Aparato de rayos x - generación de rayos x by Alejandro Padilla

Dr. Axel Ruprecht

Dr. Alejandro R. Padilla Profesor en la cátedra de Radiología Oral y Maxilo-Facial Facultad de Odontología Universidad de Los Andes Mérida-Venezuela

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Dr. Jaynes,Robert Merle Profesor Asistente Director de Radiología Oral Universidad de Ohio Estado de Ohio. USA

Profesor y Jefe Radiología Oral y Maxilofacial Profesor de Anatomía y Biología Celular Universidad de Iowa USA

Aparato y producción de rayos x

Aparato de rayos x

El odontólogo y radiólogo maxilo facial deben estar familiarizado con los diversos aparatos generadores de rayos x, sus partes y componentes internos y externos. Estos conocimientos, aparte del manejo de dicho equipo, son unos de los elementos que garantizará una exposición adecuada a los rayos x, tanto del paciente como del personal laboral.

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Aparato y producci贸n de rayos x

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Aparato y producción de rayos x

Generación de rayos x Átomo electricamente neutro Es aquel átomo que tiene el mismo numero de protones y de electrones. capa M capa L

neutrones

capa K

protones

electrones

+ + +

núcleo

Número atómico (Z) = nº de protones Número neutrónico (N) = n° de neutrones en el núcleo.. Masa atómica (A) = suma del número de protones y neutrones

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Generación de rayos x Fuerza electrostática

La fuerza electrostática es la atracción entre los protones y electrones +

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Generación de rayos x Fuerza centrifuga

La fuerza centrífuga es la que empuja electrones lejos del núcleo

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a los

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Generación de rayos x Existe un balance entre la fuerza electrostática y la fuerza centrífuga que mantiene a los electrónes en órbita alrededor del nucleo.

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Generación de rayos x Energía de enlace

La energía de enlace es la cantidad de energía requerida para remover un electrón de su órbita. Esta energía depende del número atómico (Z). Si un electrón se desplaza de una capa interna a una externa, el átomo sigue siendo neutro, pero en un estado de excitación.

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Generación de rayos x Radiación electromagnética

Es el movimiento de la energía a través del espacio en una combinación de electricidad y campo magnético. Viajan a la velocidad de la luz (3 x 108 metros/segundos) (186,000 millas/segundos)

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Generación de rayos x Espectro electromagnético

radio

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luz visible

rayos x

rayos gamma

Aparato y producción de rayos x 1 100-000

Rayos X y Rayos Gamma

Rayos Ultravioleta Luz Visible Rayos Infrarrojos

Radioterapia

1 10-000 1 1000 1 100 1 10 1

Radiografía dental

Sol

100 1.000

Fotografía

10.000

Medidas en nanómetros 100.000 Medidas en metros

1 1000 1 100

Microondas

Radar

1 10 1

Televisión

Ondas de radio

100 1.000

Radio

10.000 100.000 www.radiologiaoral.me

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Generaci贸n de rayos x Longitud de onda-frecuencia Longitud de onda

La frecuencia es el n煤mero de repeticiones (longitud de onda) por unidad de tiempo.

Frecuencia www.radiologiaoral.me

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Generación de rayos x Energía de penetración

Es el poder de penetración de una onda electromagnética.

Menor longitud de onda = mayor energía Mayor frecuencia = mayor energía

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Generación de rayos x Rayos x

Es una forma de radiación del alta energía (ionizante) que se propaga en el espacio en forma de ondas o partículas.

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Generación de rayos x Características de los rayos x Son invisibles Viajan a la velocidad de la luz y en línea recta No se pueden enfocar, son divergentes

Poder de penetración-alta energía Capacidad de generar una imagen en una película radiográfica

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Generación de rayos x Características de los rayos x

Capacidad de ionizar y dañar tejidos vivos No tienen masa ni peso Producen fluorescencia al entrar en contacto con ciertas sales. No presentan carga positiva ni negativa (neutro)

No pueden reflejarse ni refractarse

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Historia de los rayos x

Los rayos x fueron descubiertos el 8 de noviembre, 1895, por Wilhelm Conrad Roentgen Dr. Otto Walkhoff tomó la primera radiografía intraoral; 25minutos de exposición

Dr. C. Edmund Kells tomó la primera radiografía intraoral a principios de 1896 en USA

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Wilhelm Conrad Roentgen

Otto Walkhoff

Edmund Kells

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Historia de los rayos x

Primera unidad de rayos x comercial, 1905

Reiniger-Gebbert and Schall Co., Germany www.radiologiaoral.me

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Historia de los rayos x

Primera unidad de rayos x comercial en USA, 1913

American X-Ray Equipment Co. of Cleveland www.radiologiaoral.me

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Historia de los rayos x

Oficina del Dr. Blum, 1913, New York City www.radiologiaoral.me

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Historia de los rayos x

Aparato de rayos x Ritter; modelo de 1925

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Examen clínico

Radiografía Diagnóstico

Tratamiento

Con el descubrimiento de los rayos x se vio la gran posibilidad, facilidad y utilidad de obtener una imagen radiográfica, que combinada con el examen clínico, permitiría hacer un diagnóstico y llegar a un mejor plan de tratamiento.

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Radiografías intraorales

Radiografía interproximal

Radiografía periapical Imágenes que no solo se traducían en radiografías intraorales... www.radiologiaoral.me

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Radiografías extraorales

…sino también en radiografías extraorales.

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Radiografías extraorales

Radiografía cefalométrica www.radiologiaoral.me

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Radiograf铆as extraorales

fosa glenoidea

c贸ndilo

eminencia articular

Radiografia de la ATM www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x Unidades electromecánicas en donde ocurren los fenómenos físicos para la formación y emisión de la radiación x de manera artificial.

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Aparatos de rayos x

Los rayos x son generados artificialmente en aparatos especiales, a través de la desaceleración o la detención súbita de electrones de alta velocidad, al bombardear un anticátodo.

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Aparatos de rayos x Con estos aparatos podemos intraorales o extraorales.

obtener

radiografías

Algunos nos permiten obtener los dos tipos de radiografías.

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Aparatos de rayos x clasificaci贸n

Adherido a la pared, techo o piso

Posee ruedas para movilizarlo

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Kilovoltaje (kV) Miliamperaje (mA) Tiempo de Exposici贸n (t)

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Aparatos de rayos x clasificaci贸n

Fijo M贸vil www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x clasificaci贸n Existen aparatos de rayos x dentales port谩tiles, que en investigaciones han demostrado que presentan riesgos para el paciente o el operador, no mayores a los de las unidades de rayos X dentales.

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Aparatos de rayos x partes El aparato de rayos x dental consta de 3 partes: Tablero del aparato: posee los dispositivos el茅ctricos que permiten regular el haz de rayos x. Cabezal del aparato: Contiene principalmente el tubo radi贸geno, donde se originan los rayos x. Brazo extensible: permite movilizar el cabezal a diferentes posiciones.

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Aparatos de rayos x partes

Brazo extensible

cabezal

tablero de control

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Aparatos de rayos x partes Brazo extensible

Tablero de control cabezal

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Aparatos de rayos x partes

Brazo extensible

DIP

Cabezal

goniométro

tablero

DIP (position-indicating device) Es un cilindro abierto por ambos extremos que se alinean con el cabezal y se utiliza para apuntar el haz de rayos X.

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Aparatos de rayos x partes

El tablero esta conectado a la corriente eléctrica. Posee el botón de encendido del aparato, el botón de exposición y los controles de los diferentes factores eléctricos (Kv, mA y tiempo de exposición).

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Aparatos de rayos x partes

Exposure Time 70 kVp 7 mA

Tiempo de exposición ajustable

botón de encendido

Los tableros poseen el botón de apagado/encendido, así como la luz indicadora de encendido y la del momento de la exposición. www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x partes Luz roja durante la exposición

Luz de encendido

El selector del tiempo de exposición puede ser electrónico, de impulsos o de reloj (este último es impreciso). www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x partes

Selector del tiempo de exposici贸n de impulsos y de reloj.

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Aparatos de rayos x partes

El selector del tiempo de exposici贸n de tipo reloj no es recomendable ya que es impreciso.

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Aparatos de rayos x partes

El mecanismo para seleccionar el tiempo de exposición puede ser numérico, con selección en tiempo de exposición o anatómico con áreas de la boca. www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x partes control mA (10-15)

lector kVp (50-100) control kVp

Tiempo exposici贸n (3 impulses-5 minutes) El tiempo de exposici贸n puede venir en segundos o impulsos. Algunos aparatos vienen con un control del miliamperaje y kilovoltaje www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x partes

Actualmente los selectores de tiempo de exposición ya vienen dosificados para cada zona, y tipo de radiografía intraoral a realizar

Cortesía Mg. P Chambergo www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x partes

Cabezal del aparato DIP (position-indicating device)

Desde la apertura del cabezal del tubo de rayos x se extiende el dispositivo indicador de posici贸n (DIP), que puede ser de forma circular o rectangular. www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x partes

DIP (position-indicating device)

Cortes铆a Mg. P Chambergo

El (DIP) nos permite modificar la posici贸n del cabezal, dirigiendo el haz primario de rayos X a la zona a radiografiar. www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x partes

Dispositivo indicador de posici贸n (DIP), de forma circular y rectangular.

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Aparatos de rayos x partes

Dentro del cabezal encontramos el tubo radi贸geno, los transformadores (alto y bajo voltaje), blindaje de plomo, aceite, filtro de aluminio, colimador de plomo.

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Aparatos de rayos x partes

8” El DIP nos indica la dirección del haz de rayos x , y en ocasiones nos permite ajustar la distancia focal.

12”

Los hay de 20 cm (8”), 30 cm (12”) y 40 cm (16”)

16” www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x partes

Distancia focal 16 ”

DIP 8”

DIP 16”

La distancia focal se extiende desde el punto de origen de los rayos x hasta la superficie a radiografiar, y no siempre depende de la longitud del DIP. Actualmente moviendo el tubo radiógeno a la parte posterior del cabezal, nos permite lograr una distancia focal grande utilizando un DIP corto.

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Aparatos de rayos x partes

Cortesía Mg. P Chambergo

Dispositivo indicador de posición (DIP) de forma cónica. Estos DIP están contraindicados debido a la gran cantidad de radiación dispersa que generan.

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Aparatos de rayos x partes

Los DIP c贸nicos producen gran cantidad de radiaci贸n dispersa que expone mayor cantidad de tejido del paciente y pudiera llegar al operador. www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x partes

Los DIP c贸nicos producen mayor cantidad de radiaci贸n dispersa, debido a que al chocar los rayos X con las paredes del cono, muchos fotones se dispersan en diferentes direcciones. www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x partes Goniometro para la angulación horizontal

Goniometro para la angulación vertical

En la parte externa del cabezal encontramos los goniómetros, que es un semicírculo o círculo graduado en 180º o 360º, que nos permite seleccionar las diferentes angulaciones verticales u horizontales. www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x partes

La mayoría de los aparatos actuales vienen solo con el goniómetro para la angulación vertical.

Cortesía Mg. P Chambergo

Goniometro para la angulación vertical

Cortesía Mg. P Chambergo www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x partes

aceite Transformador alto voltaje

filtro

DIP

Tubo radi贸geno Transformador bajo voltaje

colimador

Dentro del cabezal encontramos los transformadores del aparato y el lugar donde se originan los rayos x (tubo radi贸geno), recubiertos en aceite. www.radiologiaoral.me

Aparatos de rayos x partes

Primeros tubos radi贸genos

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Aparatos de rayos x tubo radiógeno

Cátodo (-)

Anodo (+)

El tubo radiógeno esta formado por un cátodo o ión negativo, un ánodo o ión positivo. El cátodo esta formado por una copa de molibdeno y un filamento de tungsteno. El ánodo esta formado por un vástago de cobre, cabeza de cobre y una rodela de tungsteno. www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x tubo radiógeno

Cabeza de cobre

Vástago de cobre

Rodela de tungsteno

Filamento de tungsteno Copa de molibdeno

Ventana de berilio

Tubo emplomado de vidrio

El ánodo y el cátodo se encuentran dentro de un tubo emplomado al vacio, con excepción de una ventana de berilio por donde emergerán los rayos x producidos. www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x ánodo (+)

Ventana de berilio

La ventana de berilio es el único sitio del tubo radiógeno que no se encuentra emplomado.

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Aparatos de rayos x cátodo (-)

Filamento de tungsteno

Copa de molibdeno www.radiologiaoral.me

El filamento proporciona la fuente de electrones, que son enfocados hacia el ánodo por la copa de milibdeno. HECHO EL DEPOSITO LEY Deposito Legal: 1fi07420136172674 Derechos Reservados © 2013-2014 A. Padilla

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Aparatos de rayos x cátodo (-)

Filamento de tungsteno

Filamento de tungsteno, llamando también o wolframio o volframio www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x cátodo (-) Emisión termoiónica El efecto termoiónico es la liberación de electrones del filamento de tungsteno caliente, cuando la corriente fluye después que se ha presionado el botón de exposición.

Botón de exposición

Cuanto mayor es el calentamiento del filamento, mayor será el número de electrones que se liberan. www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x ánodo (+)

rodela de tungsteno vastago de cobre cabeza de cobre

La cabeza de cobre del ánodo o anticátodo tiene incrustada el punto focal o punto de origen de los rayos x (placa o rodela de tungsteno). www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x ánodo (+)

rodela de tungsteno

La rodela de tungsteno es llamada también punto focal o de origen de los rayos x, diana, blanco. En ella chocan los electrones que vienen del cátodo y se producen los rayos x (1%) y gran cantidad de calor (99%) www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x ánodo (+)

Cabeza de cobre

Copa de molibdeno

La copa de molibdeno enfoca los electrones en su viaje hacia el ánodo

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Aparatos de rayos x ánodo rotatorio Copa de molibdeno

Ánodo rotatorio

Los ánodos de la mayoría de los aparatos de rayos x dental son estacionarios o fijos. Los aparatos panorámicos o aquellos que emplean mucho tiempo de exposicion, poseen un ánodo rotatorio con muchos puntos focales, que permiten disipar el calor generado.

Copa de molibdeno www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x ánodo rotatorio

Copa de molibdeno y filamento

Estos ánodos rotatorios permiten eliminar rápidamente el intenso calor permitiendo obtener con gran cantidad de rayos X y de gran potencia. www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x ánodo rotatorio

Ánodo rotatorio el borde azul es tungsteno

El ánodo rotatorio permiten utilizar un tiempo de exposición mayor y disipar rápidamente el calor generado. www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x ánodo rotatorio

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Aparatos de rayos x ánodo rotatorio Tubo de rayos x

cátodo con cápsula de molibdeno

Ventana de berilio

Vástago de cobre

Tubo emplomado

Rodela de tungsteno

cátodo

Ánodo rotatorio Filamento de tungsteno www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x ánodo rotatorio

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Aparatos de rayos x Características del tungsteno

Alto número atómico (Z=74) Alta conductividad térmica. Alto punto de fusión (3422 ºC)

Puede ser moldeado en fino alambre A altas temperaturas - baja presión de vapor

A altas temperaturas, el tungsteno produce pocos vapores. Si fuera un metal con alta presión a temperaturas elevadas, dañaría el tubo radiógeno que se encuentra al vacio. www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x Punto de origen o punto focal Es el punto del ánodo donde se originan los rayos X.

Mientras mas pequeño sea el punto focal, la nitidez de la imagen será mejor. Durante la producción de rayos X (1%), se genera mucho calor (99%). Si la rodela es muy pequeña, se recalentará y quemará.

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Aparatos de rayos x

Cátodo

Anodo

Tamaño aparente del punto focal (efectivo)

Tamaño real del punto focal

El diseño de la rodela del ánodo permite disipar el calor y reducir el tamaño real del punto focal. www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x rodela de tungsteno

Si la rodela de tungsteno fuera un punto, no tendríamos penumbra pero igualmente no soportaría el intenso calor. De ahí que es una lámina de tungsteno, y mientras mas pequeña sea , mayor es la nitidez de la imagen porque disminuye la penumbra.

penumbra

rodela en punto www.radiologiaoral.me

rodela pequeña

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Aparatos de rayos x componentes Panel de control

linea 110,220

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botón de exposición selector mA selector kVp Selector de tiempo Autotransformador

cabezal de rayos x

Transformador de alto voltaje Transformador de bajo voltaje

Tubo radiógeno Aceite Filtro Colimador

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Aparatos de rayos x componentes Selector del tiempo de exposición Existen aparatos de rayos x cuyo selector de tiempo de exposición están calibrados en fracciones y número de segundos. Los intervalos de tiempo se expresan en número de impulsos por exposición. El número de impulsos dividido entre 60 (la frecuencia de la fuente de energía) da el tiempo de exposición en segundos.

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Aparatos de rayos x componentes Selector del tiempo de exposici贸n

1/60 N煤mero de impulsos

= Segundos

60 impulsos /60 = 1.0 segundos 30 impulsos /60 = 0.5 segundos 15 impulsos /60 = 0.25 segundos www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x componentes Botón de exposición

Haga click en el botón

Permite que la corriente fluya a los circuitos completos de la alta y baja tensión. ¡ Presione el botón de exposición y deje de presionarlo en el momento que se deje de emitir la señal luminosa o la sonora ! www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x componentes Selector del miliamperaje mA

Los aparatos de rayos x dental emplean de 10 a 15 miliamperios. El miliamperaje calienta el filamento de tungsteno y a través del fenómeno termoiónico se origina la nube de electrones.

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Aparatos de rayos x componentes Transformador de bajo voltaje

110 volt Flujo de corriente

110 volt

Circuito del filamento

Primaria

Flujo de corriente

3-5 volt www.radiologiaoral.me

3 – 5 volts

El transformador de bajo voltaje disminuye la corriente de 110 volt hasta 3-5 volt

Secundaria

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Aparatos de rayos x componentes Selector del kilovoltaje kVp

control kVp

lector kVp

El kilovoltaje produce una diferencia de potencial e impulsa los electrones originados en el cátodo y enfocados por la cápsula de molibdeno hacia el ánodo, produciendo los rayos x. Algunos aparatos presentan el selector del kVp variable, mientras que en otros ya viene establecido. www.radiologiaoral.me

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Aparatos de rayos x componentes Transformador de alto voltaje

110 V

60,000 - 90,000 V (60 kVp - 90 kVp)

Flujo de corriente

60.000 a 90.000 volts www.radiologiaoral.me

Flujo de corriente

110 volts

Primaria El transformador de bajo voltaje aumenta la corriente de 110 volt hasta 60 kVp

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Aparatos de rayos x componentes Autotransformador

El autotransformador controla o regula el voltaje entre el ánodo y el cátodo

Esta regulado por el selector kVp (similar a un reostato)

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Aparatos de rayos x componentes Autotransformador

110 V Flujo de corriente

El dial de kVp selecciona voltajes variables de diferentes niveles y los aplica a la primera vuelta del transformador de alto voltaje. El dial de kVp controla el voltaje entre el ánodo y el cátodo del tubo de rayos X.

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60 80kV kV

Aparato y producci贸n de rayos x

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Generación de rayos x Se necesitan 3 factores para la producción de rayos x: Una fuente de electrones, en el filamento cátodo. Un blanco o punto de origen, en el ánodo, conectado de manera que atraiga a los electrones en el momento oportuno, y fabricado de un material idóneo para dicha función (tungsteno). Una corriente de alto voltaje (kV), que impulse a los electrones a gran velocidad desde el cátodo al ánodo sin interferencia, y enfocados por la cápsula de molibdeno.

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Generación de rayos x

Selector del tiempo

aceite

Transformador alto voltaje

filtro

DIP

filamento

Transformador bajo voltaje

colimador

Botón de exposición Cuando la corriente de 110 o 220 entra al aparato y es presionado el botón de exposición, la corriente se dirige al circuito del transformador de bajo voltaje que reduce el voltaje hasta 3 -5 voltios. Se calienta el filamento www.radiologiaoral.me produciéndose los electrones.

Simultáneamente en el circuito de alto voltaje se aumenta la corriente hasta 60 o 90 kVp para impulsar los electrones desde el ánodo al cátodo y asi producir los rayos x. HECHO EL DEPOSITO LEY Deposito Legal: 1fi07420136172674 Derechos Reservados © 2013-2014 A. Padilla

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kVp

Auto transf.

Transformador alto voltaje

60-90 volts 110 volts

Circuito de alto voltaje

Bot贸n exposici贸n

60-90 Kv

T U B O

Selector del tiempo

<110 volts

Transformador bajo voltaje

Circuito de bajo voltaje filamento

3-5 volts www.radiologiaoral.me

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Generación de rayos x

kVp Los rayos x originados en el ánodo son de larga y corta longitud de onda. Los de larga longitud de onda son detenidos por el tubo emplomado, el aceite y la carcasa de plomo. Los de larga longitud de ondas que atraviesan la ventana de berilio son detenidos por el filtro de aluminio. Al final del DIP solo emergerán rayos x de corta longitud de onda. www.radiologiaoral.me

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Generación de rayos x Resumen secuencial

Corriente alterna de 110 – 220 voltios

Transformador de bajo voltaje ( 10 -15 mA ) Filamento de Tungsteno incandescente (nube Electrónica) Transformador de alto voltaje (kilovoltaje 60 – 90 kV) Auto-transformador (flujo constante de corriente eléctrica) Rayos catódicos (radiación de partículas)

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Generación de rayos x Resumen secuencial

La cápsula enfoca el flujo de electrones al ánodo. Choque de electrones contra la rodela de Tungsteno Calor ( 99% ) Rayos X ( 1% ) Se emiten rayos x en todas direcciones La filtración elimina los rayos x de larga longitud de ondas

La colimación enfoca los rayos x con fines diagnóstico

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Aparato y producción de rayos x

Generación de calor Calor 99%

Calor 99%

Al chocar los electrones con la rodela de tugnsteno pueden: ser desviados por la nube de electrones del átomo de tungsteno, colisionan con un electrón desplazándolo a una capa más periférica (excitación), o lo sacan del átomo (ionización). En cualquiera de los casos se pierde energía en forma de calor. Ventana de berilio

Haz de rayos x www.radiologiaoral.me

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Generación de calor por desviación

Electrón incidente

El electrón incidente es desviado por la nube de electrones del átomo de tungsteno produciendo gasto de energía en foma de calor. www.radiologiaoral.me

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Generación de calor por excitación

Electrón incidente

El electrón incidente colisiona con un electrón de la capa interna del tungsteno y lo desplaza a una capa periférica (excitación) generando calor. (el átomo permanence estable) www.radiologiaoral.me

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Generación de calor por ionización

(Ion -)

Electrón incidente

(Ion +) El electrón incidente colisiona con un electrón de la capa externa del tungsteno y lo desplaza (ionización) generando calor. www.radiologiaoral.me

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Generación de rayos x Al chocar los electrones en la rodela del ánodo se origina los rayos X por 2 fenómenos principalmente.

Radiación por frenado (Bremsstrahlung)

Radiación Caracteristica

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Generación de rayos x Radiación por frenado

Son los rayos X que se producen cuando los electrones que vienen a alta velocidad desde el filamento, son frenados cuando pasan cerca del núcleo, o chocan con el núcleo de los átomos del blanco (rodela de tungsteno).

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Radiación por frenado

El electrón es frenado por la carga positiva del núcleo cambia de dirección y libera energía en forma de rayos x.

Un electrón de alta velocidad que viene desde el filamento entra al átomo de tungsteno

El electrón continua hacia otro átomo con menos energía, e interacciona (frenado) hasta transferir toda su energía. www.radiologiaoral.me

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Radiación por frenado

Un electrón de alta velocidad que viene desde el filamento, entra al átomo de tungsteno, choca con el núcleo perdiendo toda su energía, desapareciendo.

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El fotón de rayos x producido tiene la misma energía del electrón de alta velocidad.

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Generación de rayos x Radiación característica

Son los rayos X producidos cuando los electrones que vienen a alta velocidad desde el filamento, interaccionan con un electron de la capa interna (k), quedando el átomo ionizado y emitiendo radiación X característica de un espectro discreto .

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Radiación característica Un electrón de alta velocidad, de por lo menos 70 keV de energía, choca con el electrón en la capa K (La energía debe ser mayor que la energía de enlace del átomo del tungsteno en la capa K).

El electrón expulsado sale del átomo y el electrón incidente (con energía muy pequeña) sale en otra dirección .

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Radiación característica Los otros electrones en órbita se reordenan para cubrir las vacantes.

El electrón de la capa superior se desplaza al punto vacante, Esto libera energía en forma de un fotón de rayos X equivalente a la diferencia de la energía de enlace de ambas órbitas.

Se origina un fotón de rayos x con 59 keV de energía. La energía de enlace del electrón de la capa K (70) menos 11 (energía de enlace del electrón de la capa L) = 59. www.radiologiaoral.me

Aparato y producción de rayos x

Radiación característica

Los rayos x tendrán una energía característica del material del blanco, (energía = diferencia entre las energías de enlace de los electrones del blanco implicados, K ,L, M etc.) La energía del electrón de alta velocidad del filamento, debe ser mayor que la energía de enlace del electrón de la rodela con el cual obra recíprocamente para expulsarlo.

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Aparato y producción de rayos x

Radiación característica

Tungsteno Número atómico = 74 Energía de enlace de la capa K = 70 keV Energía de enlace de la capa L = 11 keV Energía de enlace de la capa M = 3 keV

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Aparato y producción de rayos x

Nº de rayos x

Espectro de rayos x

Energía media del haz de rayos x Rayos X característicos (59 - 67 keV)

rayos x por frenamiento

Energía de rayos X (keV) La máxima fuente de radiación en un tubo de rayos X es a través del frenamiento o desaceleración. www.radiologiaoral.me

Aparato y producci贸n de rayos x

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Aparato y producción de rayos x

Generación de rayos x Factores que modifican el haz de rayos x

kVp

mA Tiempo de exposición

Distancia focal Filtración

Colimación www.radiologiaoral.me

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Factores que modifican el haz de rayos x

Número de rayos x

Kilovoltaje kVp

90 kVp

70 kVp Energía máxima

Promedio de energía

Energía rayos x (keV) A medida que se aumenta el kVp, aumenta la energía de los fotones de rayos X www.radiologiaoral.me

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Factores que modifican el haz de rayos x

Número de rayos x

Miliamperaje mA

Promedio de energía (ningún cambio)

10 mA

5 mA Energía máxima (ningún cambio)

Energía rayos x (keV)

A medida que se aumenta el mA, aumenta el número de fotones de rayos X. www.radiologiaoral.me

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Factores que modifican el haz de rayos x

Número de rayos x

Tiempo de exposición

Promedio de energía (ningún cambio)

10 impulsos

5 impulsos Energía máxima (ningún cambio)

Energía rayos x (keV)

A medida aumenta el tiempo de exposición, aumenta el número de fotones de rayos X. www.radiologiaoral.me

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Generación de rayos x Al aumentar el kVp Aumenta el promedio de energía de rayos x Mayor intensidad de rayos x

Al aumentar el mA y el tiempo de exp Aumenta el número de rayos x producido No hay cambio en la energía del haz de rayos x

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Factores que modifican el haz de rayos x

Distancia focal Al aumentar la distancia focal, se requiere aumentar el tiempo de exposición debido a que la intensidad del haz de rayos x disminuye al cuadrado de la distancia”

d 2d Si se duplica la distancia desde la fuente, el área de B es 4 veces al área de A, por lo que la radiación por unidad de área de B es la cuarta parte de la de A. www.radiologiaoral.me

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Factores que modifican el haz de rayos x

Filtración

Disco de aluminio que modifica la intensidad de la radiación al eliminar los fotones de rayos X de baja intensidad o energía (larga longitud de ondas).

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Factores que modifican el haz de rayos x

Filtraci贸n

Filtro (Al) El filtro elimina la radiaci贸n de baja intensidad. Los rayos X que emergen son de mayor calidad www.radiologiaoral.me

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Factores que modifican el haz de rayos x

El filtro esta localizado al final del DIP donde se une al cabezal

filtro

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Factores que modifican el haz de rayos x 2.5 mm

70 kVp 1.5 mm filtro de aluminio

Filtración adquirida Vidrio del tubo radiógeno

Barrera aceite/ metal

Filtración total

Filtración inherente La filtración total será de 1.5 mm de alumnio para aparatos que funcionan con menos de 70 kVp, y de 2,5 mm de aluminio en aparatos porque funcionan con más de 70 kVp. www.radiologiaoral.me

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Factores que modifican el haz de rayos x

Cortesía Mg. P Chambergo

La filtración de 1.5 mm de alumnio generalmente se emplea en aparatos a utilizar en radiografías intraorales www.radiologiaoral.me

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Capa de valor medio

Indica la calidad (energía) del haz de rayos X Es el grosor de aluminio necesario para reducir la energía del haz de rayos X a la mitad.

2.5 - 70 kVp ;

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1.5 < 70 kVp

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Factores que modifican el haz de rayos x

Colimación

Disco de plomo con una abertura central que regula el tamaño o la forma de haz de rayos x, eliminando la radiación periférica y secundaria, con lo cual se cubre menos área en la piel del paciente, y por consiguiente menos exposición a la radiación.

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Factores que modifican el haz de rayos x

Colimaci贸n

colimador

60 mm

Se utiliza para restringir el tama帽o del haz de rayos X. La forma de la apertura en el colimador (redonda o rectangular) determina la forma del haz de rayos x. www.radiologiaoral.me

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Factores que modifican el haz de rayos x

Colimación

7 cm

6 cm Si se cambia de los 7 centímetros redondo a los 6 centímetros redondo, el paciente recibe el 25% menos radiación. La colimación rectangular resulta en un 55 % menos radiación cuando se compara con los 7 cm del DIP redondo.

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Colimandor rectangular

film (4.5 cm long)

Colimandor rectangular

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Factores que modifican el haz de rayos x

Colimación Colimador visto a través del DIP donde se observa un disco de plomo con un recorte circular en el centro. Esto producirá un haz de rayos X redondo. El área gris ligera en el centro es el filtro de aluminio, que se coloca del lado de la unión tubo-cabezal del DIP.

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Calidad

vs.

kVp

(10)

No cambio

Tiempo

No cambio

Cantidad (20)

Filtraci贸n

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Interacción de los rayos x con la materia La intensidad del haz de rayos X se reduce cuando interacciona con la materia. Cuando los rayos x llegan al objeto o al paciente ocurren varios fenómenos: Absorción con pérdida total de energía. Dispersión con algo de absorción y pérdida de energía. Dispersión sin pérdida de energía. Pueden pasar a través del paciente sin haber interacción.

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Interacción de los rayos X con la materia Atenuación vs Espesor

La atenuación es la reducción de la intensidad del haz de rayos x causada por absorción y dispersión www.radiologiaoral.me

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Interacción de los rayos X con la materia

Cuando los rayos X llegan al paciente algunos fotones lo atraviesan completamente y llegan a la película, otros reducen su energía porque que son dispersados (cambian de dirección con perdida o no de energía) y llegan a la película, mientras que otros son absorbidos por el paciente. www.radiologiaoral.me

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Interacción de los rayos X con la materia

Radiación dispersa

Radiación primaria

Radiación dispersa

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La intensidad del rayo disminuye al interaccionar con la materia. En la dispersión, los fotones son desviados fuera del haz primario.

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Interacción de los rayos X con la materia Radiación dispersa

Haz primario de rayos x

En la radiación dispersa los fotones son desviados (sin pérdida de energía) fuera del haz primario, como consecuencia de su interaccion con los electrones del átomo del objeto

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Radiación dispersa sin pérdida de energía

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Interacción de los rayos X con la materia Radiación dispersa

Haz primario de rayos x

En la radiación dispersa los fotones son desviados (con pérdida de energía) fuera del haz primario, como consecuencia de su interaccion con los electrones del átomo del objeto www.radiologiaoral.me

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Radiación dispersa

Fotón de alta energía

El ángulo de dispersión dependerá de la energía del fotón incidente. A mayor energía, el ángulo de dispersión es menor.

Fotón de baja energía

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Interacción de los rayos X con la materia

Cuando un haz de rayos x llega a la materia pueden ocurrir 4 fenómenos a nivel atómico:

Absorción fotoeléctrica Dispersión Compton (modificada) Dispersión coherente o Thompson (no modificada) Pasa a través del paciente sin que haya interacción.

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Interacción de los rayos X con la materia Absorción fotoeléctrica

El fotón que incide tiene una energía igual o superior a la energía de enlace del electrón.

Choca con el electrón de la capa interna (k) y cede toda su energía sacándolo de órbita. Desaparece el fotón y se genera un fotoelectrón.

Se produce cambios en el átomo (ionización).

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Interacción de los rayos X con la materia Absorción fotoeléctrica

Las vacantes son sustituidas por los electrones de las capas externas, produciendo radiación característica (luz o calor). Representa el 30% de las interacciones en el examen dental. El paciente absorbe toda la energía. Es malo para el paciente y bueno para la imagen radiográfica.

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Interacción de los rayos x con la materia Absorción fotoeléctrica

Foto electrón Posteriormente el fotoelectrón se comporta como el fotón de rayos X, experimenta interacciones similares mientras va pasando por los tejidos.

Haz primario de rayos x

Al ocupar las vacantes el átomo Regresa a su estabilidad eléctrica www.radiologiaoral.me

Este fotoelectrón es responsable de la mayoría de las ionizaciones del tejido y del daño atribuible a los rayos X. HECHO EL DEPOSITO LEY Deposito Legal: 1fi07420136172674 Derechos Reservados © 2013-2014 A. Padilla

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Interacción de los rayos X con la materia Absorción fotoeléctrica

El plomo tiene un número atómico de 82, por lo tanto absorbe altamente los rayos x.

El tejido blando tiene un número atómico de 7 con pocas interacciones fotoeléctricas. El hueso tiene un número atómico de 12, de ahi las evidentes diferencia en radiodensidad

Si el objeto es denso, (Z alto), el número de electrones en la capa k aumenta y hace más problable el efecto fotoeléctrico y por lo tanto la absorción. www.radiologiaoral.me

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Interacción de los rayos X con la materia Dispersión compton (modificada)

En la dispersión compton el fotón incidente tiene una energía superior. Choca con un electrón de la capa externa y cede parte de su energía sacándolo de órbita. Se produce cambios en el átomo (ionización) El fotón incidente se dispersa con menor energía (ligera absorción).

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Interacción de los rayos X con la materia Dispersión compton (modificada)

El electrón expulsado interacciona con otros átomos (ionización). Representa el 62% de las interacciones en el examen dental. La dispersión producen niebla en la película. El grado de dispersión depende de la energía del rayo.

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Interacción de los rayos X con la materia Dispersión compton El electrón expulsado continua interaccionando con otros átomos

Haz primario de rayos x

El átomo captura un electrón libre y recobra la estabilidad eléctrica

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El fotón disperso con menor energía realiza más efectos compton, fotoeléctricos o escapa de los tejidos HECHO EL DEPOSITO LEY Deposito Legal: 1fi07420136172674 Derechos Reservados © 2013-2014 A. Padilla

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Interacción de los rayos X con la materia Dispersión coherente o thompson (no modificada) El fotón que incide es de baja energía Choca con un electrón externo de baja energía de enlace, el cual vibra y origina otro fotón desviado (en ángulo al haz). No produce cambios en el átomo (ionización) El fotón emitido tiene la misma energía Representa el 8% de las interacciones en el examen dental.

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Interacción de los rayos X con la materia Dispersión coherente

Haz primario de rayos x

Radiación dispersa

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Interacción de los rayos x con la materia La radiación secundaria o dispersa proviene de: 1. Electrones secundarios:

Fotoelectrón Electrón compton Producción de pares de electrones

Estos electrones secundarios ceden su energía por interacción con otros electrones (ionización o excitación del átomo), o produciendo radiación por desaceleración que resulta en rayos X de baja energía.

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Interacción de los rayos x con la materia Producción de pares Un fotón de alta energía penetra en la capa electrónica cercana al núcleo. Se necesita una energía de al menos 1,2 MeV para crear la masa del par. Obra recíprocamente con el núcleo y formar un par de electrón-positrón. El electrón cede su energía al medio interior de la célula.

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Interacción de los rayos x con la materia Producción de pares El positrón toma un electrón del medio y produce la aniquilación de pares Esto da lugar a dos fotones de 0.51 MeV (radiación de la aniquilación)

Los fotones pierden energía en la dispersión Compton o el efecto fotoeléctrico

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Interacción de los rayos x con la materia Producción de pares 1.02 MeV

Haz primario de rayos x

Se forma un electrón-positrón.

e0.51 MeV El electrón cede su energía al medio, el positrón toma un electrón del medio y produce la aniquilación de pares

0.51 MeV Esto da lugar a dos Fotones de 0.51 MeV (radiación de la aniquilación) www.radiologiaoral.me

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Interacción de los rayos x con la materia

2. Radiación secundaria o dispersa que proviene de:

Radiación coherente no modificada Radiación característica Radiación compton modificada Aniquilación

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Interacción de los rayos x con la materia

Partículas nucleares: Protones Neutrones Partículas alfas Otras partículas

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Interacci贸n de los rayos x con la materia Neutrones

24 GeV

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Interacci贸n de los rayos x con la materia Protones 24 GeV

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Interacci贸n de los rayos x con la materia Part铆culas alfa 24 GeV

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“Cada día sabemos más y entendemos menos.” Albert Einstein

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Referencias Radiología Oral. Principios e interpretación , 4a ed. White & Pharoah Fundamentos de radiología dental, 4a ed. Eric White Haring & Lind Radiología dental. Principios y técnica.2da ed.

Radiología Odontológica. Freitas R. Souza. http://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Portada http://www.elbaulradiologico.com/2013/02/escaner-de-tc-capacidad-de.html http://radiologiavirtualhjcu.blogspot.com/p/radiologia-digital.html

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Ejercicios

Dr. Axel Ruprecht

Dr. Alejandro R. Padilla Profesor en la cátedra de Radiología Oral y Maxilo-Facial Facultad de Odontología Universidad de Los Andes Mérida-Venezuela

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Dr. Jaynes,Robert Merle Profesor Asistente Director de Radiología Oral Universidad de Ohio Estado de Ohio. USA

Profesor y Jefe Radiología Oral y Maxilofacial Profesor de Anatomía y Biología Celular Universidad de Iowa USA