Rayos X en el diagnóstico médico – absorción, espectro de rayos X y TC
FísicaFísica cuántica y nuclearEdades 17–18Laboratorio virtual
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Un haz de rayos X atraviesa distintas capas de tejido: el tejido blando absorbe poco y el hueso absorbe mucho más, lo que da contraste a la imagen en la película. Ajusta la tensión del tubo, el grosor del tejido y el tipo de tejido para ver cómo la ley de absorción I = I₀·e^(−µx) determina la calidad de la imagen, y por qué hay que sopesar con cuidado la dosis de radiación del paciente. La pantalla Espectro de rayos X muestra el espectro continuo con su longitud de onda mínima λmin = hc/(eV) y las líneas características Kα y Kβ del ánodo; registra λmin frente a V para hallar la constante de Planck. La pantalla Tomografía (TC) toma muchas proyecciones de un corte del abdomen y lo reconstruye por retroproyección filtrada, con números TC (HU), medio de contraste y dosis.
Lección: Aplicaciones de la física en el diagnóstico médico
Qué muestra
Los rayos X se atenúan de forma exponencial en la materia, I = I₀·e^(−µx); el hueso tiene un µ mayor que el tejido blando, lo que da contraste a la radiografía, y los rayos más duros (más kV) penetran mejor pero dan menos contraste. La pantalla Espectro de rayos X muestra el espectro continuo de frenado, que termina en λmin = hc/(eV), y las líneas Kα y Kβ del ánodo cuando eV supera la energía de la capa K. La pantalla Tomografía reconstruye un corte del abdomen a partir de proyecciones tomadas desde muchos ángulos, con números TC, medio de contraste y el compromiso entre dosis y ruido.
Cómo usarla
En Absorción, mueve Grosor, Tensión del tubo y Fracción ósea y compara el contraste y la dosis relativa. En Espectro de rayos X, cambia Tensión del tubo V, Ánodo (blanco), Corriente del tubo y Filtro de aluminio, pulsa Registrar con varias tensiones y usa la gráfica de λmin frente a 1/V para hallar h. En Tomografía, pulsa Escanear, reduce el Número de proyecciones, desmarca Filtrar antes de retroproyectar, marca Medio de contraste inyectado y toca la imagen para leer números TC.
Parámetros que puedes cambiar
- Tensión del tubo 40–140 kV
- Grosor de la parte del cuerpo 2–30 cm
- Fracción de hueso en el trayecto 0–60 %
- Pantalla Absorción, Espectro de rayos X, Tomografía (TC)
- Tensión del tubo (espectro) 10–150 kV
- Material del ánodo Wolframio, Molibdeno, Cobre
- Corriente del tubo 1–10 mA
- Grosor del filtro de aluminio 0–5 mm
- Eje horizontal del espectro Longitud de onda, Energía del fotón
- Proyecciones de TC 1–180
- Dosis de TC Baja, Estándar, Alta
- Filtro en la reconstrucción de TC
- Medio de contraste
Preguntas para explorar
- ¿Por qué el hueso se ve más claro que el tejido blando en la imagen de rayos X?
- ¿Por qué al subir la tensión del tubo λmin se acorta, pero la línea Kα sigue en la misma longitud de onda?
- ¿Por qué una imagen de TC hecha con pocas proyecciones muestra rayas, y qué cambia el filtro?
