Fundamentos de Física Radiológica: Braquiterapia, Ultrasonidos y Efectos de la Radiación

Conceptos Fundamentales en Física Radiológica y Diagnóstico por Imagen

Tipos de Braquiterapia

La braquiterapia se clasifica según la ubicación de la fuente radiactiva:

• Tipo superficial o de piel.
• Endocavitaria.
• Interesticial (semillas).

Ultrasonidos

Sonidos con frecuencias superiores al rango audible que no pueden ser percibidos por el oído humano. Se definen como ondas moleculares en movimiento con una frecuencia superior a 20 Hz.

Formación de la Eco y Efecto Doppler

La eco se forma por el efecto Doppler, que consiste en una variación de frecuencias percibida por un receptor cuando la fuente emisora se encuentra en movimiento relativo con respecto a él.

Efectos de la Interacción Radiación-Materia

Efecto Fotoeléctrico

Consiste en la emisión de electrones por parte de una placa de metal cuando esta es irradiada con radiación electromagnética de una frecuencia umbral específica. Por encima de esta frecuencia, se produce el efecto y se emiten electrones.

Efecto Compton

El fotón incidente cede energía a un electrón poco ligado de las capas externas. Este electrón escapa del átomo y aparece un nuevo fotón con energía inferior. La energía del nuevo fotón es igual a la diferencia entre la energía de los rayos X incidentes y la energía del fotón expulsado.

Consecuencias del Efecto Compton:

• Provoca ionización del átomo diana.
• Produce un cambio en la dirección del rayo incidente.
• Resulta en una reducción de la energía del rayo.

Probabilidad de Ocurrencia:

• Inversamente proporcional a la energía del rayo X.
• Independientemente del número atómico (Z).
• Proporcional a la desviación del material.

Clasificación de Radiaciones

Radiaciones Ionizantes

• Partículas con masa: Alfa ($\alpha$), Beta ($\beta$), Neutrones.
• Ondas electromagnéticas: Rayos X ($\text{X}$) y Gamma ($\gamma$).

Radiaciones No Ionizantes

• Ondas electromagnéticas: Radiofrecuencia (RM).
• Ondas materiales: Ultrasonidos.

Componentes y Funcionamiento del Autotransformador

El autotransformador varía el voltaje y la corriente mediante una bobina y un núcleo.

Conexiones:

• Conexión primaria: Conduce la energía de entrada al autotransformador.
• Conexión secundaria: Actúa más cerca de los extremos de la bobina y permite aumentar el voltaje.

Componentes del Tubo de Rayos X

Componentes Externos

• Soporte.
• Revestimiento protector.
• Carcasa (vidrio o metal).

Componentes Internos

• Cátodo: Incluye el filamento (expulsa electrones por emisión termoiónica) y la capa focalizadora (genera el foco fino o punto focal pequeño).
• Ánodo: Compuesto por el blanco (target), puede ser rotatorio o estacionario.

Efecto Talón (Heel Effect)

La radiación que incide en la parte del cátodo es más alta en la parte del ánodo. Esto ocurre porque:

1. Algunos fotones son absorbidos por el mismo ánodo.
2. Los rayos X deben atravesar un mayor grosor del material del blanco.
3. La intensidad de los rayos X emitida a través del talón del blanco se reduce y aumenta la absorción.

Importancia: Este efecto produce un punto focal efectivo más pequeño y una intensidad de radiación menor en la parte del ánodo del haz de rayos X.

Radiación Extrafocal

Para reducir la radiación extrafocal se recomienda:

• Colocar un diafragma en los revestimientos.
• Usar una carcasa metálica.

Formación de la Imagen Radiográfica

El proceso implica la interacción de los fotones de rayos X con los cristales de haluro de plata (AgBr o AgI) presentes en la emulsión de la película.

Pasos de la Interacción:

1. Interacción de fotones de rayos X con los átomos de los haluros de plata, fijados en la red cristalina.
2. El ion de plata ($\text{Ag}^+$) es positivo y el ion de bromo ($\text{Br}^-$) o yodo ($\text{I}^-$) es negativo.
3. Cada átomo de plata libera un electrón, el cual se combina con un átomo de halógeno, y los cristales adoptan una carga negativa en la superficie.
4. Estos electrones migran al centro de sensibilidad.
5. En el centro de sensibilidad se forma plata atómica por la atracción de un ion de plata intersticial.
6. Esto se repite muchas veces, creando una imagen latente.
7. El haluro de plata restante es convertido en plata metálica durante el procesado.
8. Se forma el grano de plata visible.

Procesado de Película

Las etapas del procesado incluyen:

Humidificación $\rightarrow$ Revelado (agente revelador, endurecedor, restrictor, conservante) $\rightarrow$ Fijación (agente secuenciador, disolvente) $\rightarrow$ Lavado y Secado.

Control de la Radiación Dispersa

La radiación dispersa:

• Empeora el contraste.
• Genera ruido de fondo.
• Aumenta la penumbra.

Se reduce mediante:

• Bajando el Kvp.
• Reduciendo el espesor del objeto.
• Usando dispositivos de colimación y rejillas.

Restricciones del Haz Antes de Llegar al Paciente

• Diafragma de apertura.
• Conos y cilindros de extensión.
• Colimador de apertura variable.

Tipos de Rejillas Antidifusoras

Rejillas Convencionales:

• Paralela: Presenta el problema de corte de rejilla (menos D.O.).
• Cruzada: Elimina los problemas anteriores, pero introduce problemas con el corte de rejilla.
• Focalizada: Minimiza el corte de rejilla.

Rejillas Móviles:

• Móvil o Bucky: Inicia el movimiento antes de la exposición.

Problemas de Mala Alineación en Rejillas Focalizadoras:

• Rejilla fuera del plano.
• Rejilla fuera del centro.
• Rejilla fuera del foco.
• Rejilla al revés.