Componentes y Funcionamiento del Generador de Rayos X

El generador de rayos X contiene los siguientes elementos esenciales:

• Autotransformador: Suministra un voltaje preciso a ambos circuitos.
• Transformador de Bajo Voltaje: Para el circuito del filamento; reduce el voltaje de la red eléctrica.
• Transformador de Alto Voltaje: Para el circuito cátodo-ánodo; aumenta el voltaje primario.
• Rectificadores: Para el circuito de alto voltaje; permiten el paso de la corriente en una única dirección, asegurando el flujo de electrones desde el cátodo al ánodo.

Dinámica de la Corriente y Energía Cinética (EC)

La corriente generada no llega a ser continua, ya que existe una oscilación de kilovoltaje (kV) mientras dura el periodo de exposición.

La Energía Cinética (EC) de un electrón es el producto de su carga eléctrica por el voltaje con el que es acelerado. Dado que la carga eléctrica del electrón es siempre la misma, su EC dependerá directamente del voltaje aplicado.

Carga de Trabajo Límite del Equipo

Define la capacidad del tubo para soportar el calor e indica los niveles de operación seguros para el correcto funcionamiento del equipo. Cualquier valor que exceda las curvas de carga límite no debe ser aplicado.

El Efecto Talón (Heel Effect)

El Efecto Talón es la diferencia en la intensidad de los fotones de rayos X entre el lado del ánodo y el lado del cátodo. Los rayos X emitidos hacia el lado del ánodo deben atravesar un espesor mayor del material del blanco que aquellos emitidos en la dirección del cátodo.

Consecuencias Radiográficas y Aplicación Clínica

Este efecto tiene consecuencias cuando se radiografían estructuras con grosor o densidad diferentes. Para obtener una densidad óptica más uniforme en la película, la parte más gruesa del paciente debe colocarse hacia el lado del cátodo del tubo de rayos X, donde la intensidad de la radiación es mayor.

La diferencia en la intensidad de radiación puede variar hasta un 45%. Si la intensidad de radiación en el rayo central se considera el 100%, la intensidad del lado del cátodo puede ser del 120%, y la del lado del ánodo, del 75%.

Posicionamiento Clínico Basado en el Efecto Talón

• Radiografía de Tórax: El cátodo debe situarse en el lado inferior del paciente, ya que la parte baja del tórax es más gruesa que la superior y, por lo tanto, requerirá mayor intensidad de radiación para obtener una densidad uniforme.
• Radiografía de Abdomen: El cátodo debe situarse en la parte superior del paciente, ya que la parte alta es más gruesa que la baja y necesita mayor intensidad de radiación para obtener una densidad uniforme.

Impacto del Efecto Talón en la Nitidez (Borrosidad)

Otra característica del efecto talón es que afecta la borrosidad del punto focal efectivo. El tamaño del foco efectivo no es constante en toda la radiografía (tiene un tamaño inferior en el lado del ánodo). Esta variación de tamaño da lugar a una diferencia en la borrosidad, pues se produce una imagen con pérdida de nitidez debido a la generación de penumbras. Así, las imágenes del lado del cátodo en una radiografía tienen mayor borrosidad que las del ánodo.

Mecanismos de Fallo del Tubo de Rayos X

Disipación Térmica en el Ánodo

Las causas habituales de fallo del tubo están relacionadas con las características térmicas. En el ánodo se generan grandes cantidades de calor durante la exposición, el cual debe disiparse para que el tubo pueda continuar con su función. El calor se disipa de tres formas:

• Por Radiación: Es la transferencia de calor mediante la emisión de radiación infrarroja.
• Por Conducción: Es la transferencia de energía desde una parte del objeto a otra (hacia el baño de aceite).
• Por Convección: Es la transferencia de calor mediante el movimiento de la sustancia caliente, desde un punto a otro.

Riesgos por Exposición Única Excesiva

Cuando la temperatura del ánodo es excesiva durante una exposición, el material puede derretirse y deformarse. Si esto es muy intenso, el wolframio puede evaporarse, recubriendo el interior de la envoltura de cristal. Esto puede producir un filtrado adicional de los rayos X y originar interferencias con el flujo de electrones desde el cátodo al ánodo.

Si la temperatura del ánodo aumenta muy rápido, este puede fisurarse, romperse y rotar de forma inestable.

Protocolo de Calentamiento del Ánodo

Por ello, nunca deben aplicarse los factores técnicos radiográficos máximos (altos valores de mA, kV y tiempo de exposición) a un ánodo en frío. Si necesitamos realizar un examen con estos factores, el ánodo debe calentarse primero con valores bajos. Este proceso consiste en realizar tres exposiciones cada tres segundos a 200 mA, 80 kV y 1 s, y se aplica cuando no se ha usado el aparato en 45 minutos.

Riesgos por Tiempo de Exposición Prolongado

Mantener temperaturas elevadas durante un periodo de tiempo prolongado (1-3 s) puede hacer que la temperatura del ánodo sea suficiente para que brille como un foco incandescente, disipando el calor por radiación.

Entre dos exposiciones, el calor se disipa por conducción hacia el baño de aceite en el que está sumergido el tubo. Parte del calor puede llegar hasta los soportes del rotor. El excesivo calentamiento de estos soportes origina un aumento de la fricción en la rotación y un desequilibrio del rotor, lo que causaría el fallo del tubo.

Vaporización del Filamento: Causa Común de Avería

Debido a la alta temperatura que alcanza el filamento, los átomos de wolframio se evaporan lentamente y recubren el interior de la envoltura de cristal. Además, el cable del filamento se vuelve más delgado y puede romperse. Este wolframio depositado puede interrumpir el equilibrio eléctrico del tubo de rayos X.

La vaporización del filamento y el recubrimiento de las envolturas de vidrio es la causa más común de avería en el tubo.

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