INFORME Nº1 DETERMINACIÓN DE LA CAPA SEMIRREDUCTORA Y CALIDAD DE UN HAZ DE RAYOS X ALUMNO: Sánchez Soto José Carlos CODIGO : 2014000362 CURSO : Rayos X y diagnostico radiológico DOCENTE: PhD. Sandra Guzmán Calcina FECHA DE ENTREGA: 11/10/2019 INDICE I. Resumen II. Introducción 3 4 III. Objetivos 5 IV. Fundamento teórico 5 V. Metodología VI. Resultados VII. Observaciones 7 9 15 VIII. Conclusiones 15 IX. Bibliografía 16 I. Resumen El presente informe trata medularmente de los métodos para poder determinar la capa hemirreductora y la calidad del un haz de rayos X para un equipo de Rx convencional teniendo como principales objetivos la determinación del espesor semirreductor para haces de diferente energía así como el estudio del comportamiento espectral para cada uno de los filtros a añadir , se usaron materiales como , Cinta adhesiva ,cinta métrica ,y filtros de diferentes espesores , equipos como una maquina de rayos x , una laptop , un detector de radiación Radcall .Realizando el procedimiento adecuado para la medición de las dosis absorbidas se determinó el espesor semirreductor para cada uno de los filtros. Palabras clave: Semirreductor , Filtros , Radcall, equipo de Rx Abstract The present report deals medullarly with the methods to determine the hemirreducing layer and the quality of an X-ray beam for a conventional Xray equipment having as main objectives the determination of the semireductor thickness for beams of different energy as well as the study of the spectral behavior for each one of the filters to add , materials were used as , adhesive tape , tape measure , and filters of different thicknesses , equipment such as an x-ray machine , a laptop , a Radcall radiation detector .Performing the appropriate procedure for the measurement of absorbed doses was determined the semireductor thickness for each of the filters. Keywords: Semireductor , Filters , Radcall, x-ray machine II. Introducción Un haz de rayos X de diagnóstico se caracteriza por la obtencion de rayos X y la calidad del haz [ 1 ] . La salida de rayos X se expresa en términos de kerma en aire por unidad de carga del tubo (mAs) a una distancia especificada del foco del tubo, mientras que la calidad del haz se expresa en términos de la capa de valor medio (HVL). El HVL es el espesor de algún material que se requiere para disminuir la intensidad de la radiación a su mitad. La determinación de estos dos parámetros es muy importante para el control de calidad del equipo de rayos X y la estimación de la dosis del paciente. La salida de rayos X y la calidad del haz dependen de los ajustes de voltaje del tubo y de la filtración total del tubo. A medida que aumenta la configuración de voltaje del tubo, tanto la salida como el HVL aumentan, mientras que con el aumento en la filtración total, el HVL aumenta pero la salida disminuye. Behrman et al. han detectado el impacto del aumento de la filtración en la calidad de la imagen, la carga del tubo y la dosis efectiva para el paciente. [2. 3]. III. Objetivos a. b. IV. Determinar el espesor semirreductor para filtros de Aluminio con diferentes espesores. Determinar la calidad den haz de rayos X diagnóstico. Fundamento teórico Espesor hemireductor La intensidad de un haz de rayos X es una propiedad importante en la radiografía y puede reducirse a medida que penetra en un objeto por absorción o dispersión. La reducción de la intensidad del haz puede verse afectada por el número atómico del material absorbente o la energía del haz. En radiografía, los tecnólogos utilizan la capa de valor medio (HVL) para medir la calidad o la intensidad del haz. El HVL de un haz de rayos X se define como la cantidad de material absorbente que se necesita para reducir el haz a la mitad de su potencial original. HVL es una medida indirecta de la energía del fotón o la dureza del haz. HVL es una prueba de control de calidad importante, ya que se utiliza para medir si hay suficiente filtración en el haz de rayos X para eliminar la radiación de baja energía, que puede ser perjudicial. También ayuda a determinar el tipo y el grosor del blindaje requerido en la instalación[4] . En este experimento, el propósito es medir la calidad del haz de rayos X. Los materiales necesarios y la configuración se describen a continuación en la Figura 1[4]. FIGURA N°1 Disposición de experimentos típicos para la determinación de HVL [4]. Intensidad transmitida Para un haz estrecho de fotones monoenergéticos, el cambio en la intensidad del haz de rayos X a cierta distancia en un material se puede expresar en la forma de una ecuación como[5]: Dónde: dI yo n s = = = = dx = el cambio de intensidad la intensidad inicial el número de átomos / cm 3 una constante de proporcionalidad que refleja la probabilidad total de que un fotón se dispersa o absorbe El grosor incremental del material atravesado[5]. Cuando esta ecuación se integra, se convierte en[5]: El número de átomos / cm 3 (n) y la constante de proporcionalidad ( s ) generalmente se combinan para obtener el coeficiente de atenuación lineal ( m ). Por lo tanto la ecuación se convierte en[5]: Dónde: I = La intensidad de los fotones transmitidos a través de cierta distancia x. I0 = La intensidad inicial de los fotones. s = una constante de proporcionalidad que refleja la probabilidad total de que un fotón se dispersa o absorbe µ = el coeficiente de atenuación lineal X = distancia viajada V. Metodología Materiales y equipos Materiales FILTROS DE ALUMINIO Equipos 0 mmAL 1 Laptop 0.981 mmAL Programa Radcall 1.968 mmAL Equipo de Radiografia 2.959 mmAL Detector Radcall 3.952 mmAL 4.945 mmAL 5.939 mmAL Tabla Nº1 Materiales y equipos FIGURA N°2 Esquema usado para la realización de la experimentación. Procedimiento: Repitibilidad y exactitud del voltaje Se seleccionó una tensión de 80 kV (valor medido) y, 4 valores distintos de corriente y tiempo (o mAs) cubriendo el rango útil; b) Se Anotó los valores en la ficha; c) Luego se procedió a alinear el tubo y posicionarlo a la distancia foco-cámara recomendada por el fabricante del instrumento de medida y anotar el valor en la ficha; d) Se Ajustó el tamaño y centro del campo; e) Se realizó una exposición para el primer mAs seleccionado y anotar las medidas en la ficha, repetir 3 veces más; f) Se repitió la etapa anterior para los demás mAs seleccionados. Rendimiento, Repetibilidad y Linealidad de la Exposición Se Definió 3 valores de tiempo comúnmente utilizados; b) Se Nivelo el tubo de rayos X; c) Luego se Colocó el instrumento de medida sobre la mesa y posicionar el tubo en la distancia foco-instrumento recomendada por el fabricante; d) Se ajustó el tamaño y el centro del campo; e) Se Realizó la exposición para cada tiempo escogido; f) Se Anotó las lecturas en la ficha; h) Repetir el procedimiento para cada tiempo seleccionado. Espesor Hemirreductor a) Se Seleccionó una tensión de 90 kV (valor medido, sí posible); b) Se Colocó la cámara a 30cm de la mesa y posicionar el tubo a aproximadamente 1 m de distancia foco-cámara; c) Se Colimo el haz de manera que se cubra exactamente el volumen sensible de la cámara, e) Se Anotaron las lecturas en la ficha (repetir una o dos veces); f) Se Posiciono el filtro (3 mmAl para trifásico; 2,5 mmAl para 2 pulsos) próximo a la salida del colimador) y se realizó la exposición con los mismos parámetros (2 ó 3 veces) VI. RESULTADOS Corriente de tubo : 160 mA Kv mA µGy Lectura 1 81.4 42.70 342.7 Lectura 2 81.2 43.21 342.7 Lectura 3 81.2 43.21 343.0 Media 81.266 43,04 342.8 Tabla Nº2 variación de la corriente a voltaje constante lectura 1 Corriente de tubo : 200 mA Kv mA µGy Lectura 1 81.5 35.3 342.5 Lectura 2 81.6 35.74 343.2 Lectura 3 81.6 34.61 334.9 Media 81.566 35,22 340.2 Tabla Nº3 variación de la corriente a voltaje constante lectura 2 Corriente de tubo : 250 mA Kv mA µGy Lectura 1 81.6 28.26 336.9 Lectura 2 81.7 28.47 336.0 Lectura 3 81.2 28.47 337.3 Media 81.5 28,4 336.7 Tabla Nº4 variación de la corriente a voltaje constante lectura 3 Calculo de la exactitud del voltaje del tubo Deviacion maxima =100 × 𝑘𝑉𝑖𝑛𝑑 – 𝑘𝑉𝑚𝑒𝑑 𝑘𝑉𝑖𝑛𝑑 % 𝑘𝑉𝑖𝑛𝑑 = 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑘𝑉𝑚𝑒𝑑 = 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑜 𝐷𝑒𝑠𝑣𝑖𝑜 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 200 𝑚𝐴 (%) = 100 × (80 − 81.566)/80 = −1.96% 𝐷𝑒𝑠𝑣𝑖𝑜 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 160 𝑚𝐴 (%) = 100 × (80 − 81.266)/80 = −1.58% 𝐷𝑒𝑠𝑣𝑖𝑜 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑝𝑎𝑟𝑎 250 𝑚𝐴 (%) = 100 × (80 − 81.5)/80 = −1.88% Calculo para la Repetibilidad del voltaje del tubo Desvio Máximo = 100 × 𝑘𝑉1 −𝑘𝑉2 (𝑘𝑉1 +𝑘𝑉2 ) 2 % 𝑘𝑉1 𝑦 𝑘𝑉2 son los valores con mayor desviación 𝐷𝑒𝑠𝑣. 𝑀á𝑥. 160 𝑚𝐴(%) = 100 × 81.4 − 81.2 = 0.246% (81.4 + 81.2) 2 𝐷𝑒𝑠𝑣. 𝑀á𝑥. 200 𝑚𝐴(%) = 100 × 81.6 − 81.5 = 0.122% (81.6 + 81.5) 2 𝐷𝑒𝑠𝑣. 𝑀á𝑥. 250 𝑚𝐴(%) = 100 × 81.6 − 81.2 = 0.004% (81.6 + 81.2) 2 Rendimiento, Repetibilidad y Linealidad de la Exposición Lectura 1 Lectura 2 Lectura 3 µGy µGy µGy 160 200 250 342.7 342.5 336.9 342.7 343.2 336.0 343.0 334.9 337.3 342.8 340.2 336.7 mA Media Tabla Nº5 Variación de la corriente de tubo vs dosis absorbida. Valores de mAs = 160 × 0.0630 = 10.08 𝑚𝐴𝑠 200 × 0.0630 = 12.6 𝑚𝐴𝑠 250 × 0.0630 = 15.75 𝑚𝐴𝑠 mA Promedio [mGy] mGym2/mAs Promedio [µGy] µGy/mAs 200 0.3402 0.027 340.2 27 160 0.3428 0.034 342.8 34 250 0.3367 0.021 336.7 21.37 Tabla Nº6 Promedio de las dosis obtenidas. Calculo de la Linealidad de la exposición 𝐿𝑖𝑛𝑒𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 (%) = 100 × (𝑅1 − 𝑅2)/(𝑅1 + 𝑅2 ) Donde 𝑅1 𝑦 𝑅2 = 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑐𝑜𝑛 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑡 Linealidad (%)=100 × (27 − 21.37)/(27 + 21.37) = 11.639 Se consideran valores de linealidad aceptables si la desviación entre los dos valores discrepantes es menor a ± 20%. En este caso, la linealidad calculada se encuentra dentro del límite de tolerancia. Calculo de la repetitividad de la exposición mA 200 160 250 mA 200 160 250 mGy 0.3432 0.3427 0.3360 0.3425 0.3427 0.3369 𝐿𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 (𝑚𝐺𝑦) 0.3425 0.3430 0.3373 0.3349 0.3430 0.3373 𝐿𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 (mGy) 0.3349 0.3427 0.3369 Tabla Nº7 Lecturas de dosis absorbidas en mGy 𝑅𝑒𝑝𝑒𝑡𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 (%) = 100 × 𝐿1 − 𝐿2 , L1 > L2 (𝐿1 + 𝐿2) 2 𝑃𝑎𝑟𝑎 200 𝑚𝐴: 𝑅𝑒𝑝𝑒𝑡𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 (%) = 100 × 0.3425 − 0.3349 = 2.243 (0.3425 + 0.3349) 2 𝑃𝑎𝑟𝑎 160 𝑚𝐴: 𝑅𝑒𝑝𝑒𝑡𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 (%) = 100 × 0.3430 − 0.3427 = 0.087 (0.3430 + 0.3427) 2 𝑃𝑎𝑟𝑎 250 𝑚𝐴: 𝑅𝑒𝑝𝑒𝑡𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 (%) = 100 × mA 200 160 250 0.3373 − 0.3369 = 0.118 (0.3373 + 0.3369) 2 Repetibilidad (%) 2.243 0.087 0.118 Tabla N°8 Resultados obtenidos del cálculo de repetibilidad para cada mA. Calculo del Rendimiento de la exposición - Valor medio de los rendimientos discrepantes en la linealidad: µGy/mAs de cada mA : 0.027 80 2 -Si el valor de Kv medido es diferente de 80 Kv , corregir el rendimiento por (𝐾𝑣) mA Repetibilidad (%) 200 160 ( 80 2 ) = 1.961 81.6 ( 80 2 ) = 1.968 81.3 80 2 ( ) = 1.963 81.5 250 Tabla Nº9 Resultados del rendimiento para las exposiciones. Calculo de la repetibilidad de dosis sin filtro Con tensión: 90 Kv Dosis sin Filtro Kv 90.5 90.7 90.5 mGy 0.337 0.308 0.307 uGy 307.3 308.1 307.6 Media(mGy) 0.317 Repetibilidad (%) 𝐿𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 − 𝐿𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 9.316% 100 × (𝐿𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 + 𝐿𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 ) 2 Tabla Nº10 Repetibilidad de las dosis absorbidas sin filtros a 90 Kv. Dosis con Filtro Filtros Kv µGy mGy Media(mGy) 280.9 0.280 Repetibilidad (%) 𝐿𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 − 𝐿𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 100 × (𝐿𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 + 𝐿𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 ) 2 0.410% 0.981mm 90.5 279.5 0.279 0.279 1.968mm 90.3 0.386 % 90.0 0.259 0.258 0.244 0.258 2.959 mm 259.1 258.8 244.1 0.244 0.408% 245.7 0.245 3.952 mm 89.8 233.7 0.233 0.233 0.042% 89.8 233.6 0.233 4.945 mm 90.0 225.0 0.225 0.227 2.197% 89.8 230.7 0.230 5.939 mm 90 226.8 0.226 5.454 % 0.221 89.9 217.6 0.214 90 224.0 0.224 Tabla Nº11 Resultados de repetibilidad para diferentes espesores de filtro de mmAl. 𝑪𝑯𝑹(𝑭 = 𝟎. 𝟗𝟖 𝒎𝒎𝑨𝒍) = −𝟎.𝟗𝟖∗𝟎.𝟔𝟗𝟑 𝑪𝑯𝑹(𝑭 = 𝟏. 𝟗𝟔𝟖 𝒎𝒎𝑨𝒍 ) = 𝑪𝑯𝑹(𝑭 = 𝟐. 𝟗𝟓𝟗 𝒎𝒎𝑨𝒍) = 𝑪𝑯𝑹(𝑭 = 𝟑. 𝟗𝟓𝟐 𝒎𝒎𝑨𝒍) = 𝑪𝑯𝑹(𝑭 = 𝟒. 𝟗𝟒𝟓 𝒎𝒎𝑨𝒍) = 𝑪𝑯𝑹(𝑭 = 𝟓. 𝟗𝟑𝟗 𝒎𝒎𝑨𝒍) = 𝟎.𝟐𝟕𝟗 𝑳𝒏(𝟎.𝟑𝟏𝟕) = 5.319 mm −𝟏.𝟗𝟔𝟖∗𝟎.𝟔𝟗𝟑 𝟎.𝟐𝟓𝟖 𝑳𝒏(𝟎.𝟑𝟏𝟕) −𝟐.𝟗𝟓𝟗∗𝟎.𝟔𝟗𝟑 𝟎.𝟐𝟒𝟒 𝑳𝒏(𝟎.𝟑𝟏𝟕) −𝟑.𝟗𝟓𝟐∗𝟎.𝟔𝟗𝟑 𝟎.𝟐𝟑𝟑 𝑳𝒏(𝟎.𝟑𝟏𝟕) −𝟒.𝟗𝟒𝟓∗𝟎.𝟔𝟗𝟑 𝟎.𝟐𝟐𝟕 𝑳𝒏(𝟎.𝟑𝟏𝟕) −𝟓.𝟗𝟑𝟗∗𝟎.𝟔𝟗𝟑 𝟎.𝟐𝟐𝟏 𝑳𝒏(𝟎.𝟑𝟏𝟕) = 6.622 mm = 7.834 mm = 8.895 mm = 10.262 mm = 11.409 mm VII. Observaciones El equipo de rayos X presenta una filtración interna aparte de los filtros que se le pueda añadir La calibración del detector es muy importante para realizar correctamente la experiencia El detector se ubica a 30 cm de la mesa para evitar la radiación dispersa. VIII. Conclusiones Según lo experimentado se concluye lo siguiente: A medida que aumentamos el potencial en el tubo de rayos x (Kv) incrementa el espesor hemirreductor con esto se comprueba que al aumentar el Kv lo que generamos es incrementar la potencia del haz de radiación. La exactitud y repetibilidad del voltaje en el tubo de rayos x tienen un desvio pequeño en comparación al desvio máximo permitido de 10% por lo que se dice que el equipo no necesita ajuste dado que se encuentra calibrado El rendimiento, la linealidad y repetitividad de la exposición tienen un valor menor al límite permitido para cada uno de ellos. El uso de los filtros genera un aumento en el error por repetitividad, por otro lado, este error no es considerable debido que está dentro de los parámetros establecidos por arcal49. IX. Referencias bibliográficas [1] Madison (2002) Publishing Informe de la Asociación Americana de Físicos en Medicina No. 74. Control de calidad en radiología de diagnóstico. ( 1–19 ) Medical Physics Publishing . [2] Behrman,(2003)RH El impacto del aumento de la filtración de Al en la carga del tubo de rayos X y la calidad de la imagen en radiología de diagnóstico. Med . Fis . 2003 ; 30 : 69–78 [3] Behrman (1998 ), RH y Yasuda, G. Dosis efectiva en radiología de diagnóstico en función de la filtración por haz de rayos X para una dosis de salida constante y una densidad de película constante. Med . Fis ; 25 : 780–790 [4] Laura LeBlanc. (2015). HALF VALUE LAYER. junio 10 , 2019, de QUALITY CONTROL IN RADIOGRAPHY Sitio web: http://qcinradiography.weebly.com/halfvalue-layer/half-value-layer [5] NDT . (2014). 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