Tubos de Rayos X: Funcionamiento, Fallos y Control

B) ÁNODO ROTATORIO:

El tubo de RX con ánodo rotatorio permite el haz de electrones interaccionar con un área del blanco mucho mayor y, por tanto, el calor del ánodo no se confina en un solo punto, como sucede en un tubo con ánodo estacionario. Con los tubos de ánodo rotatorio son posibles corrientes de tubo más elevadas y tiempos de exposición más cortos. La capacidad calorífica se puede mejorar aún más si se incrementa la velocidad de rotación del ánodo. El vástago del ánodo es el eje entre el ánodo y el rotor. Es estrecho para reducir su conductividad térmica. Este vástago está hecho normalmente de molibdeno, porque es un mal conductor del calor. En ocasiones, el mecanismo rotor de un tubo con ánodo rotatorio puede fallar. Cuando esto ocurre, el ánodo se recalienta y se agujerea o se agrieta, lo que provoca el fallo del tubo.

C) MOTOR DE INDUCCIÓN:

Para hacer girar el ánodo se usa un motor de inducción electromagnética que permite que el eje de hierro y barras de cobre (rotor) gire cuando recibe corriente eléctrica, haciendo girar a su vez el ánodo. Cuando el técnico en radiología pulsa el botón de exposición de un sistema de imagen radiológica, se produce un breve retardo antes de que se inicie la exposición. Este retardo permite al rotor acelerarse hasta el número de rpm requeridas mientras se calienta el filamento. Sólo en este momento se aplica el kV al tubo de RX. Dado que el disco forma parte de la carcasa, el aceite de refrigeración está en contacto con la parte posterior del ánodo, lo que permite una refrigeración óptima. Las principales ventajas son la mejora de la disipación de calor y el aumento de la capacidad.

D) FOCO REAL Y FOCO EFECTIVO:

La superficie del blanco del ánodo es la que impactan los electrones se denomina un foco térmico o foco real. Y el punto focal es el área del blanco desde la que se emiten los RX. La radiología requiere puntos focales o efectivos pequeños debido a que se producen una mejor calidad de imagen. Desafortunadamente, cuando el foco real disminuye, el calentamiento del blanco se concentra sobre un área menor. Este es el factor limitante para el tamaño del punto focal.

E) EFECTO TALÓN: La intensidad de radiación que incide en la parte del cátodo del campo de RX es más alta que en la parte del ánodo, debido a que los electrones interaccionan con los átomos del blanco en diferentes profundidades. Los RX que constituyen el haz de RX útil emitido en el lado del ánodo deben atravesar un espesor mayor del material que los RX emitidos en la dirección del cátodo. La intensidad de los RX que se emiten a través del ‘’talón’’ del blanco se reduce debido a estos RX han de recorrer un camino más largo a través del blanco y, por tanto, aumenta la absorción. Éste es el denominado efecto talón.

Cuanto menor es el ángulo del ánodo, más acusado es el efecto talón. El efecto talón es importante cuando se radiografían estructuras anatómicas que difieren notablemente en espesor o en densidad. En general, la colocación del cátodo del tubo de RX sobre la parte más gruesa en la anatomía proporciona una exposición a la radiación más uniforme en el receptor de imagen. El efecto talón produce un punto focal efectivo más pequeño y una intensidad de radiación menor en la parte del ánodo del haz de RX.

En radiografías de tórax, por ejemplo, el cátodo debe ser inferior. La pare baja del tórax en la región del diafragma es considerablemente más gruesa que la parte torácica alta y, por tanto, requiere una intensidad de radiación mayor para obtener una exposición uniforme en el receptor de imagen. En imagen abdominal, por otro lado, el cátodo se debe situar en la parte superior. La parte alta del abdomen es más gruesa que la parte baja y la pelvis, y necesita una intensidad de RX mayor para obtener una exposición uniforme.

4. FALLOS DE TUBOS DE RAYOS X:

Con su uso cuidadoso, los tubos de RX pueden proporcionar muchos años de servicio. Si se utilizan con brusquedad, la vida de estos tubos pueden verse acortada sustancialmente. La duración del tubo de RX depende, sobre todo, del técnico radiólogo. Básicamente, la vida del tubo de RX se alarga cuando se utilizan factores radiológicos mínimos de mA, kV y tiempo de exposición de forma apropiada para cada estudio. El uso de receptores de imagen más rápidos prolonga la duración del tubo.

Hay varias causas que originan fallos en los tubos de RX, en su mayor parte relacionadas con las características térmicas del tubo. En el ánodo del tubo se genera un enorme calor durante la exposición, que se debe disipar para que el tubo pueda continuar con su función.

Un segundo tipo de fallos en un tubo de RX se origina al mantener al ánodo en temperaturas elevadas durante un periodo prolongado. Durante exposiciones que duran de 1 a 3s, la temperatura del ánodo puede ser suficiente para que se ponga al rojo vivo, como una bombilla incandescente. Se pueden producir fallos, puesto que la carcasa de vidrio puede romperse y el revestimiento del tubo también puede dejar de funcionar bien.

Una última causa de problemas en el tubo está relacionada con el filamento. Debido a la alta temperatura del filamento, el tungsteno se vaporiza lentamente y se deposita dentro de la carcasa de vidrio o de metal, incluso con un uso normal. Este tungsteno, puede perturbar el equilibrio eléctrico del tubo de RX, para provocar cambios bruscos e intermitentes en la corriente del tubo que, con frecuencia, conducen al fallo del mismo.

5.1. CONSOLA DE CONTROL:

La parte más familiar del sistema de imagen por RX para un técnico radiólogo es la consola de control o de mandos. Esta consola permite al técnico controlar los adecuados valores de exposición mediante la corriente y el voltaje del tubo de RX. Así, el haz de RX útil es de la calidad (poder o capacidad de penetración) y cantidad (no de RX) correctas. Los componentes básicos de la mesa de control son: Encendido y apagado del equipo, Selector de kV,  Selector de mA,  Selector de tiempo de exposición,  Selector de tipografía anatómica, Selector de colimación automática, Selector de foco fino y grueso,  Tipo de proyección, Botón de mando y disparador de preparación y exposición, Display multifunción (permite diferentes opciones según el fabricante).

Las consolas de control se basan en tecnologías informáticas. Los controles y los instrumentos de medida son digitales y las técnicas se seleccionan en una pantalla táctil. La selección de la técnica mediante números se sustituye, a menudo, por iconos que indican las diferentes partes del cuerpo, el tamaño y la forma. Muchas de las características son automáticas, pero el técnico debe conocer su finalidad y su uso correcto.

El botón de preparación y exposición tiene una doble función con dos interruptores independientes, que actúan sobre distintos circuitos del generador. El mando dispone de un pulsador en dos tiempos:

-En el primer tiempo se alcanza el nivel termoiónico adecuado en el filamento y comienza la rotación del ánodo.

-En el segundo tiempo se cierra el circuito de alta tensión que alimenta el tubo y se ejecuta el disparo según los parámetros preseleccionados por el operador. Una vez alcanzados los valores impuestos, el temporizador corta el circuito y finaliza la exposición.

5.3. MESAS Y DISPOSITIVOS MURALES:

Las mesas y los dispositivos murales son elementos que forman parte de la sala de rayos y permiten la realización de exploraciones en óptimas condiciones. La mesa, generalmente de altura regulable, debe contar con un tablero radiotransparente de diseño ergonómico que proporciona comodidad al paciente y operador, así como una gran robustez. También cuenta con un control de bloqueo, que evita el movimiento de la mesa, y con un botón de parada de emergencia, que detiene el movimiento de la misma. Las mesa telecomandadas para exploraciones especiales ofrecen también la posibilidad de inclinar el plano de exploración.

La mesa no solo cumple la misión de mantener al paciente, sino que proporciona los espacios en los que se alojan el RI, los exposímetros y la rejilla antidifusora, incorporando además los elementos mecánicos que permiten el movimiento del conjunto. Los dispositivos murales son elementos que contienen el RI y la rejilla que se emplean en procedimientos que no se realizan en la mesa de exploración. Pueden deslizarse por una columna vertical y vascular para orientarse en la posición deseada. En su superficie pueden contar con una serie de líneas de referencia que corresponden a los valores preestablecidos de colimación automática y a las marcas de localización de los exposímetros automáticos (dispositivos que permiten medir y regular la cantidad de radiación que alcanza el receptor de imagen durante una exploración).

6.1. EL GENERADOR DE RAYOS X:

El generador es el dispositivo que, conectado a la red eléctrica, proporciona corriente al tubo para su adecuado funcionamiento, tanto para producir la emisión de electrones en el filamento (efecto termoiónico) como para establecer la diferencia de potencial adecuada entre el ánodo y el cátodo que acelerará los electrones. La mayoría de los sistemas de imagen de RX están diseñados para funcionar con fuentes de energía eléctrica de 220 V. Debido a las variaciones en la distribución eléctrica en los hospitales y en el consumo de energía en sus diversas secciones, el voltaje que se proporciona a una unidad de RX podría variar fácilmente, lo cual provocaría a una gran variación en el haz de RX (influye en la calidad de a imagen). Los sistemas de imagen por RX actuales incorporan un compensador de línea automático que ajusta el voltaje con precisión a 220 V, manteniéndolo constante.

El autotransformador suministra voltaje al circuito de filamento. A este circuito se le llama transformador del filamento que se encarga de proporcionar la corriente necesaria para calentar el filamento.

6.2. TRANSFORMADORES:

El generador de RX contiene dos tipos de transformadores:

-Transformador de alto voltaje: Circuito de alto voltaje.

-Transformador de bajo voltaje: Circuito de bajo voltaje.

A) TRANFORMADORES DE ALTO VOLTAJE: El generador de alto voltaje de un sistema de imagen por RX es responsable en la variación de la tensión de salida hasta el kV necesario para la producción de RX. Transforma la corriente de red en corriente de alto voltaje (secundario) es mayor que el voltaje de entrada (primario). El selector de kV suele modificarse en los equipos modernos de uno entre 35-40 a 120-150 kV. Muchos equipos modernos tienen en la consola las estructuras a radiografiar con los valores preseleccionados según el tipo de pacientes. B. Transformadores de bajo voltaje.

El transformador de bajo voltaje que transforma la corriente de red en corriente de bajo voltaje (de 220 V a 10-12 V). Es el que se utiliza para regular la corriente del filamento (por lo que recibe el nombre de transformador del filamento) e inicia la emisión termoiónica. Este circuito se controla desde el selector de mA de la consola puesto que su nivel de emisión dependerá la intensidad del haz de RX. Recuerda: La corriente que atraviesa el tubo de RX desde el cátodo al ánodo se mide en miliamperios (mA). El número de electrones emitidos por el filamento se determina a la temperatura del mismo. La temperatura del filamento es controlada, a su vez, por la corriente del filamento, que se mide en amperios (A). A medida que aumenta la corriente del filamento éste se calienta y se liberan mas electrones por efecto de la emisión termoiónica. Normalmente, los filamentos funcionan con corrientes de 3 a 6A.

6.3. RECTIFICACIÓN DE VOLTAJE: Un rectificador en un dispositivo electrónico que permite el paso de corriente en una única dirección. Aunque los transformadores funcionen con corriente alterna, los tubos de RX deben reducir corriente continua. Los RX se producen por la aceleración de electrones desde el cátodo al ánodo y no pueden ser generados por electrones que viajen en la dirección opuesta, del ánodo al cátodo. 

Si se quiere que el flujo de electrones se produzca solamente del cátodo hacia el ánodo, es preciso rectificar el voltaje secundario (salida) del transformador de alto voltaje.

7. TEMPORIZADORES DE EXPOSICIÓN: Para cualquier exploración radiología, el número de RX que llegan al receptor de imagen es directamente proporcional a la corriente del tubo de RX y al tiempo durante el cual el tubo recibe energía. Las consolas de control de RX proporcionan una amplia selección de los tiempos de funcionamiento del haz de RX. En el diseño de todos los circuitos de temporización es fundamental que sea el técnico radiólogo quien incide la exposición y el temporizador el que la detenga. Como medida de seguridad adicional, en cada exposición radiológica se activa otro circuito de temporización. Este temporizador, llamado de seguridad, pondrá fin a una exposición después de un tiempo predeterminado, por lo general cercano a los 6s. Por tanto, no es posible que ningún circuito de temporización irradia continuamente a un paciente durante un período prolongado.

A) CONTROL DE EXPOSICIÓN AUTOMÁTICO: Es un dispositivo que mide la cantidad de radiación que llega al receptor de imagen y que pone fin a la exposición automáticamente cuando el receptor de imagen detecta que ha recibido la intensidad de radiación necesaria para obtención de la imagen. Una vez que el AEC está en funcionamiento clínico, el técnico radiólogo selecciona el tipo de exploración, con lo que fija los valores de mA y kV apropiados. Al mismo tiempo, se ajusta el temporizador de exposición al valor del tiempo de seguridad. Cuando la carga eléctrica alcanza un nivel predeterminado, se envía una señal a la consola de control, con lo que se pone fin a la exposición.