La salida de un tubo de rayos X se describe con tres conceptos: calidad, cantidad y exposición (exposure). La clave para usar correctamente los mandos de la consola es saber qué ajuste modifica cuál de estas magnitudes.
¿Cantidad o calidad?
En palabras de Bushberg: la calidad describe la penetración del haz; los fotones de mayor energía tienen una capa hemirreductora (CHR) mayor y una "calidad" más alta. La cantidad se refiere al número de fotones que componen el haz (Bushberg, p. 201).1 Según la misma fuente, la salida del tubo la determinan seis factores: material del blanco (ánodo), tensión del tubo (kV), corriente del tubo (mA), tiempo de exposición, filtración del haz y forma de onda del generador (Bushberg, p. 201).1
kVp — tensión del tubo
El kVp (kilovoltio-pico) es la tensión de pico aplicada al tubo. Según Bushberg, la tensión del tubo (kV) determina la energía máxima del espectro de frenado (bremsstrahlung) y afecta a la calidad del espectro emitido; además, la eficiencia de producción es aproximadamente proporcional al cuadrado del kV en el rango de energías diagnósticas (Bushberg, p. 201).1
El efecto crítico en la imagen es el contraste. Bushberg lo afirma con claridad: para la misma exploración y región corporal, un kV más bajo aumenta la dosis del paciente, pero el contraste del objeto (subject contrast) disminuye con un kV más alto (Bushberg, p. 223).1 Por eso:
- Un kV bajo se prefiere en la imagen ósea y cuando se usan medios de contraste yodados/baritados, porque un kV bajo realza el contraste mediante el efecto fotoeléctrico en estructuras de número atómico alto (calcio Z≈20, yodo Z=53, bario Z=56) (Bushberg, p. 223).1
- Un kV alto (típicamente ~120 kV en la radiografía de tórax) se usa para reducir el contraste de forma deliberada, de modo que las costillas no oculten en exceso el tejido pulmonar (Bushberg, p. 223).1
El kV también se elige según el grosor corporal: para una muñeca delgada bastan ~55 kV, mientras que para abdomen/columna lumbar se necesitan 75–90 kV; usar 55 kV en el abdomen daría una dosis prohibitivamente alta (Bushberg, p. 223).1
mA — corriente del tubo
El mA (miliamperio) fija la velocidad del flujo de electrones del cátodo al ánodo; la intensidad de rayos X (fotones por unidad de tiempo) es proporcional a la corriente del tubo (Bushberg, p. 199).1 Es decir, el mA no cambia la energía/calidad del haz; solo fija la velocidad de producción de fotones. Los sistemas modernos pueden trabajar con mA altos (p. ej. 500–800 mA); un mA más alto permite tiempos de exposición más cortos (Bushberg, p. 223).1
s — tiempo de exposición
El tiempo (s) es cuánto dura la producción de rayos X (Bushberg, p. 199).1 Como el número total de fotones depende del producto de mA por tiempo, el tiempo de exposición afecta directamente a la cantidad total y a la dosis. En la práctica, un tiempo corto es importante para reducir la borrosidad por movimiento; por eso a menudo se sube el mA y se acorta el tiempo.
mAs — corriente × tiempo
El mAs es la corriente del tubo (mA) por el tiempo de exposición (s). Según Bushberg, la cantidad de rayos X es directamente proporcional al producto de mA por el tiempo (mAs) (Bushberg, p. 199).1 La sección 7.6 lo deja aún más claro: al mismo kV y a la misma distancia, la fluencia de rayos X es linealmente proporcional al mAs: duplique el mAs y la fluencia se duplica (Bushberg, p. 223).1
Su efecto en la imagen es el ruido: al aumentar el número de fotones, disminuye el ruido cuántico (mottle). Bushberg señala que el mAs se aumenta para mejorar la relación señal-ruido, y que cuando se absorben menos fotones en el detector, el ruido de imagen aumenta (Bushberg, p. 201, 225).1 Pero el mAs también eleva directamente la dosis del paciente: ahí está el compromiso.
La relación central
Bushberg reúne todo esto en una sola relación:
En el mismo lugar se indica que la calidad de los rayos X depende del kV, de la forma de onda del generador y de la filtración del tubo (Bushberg, p. 202).1 En la práctica, esto dice dos cosas: (1) la cantidad aumenta de forma lineal con el mAs y de forma cuadrática con el kV; (2) si quiere cambiar la dosis/el número de fotones sin cambiar el contraste/la calidad, su herramienta es el mAs; si quiere cambiar la penetración y el contraste, su herramienta es el kV.
Resumen: ¿qué parámetro cambia qué?
| Parámetro | ¿Qué significa? | Efecto principal | Resultado en imagen / clínico |
|---|---|---|---|
| kVp | Tensión del tubo (pico) | Calidad (penetración) + cantidad (∝kV²) | kV alto → contraste ↓, dosis ↓; kV bajo → contraste ↑, dosis ↑ |
| mA | Corriente del tubo (velocidad del flujo de electrones) | Velocidad de producción (cantidad/segundo) | No cambia la calidad por sí solo; mA alto → tiempo corto |
| s | Tiempo de exposición | Contribuye a la cantidad total | Tiempo corto → borrosidad por movimiento ↓ |
| mAs | mA × s | Cantidad (∝mAs) y dosis (lineal) | mAs ↑ → ruido ↓ pero dosis ↑ |
| Filtración | Filtrado del haz | Aumenta la calidad (endurece) | Dosis en piel ↓ |
En resumen: la clave para gobernar la técnica radiográfica es establecer bien el reparto de tareas entre el kVp y el mAs: uno (el kVp) fija el carácter del haz y el contraste, el otro (el mAs) fija el número de fotones, el ruido y la dosis.
Calculadora de dosis — relativa
Mueva los deslizadores; la dosis relativa se calcula respecto al valor de referencia. Relación: dosis ∝ mAs · kVp² · 1/distancia²
Nota: Esta herramienta muestra el cociente de dosis, no mGy; la dosis real depende del equipo, la filtración, el material del ánodo/filtro y el paciente. Relaciones: Exposure ∝ kV² (Bushberg Ec. 6-12), salida ∝ mAs (lineal), intensidad ∝ 1/distancia² (ley del inverso del cuadrado).1
Referencias
- Bushberg JT, Seibert JA, Leidholdt EM, Boone JM. The Essential Physics of Medical Imaging, 3rd ed. Lippincott Williams & Wilkins, 2011. Bölüm 6 (X-Ray Production, X-Ray Tubes, and X-Ray Generators) ve Bölüm 7.6 (Technique Factors in Radiography). Atıflardaki sayfa numaraları bu baskıya aittir.
- IAEA. Diagnostic Radiology Physics: A Handbook for Teachers and Students (STI/PUB/1564), 2014. iaea.org