Interacción de la Radiación Ionizante: Fundamentos Físicos y Efectos Biológicos en Imagenología

Fundamentos de la Interacción de la Radiación Ionizante con la Materia

La interacción de la radiación con la materia es fundamental para comprender tanto la formación de imágenes médicas como los riesgos biológicos asociados. A continuación, se detallan los principales efectos y mecanismos de interacción.

Efectos de la Radiación

1. Efecto Fotográfico

Es la capacidad de la radiación para producir cambios en las emulsiones fotográficas, lo cual se manifiesta por un ennegrecimiento tras el revelado. El conjunto de contrastes de radiación que hay en el emergente forma una “imagen de radiación”, la cual se hace visible mediante:

• Radiografía Analógica: Una película como en la fotografía.
• Radioscopia/Fluoroscopia: Pantalla de vidrio o fluorescente.
• Radiografía Digital: Lámina fotoestimulable que convierte la radiación en imagen digital.

2. Efecto Ionizante

La ionización es la separación de electrones de los átomos por acción de la radiación ionizante. Como resultado, se producen electrones libres (cargados negativamente) y el átomo se convierte en un ion (cargado positivamente). Este proceso es utilizado en la dosimetría para medir la cantidad de radiación.

El número de ionizaciones producidas es proporcional a la intensidad de la radiación.

3. Efecto Biológico (Radiobiología)

La Radiobiología estudia las modificaciones lesivas que se producen en el organismo tras la absorción de la energía de la radiación ionizante. Ejemplos de estas afecciones incluyen:

• Anemia
• Alopecia
• Cáncer

4. Efecto Luminiscente

Materiales como el Sulfato de zinc, el Wolframato de calcio y el Yoduro de cesio se emplean en pantallas luminiscentes:

• Pantallas de refuerzo de los chasis.
• Pantallas fluorescentes en Radioscopia.

Al aumentar la intensidad de la radiación, la luminiscencia crece. Por ello, la pantalla fluorescente emite más luz en aquellos lugares en los que inciden los rayos X de mayor intensidad, convirtiendo un contraste invisible de rayos X en uno visible de luz, llamado imagen fluoroscópica.

Interacciones Fundamentales de los Fotones

1. Efecto Fotoeléctrico

Para que se produzca el efecto fotoeléctrico, el fotón incidente ha de superar la Energía (E) del enlace del electrón (e). La interacción fotoeléctrica es más probable cuando la Energía del fotón y la del enlace del electrón están próximas. La probabilidad es proporcional al número atómico de la materia.

Ventajas en Imagenología Médica:

• No hay producción de radiación dispersa, pues toda la energía es absorbida.
• Se produce un excelente contraste entre los distintos tejidos del cuerpo.

Inconveniente:

Al no haber radiación dispersa, toda la energía de los fotones es absorbida por el paciente, lo que incrementa la dosis recibida.

2. Dispersión Clásica (Colisión Elástica)

Este efecto se produce cuando un fotón de Radiación Electromagnética (REM) colisiona con un átomo e interacciona con un electrón sin llegar a arrancarlo, excitando al átomo diana. El átomo libera su exceso de energía en forma de rayos X dispersados con una longitud de onda igual a la del rayo incidente, aunque sufre un cambio de dirección.

Condiciones de Ocurrencia:

• Se produce en radiaciones con longitud de onda larga, poco energéticas y de baja frecuencia.
• Ocurre cuando la materia está formada por átomos con número atómico elevado.

Este proceso produce una dispersión de energía. Carece de importancia radiodiagnóstica en los rayos utilizados en diagnóstico, donde se conoce como dispersión coherente.