Factores que modifican la forma del espectro de rayos X

El conocimiento de los espectros de emisión de los equipos de rayos X es un dato clave para comprender cómo afectan los cambios de la tensión de kilovoltaje, la intensidad de corriente, el tiempo y la filtración en las características de la imagen radiológica. 

Es preciso resaltar que, en radiología convencional con película radiográfica, la forma del espectro de rayos X está fuertemente relacionada con las características de la imagen, especialmente por el hecho de que la interacción de los fotones con la materia es muy sensible a la energía de éstos y una variación en su energía afecta de manera apreciable al contraste.

En radiología digital debido a su amplia latitud, la formación de la imagen tiene lugar a casi cualquier grado de exposición y la imagen puede ser luego procesada en el ordenador variando su brillo y contraste. El límite para no poder disminuir más la dosis está determinado por el máximo nivel de ruido admisible en la imagen.

Filtración 

La filtración reduce más la parte del espectro de baja energía que la de alta, por ello es preciso un mínimo de filtración que atenúe los fotones que no van a influir en la imagen radiográfica por ser totalmente absorbidos por el paciente. 

Su eliminación disminuye la irradiación del paciente sin afectar a la calidad de imagen. El espectro de emisión de rayos X se reduce más a la izquierda que a la derecha, y el resultado es un aumento de la energía efectiva del haz de rayos X (mayor capacidad de penetración), con una reducción asociada de la intensidad del haz.

Potencial de aceleración

El potencial de aceleración (kV) del tubo contribuye al espectro de radiación variando el extremo de alta energía del espectro hasta el valor en keV equivalente al potencial (en kV) del tubo y aumentando la intensidad total del haz. Al aumentar el kV del tubo, el extremo de alta tensión se desplaza hacia la derecha hasta un valor equivalente al potencial (kV) aplicado. También aumenta la intensidad del haz (altura de la curva) y su valor medio se desplaza a la derecha (mayor energía). Los picos de radiación característica aumentan pero no se desplazan ya que dependen del material constituyente del ánodo.

Rectificación de alta tensión

Todos los tubos de rayos X se alimentan a partir de la red convencional de energía eléctrica (110 0 220 voltios de corriente alterna) y a través de un transformador incrementan esta tensión hasta el valor deseado, pero conservando obviamente la misma variación en función del tiempo. Dado que el tubo de rayos X precisa para acelerar los electrones un potencial continuo, se procede a una "rectificación" de la corriente (eliminación de la parte negativa del potencial). Existen distintas posibilidades de rectificación y, por tanto, distintos espectros de fotones ya que la energía de los electrones que llegan al ánodo variará según el potencial instantáneo aplicado.

Número atómico efectivo

Los materiales con los que interaccionan los fotones están formados por varios elementos químicos y se utiliza el "número atómico efectivo" para tratar el material a efectos comparativos con otros materiales puros. La cantidad de radiación de frenado es proporcional al Z del ánodo. También depende de la posición de los picos de radiación característica. En radiodiagnóstico se utilizan ánodos de W o Mb. Cuanto más alto sea el número atómico del material que constituye el ánodo, mayor será la producción de radiación de frenado, pues aumenta con más facilidad el número de fotones de alta energía que el de baja energía, desviándose el espectro discreto hacia la derecha. Este fenómeno aparece como resultado de la mayor energía de unión de los electrones con número atómico alto.

Filtración y capa hemirreductora 

La filtración produce, por una parte, un endurecimiento del haz, es decir un aumento de la energía media del mismo al eliminar o disminuir los fotones de baja energía. Este endurecimiento da lugar a disminuciones apreciables en la dosis en piel del paciente, ya que esos fotones no intervienen en la formación de la imagen, pero incrementan la dosis en piel. Sin embargo al filtrar el haz se produce también un efecto no deseado: la atenuación (aunque en menor proporción) de los fotones de altas energías del espectro. Ello quiere decir que si se filtra en exceso el haz de radiación, será necesario incrementar el número de fotones que salen del tubo, y dicho incremento será a costa de un mayor calentamiento del mismo, que en determinadas circunstancias puede no ser aceptable para su potencia y vida media.

La capa hemirreductora de un haz de rayos X (CHR) es el espesor de un determinado material absorbente que habría que interponer en el haz para reducir la exposición a la mitad. Como el aluminio es el material empleado habitualmente como filtro para el rango de energías utilizado en radiodiagnóstico, es normal dar el valor de la CHR de un haz de rayos X en milímetros de aluminio.

En muchos casos en vez de utilizar el valor de la tensión o kilovoltaje y la CHR para especificar la calidad del haz, se emplea en lugar de esta última, el valor de filtración total del tubo de rayos X. Para cada material de ánodo y para cada kilovoltaje existen tablas que dan la equivalencia entre la CHR y la filtración total, por lo que no existe ningún problema en utilizar uno u otro parámetro.

RADIACIÓN DISPERSA 

Se denomina radiación directa al haz que sale por la ventana del tubo de rayos X. En su utilización habitual al interaccionar con el paciente, una parte del haz directo es absorbido, otra lo atraviesa (haz primario transmitido) y otra es dispersada en direcciones múltiples. Una fracción apreciable de los fotones dispersados atraviesa el espesor total del paciente (haz disperso transmitido). La radiación total que llega al detector de imagen es la suma del haz primario transmitido y el haz disperso transmitido. 

Se denomina radiación de fuga a la radiación que sale a través de la coraza de plomo en la que está encapsulado el tubo, y que no forma parte del haz útil. Esta radiación, como es lógico, debe ser mínima (inferior a 1 mGy a un metro de distancia del tubo y en una hora de utilización continua del equipo al máximo kilovoltaje y amperaje al que éste pueda operar). 

En condiciones normales, la radiación dispersa, justamente por el carácter que tiene de multidireccionalidad, es la causa principal de irradiación de los profesionales, trabajadores y público en general. Además es una de las causas más importantes de la pérdida de contraste en la imagen. Este tipo de radiación llega al sistema de imagen de manera no correlacionada con las estructuras atravesadas y tiende a emborronar la imagen, esto es, a reducir el contraste. La radiación dispersa aumenta claramente cuanto mayor es el volumen irradiado.