Funcionamiento de un mamógrafo.

atheneav (51)in #stem-espanol • 7 years ago (edited)

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].