Formación de rayos x
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Este capítulo trata sobre la estructura y el funcionamiento del tubo de rayos X y cómo estos factores afectan al haz de rayos X primario. En este capítulo se presentan los factores eléctricos que controlan la producción de rayos X. Los capítulos 4 y 5 contienen una enorme cantidad de detalles, y la mayoría de ellos probablemente no le resulten familiares. Aunque todo está interrelacionado y se presenta en un orden lógico, puede sentirse un poco abrumado si trata de comprenderlo demasiado rápido. No intente asimilarlo todo de una vez. Si se toma este material en pequeños bocados y se repasa según sea necesario, todo el proceso de creación y control de los rayos X se irá comprendiendo.
Roentgen descubrió los rayos X mientras trabajaba con un tubo de Crookes (Fig. 5-1), un tubo de rayos catódicos que fue el precursor del tubo fluorescente y de la luz de neón. Estos tubos se utilizaban en los laboratorios de física a finales del siglo XIX para la investigación de la electricidad. En 1913, la General Electric Company introdujo el tubo Coolidge (Fig. 5-2), un «tubo de cátodo caliente» que fue el prototipo de los modernos tubos de rayos X.
Usos de los rayos X
El objetivo es repasar en una serie de 4 partes: (i) los principios básicos de la producción de rayos X, (ii) las interacciones de los rayos X y la captura/conversión de datos, (iii) la adquisición/creación de la imagen de TC, y (iv) los detalles operativos de un moderno escáner de TC multicorte integrado con un escáner PET. En la primera parte, se revisaron la producción y las características de los rayos X. En este artículo se analizan los principios de las interacciones de los rayos X y la formación de imágenes, como preparación para una revisión general de la TC (parte 3) y una investigación más detallada de los escáneres PET/CT en la parte 4.
El diagnóstico por imágenes de rayos X se basa en la atenuación de los rayos X en el paciente, donde el haz de rayos X transmitido se detecta y produce una imagen bidimensional de las interacciones de los rayos X que representan la anatomía del paciente. Los métodos para producir un área de haz uniforme y definido de fluencia de rayos X se detallaron en la parte 1 de esta serie educativa (1). En este artículo, se trata una visión general de las interacciones y los mecanismos de los rayos X en la sección 1, seguida de la descripción de la atenuación de los rayos X en términos de coeficientes de atenuación en la sección 2, y de los métodos para medir y describir el haz de rayos X en la sección 3. El contraste del sujeto, consecuencia de la atenuación diferencial de los rayos X por parte del paciente, se revisa en la sección 4, y los detalles de la detección y visualización de la información de los rayos X se tratan en la sección 5.
Composición de los rayos X
Los rayos X tienen una energía mucho mayor y una longitud de onda mucho más corta que la luz ultravioleta, y los científicos suelen referirse a los rayos X en términos de su energía y no de su longitud de onda. Esto se debe en parte a que los rayos X tienen longitudes de onda muy pequeñas, entre 0,03 y 3 nanómetros, tan pequeñas que algunos rayos X no son más grandes que un solo átomo de muchos elementos.
Los rayos X fueron observados y documentados por primera vez en 1895 por el científico alemán Wilhelm Conrad Roentgen. Descubrió que al disparar corrientes de rayos X a través de brazos y manos se creaban imágenes detalladas de los huesos en su interior. Cuando se hace una radiografía, se coloca una película sensible a los rayos X en un lado del cuerpo y se disparan rayos X a través de él. Como los huesos son densos y absorben más rayos X que la piel, las sombras de los huesos quedan en la película de rayos X, mientras que la piel aparece transparente.
La radiación de nuestro Sol alcanza su punto máximo en el rango visual, pero la corona solar es mucho más caliente e irradia principalmente rayos X. Para estudiar la corona, los científicos utilizan los datos recogidos por los detectores de rayos X de los satélites en órbita alrededor de la Tierra. La nave espacial japonesa Hinode produjo estas imágenes de rayos X del Sol que permiten a los científicos ver y registrar los flujos de energía dentro de la corona.
Imágenes de rayos X
Un rayo X es un paquete de energía electromagnética (fotón) que se origina en la nube de electrones de un átomo. Generalmente se produce por los cambios de energía de un electrón, que pasa de un nivel de energía superior a otro inferior, lo que hace que se libere el exceso de energía. Los rayos X son similares a los rayos gamma, pero la principal diferencia es la forma en que se producen: los rayos X son producidos por electrones externos al núcleo. Tradicionalmente, los rayos X tenían mayor longitud de onda y menor energía que los rayos gamma, pero esto ha quedado obsoleto con los modernos métodos de producción de rayos X.
Los rayos X son una forma de radiación electromagnética similar a las ondas de radio, las microondas, la luz visible y los rayos gamma. Los fotones de los rayos X son muy energéticos y tienen suficiente energía para romper las moléculas y, por tanto, dañar las células vivas. Cuando los rayos X inciden en un material, algunos son absorbidos y otros los atraviesan. En general, cuanto más alta sea la energía, más rayos X pasarán (Tabla 1). Este poder de penetración es el que nos permite tomar imágenes internas del cuerpo humano o de objetos. Los rayos X no pueden ser dirigidos por campos eléctricos y magnéticos como los alfas, betas u otras partículas cargadas.
