Fundamentos

Fundamentos de Física Médica
Volumen 2. Bases físicas, equipos y control de calidad en radiodiagnóstico
su relleno con un electrón de una capa superior, con emisión de un fotón de
energía característica, este fotón tendrá una dirección aleatoria y, en la inmensa
mayoría de los casos, distinta de la del fotón incidente. En definitiva, cuando
se produce una interacción por efecto fotoeléctrico, el haz pierde un fotón
que ya no llegará al sistema de imagen. En la figura 1 se muestra un esquema
de este proceso.
La absorción fotoeléctrica es un fenómeno preponderante cuando la
energía del fotón incidente es superior pero próxima a la de enlace de un
electrón atómico. Es importante tener presente que, para una energía fotónica
superior a la de enlace, la probabilidad de interacción fotoeléctrica es
aproximadamente proporcional a Z 3 /E 3 , donde Z es el número atómico del
material y E, la energía del fotón incidente. Eso explica por qué resulta tan
patente la presencia del tejido óseo (rico en calcio, de número atómico igual
a 20) o de los contrastes yodados (número atómico del yodo igual a 53) en un
entorno de tejidos biológicos compuestos mayoritariamente de hidrógeno,
carbono, nitrógeno y oxígeno, de números atómicos 1, 6, 7 y 8, respectivamente.
También explica por qué la radiografía convencional emplea energías
de rayos X relativamente moderadas y cómo al incrementarse la energía se
reduce drásticamente el contraste de las imágenes.
1.2.2. Dispersión Compton
La dispersión Compton, o dispersión inelástica, tiene lugar de manera predominante
cuando la energía del fotón incidente es muy superior a la energía
de enlace del electrón afectado. Cuando se produce (véase figura 2), el fotón
no es absorbido sino dispersado con un cambio de dirección y una pérdida
de energía que es pequeña para ángulos de dispersión también pequeños y
mayor para dispersiones más importantes.
La probabilidad de la interacción Compton no está correlacionada con el
número atómico sino con la densidad electrónica del material, que es aproximadamente
constante para todos los componentes de los tejidos biológicos con la
excepción del hidrógeno, que presenta un valor cercano al doble de lo normal.
Además, la interacción Compton reduce su probabilidad al aumentar la energía,
pero de manera inversamente proporcional a la primera potencia de ésta.
En lo que a la formación de imágenes afecta, se puede resumir que la interacción
Compton distingue poco entre unos materiales biológicos y otros,
que da lugar a la aparición de radiación dispersa (la cual llegará al soporte
de imagen sin correlación con las estructuras atravesadas por el haz) y que
va siendo más dominante que el efecto fotoeléctrico conforme aumenta la
energía de los rayos X.
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