Generador – Miliamperaje – Tubo de Rayos X – Mamografía

BASES DE LA MAMOGRAFIA

Al igual que en otros aparatos modernos de rayos X, el mamógrafo debe rectificar la corriente
alterna de uso generalizado en corriente contínua. Existen diferentes procedimientos para ello, desde
la forma más sencilla de la autorectificación de los aparatos dentales hasta los convertidores de alta
frecuencia; con éstos últimos se consigue prácticamente una corriente contínua y constante, lo que
conlleva una falta de variación cíclica de voltaje, una menor dosis de radiación al paciente, una
máxima homogeneidad de las longitudes de onda , el menor tiempo de exposición posible y, por tanto
se evita al máximo la borrosidad cinética, sobretodo los movimientos involuntarios de la mama
izquierda producidos por el latido cardíaco. Hoy día todos los mamógrafos deben ser equipos con
convertidores de alta frecuencia.

  • Miliamperaje.
    Necesariamente es muy elevado. La borrosidad cinética de algunas mamografías comienza a
    hacerse manifiesta en la imagen cuando el tiempo de exposición excede de 1 segundo, pero puede
    llegar a ser un problema cuando se alcanzan 2 segundos. Con una compresión insuficiente, puede
    apreciarse con exposiciones incluso de 0’2 segundos La borrosidad cinética es más fácil apreciarla en
    mamas de mayor tamaño, menos compresibles, más fibroglandulares, así como cuando se emplea
    parrilla antidifusora. Las mamografías magnificadas son más susceptibles de presentar borrosidad
    cinética porque se utiliza el foco fino. Todo lo anterior comporta un incremento de miliamperaje por
    segundo (I x t) (mAs), o la necesidad de un mayor tiempo de exposición.
    Fig. 6.3.Características del mA del mamógrafo.
    Pero además de la posibilidad de borrosidad cinética, los tiempos largos de exposición
    pueden disminuir relativamente el ennegrecimiento de la película o pueden hacer preciso el empleo de
    mayores dosis de radiación; ya que en el empleo de unidades hoja de refuerzo/película no se cumple
    la ley de reciprocidad. Es decir, la película expuesta a la luz que emite la hoja de refuerzo no se
    ennegrece proporcionalmente a la cantidad de luz que recibe, sino siempre algo menos. El mismo
    número de fotones liberados en tiempos cortos produce un mayor ennegrecimiento que ese mismo
    número de fotones liberados en tiempos largos. Dicho de otra forma, la película pierde velocidad a
    medida que se aumenta el tiempo de exposición.
    Por lo tanto, el generador ha de tener potencia suficiente para poder disminuir el tiempo de
    exposición al mínimo posible, para así reducir el movimiento y la borrosidad cinética a la que da lugar y
    acortar el tiempo durante el cuál la paciente debe soportar la compresión. En definitiva, debe ser
    capaz de producir un elevado miliamperaje.
    Para una unidad con dos o más tamaño de foco, el máximo mA es menor para el foco fino. El
    mA depende del tiempo de exposición y puede decrecer durante la mísma, así como puede disminuir
    en exposiciones repetidas.
    Dos aparatos con un mA idéntico pueden precisar dos tiempos de exposición diferentes,
    mayor para la unidad que mayor distancia foco/placa posea. Un mamógrafo con mayor distancia
    foco/placa precisa mayor mA para obtener el mismo ennegrecimiento. Sin embargo, no se puede
    obviamente emplear un generador con mayor potencia de la que se puede aplicar en el tubo de rayos
    X.
    Un potencial constante se consigue con los generadores de mediana o alta potencia que
    suelen incorporar en la actualidad todos los mamógrafos, con potencia en corriente contínua a partir
    de 100 mA. En estos momentos también existen aparatos con generadores trifásicos y seis pulsos con
    potencias de hasta 800 mA.
    El tubo de rayos X es, sin duda, el factor limitante más importante en todos los mamógrafos.
    Diseñar y producir tubos de las especificaciones deseadas es un procedimiento altamente complejo.
    Es importante que el tubo de rayos X tenga buenas características de disipación de calor (la corriente
    electrónica se transforma en un 99% en calor y sólo un 1% en rayos X), para permitir una intensidad
    de corriente elevada y por tanto un tiempo corto de exposición. Si el mamógrafo se emplea para la
    detección precoz («screening»), la dispersión térmica debe ser suficiente para radiografiar, al menos,
    DIEZ pacientes por hora. Lo que para una sesión de 3 horas supone al menos 120 exposiciones.
    El aspecto más importante en el diseño de un tubo de mamógrafo es el ánodo. El material
    habitualmente empleado es el Molibdeno por su radiación característica de pico a 27 kV (en el rango
    útil mamográfico), como contrapartida al amplio espectro de emisión del wolframio (empleado en la
    xeromamografía).

  • Fig. 6.4.Espectro de radiación característica en Mamografía.
    El foco requerido depende entre la selección de mamografía normal y la magnificada. Se
    recomienda para la primera 0’3-0’5 mm, pero en el caso de la magnificación el tamaño del foco debe
    oscilar entre 0’1 y 0’15 mm. Para eliminar o reducir al máximo la radiación extrafocal, se ha discutido
    mucho respecto de cuál debe ser el ángulo óptimo del ánodo. Esto puede además ser determinante
    en la calidad de imagen
    Fig. 6.5. Tamaño del foco en Mamografía.
    La carga del tubo es también importante. El foco de 0’1 debe ser capaz de operar a 25 mA
    (1kW), y el 0’3 a 100 mA (5.5 kW) para minimizar el tiempo de exposición. Como material de ventana
    se utiliza el Berilio por su baja absorción en el rango de energía. La orientación del tubo debe
    aprovechar el efecto anódico o talón (heel efect), según el cual, la dosis de radiación o la cantidad de
    radiación va disminuyendo a medida que aumenta la distancia a la pared torácica si el cátodo está
    junto a ésta y el ánodo enfrentado al pezón.
    Desde hace algunos años se están comercializando tubos de rayos X para mamografía con
    ánodo de Rodio/Paladio que mejoran ligeramente la imagen mamografía obtenida disminuyendo la
    irradiación de la paciente explorada.

https://webs.um.es/mab/miwiki/lib/exe/fetch.php?media=mama1.pdf

Funcionamiento de un mamógrafo.

El Mamógrafo.

Es un equipo radiológico especialmente diseñado para obtener imágenes radiográficas de la mama, está conformado por un tubo de rayos x, con una envoltura protectora o coraza de plomo cuya función es la de proteger al paciente y al operador de descargas eléctricas y atenuar los rayos-x dispersos que emergen por zonas distintas a la ventana del tubo (radiación de fuga). El tubo de rayos x incluye también un sistema de refrigeración, filtro y un colimador o sistema de limitación del haz de radiación[1].
Figura 1. Mamógrafo digital modelo: Senographe DS marca: General Electric (cortesía CECLINES).

En el mamógrafo digital juega un papel muy importante el espectro del haz de radiación producto de la combinación filtro – ánodo, por lo general la más usada es un ánodo de molibdeno y un filtro molibdeno, especialmente para mamas promedios y menores a 5 cm de espesor. La mayoría de los fabricantes también ofrecen un filtro de rodio para mamas densas, por requerir una mayor energía de penetración. El tamaño del foco que se usa en mamografía es de 0,03 mm y para las magnificaciones un foco de 0,01 mm para reducir la penumbra (borrosidad producida al colocar la mama más lejos del receptor de imagen).

El tubo de rayos-x y el receptor de imagen están ubicados en extremos opuestos del equipo, permitiendo así, realizar mamografías en cualquier proyección. La distancia fuente – receptor de imagen debe ser de al menos 55 cm. La mayoría de los mamógrafos tienen una distancia entre 65 y 70 cm. [1]

El mamógrafo consta de colimadores que controlan el tamaño y forma del haz de radiación, limitando la exposición al tejido mamario comprimido. El campo de rayos-x puede extenderse posteriormente más allá de la pared torácica para incluir el tejido mamario glandular posterior.

Los detectores en Mamografía digital tienen una respuesta lineal a los rangos de exposición de más de 1000:1 y ofrecen un rango de exposiciones mucho más amplio. Así el contraste óptimo puede ser distinguido tanto en regiones de la mama altamente atenuadas como en los menos atenuadas. [2]

La imagen se visualiza como una imagen de alta resolución en un monitor de alta resolución y luminiscencia, pudiéndose manipular realizando ajustes de contraste y brillo, así como la ampliación selectiva de áreas de interés. La posibilidad de cambiar el contraste y el brillo permite mejorar la detección de anomalías en tejidos densos. Además la habilidad de magnificar puede eliminar la necesidad de proyecciones adicionales evitando a la paciente exposiciones extras.

Las imágenes digitales se forman a través de píxeles, cuanto menor es el tamaño del pixel, mayor es la resolución y su definición. La Mamografía digital tiene una menor resolución espacial en comparación con la convencional, debido a que ésta tiene una resolución espacial física de 20 pares de línea por milímetro (pl/mm) al medir objetos de alto contraste. El sistema digital la resolución espacial está determinada por el tamaño de los pixeles, cuantos más pequeños son mayor resolución y el tamaño más pequeño de los pixeles en los sistemas digitales actuales es de 50 µm y esto se traduce en una resolución espacial de 10 pl/mm, que es la mitad de la teórica de la convencional. [2]

Tubo de rayos-x:

Consta de un cátodo, emisor de electrones, un ánodo rotatorio que actúa como blanco para acelerar los electrones que inciden en él y una envoltura que puede ser metálica o de vidrio con zonas aislantes para el cátodo y el ánodo. Esta envoltura contiene una pequeña ventana cuya función es que el haz útil de radiación emerja. El cátodo se sitúa en la parte más próxima a la pared del tórax para aprovechar el efecto anódico o la mayor intensidad del haz en la zona del cátodo. [3]
Figura 2. Esquema de las partes que conforman un tubo de rayos-x de mamografía, ánodo, cátodo, filtración y colimación. [3]

En mamografía para obtener un alto contraste debido a las características de la mama es necesario utilizar haces de energía bajas, y por ello se recomienda utilizar tensiones comprendidas entre 25 y 32 kVp. Además de la tensión seleccionada en la calidad del haz, influye de manera importante el material del ánodo y el tipo de filtro. Los tubos más antiguos tenían ánodos de wolframio y filtros de aluminio, los modernos usan ánodos de molibdeno con ventana de berilio y filtros de molibdeno y aluminio. En la actualidad también se fabrican para mamografía con ánodo de wolframio – molibdeno o molibdeno – rodio y varios filtros, con el fin de optimizar el espectro y por ende la relación calidad de imagen – dosis, en función del espesor y composición de la mama.

La ventaja de los ánodos de molibdeno es el pico de 27 kV que se forma a diferencia del wolframio como puede verse en la Figura 3, en la que se muestran espectros de rayos-x, emitidos por ambos tipos de ánodos. La radiación característica de 17,9 y 19,5 keV para el molibdeno proporciona un mejor contraste, que el producido por el wolframio[1]. En mamografía el espectro de molibdeno es ideal debido a que proporciona diferentes coeficientes de atenuación lineal en los tejidos de la mama.
Figura 3. Espectro de energía con ánodos de Wolframio y Molibdeno, del número de fotones incidentes en función de la energía. [1]

El efecto de la filtración puede verse en la Figura 3. El uso de un filtro delgado de Mo (0,03-0,06 mm), en combinación con los espectros generados en cualquiera de los ánodos comentados anteriormente, elimina parcialmente la parte del espectro por encima de 20 kV. Por el contrario, el uso de un filtro de aluminio con un ánodo de molibdeno elimina preferentemente la radiación característica, con respecto a la radiación de alta energía del espectro, con lo cual endurece el haz y reduce el contraste lo cual es una notable desventaja. El filtro de molibdeno cumple también el propósito de eliminar los fotones con energía por debajo de 15 kV, por ser absorbidos totalmente por la mama, no contribuyen a la exposición de la película y sí a la dosis de radiación[1]. En el rango de energía de los fotones de rayos-x en mamografía, las principales interacciones con el tejido mamario son debidas al efecto fotoeléctrico y al Compton.

El efecto fotoeléctrico es cuando un fotón colisiona con un electrón transfiriendo toda su energía, en el átomo esta energía es necesaria para superar la llamada energía de ligadura del electrón dentro del átomo, el resto es transferido como energía cinética a los electrones y entonces estos escapan dejando el átomo en un estado excitado.
Figura 4. Efecto fotoeléctrico, colisión de un fotón con un electrón dentro del átomo. [1]

La dispersión incoherente o Compton, Es la dispersión inelástica de fotones por los átomos, en la cual el fotón incidente transfiere parte de su energía a un electrón atómico, el cual es expulsado del átomo, el fotón es dispersado de su trayectoria en un ángulo ϕ con respecto a su dirección original y el electrón es expulsado con un ángulo θ.
Figura 5. Efecto Compton, dispersión inelástica delos fotones. [1]

Las energías en Mamografía digital varían en función del espesor de la mama, para cada espesor el rango de energía debe estar entre los valores que se muestran en la tabla I. [4]Tabla I. Valores de kVp relacionados con el espesor de la mama y con la combinación ánodo/filtro de un mamógrafo digital [4].

REFERENCIA

[1] Frenk J.(2002.) Manual de Control de Calidad en Mastografía. Secretaria de salud México.

[2] Chevalier M, Torres R.(2010). Mamografía digital. Física Medica 11.

[3] Castellano S. (2000). Guía técnica de mamografía en el cribado poblacional. Generalitat valenciana 44.

[4] Ortiz P, Pernicka F, Zednik M. (2006). Control de calidad en mamografía. Organismo Internacional de Energía Atómica OIEA, TECDOC-1517.

https://steemit.com/stem-espanol/@atheneav/funcionamiento-de-un-mamografo