INTRODUCCIÓN: Las radiaciones electromagnéticas más energéticas reciben el nombre de radiaciones ionizantes porque tienen la suficiente energía para arrancar electrones de los átomos, convirtiéndolos en iones, provocando reacciones químicas que pueden afectar a moléculas del organismo. Las radiaciones ionizantes son aquellas cuya energía supera los 10eV (1eV = 1,602 10-19 julios).
1.- TIPOS DE RADIACIONES IONIZANTES
1.1.- EN FUNCIÓN DE SU MASA
– RADIACIONES ELECTROMAGNÉTICAS: Constituidas por fotones (sin masa). Tipos: rayos X y rayos g.
– RADIACIONES “DE PARTÍCULAS”: Constituidas por partículas con masa. Tipos: alfa, beta, neutrones, etc.
1.2.- EN FUNCIÓN DE SU CAPACIDAD IONIZANTE
– RADIACIONES DIRECTAMENTE IONIZANTES: Constituidas por partículas con carga eléctrica. Tipos: alfa, beta, etc.
– RADIACIONES INDIRECTAMENTE IONIZANTES: Estas radiaciones provocan la mayoría de las ionizaciones a través de los electrones que liberan. Constituidas por partículas sin carga eléctrica. Tipos: rayos X, rayos g, neutrones, etc.
2.- CALIDAD Y CANTIDAD DE RADIACIÓN
– La calidad de radiación es la energía de cada partícula.
– La cantidad de radiación es el número de partículas que la constituyen.
3.- RADIACIÓN ALFA
– Calidad de radiación: Entre 1 y 10 MeV.
– Son muy ionizantes.
– La elevada carga de la partícula alfa hace que interaccione fuertemente con otras cargas de un material, perdiendo rápidamente su energía, con lo que recorre distancias muy cortas (decenas de µm en un tejido vivo). Pueden atravesar la epidermis en regiones donde la piel es fina.
– Su elevada masa impide que se desvíe significativamente de su trayectoria inicial: recorre la materia en línea recta.
4.- RADIACIÓN BETA Y DE ELECTRONES
– La calidad de la radiación: Oscila entre 0 y un valor máximo característico del nucleido emisor (varios MeV).
– Son menos ionizantes pero más penetrantes que las anteriores.
– Su escasa carga hace que su interacción con la materia sea más débil que en el caso de la radiación alfa, pudiendo recorrer varios milímetros en los tejidos vivos. Llegan a la capa basal de la epidermis.
– Su bajísima masa permite desviaciones en su trayectoria, tanto mayor cuanto menor es su velocidad.
– Interaccionan con otros electrones atómicos provocando ionizaciones o con los núcleos atómicos mediante colisión radiactiva.
– Concepto de colisión radiactiva: Cuando pasa cerca de un núcleo atómico una partícula libre con carga eléctrica (p. ej., un electrón), ésta desvía su trayectoria y pierde energía cinética. Dicha energía cinética se pierde en forma de fotón.
5.- RADIACIÓN DE NEUTRONES: Atraviesan con mayor facilidad los metales pesados, mientras que depositan su energía en los núcleos de los átomos ligeros (hidrógeno). Por consiguiente, esta radiación puede atravesar las paredes de los edificios, pero son absorbidas por las personas.
6.- RADIACIONES X Y GAMMA
– La calidad de la radiación γ es característica del radionucleido emisor.
– Son radiaciones más penetrantes y menos ionizantes que las anteriores (no tienen masa ni, por tanto, carga eléctrica).
– Interaccionan con los átomos mediante uno de los siguientes mecanismos: dispersión coherente, efecto fotoeléctrico, efecto Compton, materialización, desintegración fotónica.
7.- ABSORBENTE
– Es la materia situada en la trayectoria de la radiación.
– Los factores del absorbente que determinan la magnitud de la interacción son:
· Espesor (x): Es la longitud del absorbente medida en la dirección de la trayectoria de la radiación. A mayor espesor, mayor número de interacciones.
· Densidad (ρ): Es la masa/el volumen. A mayor densidad, mayor número de interacciones.
· Composición química: Representada por el número atómico efectivo (Z), es decir, la media ponderada de los números atómicos correspondientes a los elementos químicos que componen el absorbente.
8.- MECANISMOS DE INTERACCIÓN DE LAS RADIACIONES X Y GAMMA
8.1.- DISPERSIÓN COHERENTE
– También denominada dispersión clásica o dispersión de Thomson.
– El fotón desvía su trayectoria (forma parte de la radiación dispersa o secundaria) sin perder energía al interaccionar con un electrón de una órbita externa.
– Se da, sobre todo, en fotones de < 10 KeV.
– Representa el 8% de las interacciones en radiología dental.
8.2.- EFECTO FOTOELÉCTRICO
– Es la emisión de electrones por parte de un material cuando inciden sobre su superficie ciertas radiaciones de pequeña longitud de onda.
– El fotón cede toda su energía a un electrón atómico, generalmente de una órbita cercana al núcleo, con lo que el electrón (fotoelectrón) sale del átomo.
– El fotoelectrón puede salir despedido en sentido opuesto al de la radiación incidente.
– El átomo, ionizado, se desexcita emitiendo fotones de baja energía, que serán absorbidos sin que salgan del absorbente.
– La probabilidad de que un fotón sufra un efecto fotoeléctrico es directamente proporcional a Z3 e inversamente proporcional a E3 (E es la energía del fotón). Es la interacción predominante en los tejidos blandos con fotones < 20 KeV y en el hueso con fotones < 40 KeV.
– Representa el 30% de las interacciones en radiología dental.
8.3.- EFECTO COMPTON
– El fotón cede parte de su energía a un electrón atómico, generalmente de una órbita alejada del núcleo, con lo que el electrón (comptonelectrón o electrón Compton) sale del átomo.
– El comptonelectrón sale siempre despedido en el mismo sentido que traía la radiación incidente.
– Lo que queda del fotón, con menor energía y tras desviar su trayectoria, constituye el llamado fotón emergente (radiación dispersa o secundaria). Cuanta más energía haya perdido el fotón, mayor será la desviación de su trayectoria. El fotón emergente puede salir en sentido opuesto al del fotón incidente (radiación retrodispersa).
– La probabilidad de que un fotón sufra un efecto Compton es inversamente proporcional a E y no depende de Z.
– Representa el 62% de las interacciones en radiología dental (el 30% de los fotones emergentes salen de la cabeza del paciente).
8.4.- MATERIALIZACIÓN
– Es la formación de pares.
– El fotón interacciona con un núcleo, transformándose en materia, concretamente en un electrón y un positrón.
– La energía mínima para materializarse es la equivalente a las masas del electrón y el positrón = 1,02 MeV. Si E > 1,02 MeV, el exceso se reparte equitativamente entre el electrón y el positrón en forma de energía cinética.
– El electrón ocupará un hueco libre en el átomo.
– El positrón acabará coincidiendo con un electrón libre, de modo que ambos se aniquilarán, transformándose en dos fotones de radiación gamma de idéntica energía (0,51 MeV) emitidos en la misma dirección y sentidos opuestos.
– La probabilidad de que un fotón se materialice es directamente proporcional a Z y a E.
– Esta interacción no se produce en radiología dental, pues la calidad de radiación (máximo de unos 70 KeV) es muy inferior a la necesaria.
8.5.- DESINTEGRACIÓN FOTÓNICA: Los fotones de E > 10 MeV pueden ser absorbidos por los núcleos, provocando una reacción nuclear (transformación del núcleo).
9.- ABSORCIÓN Y DISPERSIÓN: En una interacción, una parte de la energía de la radiación pasa a los electrones del absorbente (absorción) y otra parte da lugar a nuevos fotones con trayectoria diferente de la radiación incidente (dispersión).
10.- UTILIDAD DE CADA TIPO DE INTERACCIÓN EN RADIOLOGÍA
– Cuanto menor es la calidad de la radiación, la proporción de fotones que interaccionan por efecto fotoeléctrico(inversamente proporcional a E3) es mayor, con lo que los materiales de mayor Z absorben más radiación (directamente proporcional a Z3) que el resto. Por consiguiente, en la imagen radiológica podrán distinguirse materiales de distinta composición química. La diferencia relativa de absorción (absorción diferencial) entre dos materiales dependerá de lo diferentes que sean sus números atómicos efectivos y densidades: (Z1/Z2)3 y (ρ1/ ρ2).
– Cuanto mayor es la calidad de la radiación, mayor es la proporción de fotones que interaccionan por efecto Compton (aunque inversamente proporcional a E, disminuye proporcionalmente más el número de efectos fotoeléctricos, pues este último no depende de E, sino de E3). Como la absorción por efecto Compton no depende de Z, los materiales con distinta composición química absorberán la radiación en la misma proporción, siendo indistinguibles en la imagen radiológica, excepto que tengan diferente densidad. La absorción diferencial entre dos materiales sólo dependerá de lo diferentes que sean sus densidades: (ρ1/ ρ2).
11.- RADIODENSIDAD O DENSIDAD RADIOLÓGICA
– Es igual al tipo de absorbente según su capacidad de atenuar los rayos X. Tal capacidad depende de Z y ρ.
– Clasificación de los absorbentes de menor a mayor radiodensidad:
* Densidad aire: gases.
* Densidad grasa: grasa.
* Densidad agua: tejidos blandos.
* Densidad calcio o hueso: tejidos calcificados.
* Densidad metal: metales, medios de contraste positivos (como el yodo o el bario).
Los más radiodensos se llaman radiopacos y los menos radiodensos se denominan radiolúcidos o radiotransparentes.
