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Radiografía

La radiografía es una técnica de imagen que utiliza rayos X , rayos gamma o radiación ionizante y no ionizante similar para visualizar la estructura interna de un objeto. Entre ...

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La radiografía es una técnica de imagen que utiliza rayos X , rayos gamma o radiación ionizante y no ionizante similar para visualizar la estructura interna de un objeto. Entre sus aplicaciones se incluyen la radiografía médica (diagnóstico y terapéutico) y la industrial . Las técnicas radiográficas también se utilizan en la seguridad aeroportuaria , donde los escáneres corporales suelen emplear rayos X retrodispersados .

Para crear una imagen en radiografía convencional , un generador de rayos X produce un haz de rayos X que luego se proyecta hacia el objeto. Una cierta cantidad de rayos X u otra radiación es absorbida por el objeto, dependiendo de su densidad y composición estructural. Los rayos X que atraviesan el objeto son captados detrás de este por un detector (ya sea una película fotográfica o un detector digital). La generación de imágenes planas bidimensionales mediante esta técnica se denomina radiografía de proyección .

En la tomografía computarizada (TC), una fuente de rayos X y sus detectores giran alrededor del sujeto, que a su vez se mueve a través del haz cónico de rayos X producido. Cualquier punto dentro del sujeto es atravesado desde múltiples direcciones por diferentes haces en distintos momentos. La información sobre la atenuación de estos haces se recopila y se procesa para generar imágenes bidimensionales en tres planos ( axial , coronal y sagital ), que posteriormente se procesan para obtener una imagen tridimensional.

Radiografía médica de un cráneo

Historia

Obtención de una imagen de rayos X con un aparato de tubo de Crookes primitivo , finales del siglo XIX.

Los orígenes de la radiografía y la fluoroscopia se remontan al 8 de noviembre de 1895, cuando el profesor de física alemán Wilhelm Conrad Röntgen descubrió los rayos X y observó que, si bien podían atravesar el tejido humano, no podían atravesar el hueso ni el metal. [ 1 ] Röntgen se refirió a la radiación como "X" para indicar que se trataba de un tipo de radiación desconocido. Recibió el primer Premio Nobel de Física por su descubrimiento. [ 2 ]

Existen relatos contradictorios sobre su descubrimiento porque Röntgen mandó quemar sus notas de laboratorio después de su muerte, pero esta es una reconstrucción probable de sus biógrafos: [ 3 ] [ 4 ] Röntgen estaba investigando rayos catódicos usando una pantalla fluorescente pintada con platinocianuro de bario y un tubo de Crookes que había envuelto en cartón negro para proteger su brillo fluorescente. Notó un tenue brillo verde en la pantalla, a aproximadamente 1 metro de distancia. Röntgen se dio cuenta de que algunos rayos invisibles provenientes del tubo estaban pasando a través del cartón para hacer brillar la pantalla: estaban pasando a través de un objeto opaco para afectar la película que estaba detrás. [ 5 ]

La primera radiografía

Röntgen descubrió la utilidad médica de los rayos X al tomar una fotografía de la mano de su esposa en una placa fotográfica formada mediante rayos X. La fotografía de la mano de su esposa fue la primera fotografía de una parte del cuerpo humano realizada con rayos X. Al ver la imagen, ella exclamó: «He visto mi muerte». [ 5 ]

El primer uso de rayos X en condiciones clínicas lo realizó John Hall-Edwards en Birmingham, Inglaterra , el 11 de enero de 1896, cuando radiografió una aguja clavada en la mano de un colega. El 14 de febrero de 1896, Hall-Edwards también se convirtió en el primero en utilizar rayos X en una operación quirúrgica . [ 6 ]

En Estados Unidos se obtuvo la primera radiografía médica utilizando un tubo de descarga diseñado por Ivan Pulyui . En enero de 1896, tras leer sobre el descubrimiento de Röntgen, Frank Austin, del Dartmouth College , probó todos los tubos de descarga del laboratorio de física y descubrió que solo el tubo de Pulyui producía rayos X. Esto se debía a que Pulyui había incluido dentro del tubo un "objetivo" oblicuo de mica , utilizado para contener muestras de material fluorescente . El 3 de febrero de 1896, Gilman Frost, profesor de medicina en la universidad, y su hermano Edwin Frost, profesor de física, expusieron la muñeca de Eddie McCarthy, a quien Gilman había tratado semanas antes por una fractura, a los rayos X y recogieron la imagen resultante del hueso roto en placas fotográficas de gelatina obtenidas de Howard Langill, un fotógrafo local también interesado en el trabajo de Röntgen. [ 7 ]

Radiografía (fotografía de rayos X) de Pelophylax lessonae (entonces Rana Esculenta ), de 1897, procedente de "Sciagraphs of British Batrachians and Reptiles" de James Green y James H. Gardiner.

Los rayos X se utilizaron con fines diagnósticos desde muy temprano; por ejemplo, Alan Archibald Campbell-Swinton abrió un laboratorio radiográfico en el Reino Unido en 1896, antes de que se descubrieran los peligros de la radiación ionizante. De hecho, Marie Curie impulsó el uso de la radiografía para tratar a los soldados heridos en la Primera Guerra Mundial. Inicialmente, diversos profesionales realizaban radiografías en los hospitales, incluyendo físicos, fotógrafos, médicos, enfermeros e ingenieros. La especialidad médica de radiología se desarrolló a lo largo de muchos años en torno a esta nueva tecnología. Cuando se desarrollaron nuevas pruebas diagnósticas, fue natural que los técnicos radiólogos se capacitaran y adoptaran esta nueva tecnología. Actualmente, los técnicos radiólogos también realizan fluoroscopia , tomografía computarizada , mamografía , ultrasonido , medicina nuclear y resonancia magnética . Si bien un diccionario no especializado podría definir la radiografía de forma bastante restrictiva como "tomar imágenes de rayos X", esto ha sido durante mucho tiempo solo una parte del trabajo de los departamentos de rayos X, los técnicos radiólogos y los radiólogos. Inicialmente, las radiografías se conocían como roentgenogramas, [ 8 ] mientras que skiagrapher (de las palabras griegas antiguas para "sombra" y "escritor") se usó hasta aproximadamente 1918 para referirse a un radiógrafo . El término japonés para la radiografía, rentogen (レントゲン) , comparte su etimología con el término inglés original.

Usos médicos

Dado que el cuerpo está compuesto de diversas sustancias con densidades diferentes, la radiación ionizante y no ionizante puede utilizarse para revelar la estructura interna del cuerpo en un receptor de imagen, resaltando estas diferencias mediante la atenuación o, en el caso de la radiación ionizante, la absorción de fotones de rayos X por las sustancias más densas (como los huesos ricos en calcio ). La disciplina que implica el estudio de la anatomía mediante el uso de imágenes radiográficas se conoce como anatomía radiográfica . La adquisición de radiografías médicas generalmente la realizan técnicos en radiología , mientras que el análisis de imágenes lo realizan los radiólogos . Algunos técnicos en radiología también se especializan en la interpretación de imágenes. La radiografía médica incluye una variedad de modalidades que producen muchos tipos diferentes de imágenes, cada una con una aplicación clínica distinta.

Radiografía de proyección

Adquisición de radiografía de proyección , con un generador de rayos X y un detector.

La creación de imágenes mediante la exposición de un objeto a rayos X u otras formas de radiación electromagnética de alta energía y la captura del haz remanente resultante (o "sombra") como una imagen latente se conoce como "radiografía de proyección". La "sombra" puede convertirse en luz mediante una pantalla fluorescente, que luego se captura en una película fotográfica ; puede capturarse mediante una pantalla de fósforo para ser "leída" posteriormente por un láser (CR); o puede activar directamente una matriz de detectores de estado sólido (DR, similar a una versión muy grande de un CCD en una cámara digital). Los huesos y algunos órganos (como los pulmones ) se prestan especialmente bien a la radiografía de proyección. Es una exploración de coste relativamente bajo con un alto rendimiento diagnóstico . La diferencia entre las partes blandas y duras del cuerpo radica principalmente en que el carbono tiene una sección transversal de rayos X muy baja en comparación con el calcio.

Tomografía computarizada

Imágenes generadas a partir de tomografía computarizada , incluyendo una imagen renderizada en 3D en la parte superior izquierda.

La tomografía computarizada o TC (anteriormente conocida como CAT scan, la "A" significa "axial") utiliza radiación ionizante (radiación de rayos X) junto con una computadora para crear imágenes de tejidos blandos y duros. Estas imágenes parecen como si el paciente hubiera sido cortado como una rebanada de pan (de ahí "tomografía" – "tomo" significa "rebanada"). Aunque la TC utiliza una mayor cantidad de radiación ionizante X que las radiografías de diagnóstico (ambas utilizan radiación de rayos X), con los avances en la tecnología, los niveles de dosis de radiación de la TC y los tiempos de exploración se han reducido. [ 9 ] Los exámenes de TC son generalmente cortos, la mayoría duran solo lo que dura una contención de la respiración. También se utilizan agentes de contraste con frecuencia, dependiendo de los tejidos que se necesiten ver. Los técnicos de radiología realizan estos exámenes, a veces junto con un radiólogo (por ejemplo, cuando un radiólogo realiza una biopsia guiada por TC ).

Absorciometría de rayos X de doble energía

La DEXA , o densitometría ósea, se utiliza principalmente para pruebas de osteoporosis . No es radiografía de proyección, ya que los rayos X se emiten en dos haces estrechos que se escanean a través del paciente, a 90 grados entre sí. Generalmente se obtienen imágenes de la cadera (cabeza del fémur ), la zona lumbar o el talón ( calcáneo ), y se determina la densidad ósea (cantidad de calcio) a la que se le asigna un valor numérico (puntuación T). No se utiliza para la obtención de imágenes óseas, ya que la calidad de la imagen no es suficiente para realizar un diagnóstico preciso de fracturas, inflamación, etc. También se puede utilizar para medir la grasa corporal total, aunque esto no es común. La dosis de radiación recibida en las exploraciones DEXA es muy baja, mucho menor que la de las radiografías de proyección. [ 10 ]

Fluoroscopia

La fluoroscopia es un término acuñado por Thomas Edison durante sus primeros estudios de rayos X. El nombre hace referencia a la fluorescencia que observó al mirar una placa brillante bombardeada con rayos X. [ 11 ]

La técnica proporciona radiografías de proyección en movimiento. La fluoroscopia se realiza principalmente para visualizar el movimiento (de tejido o de un agente de contraste) o para guiar una intervención médica, como una angioplastia, la implantación de un marcapasos o la reparación/sustitución de una articulación. Esta última suele realizarse en el quirófano, utilizando un equipo de fluoroscopia portátil llamado arco en C. [ 12 ] Este arco puede desplazarse por la mesa de operaciones y generar imágenes digitales para el cirujano. La fluoroscopia biplanar funciona igual que la fluoroscopia monoplanar, pero muestra dos planos simultáneamente. La capacidad de trabajar en dos planos es importante para la cirugía ortopédica y de columna, y puede reducir los tiempos quirúrgicos al eliminar la necesidad de reposicionar al paciente. [ 13 ]

Angiografía que muestra una proyección transversal de la circulación vertebrobasilar y cerebral posterior .

La angiografía es una técnica que utiliza fluoroscopia para visualizar el sistema cardiovascular. Se inyecta un medio de contraste a base de yodo en el torrente sanguíneo y se observa su recorrido. Dado que la sangre líquida y los vasos sanguíneos no son muy densos, se utiliza un medio de contraste de alta densidad (como los grandes átomos de yodo) para visualizar los vasos mediante rayos X. La angiografía se utiliza para detectar aneurismas , fugas, obstrucciones ( trombosis ), la formación de nuevos vasos y la colocación de catéteres y stents. La angioplastia con balón se realiza frecuentemente junto con la angiografía.

Radiografía con contraste

La radiografía de contraste utiliza un agente de radiocontraste, un tipo de medio de contraste , para resaltar visualmente las estructuras de interés sobre su fondo. Los agentes de contraste son necesarios en la angiografía convencional y pueden utilizarse tanto en la radiografía de proyección como en la tomografía computarizada (denominada TC con contraste ). [ 14 ] [ 15 ]

Otras técnicas de diagnóstico por imagen

Aunque técnicamente no son técnicas radiográficas, ya que no utilizan rayos X, las modalidades de imagen como la PET y la resonancia magnética a veces se incluyen en la radiografía porque el departamento de radiología de los hospitales se encarga de todo tipo de imágenes . El tratamiento con radiación se conoce como radioterapia .

Radiografía industrial

La radiografía industrial es un método de ensayo no destructivo que permite examinar diversos componentes manufacturados para verificar su estructura interna e integridad. Se puede realizar mediante rayos X o rayos gamma , ambos tipos de radiación electromagnética . La diferencia entre las distintas formas de energía electromagnética radica en su longitud de onda . Los rayos X y gamma poseen la longitud de onda más corta, lo que les permite penetrar, atravesar y salir de diversos materiales, como el acero al carbono y otros metales. Entre los métodos específicos se incluye la tomografía computarizada industrial .

La radiografía también puede utilizarse en paleontología , como en el caso de estas radiografías del fósil de Darwinius, Ida .

Calidad de imagen

La calidad de la imagen dependerá de la resolución y la densidad. La resolución es la capacidad de una imagen para mostrar estructuras muy próximas en el objeto como entidades separadas, mientras que la densidad es el poder de oscurecimiento de la imagen. La nitidez de una imagen radiográfica está fuertemente determinada por el tamaño de la fuente de rayos X. Esto viene determinado por el área del haz de electrones que incide sobre el ánodo. Una fuente de fotones grande produce mayor desenfoque en la imagen final, y este efecto se agrava al aumentar la distancia de formación de la imagen. Este desenfoque puede medirse como una contribución a la función de transferencia de modulación del sistema de imagen.

Dosis de radiación

La dosis de radiación aplicada en radiografía varía según el procedimiento. Por ejemplo, la dosis efectiva de una radiografía de tórax es de 0,1  mSv, mientras que la de una tomografía computarizada abdominal es de 10  mSv. [ 16 ] La Asociación Estadounidense de Físicos en Medicina (AAPM) ha declarado que "los riesgos de las imágenes médicas con dosis para el paciente inferiores a 50  mSv para procedimientos únicos o 100  mSv para procedimientos múltiples en períodos cortos de tiempo son demasiado bajos para ser detectables y pueden ser inexistentes". Otros organismos científicos que comparten esta conclusión incluyen la Organización Internacional de Físicos Médicos , el Comité Científico de las Naciones Unidas sobre los Efectos de la Radiación Atómica y la Comisión Internacional de Protección Radiológica . No obstante, las organizaciones radiológicas, incluidas la Sociedad Radiológica de América del Norte (RSNA) y el Colegio Estadounidense de Radiología (ACR), así como múltiples agencias gubernamentales, indican estándares de seguridad para garantizar que la dosis de radiación sea lo más baja posible. [ 17 ]

Blindaje

El plomo es el blindaje más común contra los rayos X debido a su alta densidad (11 340  kg/m³ ) , su poder de frenado, su facilidad de instalación y su bajo costo. El alcance máximo de un fotón de alta energía, como un rayo X, en la materia es infinito; en cada punto de la materia atravesado por el fotón, existe una probabilidad de interacción. Por lo tanto, la probabilidad de que no haya interacción a distancias muy grandes es muy baja. El blindaje del haz de fotones es, por consiguiente, exponencial (con una longitud de atenuación cercana a la longitud de radiación del material); duplicar el espesor del blindaje cuadruplica su efecto.

A partir de la década de 1950, se empezó a utilizar protección personal de plomo directamente sobre los pacientes durante todas las radiografías abdominales con el fin de proteger las gónadas (órganos reproductores) o el feto si la paciente estaba embarazada. Las radiografías dentales también solían utilizar protección de plomo para proteger la tiroides . Sin embargo, entre 2019 [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] y 2021 [ 21 ] [ 22 ] se llegó a un consenso de que la protección de plomo para radiografías diagnósticas de rutina no es necesaria y, en algunos casos, puede ser perjudicial. Se sigue recomendando la protección personal para los profesionales médicos y demás personas presentes en la sala.

Las salas donde se realizan radiografías están revestidas de plomo. La tabla de esta sección muestra el espesor recomendado del blindaje de plomo para una sala donde se realizan radiografías en función de la energía de los rayos X, según las Recomendaciones del Segundo Congreso Internacional de Radiología. [ 23 ]

Campañas

En respuesta a la creciente preocupación pública por las dosis de radiación y el continuo avance de las mejores prácticas, se formó la Alianza para la Seguridad Radiológica en Imágenes Pediátricas dentro de la Sociedad de Radiología Pediátrica . En colaboración con la Sociedad Estadounidense de Tecnólogos Radiológicos , el Colegio Estadounidense de Radiología y la Asociación Estadounidense de Físicos en Medicina , la Sociedad de Radiología Pediátrica desarrolló y lanzó la campaña Image Gently, diseñada para mantener estudios de imágenes de alta calidad utilizando las dosis más bajas y las mejores prácticas de seguridad radiológica disponibles en pacientes pediátricos. [ 24 ] Esta iniciativa ha sido respaldada y aplicada por una lista cada vez mayor de diversas organizaciones médicas profesionales en todo el mundo y ha recibido apoyo y asistencia de empresas que fabrican equipos utilizados en radiología.

Tras el éxito de la campaña Image Gently, el Colegio Estadounidense de Radiología, la Sociedad Radiológica de Norteamérica, la Asociación Estadounidense de Físicos en Medicina y la Sociedad Estadounidense de Tecnólogos Radiológicos han lanzado una campaña similar para abordar este problema en la población adulta, denominada Image Wisely. [ 25 ] La Organización Mundial de la Salud y el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) de las Naciones Unidas también han estado trabajando en este ámbito y cuentan con proyectos en curso diseñados para ampliar las mejores prácticas y reducir la dosis de radiación en los pacientes. [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]

Pago del proveedor

Contrariamente a la recomendación que enfatiza que solo se deben realizar radiografías cuando sea en interés del paciente, evidencia reciente sugiere que se utilizan con mayor frecuencia cuando los dentistas reciben un pago por servicio . [ 29 ]

Equipo

Radiografía simple del codo
Radiografía anteroposterior de la columna lumbar
Una mano preparada para ser radiografiada.

Fuentes

En medicina y odontología, las radiografías de proyección y las tomografías computarizadas generalmente utilizan rayos X generados por generadores de rayos X , que a su vez generan rayos X a partir de tubos de rayos X. Las imágenes resultantes de la radiografía (generador/máquina de rayos X) o del escáner de TC se denominan correctamente "radiogramas"/"roentgenogramas" y "tomogramas", respectivamente.

Existen otras fuentes posibles de fotones de rayos X que pueden utilizarse en radiografía industrial o investigación; entre ellas se incluyen betatrones , aceleradores lineales ( linacs ) y sincrotrones . Para los rayos gamma , se utilizan fuentes radiactivas como 192Ir , 60Co o 137Cs .

Red

Se puede colocar una rejilla antidifusión entre el paciente y el detector para reducir la cantidad de rayos X dispersos que llegan al detector. Esto mejora la resolución de contraste de la imagen, pero también aumenta la exposición a la radiación para el paciente. [ 30 ]

Detectores

Los detectores se pueden dividir en dos categorías principales: detectores de imagen (como placas fotográficas y películas de rayos X , ahora reemplazadas en su mayoría por diversos dispositivos de digitalización como placas de imagen o detectores de panel plano ) y dispositivos de medición de dosis (como cámaras de ionización , contadores Geiger y dosímetros utilizados para medir la exposición a la radiación local , la dosis y/o la tasa de dosis, por ejemplo, para verificar que los equipos y procedimientos de protección radiológica sean efectivos de forma continua). [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]

Marcadores laterales

Se añade un marcador lateral anatómico radiopaco a cada imagen. Por ejemplo, si se radiografía la mano derecha del paciente, el técnico radiólogo incluye un marcador radiopaco con la letra "R" dentro del campo del haz de rayos X para indicar qué mano se ha radiografiado. Si no se incluye un marcador físico, el técnico radiólogo puede añadir el marcador lateral correcto posteriormente durante el procesamiento digital. [ 34 ]

Intensificadores de imagen y detectores de matriz

Como alternativa a los detectores de rayos X, los intensificadores de imagen son dispositivos analógicos que convierten fácilmente la imagen de rayos X adquirida en una visible en una pantalla de vídeo. Este dispositivo está compuesto por un tubo de vacío con una amplia superficie de entrada recubierta internamente con yoduro de cesio (CsI). Al ser impactado por los rayos X, el material fosforescente provoca que el fotocátodo adyacente emita electrones. Estos electrones se enfocan mediante lentes electrónicas dentro del intensificador hacia una pantalla de salida recubierta con materiales fosforescentes. La imagen de salida se puede grabar mediante una cámara y visualizar. [ 35 ]

Los dispositivos digitales conocidos como detectores de matriz son cada vez más comunes en fluoroscopia. Estos dispositivos están compuestos por detectores discretos pixelados, denominados transistores de película delgada (TFT), que pueden funcionar indirectamente mediante fotodetectores que detectan la luz emitida por un material centelleador como el CsI, o directamente capturando los electrones producidos cuando los rayos X inciden sobre el detector. Los detectores directos no suelen experimentar el efecto de desenfoque o dispersión causado por los centelleadores fosforescentes o las pantallas de película, ya que se activan directamente por los fotones de rayos X. [ 36 ]

Energía dual

La radiografía de doble energía consiste en la adquisición de imágenes mediante dos voltajes de tubo diferentes . Este es el método estándar para la densitometría ósea . También se utiliza en la angiografía pulmonar por TC para disminuir la dosis necesaria de contraste yodado . [ 37 ]

Véase también

Referencias

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Lecturas adicionales

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  • Vídeo sobre inspección por rayos X y tomografía computarizada industrial , Universidad de Ciencias Aplicadas de Karlsruhe
  • XAAMDI del NIST: Base de datos de atenuación y absorción de rayos X para materiales de interés dosimétrico
  • XCOM del NIST: Base de datos de secciones transversales de fotones
  • FAST del NIST: Tablas de atenuación y dispersión
  • Un evento de pérdida de fuente de radiografía industrial
  • RadiologyInfo - El recurso de información radiológica para pacientes: Radiografía (rayos X)
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