La física de radiaciones es uno de los bloques que más peso tienen en el examen de las oposiciones de Técnico de Radiodiagnóstico, y también uno de los que más miedo da al principio. No porque sea imposible de entender, sino porque requiere asimilar conceptos que no son intuitivos y que, si no se trabajan bien desde el principio, se mezclan y generan confusión en los test.
En este artículo repasamos los conceptos fundamentales de física de radiaciones que aparecen sistemáticamente en los exámenes de esta oposición, con explicaciones claras y orientadas directamente al formato test.
El tubo de rayos X: componentes y funcionamiento
El tubo de rayos X es el corazón del equipamiento de radiodiagnóstico y uno de los temas más preguntados en los exámenes. Conviene conocerlo bien.
Un tubo de rayos X está compuesto por una **ampolla de cristal al vacío** que contiene dos electrodos: el **cátodo** (electrodo negativo, donde se produce la emisión de electrones) y el **ánodo** (electrodo positivo, donde los electrones impactan y se produce la radiación X).
El cátodo está formado por un filamento de tungsteno que, al calentarse por efecto Joule, emite electrones por **emisión termoiónica**. Los electrones emitidos se aceleran hacia el ánodo gracias a la diferencia de potencial (tensión) entre los dos electrodos.
Cuando los electrones impactan contra el ánodo, se producen dos tipos de radiación:
– Radiación de frenado (Bremsstrahlung): los electrones se frenan al interaccionar con el núcleo de los átomos del ánodo y emiten fotones de rayos X con un espectro continuo de energías.
– Radiación característica: los electrones arrancan electrones de las capas internas de los átomos del ánodo, y la reorganización electrónica resultante emite fotones con energías características del material del ánodo (generalmente tungsteno).
Solo el 1% aproximadamente de la energía cinética de los electrones se convierte en rayos X. El 99% restante se transforma en calor, de ahí la importancia de los sistemas de refrigeración del ánodo.
Parámetros técnicos clave del tubo:
– kV (kilovoltios): determina la energía (y por tanto la penetrabilidad) de los fotones emitidos. A mayor kV, mayor energía y mayor poder de penetración.
– mA (miliamperios): determina la cantidad de electrones emitidos por unidad de tiempo, y por tanto la cantidad de radiación (la dosis).
– mAs (miliamperios por segundo): producto de mA y tiempo de exposición; determina la dosis total entregada al paciente y la densidad de la imagen.
Interacción de la radiación con la materia
Cuando los fotones de rayos X atraviesan la materia (el cuerpo del paciente, por ejemplo), interaccionan con ella de diferentes formas. Las más relevantes en diagnóstico son:
Efecto fotoeléctrico: El fotón es absorbido completamente por un átomo, que expulsa un electrón de sus capas internas. Es el mecanismo predominante a bajas energías (por debajo de 100 keV aproximadamente) y es especialmente importante en tejidos con alto número atómico (como el hueso o los medios de contraste yodados). No produce radiación dispersa significativa, por lo que contribuye al contraste de la imagen.
Efecto Compton: El fotón interacciona con un electrón libre o débilmente ligado, cediéndole parte de su energía y desviándose de su trayectoria. Produce radiación dispersa, que es la gran enemiga de la calidad de imagen y la principal fuente de irradiación del personal sanitario. Es el mecanismo predominante en el rango de energías habitual del diagnóstico médico (entre 100 keV y 1 MeV aproximadamente) y en tejidos blandos.
Producción de pares: Se produce cuando un fotón de muy alta energía (por encima de 1,02 MeV) interacciona con el núcleo de un átomo. No es relevante en diagnóstico convencional, pero sí en radioterapia y en algunos equipos de medicina nuclear.
Magnitudes y unidades radiológicas: las que más preguntan
Este es uno de los apartados que más confusión genera en los test. Conviene memorizarlos bien.
| Magnitud | Unidad SI | Definición simplificada |
|---|---|---|
| Actividad | Becquerel (Bq) | Número de desintegraciones por segundo de una fuente radiactiva |
| Exposición | Coulomb/kg (C/kg) | Ionización producida en el aire por la radiación X o gamma |
| Dosis absorbida | Gray (Gy) | Energía absorbida por unidad de masa de tejido |
| Dosis equivalente | Sievert (Sv) | Dosis absorbida ponderada según el tipo de radiación (factor de calidad) |
| Dosis efectiva | Sievert (Sv) | Dosis equivalente ponderada según la radiosensibilidad de los tejidos |
Truco para los test: cuando una pregunta pregunte por la unidad de medida de la dosis que recibe un trabajador o un paciente y puede haber daño biológico, la respuesta es casi siempre el Sievert (Sv). El Gray (Gy) mide energía absorbida sin considerar el tipo de radiación ni la radiosensibilidad del tejido.
Radioprotección: los tres principios
Los principios de radioprotección del sistema ICRP (Comisión Internacional de Protección Radiológica) son materia segura en cualquier examen de radiodiagnóstico:
Justificación: Ninguna exposición a la radiación debe llevarse a cabo a menos que produzca un beneficio neto positivo para el individuo o la sociedad. Toda exploración radiológica debe estar justificada clínicamente.
Optimización (principio ALARA): La dosis debe mantenerse tan baja como sea razonablemente posible (As Low As Reasonably Achievable), teniendo en cuenta factores económicos y sociales. En la práctica, esto significa usar el menor tiempo de exposición, la mayor distancia posible a la fuente y la mayor protección adecuada.
Limitación de dosis: Los individuos no deben estar expuestos a dosis superiores a los límites establecidos por la normativa. Estos límites son diferentes para trabajadores profesionalmente expuestos y para el público general.
Dosis límite para trabajadores (recuerda estos datos):
– Dosis efectiva: 20 mSv/año (promedio en 5 años, con un máximo de 50 mSv en un año)
– Dosis equivalente en el cristalino: 20 mSv/año
– Dosis equivalente en extremidades y piel: 500 mSv/año
Los tres factores de protección radiológica operacional:
– Tiempo: reducir al mínimo el tiempo de exposición
– Distancia: la dosis disminuye con el cuadrado de la distancia (ley del inverso del cuadrado)
– Blindaje: interponer material absorbente entre la fuente y el trabajador o paciente
Conceptos adicionales que suelen caer en los test
Radiación ionizante vs. no ionizante: Los rayos X, la radiación gamma y los rayos cósmicos son ionizantes (tienen suficiente energía para arrancar electrones de los átomos). La resonancia magnética usa ondas de radiofrecuencia (no ionizantes). La ecografía usa ultrasonidos (no es radiación electromagnética).
Efecto estocástico vs. determinístico: Los efectos estocásticos (como el cáncer radioinducido) no tienen umbral de dosis y su probabilidad aumenta con la dosis. Los efectos determinísticos (como el eritema cutáneo o la catarata) sí tienen umbral de dosis y su gravedad aumenta con la dosis.
Tejidos más radiosensibles: Los de mayor tasa de división celular. En orden: médula ósea, gónadas, cristalino, tiroides, mama, pulmón.
Este repaso cubre los conceptos de física de radiaciones que aparecen con mayor frecuencia en los exámenes de oposiciones de Técnico de Radiodiagnóstico. En Aulamed trabajamos todos estos contenidos con explicaciones detalladas, esquemas visuales y test por bloque temático para que los fijes de forma sólida antes del examen.
