2.2: Radiación en imágenes médicas- El tubo de rayos X

El tubo de rayos X

Los tubos de rayos X se encuentran en una amplia variedad de dispositivos de imagen, tomografía computarizada (TC), máquinas de rayos X portátiles, máquinas de mamografía, máquinas de rayos X de posición fija, unidades de fluoroscopia y máquinas de rayos X de brazo en C.

Las radiografías médicas se producen en un tubo de vacío cerrado de vidrio. (Ver Figura 2.1 y 2.2) Se aplica un diferencial de alto voltaje a través de un hueco en un tubo de vacío entre un cátodo y un ánodo. El ánodo es el objetivo para los electrones que se aceleran a través del vacío y el ánodo generalmente está hecho de un metal, a menudo tungsteno. Cuando el diferencial de voltaje da como resultado un cruce de electrones sobre el hueco e impactando el ánodo metálico, el electrón se ralentiza y libera energía como calor y rayos X. La mayor parte de la energía se libera como calor. Este tipo de interacción que resulta en la generación de rayos X, ha sido llamada por el “frenado del electrón”, el efecto bremsstrahlung.

Figura\(\PageIndex{1}\): (A) Esta imagen muestra una vista completa de un tubo de rayos X de vidrio con el cátodo y el ánodo ilustrados. (B) Esta imagen magnificada se enfoca en la relación entre el cátodo y el ánodo.

Los tubos de rayos X suelen estar asociados con aparatos que permiten el posicionamiento físico de un paciente para un examen y un sistema de detección de rayos X que recoge los rayos X transmitidos y los transforma en imágenes. (Figura 2.3)

Figura\(\PageIndex{2}\): Se ve un tubo de rayos X montado en el techo. Los rayos X son colimados y emitidos desde el extremo de la carcasa que descansa sobre la mesa de rayos X. El detector de rayos X se encuentra debajo de la superficie de la mesa.

El tubo de rayos X tiene características físicas que permiten el enfriamiento de los componentes relacionados con el calor producido y para enfocar y dirigir los rayos X hacia el objetivo (el paciente). Los rayos X creados son colimados por la carcasa de plomo del tubo de rayos X y por placas metálicas móviles en el tubo de rayos X, lo que da como resultado que los rayos X se emitan desde una pequeña abertura en la carcasa del tubo de rayos X. (Figura 2.4)

Figura\(\PageIndex{3}\): Se observan los cables eléctricos asociados al cátodo y al ánodo. El tubo de rayos X de vidrio está dentro de la carcasa del cable. El ventilador de enfriamiento se ve proyectándose desde la parte superior de la carcasa del tubo de rayos X.

Los rayos X emitidos desde el tubo de rayos X tienen tres posibles objetivos al encontrarse con la anatomía humana:

1. Se transmiten a través del paciente para interactuar con el detector de rayos X en el lado opuesto del sitio de entrada, dando como resultado una imagen;
2. Son absorbidos por los tejidos del paciente y la energía se disipa;
3. Están dispersos por los tejidos del paciente y dejan el cuerpo en otra dirección desde el sitio de entrada. Estos rayos X dispersos pueden interactuar con el detector o pueden ingresar al espacio físico que rodea al paciente.

Diferentes tejidos absorben los rayos X de manera diferente en función de su estructura molecular, es decir, hueso vs grasa y en la densidad y el grosor del tejido. Esta absorción diferencial del haz de rayos X incidente da como resultado la detección diferencial del haz de rayos X después de la exposición del detector y por lo tanto es directamente responsable de las intensidades variables observadas en la escala de grises de la imagen resultante.

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Atribuciones

Figura 2.1 — Vista de longitud completa de un tubo de rayos X de vidrio con cátodo y ánodo del Dr. Brent Burbridge MD, FRCPC, University Medical Imaging Consultants, College of Medicine, University of Saskatchewan se utiliza bajo licencia CC-BY-NC-SA 4.0.

Fig 2.2 — La imagen magnificada se centra en la relación entre el cátodo y el ánodo por el Dr. Brent Burbridge MD, FRCPC, University Medical Imaging Consultants, College of Medicine, University of Saskatchewan se utiliza bajo una licencia CC-BY-NC-SA 4.0.

Fig 2.3 — Un tubo de rayos X montado en el techo del Dr. Brent Burbridge MD, FRCPC, University Medical Imaging Consultants, College of Medicine, University of Saskatchewan se utiliza bajo una licencia CC-BY-NC-SA 4.0.

Figura 2.4 — vista aérea del mismo tubo de rayos X visto en la Figura 2A por el Dr. Brent Burbridge MD, FRCPC, University Medical Imaging Consultants, College of Medicine, University of Saskatchewan se utiliza bajo licencia CC-BY-NC-SA 4.0.