

3.- Aqu, el dispositivo de enfoque, dirige al flujo de electrones hacia la Diana

(Punto focal) ubicada en el nodo.

4.- Los electrones bombardean el antictodo y bruscamente pasan a estado de

reposo.

5.- La energia perdida por los electrones se convierte en calor (99%) y el resto en

Rayos X (1% aproximadamente).

6.- El calor producido es disipado por el bloque de cobre y el aceite circundante.

7.- Los Rayos X se emiten en todas direcciones desde el nodo y los que salen

por la ventana no plomada se denominan: Haz de Rayos X.


Filamento de Tungsteno

Ctodo(-) nodo(+) E(-)

Rayo

s X

Punto focal


Interaccin de los Rayos X:

Dispersin: cambio de direccin de un fotn con o sin perdida de energa.

Absorcin: deposito de energa, es decir, extraccin de energa del haz.

Atenuacin: reduccin en la intensidad del haz de Rayos X principal,

causada por absorcin y dispersin.

Atenuacin= Absorcin+Dispersin

Ionizacin: extraccin de un electrn de un tomo neutro que produce un ion

negativo (El electrn) y un ion positivo ( el tomo restante).


Efecto Compton:

Consiste en un proceso de Absorcin y Dispersin en el que predominan

fotones de alta energa.

El fotn de Rayos X incidente interacciona con un electrn de las capas

exteriores libre o escasamente ligado en el tomo del tejido.

El electrn de la capa exterior es expulsado y se pierde parte de la energa del

fotn incidente (Absorcin).


Efecto Compton:

El electrn expulsado experimenta mas interacciones ionizantes con los tejidos.

El resto de la energa del fotn incidente se desva o dispersa desde su

trayectoria original como fotn dispersado.

El fotn dispersado puede; experimentar mas interacciones Compton con los

tejidos, interacciones fotoelctricas en los tejidos o escapar de los mismos. Estos

ltimos son los fotones que forman la radiacin dispersa en el entorno clnico.

Por ultimo, se recobra la estabilidad atmica mediante la captura de otro electrn

libre.


Efecto Compton:



1. Radiacin Primaria

2. Radiacin Secundaria

3. Radiacin Dispersa

1

Dispersa

Dispersa

Fuga Fuga

3

1

2

Equipos de Rayos X y Material

Radiogrfico de uso Odontolgico

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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Freitas, A. Rosa, J. y Souza, I. Radiologa Odontolgica. Artes Mdicas Latinoamrica.

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White S, Pharoah, M. Radiologa oral. Principios e interpretacin. Ediciones Harcourt.

2002.

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Frommer H, Stabulas-Savage J. Radiologia dental. Manual moderno. Mxico DF. 2011

Elaborado por:

Dr. Bruno Pier Domnico

Radilogo Oral y Maxilofacial

Fisica de los rayos X

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