¿Qué son los rayos X?
Los rayos X son un tipo de radiación electromagnética, invisible para el ojo humano, capaz de atravesar cuerpos opacos y de imprimir las películas fotográficas. Son un tipo de radiación ionizante, es decir, de alta energía, por lo que son capaces de eliminar un electrón (partícula negativa) de un átomo o molécula y causar su ionización. De todo el espectro electromagnético, sólo los rayos X y los rayos gamma son radiaciones ionizantes capaces de interaccionar con la materia, pero los rayos X se diferencian de los rayos gamma en que los rayos gamma se producen en el núcleo del átomo y los rayos X proceden de las capas externas de los electrones del átomo.
Al ser una radiación ionizante, los rayos X producen cambios químicos en las células y dañan el ADN. Estar sometidos a este tipo de radiaciones aumenta el riesgo de padecer ciertas enfermedades, como el cáncer. La radiación ionizante proviene de fuentes naturales, como el radón y los rayos cósmicos (rayos que entran en la atmósfera terrestre desde el espacio exterior), y de aparatos de obtención de imágenes médicas, como las máquinas de radiografía.
Los rayos X son radiaciones electromagnéticas capaces de atravesar la materia orgánica e impresionarla en una placa con material fotográfico. Dependiendo de la densidad de los tejidos, los rayos llegan en mayor o menor cantidad a la placa, creando una imagen en tonos negros, grises y blancos.
Los rayos X fueron descubiertos al azar el 8 de noviembre de 1895 por el físico alemán Wilhelm Conrad Roentgen mientras estudiaba el poder de penetración de los rayos catódicos. Observó que cada vez que hacía pasar una corriente eléctrica por un tubo de vacío se producía un resplandor fluorescente. Pero no había ninguna fuente de luz ultravioleta en el experimento de Röntgen y se sabía que los rayos catódicos viajan solo unos pocos centímetros en el aire. Por lo tanto, ni la luz ultravioleta ni los propios rayos catódicos podrían haber causado la fluorescencia. Así, Röntgen estableció que la fluorescencia se debía a la presencia de un tipo de rayos de naturaleza desconocida, por lo que los denominó rayos X. Siguiendo con sus experimentos, determinó que esas radiaciones desconocidas podían atravesar distintos tipos de materiales como papel, madera, aluminio, etcétera. Sin embargo, no atravesaban el plomo. Para demostrar que los rayos X atravesaban los materiales, utilizó placas fotográficas, demostrando que los objetos podían ser más o menos transparentes a los rayos X y que a su vez podía depender del espesor del objeto, lo cual le llevó a realizar las primeras radiografías humanas usando la mano de su mujer. La primera radiografía que tomó Roentgen causó gran impacto en todo el mundo y actualmente es un documento histórico, consultable en el foro nuclear. Con sus trabajos sobre rayos X ganó el Premio Nobel de Física en el año 1901.
¿Cómo funcionan los rayos X?
Los rayos X se generan dentro de una ampolla al vacío en donde se alinean un cátodo (asociado a un filamento incandescente que actúa como fuente de electrones) y un ánodo (asociado a un foco en donde se generan la radiación por el impacto de los electrones emitidos por el cátodo). El sistema se alimenta de una fuente de alto voltaje y se sitúa en el interior de una estructura metálica aislante (generalmente plomo) que presenta un diafragma por donde sale el haz de rayos X generado. La misión del diafragma o colimador es controlar la anchura del haz de rayos X producido, de modo que empleemos la mayor cantidad de radiación ortogonal al objeto a radiografiar y disminuyamos la radiación no ortogonal o dispersa.
El haz de rayos X que surge de la apertura del colimador se propaga en línea recta de modo isotrópico (en todas direcciones y con igual intensidad):
- Una parte se dispersa en el entorno (en función del grado de colimación).
- Otra parte, la radiación directa, atraviesa el objeto diana del estudio (en nuestro caso, la zona del cuerpo del paciente a estudio). De la radiación directa:
- Una parte es absorbida por el objeto diana en función de los parámetros físicos aplicados (amperaje y voltaje). Esta radiación es la que nos interesa que sea mínima, ya que, como hemos dicho, los rayos X son ionizantes, por lo que producen alteraciones en la materia, pudiendo producir alteraciones a nivel del ADN.
- Otra parte es reflejada fuera del objeto (el denominado efecto Compton). Para disminuir el efecto de esta radiación se coloca una rejilla antidifusora entre el cuerpo (objeto) y la placa radiográfica.
- Y otra es capaz de atravesarlo con la debida atenuación Esta última parte es la que va a ser útil para la producción de la imagen por su capacidad de velar más o menos la película radiográfica situada tras el objeto.
La placa radiográfica convencional es un soporte base tapizado por una gelatina que contiene haluros de plata. Dado que es alterable por la luz visible debe permanecer siempre a oscuras. Para su uso se introduce en un chasis que cuenta en su interior con unos elementos denominados placas de refuerzo que producen cierta luminiscencia que ayuda a potenciar la imagen creada por los rayos X.
¿Cómo se genera la imagen en la placa radiográfica?
Para obtener una radiografía:
- El tubo de rayos X emite un haz de radiación (rayos X)
- La radiación atraviesa el cuerpo del paciente.
- Los distintos tejidos la absorben en distintos grados según sus características.
- La radiación que logra atravesar los tejidos impresiona a la placa radiográfica.
- Los cristales de plata en la emulsión de la película absorben lo rayos X durante la exposición y almacenan la energía, formando un patrón, una imagen invisible dentro de los cristales de la emulsión en la película expuesta, el patrón de energía almacenada no se puede observar y se le conoce como imagen latente.
- Para obtener la imagen definitiva se han de realizar el revelado y la fijación.
La placa revelada mostrará una imagen en escala de grises, que representa a las distintas estructuras del cuerpo. Los haluros de plata de la placa se ennegrecen al oxidarse, es decir, al ser expuestos a radiaciones. La parte negra que vemos en la radiografía será la zona que haya recibido la radiación, debido a la acción de alguna sustancia química reductora que cede sus electrones a los haluros de plata durante el revelado. La parte blanca se origina por la acción de productos químicos que actúan sobre la zona de la radiografía que no se haya expuesto a la radiación en esa zona de la radiografía.
En una radiografía, el negro, indica que los rayos no han sido atenuados (atraviesan el tejido), decimos qué es radiotransparente o radiolúcido. Por el contrario, el blanco sugiere que la densidad del tejido no deja pasar la radiación y el término que lo describe es radiodenso o radiopaco.
El efecto de absorción, dispersión y penetración hace que en el cuerpo humano podamos encontrar 5 densidades radiológicas básicas, con las cuales vamos a poder interpretar una radiografía. Estas densidades se identifican como distintos tonos, del negro al blanco, en escala de grises y son:
- Aire – negro.
- Grasa – Gris más oscuro.
- Agua / Partes Blandas – Gris claro.
- Calcio / Hueso – Blanco.
- Metal – blanco opaco.
Sólo las 4 primeras densidades se encuentran naturalmente en el organismo. El metal siempre proviene del exterior, ya sea en la forma de cuerpos extraños, prótesis u otros dispositivos médicos. El material de contraste en radiología, contiene elementos de alto número atómico (bario, yodo) y por lo tanto su densidad es la del metal.
Hoy en día, la imagen analógica está siendo sustituida por la digital, donde se obtienen imágenes directamente en formato digital sin haber pasado previamente por la obtención de una imagen en una placa de película radiológica. En la radiología digital, la imagen es un fichero en la memoria de un ordenador o de un sistema que es capaz de enviarlo a través de una red a un servidor para su almacenamiento y uso posterior. El gran desarrollo de la radiología digital ha sido posible gracias a la irrupción de los PACS, que son sistemas de archivo y comunicación de imágenes médicas digitales, y las estaciones de Visualización y Diagnóstico. Además, los Servicios de Radiología de los hospitales españoles poseen sistemas de obtención de imágenes diagnósticas en los que la imagen que se obtiene es digital: TAC, RMI y Ecografía.
