Manual de Radiologia para Tecnicos

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TECCION

KWWSERRNVPHGLFRVRUJ

STEWART C. BUSHONG

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Unidades útil es en radiología a

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1010 10 15 1012 10• 106 103 102 10 1 10- 1 10- 2 10- 1 1o-6 10- • 10- 12 1o -IS 10- 1•

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Unidades básicas del SI

Prefijos del SI Facto r

a

Símbolo E p

P r e fijo Exa Peta Tera G iga Mega Kilo Hecto Deca Deci Centi Mili Micro Nano Pico Femto Ato

-

T G M

C a ntida d Longitud Masa Tiempo Corriente eléctri ca

Unidades derivadas del SI con nombres espedales Sím bo lo m kg

Nom bre Metro Kilogramo Segundo Amperio

A

k h da d c m µ n p f a

-

-

-- - - - --- - - - - -

--

_ Unidad del S I

C a ntida d Frecuencia Fuerza Presión Ene rgía, trabajo, cantidad de calo r Potencia Carga eléctrica Potencial eléctrico Capacitancia Resistencia eléctrica Cond uctancia Flujo magnético C ampo magnético (B) Flujo lum inoso

Nombre Her tz Newton Pas cal Julio Vatio C ulombio Voltio Faradio Ohm io Siemens Weber Tesla Lumen

Símb olo Hz N Pa J

Expresión en términos de ot1·as u n id ades

N/m2 Nm

w

Jls

V F

CN

c

n

s

Wb T lm

W /A V/A A/V Vs Wb/m 2

-¡ ... -'

Resumen de unidades radiológicas nuevas y (antiguas) Unidad d e l SI

C a n tidad Área Volumen Velocidad Aceleración Densidad, densidad másica Densidad de corriente Concentración (o cantidad de materia) Volumen especifico

Ex presión en términos de unidades del SI l/s m kg/s2 kg/ms 2 m 2 kg/s 2 m 2 kg/s 3 sA m2 kg/As 1 sA2/m 2 kg m2 kgA2/s3 s1A2/m2 kg m2 kg/s 2A kg/s 2A cd sr

-

Unidades derivadas del SI expresadas en función de sus unidades base

N ombre Metro cuadrado Metro cúbico Metro po r segundo Metro por segundo al cuadrado Kilogramo por met ro cú bico Amperio por metro al cuadrado Mol por metro cúbico Metro cúbico por kilogramo .

~

.

Expres ió n S ímbo lo m1 m1 m/s m/s2 kg/m 3 A/m2 mol/m3 m 1fkg

C a nt idad Actividad Do sis absorb ida Dosis equivalente Expo sición

Nomb re Becquerel (curie) Gray (rad) Sievert (rem) C ulombio por kilogramo (roentgen)

Símbolo Bq (C i) Gy (rad) Sv (re m) Cfkg (R)

-Constantes universales Cons t a n te Constante de Planck

Velocidad de la luz Base d e los logaritmos naturales Pi Carga electrónica

Unidad

/1 = 6,62 X 10- 27 erg-s = 6,62 X 10- 34 J-s = 4,15 X 10- 15 eV-s e = 3 X 10" mis = 3 X 10 10 cm/s e= 2,7183 7T = 3,14 16 E = 1,6 x 1o-• c

O tras u n idad es 3,7 X '.ljP'° Bq

,

•'

!'

Unid ades básicas del SI lfs

1

j/kg (10 - 2 Gy) Jlkg ( 10- 2 Sv) Cfkg (2,58 X I o-• C/kg)

m2/s2 m2/s2 sAfkg

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MANUAL DE RADIOLOGIA , PARA TECNICOS FÍSICA, BIOLOGÍA Y PROTECCIÓN RADIOLÓGICA 6.ª

EDICIÓN

STEWART C. BUSHONG, Se.O., FACR , FACivlP Professor, Deparrment of Radiology Baylor College of Medicine I-Iouston, Texas

con 693 il11stracio11es

KWWSERRNVPHGLFRVRUJ

~Harcourt Madrid - Barcelona - Bastan - Filadelfia - Lond res Orlando - Sydney - Tokio - Taranta

Prefacio

Es una publicación

~Harcourt Piénsese en un técnico radiólogo que, para evaluar la pred isposición corporal y el proceso de una enfermedad, hubiera de seleccionar los facto res técnicos adecuados en el panel de control de un tu bo de rayos X. Imagínese a este m ismo técnico durante el examen de un paciente con técnicas de radiación io nizante. O cuando, fi nalmente, estudia las radiogra fías para facilitar un diagnóstico. Piense en lo que sucedería si este técnico radió logo nunca hubiera estud iado física. La física es una ciencia básica para comprender cómo se encuadra la radiación ionizante en el espectro electromagnético y cómo se fo rman los rayos X por interacción de los electrones y el blanco ele wolfram io ele un tu bo de rayos X, o ta mbién para explicar los efectos ele la rad iación ionizante en la m ateria . Un técnico radiólogo carente ele una base teórica acerca ele los fundamentos de la física sería incapaz de to mar las decisiones adecuadas en las instalaciones de técnicas de im agen para d iagnóstico. Los r adiólogos, los jefes ele radi o logía y los propios pacientes dependen de los técnicos radiólogos para la adopción de decisiones fu ndadas y eva luaciones sólidas sobre los factores técnicos y la calidad de las imágenes de d iagnóstico. La expe riencia es una buena fuente de aprendizaje, pero ha de completarse con programas radiográficos acreditados que inclu yan asistencia clínica y clases prácticas con un estudio amplio de física radiológica. El principal objetivo ele este libro es transmitir, del modo más sencillo posible, un conocim iento de campo sobre física ra dio lógica tanto a los estudiantes ele radiografía como a los técnicos en ejercicio, para quienes esperamos q ue constitu ya una valiosa obra de consulta . Este manual ha surgido como consecuencia de las clases impartidas durante los cursos de ciencia rad iológica a los estudiantes y técnicos radiólogos inscritos en programas de la Universidad de Houston y el Ho11sto11 Commrmity College y a los residentes de rad iología del Baylor College of Medicine. Todos estos estudiantes reciben formación clínica en diversos hospitales y se reúnen para adquirir una gra n parte de su instrucción di dáctica. Así pues, el presente manual está enfocado a satisfacer las necesidades de los estudiantes q ue reciben fo rmación en un amplio espectro de ambientes y cuyas clases corresponden a d iversos niveles de dificultad.

Versión en español de la 6º edición de la obra original en inglés Radiologic Scie11ce for Tec/mologists Copyright © MCMXCVII Mosby-Year Book, !ne. ©MCMXCVIIJ Edición en español Ediciones Harcourt España, S.A. Juan Álvarez Mendizábal, 3, 2° 28008 Madrid. España .

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Fotocopiar es un delito (Art. 270 C.P.)

P:~a ~ue extst eV-s,

10" 111/s) y po r tanto : 7

A.= 12,4 X 10· eV-m E

X 10·111 = 12,4 ___;__ ..::..___

kVp

donde /....,,,,, se exp resa en metros. · . .,Para ex presa " r I '"''" e11 nanometros (nm) se aplican los siguientes factores de conversión:

1 nm = 10··1 m Pregunta:

= 0,124

X

10'"'

111

= 0,01 24 n111

El n úmero ~oral de ra~os .em it idos por un ru bo de ravos X ~uede dete1m111arse ?nad1endo el número de ra yos X emit1clos. con c~da energ1a al espectro entero, en un proceso den~ m 1 1~ado 111tegració11. Des~~ el pu nto de vista gráfico, el 11L'.me1o toral de rayos X emmd os es equ iva lente al área sirua.da_ ba1.o la cu rva . La fo rma genera l de un espectro de :n:i1 s10~ s~empre es la misma, pero puede cam biar su posic~ ~Jn re a~1va a lo la rgo del eje ele energía. Cuanto más hacia la de1echa se encuentre el espectro mayor ser' 1 gía eficaz o calidad del haz de rayos CL;a n t a a enerel á · . c1·c1 . · · o mayor sea . ' ica co 1~1 pren 1 a ba¡o la cu rva , mayor seréÍ la inrensi~a~ o c~nt1d~d ~l~ foton~s en e~ ha z. Los factores contro ia os poi el recn1co rad1o logo m fluyen en el tam aii o 1 for ma de l espectro d e emisión de r~;yos X . y a

Efecto de mA

. ,Dado q u.e la longitud de ond a mínima d e la em isión de i_a) os ~ coi ~e: poncle a l.a en ergía fotó nica máx ima, Y que ~~a e~ n_u men~amente. '.gual a la tensión d e p ico kVp (o P . ke~), la ecuac1on anteri or se puede exp resar del 1 s1gu1ente: moco Au un

12,4 X 10·111 I OOkVp

X

E Tant~ h como c son constantes (h = 4, 15 X

Pregunta:

Pregunta:

o

El v~lor max imo de energía de los rayos X se asocia con la longuud de onda mínima (A,,..).

a_

/...,,,.., =

FACTORES, QUE INFLUYEN SOBRE El ESPECTRO DE EMI SION DE RAYOS X

~ Longitu~. de onda mínima

Q) · -

133

Respuesta: Operando a 100 kVp, la energía fotón ' -· . " será l 00 keV. te,¡ maxuna

~omo se indicó en el ca pítu lo 5, la energía d e un fo tón ele ;ayos X es igual a l producto de la frecuencia de l fotón or de Planck (h). La energía ele los rayos X t:i11~1e~ es mv~rsamente propo rc ional a la longitud de onda' del oton (en rermmos matemáticos· E = h X e// ) Al h lo 1 · l el d el · ' · au men tar ' i gm1c e on a el fo tón dismin uye su energía.

o

x·~

Producción de hyos X

¿Cuál es la longit ud de o nda míni ma asociad a c?n l ~s rayos X procedentes de una unida d rad1ografica que opera a 100 kVp ?

Al· , mod d ificar la estación de mA de 700 ··.¡ 400 m A, m ante-

1~1e~1 . o constantes o:ra s cond ic iones, fluirá e l dob le de

cl~ctl o nes des?e el ca todo hac ia el ánodo. Esta modi fica CJO.n prod ucll'a el d oble d e fotones de ra yos X . l quier energía fotón ica. En otras µ~ labras el espa1 a cuad . " ' , pectro e . · ·· cm1s1on de . fo t ones c-rn1b1 ará' de amp ¡·l tu el ' pero no el f . , c~n ~·~1 a (f1g. 1 1-11 ). Cada punto de la curva marcado O mA es exactamente dos veces más airo que el punto corres pon d iente en la cu rva d e 200 mA. Efect o de mA

Un cambio en la corrience del tubo provoca un cambio proporcional en la amplitud del eipectro de emisión de rayos X para todas las energías.

Trace el espectro de em isión esperado para una m áquina de rayos X con un blanco de mol ibdeno puro (energía eficaz de los rayos X K igual a 19 keV) q ue func iona a 95 kVp.

Respuesta: El espectro debe tener un aspecto sim ilar a l que se m uestra en la figu ra adjunta. La curva corta o.:I eje de energía en O y 95 keV y tiene la forma general que se ofrece en la figura 11 -8, con la sa lv.::dad de que el es pectro de fre nado es mucho m:ís bajo. La línea que se extiende por arriba de la cu rva a 19 keV represe nta los rayos X caracterísricos.

o

25

50

75

100

energía de rayos X (keV)

25

50

75

100

energía de rayos X (keV)

Gráfico de em1s1on · · · relativa . con respecto a energía de rayos X en keV.

FIG~RA 11- ~ 1

las modificaciones en la mA del tubo producen un cambm proporcional ~n la amplitud del espectro de emisión de ra os X para todas las energ1as. Y

•

Capítulo 11 PARTE 11

134

Suponga que el área b.ajo la curva d~ 200 mA en la figura 11-11 es igual a 4,2 cm- y que la cantidad de rayos X obtenida es de 325 mR (84 ~tC/kg). ¿Qué valor tendrían área baj? la curva y la cantidad de rayos X s1 la mtens1dad de corriente del tubo aumentara hasta 400 mA, manteniendo constantes los restantes

e!

factores?

representa el funcio namiento de una máquin~ de r~yos X a 72 kVp, y el superior corresponde a este func1onam1ento a 82 kVp, lo que supone un aumento de 10 kV_r. Se puede ver que el área siruada bajo la cur~a .~e ha duplicado , aproximadamente, mientras que la pos1c1on relativa _de la curva se ha desplazado hacia el lado de e~ergías mas altas. _Se emiten más fotones a rodas las energ1as durante el funcionamiento a 82 kVp que en el curso de la operación a 72 kVp. El a umento, sin em bargo, es relativamente mayor para l~s foto nes de rayos X de alta energía que para los de en~rg1a baja . Como sucede a l mod ificar la comente o la corr~e~1.re instantá nea, una variación en kVp no desplaza la pos1c1on del espectro de emisión d iscreto.

Pregunta:

Respuesta: Al pasar de 200 a 400 mA, la corriente del tubo ha aumentado en un factor de dos. El área bajo la curva y la cantidad de rayos X aumentarán de modo proporcional: Área Intensidad

= 4,2 cm 2 X 2 = 8,4 cm 2 = 325 mR X 2 = 650 mR

Suponga que la curva marcada como 72 kVp en la figura 11-12 cubre un área total de 3,6 cm, lo cual representa una cantidad de rayos X de 125 mR (32 ~tC/kg). ¿Cuáles serán el área b~jo la curva y la cantidad de rayos X para func ionamiento a 82 kVp?

Respuesta: El área bajo la curva y la intensidad de salida son proporcionales al cuadrado de kVp. Se puede es tablecer, así, la siguiente relación:

(~~ J

Efecto de l 99 -

(J)

-o

(J)

-o

E (J)

o (¡j

E

E

•:J

•:J

e:

e:

20

30

40

20

energía de rayos X (keV)

30

40

energía de rayos X (keV)

FIGURA 23-8 El efecto talón puede aprovecharse ventajosamente en FIGURA 23-5 Espectro de emisión de rayos X para un tubo de

FIGURA 23-6 Espectro de emisión de rayos X para un tub o de

rayos X con blanco de molibdeno operado a 30 l

E

2

l .000 2.000 3.000 4.000 dosis de radiación (rad) FIGURA 37-15 La irradiación de moscas por H. J. Muller demuestra que los efectos genéticos son lineales. Como puede verse, las dosis fueron extraordinariamente elevadas.

controlan rasgos fácilmente reconocibles, como la forma de la oreja, el color del pelo y el de los ojos. Los datos de Russell revelan que los raton es tienen una cierta capacidad de reparaci ón genética. Se observaron también diferencias significativas en la irradiación de machos y hembras y se co nfirmó que la relación dosis-respuesta tiene una forma lineal sin umbral, sin qu e se detectaran tipos de mutaciones qu e no fueran también posibles po r vías naturales. La tasa de mutació n media por dosis unitaria en ratones es aproximadamente quince veces ma yo r a la obse rvada en la mosca de la fruta. Se desconoce si la sensibilidad a la radiaci ón es mayor en los ho mbres que en los ratones. A parrir de estos estudios experimentales se ha desa rrollado el co ncepto de dosis dup licadora, qu e es la dosis de radiación que produciría do ble frecuencia de mutaciones genéticas con respecto a la incidencia natural de estas mutaciones. La dosis duplicadora en los seres humanos está comprendida entre 50 y 250 rae! (0,5 a 2,5 Gy). D e los estudios experimentales cabe extraer también alg unas conclusiones adiciona les: 1. Las mutaciones inducidas por radiación son, genera lmente, perjudiciales. 2. Toda dosis de radiación, por pequeiia qu e sea, recibida por una célula germinal supone un riesgo genético. 3. la frecuencia de las 111utaciones inducidas por radiación es directamente proporcional a la dosis, por lo cual es posi ble hacer una extrapolación lineal de los daros obtenidos a dosis altas para construir una estimació n válida sob re los efectos de d osis de radiación reducidas. 4. Los efectos dependen de la velocidad a que se suministre la radiación (protracción) y del intervalo de tiempo entre exposiciones (fraccionamiento). 5. Durante la mayor parte de la vida previa a la reproducci ón, la hembra es menos sensible a los efectos genéticos de la radiación que el macho.

Capítulo 3 7

6. En su mayoría, las mutaciones inducidas por I'adiación son reccsivas. La mani festació n de los rasgos murados req uiere la presencia de genes mutanres tanto en el macho como en la hembra. En consecuencia, tales mutaciones pueden no expresa rse d ura nte muchas generaciones. 7. La frecuencia de mutaciones genéricas ind ucidas por radiación es muy baja, de 10-7 muraciones/rad/gen aproximadamente. ¿Qué signifi cado tiene todo lo anterio r en la práctica diaria desde el punto de vista de los pacientes y los tra bajadores de los centros radiológicos? En primer lugar, puede decirse con rota l certeza que las mutaciones genéricas inducidas por rad iación después de someterse a los niveles de exposición propios de los centros de radiología son, en esencia, inexistentes. La probabilidad de que se produzcan es extraordinariamente baja. Así pues, en este tipo de exposiciones no se req uiere adoptar ninguna acción preventiva especial. Sin embargo, si se recibieran dos is de radiación elevadas (p. ej., po r encima de 10 rae!), sí deberían acometerse accio nes de protección. El óvulo ames de la fertilización muestra, en sus diversos estados, una sensibilidad constante a la radiación. Sin embargo, tam bién reve la una cierta capacidad de reparación de los da i'ios genéricos. Si se desencadenan estos procesos d e reparación genérica, son bastante rápidos en las mujeres y requieren un pla zo de hasta 60 días en las células germinales de los varones. a

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RESUMEN El efecto d iferido de la exposición a la radiación es u n daño biológico que se produce al cabo de un período de tiempo largo después de la irrad iación. Estos efectos diferid os se deben a la exposición a dosis elevadas durante plazos de tiempo cortos, aunque en el ámb ito de la rad iología diagnóstica la preocupación se centra más bien en el estudio de los efectos de exposiciones intermi ten tes y de dosis bajas durante la rgos períodos de tiempo. Se han realizado estudios epidem iológicos sobre los efectos de las radiaciones en grandes g ru pos de po blación; sin em bargo, dichos es tudios están lastrados po rque: 1) no se suele conocer la dosis exacta recibida y 2) la frecue ncia de la respuesta observable es baja. Los tejidos loca les sufren los efectos de la radiación de dosis bajas. Así, como efectos d ife ridos pueden aparecer cambios no neoplás icos en la piel, que la confieren un aspecto calloso, desco lorido y tenso. También se han observado, como efectos tard íos de la exposición a radiaciones, daños cromosómicos en los linfocitos de la sa ngre circulante y cataratas en la córnea. En los seres humanos se produce una reducción en la esperanza de vida d e 10 días por cada rad d e exp osición a radiación . Sin em bargo, co n la ap licación d e las prácticas protectoras propias d e los centros de radiología, las técnicas rad iográficas se co nsideran una ocupación segura. No obstante, se han estudiado profusamente los factores de ri esgo específicos a que es tán sometid os los radiól ogos. A pri ncipios del siglo x x, este riesgo era elevado, ya q ue no se uti liza ban barreras y equipos de

protecció n en las ex posiciones. Sin emba rgo, en los tiempos actuales no existe en los rad iólogos un mayor riesgo de muerte prematura que en cual q uier otro grupo de especial idad médica. Como las re laciones dosis-respuesta son im precisas cuando se observan los efectos d iferid os de la exposición a rad iación , se recurre al empleo ele estimaciones de riesgo para evalu ar los da ños inducid os en las poblaciones por causa de la rad iació n. Así, se calcula un factor de riesgo relati vo cuando no es posible determinar co n precisió n el inc id ente d e exposición a radiaciones. El riesgo relativo se determin a por com paración del número ele personas de la pobl ación irrad iad a q ue man ifiesta n efectos diferidos y el n úmero de personas de una población no irrad iada que desarrollan los mismos síntomas. El ex ceso de riesgo determina la magnitud del efecto di ferido en virtud del núme ro adicional de casos detectados con respecto al va lor espera do. Fi nalmente, el riesgo absoluto es un cá lculo del riesgo de muerte debido a l desa r rollo de neoplasias ma lignas inducidas por la rad iación. La uni d ad de riesgo absoluto es el número de casos/! 0'' personas/rad/año. De muchas de las o bservaciones sobre aparición de neoplasias malignas ind ucidas por radiación en grupos de población despu és de la exposición a rad iaciones de dosis bajas es posible extraer algun as conclusiones. Así, el riesgo absol uto ele aparición de neo plasias malignas es de 1O casos/1.000.000 de pcrsonas/rad/año. El períod o de riesgo se extiende desde 2 0 a 25 años después de la irra diación. Ello supone aproximadamente 200 muertes después de la exposición de 1 rad a lo largo d e 25 atios sobre una población de un millón de personas. Los efectos d e la irradiación prolongada de d osis ba jas en el útero puede provoca r los siguientes efectos: muerte prena tal y neonatal, anomalías congénitas, neopl asias malignas, p roblemas de crecimiento, efectos genéticos y retraso mental. Sin em ba rgo, estas anomalías se basan· en dosis superiores a 100 rae!, con dosis míni mas de trabajo en experimentos con an imales de 1 O rad. No existe ninguna p ru eba q ue ind ique, ni en el ho mbre ni en los an imales, que los niveles de exposición a ra diación hab ituales en las tareas méd icas y la borales de los centros radio lógicos sean res ponsables de cfecro alguno en el crecimiento y el desarrollo fetal. Tam bién puede afirmarse con total certeza que las mutaciones genéticas ind uci d as por radiación para los niveles de exposición propios de los centros de radi ología d iagnós tica son, en ese ncia , inexistentes. a

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PREGUNTAS DE REPASO 1. Los efectos diferi dos de la exposición a rad iaciones pueden producirse por dosis sum1n1stradas durante largos períodos de tiem po. 2. Describa los cam bios no neoplásicos que se prod ujeron en la piel de los primeros radiólogos que realizaron exámenes fluoroscópicos sin protecció n de plomo. 3. Explique los casos de cataratas induc idas por radi;1ción comunicados en el aii o 1960. ¿De qué grupo d e: población se trataba ?

Efectos diferidos 'd~ la radiación

493

4. ¿Cuo

""§

~

o

IC

medidor

FIGURA 39-4 Un detector relleno de gas está constituido por un

cilindro de gas y un electrodo colector central. Si se mantiene una diferencia de potencial entre el electrodo y la pared de la cámara, es posible recoger y medir los electrones producidos en la ionización.

"

"'

R tensión de cámara

FIGURA 39-5 La intensidad de la señal de un detector relleno con

gas aumenta en pasos a medida que lo hace la tensión en la cámara.

,

..

Diseño de protección frente :¡t radiaciones

5 17

FIGURA 39-6 La cámara de ionización portátil es un instrumento muy

útil para controlar la radiación cuando se obtienen niveles de exposición superiores a 1 mR por hora. (Cortesía de Keithly lnstruments, /ne.) de precisió n utiliza da de fo rma cotidiana en _los laboratorios de medicina nuclear para evalua r la cannd ad de material radia ctivo.

Detectores de centelleo Proceso de centelleo. Los detectores de centelleo se utilizan en m uy diversas áreas de la ciencia radiológica. El d etector de centelleo es la base de la gammacámara utili zada en medicina nuclear y se emplea también en las matrices de los detectores de m últi ples equ ipos de tomogra fía computarizada. El p roceso de centelleo tiene lugar cu a~d ?, se_ en~ ite un haz luminoso debido a la absorc ión de rad1a c1on 10111zante. La intens idad de luz emitida depende de la cantidad ele ene rgía absorbida por el cristal. Sólo los materiales co_n una cierta estructura crista lina centellean. A escala atomica, el proceso de centelleo supo ne la reordenación de l?s electrones de valencia en trampa s. El retorno del electron desde la trampa a su posición no rmal se prod uce de forma inmediata d urante los procesos ele centelleo. Es te regreso del electrón de valencia produce un destello ele energía que se emi te desde el átomo. Cons idérense las dos interacciones de fotones esq uema tizadas en la figura 39-9. Si un fotó n de 50 keV experimentara abso rción fo toeléctrica en el cristal, toda la ener-

FIGURA 39-7 Este dosimetro de cámara de ionización se utiliza

para realizar medidas exactas de los haces de rayos X de diagnóstico. (Cortesía de Radcal Corp.)

518

PARTE V P rotección frente a la r adiación Capítulo 3 9

'

50 keV

50 keV

__ crista l _

dispersión Compton 30 keV

de centelleo

50 unid ades de luz

20 unid ades de luz

FIGURA 39-9 Duran te el centelleo, la cantidad de luz emitida es proporcional a la de energía absorbida en el cristal.

electrodo denom inado colector, que a bsorbe el pulso electrón ico y lo di rige hac ia un preamplificador. Éste, a su vez, a limenta una pri mera etapa de amplificación del pulso . El resultado globa l del proceso de detección de centelleo consiste, por tanto, en que la interacció n de un ún ico fotón produce una ráfaga de luz que, a su vez, desencadena un a emisión foroelectró nica que se amplifica para produci r un pulso electrón ico rela tiva mente grande. La magn itud del pulso elect rónico es proporciona l a la energía del fotón inc idente q ue ha absorbido el cristal. Los detectores de centelleo son dispositivos sensibles a los rayos X y gamma , y son capaces de medir intensidades de radiació n ra n ba jas como las interacciones fotó n icas ind ividuales. Esta propiedad los hace muy útiles como detectores po rtáti les de rad iació n que perm iten con trol ar la presencia de co nta minación y bajos niveles rad iactivos e n el ento rno.

FIGURA 39-8 Esta configuración de una cámara iónica recibe el nom.bre de ca/1~:~dor de do~1s. Se utiliza en medicina nuclear para medir con precrsron las cantidades de material radiactivo utilizadas. (Cortesía de Capintec, /ne.) gía rea pa recería en fo rma de luz. En cambio si sufriera una dis persión por efecto Compto n y se a bsorbi~ran 30 keV de energía, entonces se emi tiría una canti dad propo rcio nalmente menor de luz en el suceso de io nizació n. Mu~h~s tip~s d.e líquidos, gases y sólid os respo nden a l ~s ra diacio nes io nizantes mediante centelleo. Con di fere ncia, los ma teriales más utilizad os como e lementos fosforescen~es de .centelleo son los c ristales ino rgánicos: yodu ro de sodio a cn vado co n ta lio (NaI:TI) o yodu ro de cesio activad ~ con ta lio (CsI:TI). Los átomos activadores de ta lio son imp~irezas de l o~ crista les q ue co ntrola n el espectro de luz emmd o para me¡orar s u intensidad. Las ga mmacá maras co ntienen cristales de N aI:TI. El CsI:TI es el elemento ~osforescente de entrada de los ru bos intensificado res de ui:a.gen usados en fluoroscopia. Ambos t ipos de cristales se uttl1zan en las ma trices de detectores de los escáneres de tomografía com putari zada. Conjunto de detectores de centelleo. La lu z qu e se produc.e duran.re el ~entelleo se emite en fo rma iso tró pica, es decir, con ig ua l mtensrda d en tod as las d ireccio nes. Por ta nto, cua ndo se emplean como detecto res de radi ación los cristales de centelleo está n confi nados en a luminio coi; el fin de que la s uperficie de los crista les se manten~a en co.ntacto con una capa de ~ !u.mini o p ulimentada. Ell o perm~te que el destello se refle¡e mterna mente en una cara del crista l no cubierta ele a lum inio, que recibe el nombre ele ve11ta11a. ~1 cristal ha de ser sella do hermética me nte, ya que los cris tales de centell eo son higroscópicos, es decir, a bsorben la humedad. C uando lo hacen, se hin chan y se fracturan.

ventana

FIGURA 39-1 O Conjun to de detector de centelleo característico del tipo utilizado en un instrumento de análisis portátil. En la figura 39-1 0 se muest ran las parres fu nda menta les de un detector de centelleo del tipo ele los util izados en los eq.uipos po rtá tiles. La parre detectora de l conjunto es el cnsral de Na l:T I comenido en el interior del sello hermético de aluminio. Junto a la vemana del cristal se encuentra un fotomu lt ip licado r (FM) qu e con vierte los deste ll os luminosos en impu lsos eléctricos. El. F~l es una vá lvu la electrónica ele vacío q ue contiene los sig uientes elementos: envo ltura d e vidrio, ventana del tubo, acoplamiento óp tico y fotocáro do. La envoltura de vid1:io confie.re ri~idez estructura l a l con junto y mantiene el vac10 en su m ~eri.o r. La venta na del tu bo es la parte de la envoltu ra de v1dno acoplada a l cristal de centelleo. Po r su pa rte, el ~copl ~1.11 icnto óptico permite que la luz emitida desde el d1sposmvo de centelleo se tra nsmi ta a l imerior del t ubo con pé rdidas mínimas. C uando pasa desd e el crista l a l tubo, la luz incide sobre un recubrimiento metá lico deno min.a do fo~ocátodo , q~e est