La radiografía es una técnica de obtención de imágenes que utiliza rayos X , rayos gamma o radiaciones ionizantes y no ionizantes similares para ver la forma interna de un objeto. Las aplicaciones de la radiografía incluyen la radiografía médica (radiografía "diagnóstica" y "radiografía terapéutica") y la radiografía industrial . Se utilizan técnicas similares en la seguridad de los aeropuertos (donde los "escáneres corporales" generalmente utilizan rayos X de retrodispersión ). Para crear una imagen en la radiografía convencional , un generador de rayos X produce un haz de rayos X y lo proyecta hacia el objeto. Una cierta cantidad de rayos X u otra radiación es absorbida por el objeto, dependiendo de la densidad y la composición estructural del objeto. Los rayos X que pasan a través del objeto son capturados detrás del objeto por un detector (ya sea una película fotográfica o un detector digital). La generación de imágenes bidimensionales planas mediante esta técnica se denomina radiografía de proyección . En la tomografía computarizada (TC), una fuente de rayos X y sus detectores asociados giran alrededor del sujeto, que a su vez se mueve a través del haz cónico de rayos X producido. Cualquier punto dado dentro del sujeto es atravesado desde muchas direcciones por muchos haces diferentes en diferentes momentos. La información sobre la atenuación de estos haces se recopila y se somete a cálculos para generar imágenes bidimensionales en tres planos (axial, coronal y sagital) que pueden procesarse posteriormente para producir una imagen tridimensional.
Los orígenes de la radiografía y de 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 los huesos 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 versiones contradictorias sobre su descubrimiento, ya que Röntgen hizo quemar sus notas de laboratorio después de su muerte, pero esta es una reconstrucción probable de sus biógrafos: [3] [4] Röntgen estaba investigando los rayos catódicos utilizando 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 débil resplandor verde en la pantalla, a aproximadamente un metro de distancia. Röntgen se dio cuenta de que algunos rayos invisibles que provenían del tubo pasaban a través del cartón para hacer brillar la pantalla: pasaban a través de un objeto opaco para afectar la película detrás de él. [5]
Röntgen descubrió el uso médico de los rayos X cuando tomó una fotografía de la mano de su esposa en una placa fotográfica formada por rayos X. La fotografía de la mano de su esposa fue la primera fotografía de una parte del cuerpo humano realizada con rayos X. Cuando vio la imagen, dijo: "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 compañero. 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 por primera vez un tubo de descarga diseñado por Ivan Pulyui . En enero de 1896, tras conocerse el descubrimiento de Röntgen, Frank Austin, del Dartmouth College, probó todos los tubos de descarga del laboratorio de física y descubrió que sólo el tubo de Pulyui producía rayos X. Esto se debía a que Pulyui había incluido en el tubo un «objetivo» oblicuo de mica , utilizado para sujetar 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 a los rayos X la muñeca de Eddie McCarthy, a quien Gilman había tratado unas semanas antes por una fractura, 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]
Los rayos X se empezaron a utilizar 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. Al principio, muchos tipos de personal realizaban radiografías en los hospitales, incluidos físicos, fotógrafos, médicos, enfermeras e ingenieros. La especialidad médica de la radiología creció a lo largo de muchos años en torno a la nueva tecnología. Cuando se desarrollaron nuevas pruebas de diagnóstico, fue natural que los radiólogos se formaran en esta nueva tecnología y la adoptaran. En la actualidad, los radiólogos también realizan fluoroscopia , tomografía computarizada , mamografía , ecografía , medicina nuclear e imágenes por resonancia magnética . Aunque un diccionario no especializado podría definir la radiografía de forma bastante estricta como "tomar imágenes de rayos X", esto ha sido durante mucho tiempo solo una parte del trabajo de los "departamentos de rayos X", los 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 significar radiógrafo . El término japonés para la radiografía, rentogen (レントゲン) , comparte su etimología con el término original en inglés.
Dado que el cuerpo está formado por diversas sustancias con diferentes densidades, se pueden utilizar radiaciones ionizantes y no ionizantes para revelar la estructura interna del cuerpo en un receptor de imágenes resaltando estas diferencias mediante 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 llevan a cabo radiólogos , mientras que el análisis de imágenes generalmente lo realizan radiólogos . Algunos radiólogos 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 de las cuales tiene una aplicación clínica diferente.
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 utilizando una pantalla fluorescente, que luego se captura en una película fotográfica , puede ser capturada por una pantalla de fósforo para ser "leída" más tarde 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 a la radiografía de proyección. Es una investigación de costo relativamente bajo con un alto rendimiento diagnóstico . La diferencia entre las partes blandas y duras del cuerpo se debe principalmente al hecho de que el carbono tiene una sección transversal de rayos X muy baja en comparación con el calcio.
La tomografía computarizada o tomografía computarizada (anteriormente conocida como tomografía axial computarizada, donde 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 se ven como si el paciente fuera cortado en rebanadas como pan (de ahí que "tomografía" - "tomo" significa "rebanada"). Aunque la TC utiliza una mayor cantidad de radiación X ionizante que las radiografías diagnósticas (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 apnea. También se utilizan a menudo agentes de contraste , dependiendo de los tejidos que se necesiten ver. Los radiólogos realizan estos exámenes, a veces junto con un radiólogo (por ejemplo, cuando un radiólogo realiza una biopsia guiada por TC ).
La densitometría ósea o DEXA se utiliza principalmente para las pruebas de osteoporosis . No es una radiografía de proyección, ya que los rayos X se emiten en dos haces estrechos que se escanean a lo largo del paciente, a 90 grados uno del otro. Por lo general, se toman imágenes de la cadera (cabeza del fémur ), la parte inferior de la espalda ( columna lumbar ) o el talón ( calcáneo ), y se determina la densidad ósea (cantidad de calcio) y se le asigna un número (una puntuación T). No se utiliza para la obtención de imágenes óseas, ya que la calidad de la imagen no es lo suficientemente buena como para generar una imagen diagnóstica precisa de fracturas, inflamación, etc. También se puede utilizar para medir la grasa corporal total, aunque esto no es común. La dosis de radiación recibida de las exploraciones DEXA es muy baja, mucho menor que los exámenes de radiografía de proyección. [ cita requerida ]
La fluoroscopia es un término inventado por Thomas Edison durante sus primeros estudios sobre rayos X. El nombre hace referencia a la fluorescencia que vio mientras miraba una placa brillante bombardeada con rayos X. [10]
La técnica proporciona radiografías de proyección en movimiento. La fluoroscopia se realiza principalmente para ver el movimiento (de tejido o de un agente de contraste) o para guiar una intervención médica, como una angioplastia, la inserción de un marcapasos o la reparación o reemplazo de una articulación. Esta última a menudo se puede realizar en el quirófano, utilizando una máquina de fluoroscopia portátil llamada arco en C. [11] Puede moverse alrededor de la mesa de cirugía y generar imágenes digitales para el cirujano. La fluoroscopia biplanar funciona de la misma manera que la fluoroscopia de plano único, excepto que muestra dos planos al mismo tiempo. La capacidad de trabajar en dos planos es importante para la cirugía ortopédica y de columna y puede reducir los tiempos de operación al eliminar el reposicionamiento. [12]
La angiografía es el uso de la fluoroscopia para visualizar el sistema cardiovascular. Se inyecta un medio de contraste a base de yodo en el torrente sanguíneo y se observa su desplazamiento. Dado que la sangre líquida y los vasos no son muy densos, se utiliza un medio de contraste de alta densidad (como los átomos de yodo grandes) para visualizar los vasos con rayos X. La angiografía se utiliza para detectar aneurismas , fugas, bloqueos ( trombosis ), crecimiento de nuevos vasos y colocación de catéteres y stents. La angioplastia con balón a menudo se realiza con angiografía.
La radiografía de contraste utiliza un agente de radiocontraste, un tipo de medio de contraste , para hacer que las estructuras de interés se destaquen visualmente de su fondo. Los agentes de contraste son necesarios en la angiografía convencional y se pueden utilizar tanto en la radiografía de proyección como en la tomografía computarizada (llamada TC de contraste ). [13] [14]
Aunque técnicamente no son técnicas radiográficas debido a que no utilizan rayos X, las modalidades de diagnóstico por imágenes como la PET y la MRI a veces se agrupan en la radiografía porque el departamento de radiología de los hospitales maneja todas las formas de diagnóstico por imágenes . El tratamiento con radiación se conoce como radioterapia .
La radiografía industrial es un método de prueba no destructiva en el que se pueden examinar muchos tipos de componentes fabricados para verificar la estructura interna y la integridad de la muestra. La radiografía industrial se puede realizar utilizando rayos X o rayos gamma . Ambos son formas de radiación electromagnética . La diferencia entre las distintas formas de energía electromagnética está relacionada con la longitud de onda . Los rayos X y gamma tienen la longitud de onda más corta y esta propiedad conduce a la capacidad de penetrar, atravesar y salir de varios materiales como el acero al carbono y otros metales. Los métodos específicos incluyen la tomografía computarizada industrial .
La calidad de la imagen dependerá de la resolución y la densidad. La resolución es la capacidad de una imagen de mostrar estructuras muy próximas entre sí como entidades separadas en la imagen, 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 está determinado por el área del haz de electrones que incide en el ánodo. Una fuente de fotones grande produce más borrosidad en la imagen final y empeora con un aumento en la distancia de formación de la imagen. Esta borrosidad se puede medir como una contribución a la función de transferencia de modulación del sistema de imágenes.
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 una tomografía computarizada abdominal es de 10 mSv. [15] La Asociación Estadounidense de Físicos en Medicina (AAPM) ha declarado que los "riesgos de las imágenes médicas a dosis de pacientes inferiores a 50 mSv para procedimientos únicos o 100 mSv para procedimientos múltiples durante 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 las Radiaciones Atómicas y la Comisión Internacional de Protección Radiológica . No obstante, las organizaciones radiológicas, incluida la Sociedad Radiológica de Norteamérica (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. [16]
El plomo es el material de protección 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 coste. 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 tanto, hay una probabilidad muy pequeña de que no haya interacción en distancias muy grandes. Por tanto, el apantallamiento del haz de fotones es exponencial (la longitud de atenuación es cercana a la longitud de radiación del material); al duplicar el espesor del apantallamiento, el efecto de apantallamiento se eleva al cuadrado.
En la tabla de esta sección se muestran los espesores recomendados de blindaje de plomo en función de la energía de los rayos X, según las Recomendaciones del Segundo Congreso Internacional de Radiología. [17]
En respuesta a la creciente preocupación del público sobre las dosis de radiación y el progreso continuo de las mejores prácticas, se formó la Alianza para la Seguridad Radiológica en Imágenes Pediátricas dentro de la Sociedad de Radiología Pediátrica . En concierto 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 que está diseñada para mantener estudios de imágenes de alta calidad mientras se utilizan las dosis más bajas y las mejores prácticas de seguridad radiológica disponibles en pacientes pediátricos. [18] Esta iniciativa ha sido respaldada y aplicada por una lista creciente de varias 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 Americano de Radiología, la Sociedad Radiológica de Norteamérica, la Asociación Americana de Físicos en Medicina y la Sociedad Americana de Tecnólogos Radiológicos han lanzado una campaña similar para abordar esta cuestión en la población adulta llamada Image Wisely. [19] La Organización Mundial de la Salud y el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) de las Naciones Unidas también han estado trabajando en esta área y tienen proyectos en curso diseñados para ampliar las mejores prácticas y reducir la dosis de radiación al paciente. [20] [21] [22]
Contrariamente al consejo que enfatiza la realización de radiografías solo cuando es en interés del paciente, evidencia reciente sugiere que se utilizan con mayor frecuencia cuando a los dentistas se les paga por servicio. [23]
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En medicina y odontología, las imágenes de radiografías de proyección y tomografías computarizadas generalmente utilizan rayos X creados por generadores de rayos X , que 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 de fotones de rayos X que pueden utilizarse en radiografía industrial o investigación, como los betatrones , los aceleradores lineales (linacs) y los sincrotrones . Para los rayos gamma , se utilizan fuentes radiactivas como el 192 Ir , el 60 Co o el 137 Cs .
Se puede colocar una rejilla antidispersión 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 del paciente. [24]
Los detectores se pueden dividir en dos categorías principales: detectores de imágenes (como placas fotográficas y películas de rayos X ( película fotográfica ), ahora en su mayoría reemplazados por varios 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 el equipo y los procedimientos de protección radiológica sean efectivos de manera continua). [25] [26] [27]
A cada imagen se le añade un marcador anatómico radiopaco. Por ejemplo, si al paciente se le radiografía la mano derecha, el radiólogo incluye un marcador radiopaco "R" dentro del campo del haz de rayos X como indicador de qué mano se ha tomado la imagen. Si no se incluye un marcador físico, el radiólogo puede añadir el marcador del lado correcto más tarde como parte del posprocesamiento digital. [28]
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 formado por un tubo de vacío con una amplia superficie de entrada recubierta en su interior con yoduro de cesio (CsI). Cuando los rayos X inciden sobre un material fosforescente, el fotocátodo adyacente a él emite electrones. Estos electrones se enfocan mediante lentes electrónicas dentro del intensificador hacia una pantalla de salida recubierta de materiales fosforescentes. La imagen de salida se puede grabar a través de una cámara y visualizar. [29]
Los dispositivos digitales conocidos como detectores de matriz son cada vez más comunes en fluoroscopia. Estos dispositivos están hechos de detectores pixelados discretos conocidos como transistores de película delgada (TFT) que pueden funcionar indirectamente mediante el uso de fotodetectores que detectan la luz emitida por un material centelleador como CsI, o directamente mediante la captura de los electrones producidos cuando los rayos X inciden en el detector. Los detectores directos no tienden a experimentar el efecto de desenfoque o dispersión causado por los centelleadores fosforescentes o por las pantallas de película, ya que los detectores se activan directamente por los fotones de rayos X. [30]
La radiografía de energía dual es aquella en la que las imágenes se adquieren utilizando dos voltajes de tubo separados . 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 . [31]
