Fundamentos de Física Atómica y Ondas

Conceptos de Estructura Atómica

1. ¿Qué significa la palabra “átomo” en griego?

   
   

   La palabra «átomo» proviene del griego «átomos» (ἄτομος), que significa «indivisible» o «que no se puede cortar». Los filósofos griegos pensaban que el átomo era la partícula más pequeña y fundamental de la materia.

2. ¿Qué son los números Z y A de un elemento?

   • Número Z (Número Atómico): Es el número de protones en el núcleo de un átomo. Define el elemento químico y su posición en la tabla periódica.
   • Número A (Número Másico): Es la suma del número de protones y neutrones (nucleones) en el núcleo. Representa la masa aproximada del átomo.

3. ¿Cómo se llaman los átomos con el mismo número de protones, pero distinto número de neutrones?

   Se llaman isótopos. Pertenecen al mismo elemento químico (mismo Z) pero tienen diferente número másico (A).

4. ¿Qué es el período de semidesintegración?

   El período de semidesintegración o vida media es el tiempo necesario para que la mitad de los átomos de una muestra radiactiva se desintegren. Es una constante característica de cada isótopo radiactivo.

5. ¿Qué magnitud mide la cantidad de desintegraciones radiactivas por segundo?

   La magnitud es la actividad radiactiva. Su unidad en el Sistema Internacional es el Becquerel (Bq), donde 1 Bq = 1 desintegración por segundo. Otra unidad común es el Curie (Ci).

6. ¿Cómo se llaman los átomos con el mismo número de protones, pero distinto número de electrones?

   Se llaman iones. Si tienen menos electrones que protones, son cationes (carga positiva). Si tienen más electrones que protones, son aniones (carga negativa).

7. ¿Qué ocurre cuando un electrón de la corteza gana suficiente energía y escapa del átomo?

   El átomo se convierte en un ion positivo o catión. Este proceso específico se llama ionización.

Propiedades de las Ondas Electromagnéticas

10. ¿Qué es una onda?

    Una onda es una perturbación que se propaga a través de un medio (o del vacío, en el caso de las electromagnéticas) transportando energía, pero sin transporte neto de materia.

11. Define los siguientes parámetros de una onda:

    • Longitud de onda (λ): Distancia entre dos puntos consecutivos que están en el mismo estado de vibración (p. ej., entre dos crestas).
    • Frecuencia (f): Número de oscilaciones o ciclos completos que ocurren en un punto por unidad de tiempo. Su unidad es el Hercio (Hz).
    • Período (T): Tiempo que tarda en completarse un ciclo u oscilación completa. Es el inverso de la frecuencia (T = 1/f).
    • Velocidad de propagación (v): Velocidad a la que la onda se desplaza a través del medio. v = λ * f.
    • Amplitud (A): Desplazamiento máximo de la onda desde su posición de equilibrio. Está relacionada con la intensidad o energía de la onda.

12. Ordena de mayor a menor energía las siguientes ondas electromagnéticas:

    Rayos-γ > Rayos-X > Ultravioleta > Visible > Infrarrojo > Microondas > Radio

13. ¿Qué técnica de imagen se basa en el comportamiento magnético de los protones?

    La Imagen por Resonancia Magnética (IRM).

14. ¿Qué modalidad de radioterapia coloca fuentes radiactivas dentro o muy cerca del tumor?

    Se llama Braquiterapia.

Generación e Interacción de Rayos X

Respuestas Breves (Selección Múltiple)

1. b) Wilhelm Conrad Röntgen en 1895
2. b) 10 nm y 0,01 nm
3. b) Radiación de frenado (Bremsstrahlung)
4. b) Parte discreta
5. c) mAs
6. b) La capa hemirreductora (CHR)
7. c) Efecto fotoeléctrico
8. b) Efecto Compton
9. c) N = N₀e⁻ᵤₓ (Fórmula de atenuación)
10. b) El filamento del cátodo
11. c) Tungsteno
12. c) 1-2%
13. b) Ánodo rotatorio
14. b) Efecto anódico o talón
15. c) 2,5 mm Al eq
16. b) Rejilla antidifusora
17. c) Rejilla móvil (Bucky)
18. c) CR (Radiografía Computarizada)
19. c) Resolución espacial
20. c) Rectificador
21. c) Generador de alta frecuencia
22. b) CAE (Control Automático de Exposición) o Phototimer
23. d) 80%
24. c) Resonancia Magnética
25. b) Efecto fotoeléctrico

Preguntas de Desarrollo y Conceptos Clave

1. Menciona los dos componentes principales que forman el espectro de rayos X:

   El espectro se compone de una parte continua (radiación de frenado o Bremsstrahlung) y una parte discreta (rayos X característicos).

2. Nombra los tres tipos principales de interacción de los rayos X con la materia en el rango de energías de diagnóstico:

   Efecto Fotoeléctrico, Efecto Compton y Creación de pares (esta última por encima de 1.02 MeV).

3. Menciona dos ventajas clave de los sistemas de Radiografía Digital (DR) frente a los sistemas de Radiografía Computarizada (CR):

   1. La imagen está disponible casi al instante, sin necesidad de un paso adicional de procesamiento.
   2. Mayor eficiencia y sensibilidad, lo que permite reducir la dosis al paciente.

4. Nombra al menos tres factores que afectan a la cantidad de rayos X emitidos:

   El valor de mAs, el kVp, la filtración y la distancia (ley del inverso del cuadrado).

5. ¿Qué dos componentes eléctricos esenciales forman parte del generador de rayos X?

   El circuito del filamento (baja tensión) para calentar el cátodo y el circuito de alto voltaje para acelerar los electrones hacia el ánodo.

6. Menciona dos métodos para minimizar la radiación dispersa en la formación de la imagen:

   1. Usar colimadores para restringir el tamaño del haz.
   2. Utilizar rejillas antidifusoras entre el paciente y el detector.

7. Según el documento, ¿qué dos interacciones son las más relevantes para la formación de la imagen en radiología diagnóstica y por qué?

   El Efecto Fotoeléctrico (proporciona alto contraste) y el Efecto Compton (genera radiación dispersa que degrada el contraste). La creación de pares no es relevante a las energías diagnósticas típicas.

Formación y Procesamiento de la Imagen Radiográfica

Respuestas Breves (Selección Múltiple)

1. a) Base y emulsión
2. c) Bromuro de plata
3. c) Latitud
4. c) Película mamográfica de emulsión única
5. a) No superior a 20 °C
6. b) Hidroquinona
7. b) Eliminar los cristales de halogenuros no expuestos
8. b) Fluorescencia
9. c) Capa reflectora
10. b) Moteado cuántico
11. b) Pantallas de baja velocidad
12. b) Una lámina de fósforo (IP)
13. b) Láser rojo
14. c) Edad del paciente (es opcional)
15. c) Proyección de datos mediante luz sobre la película sin revelar
16. c) 256
17. b) Compatibilidad con equipos analógicos existentes
18. c) Limitada resolución espacial
19. b) La DR no requiere revelado y ofrece imagen inmediata
20. b) Intensificador de imagen
21. a) Aumentar el tamaño del foco (para reducir tiempo de exposición)
22. b) Lo aumenta
23. b) Usar colimadores y rejillas antidifusoras
24. b) Imagen sobreexpuesta o subexpuesta
25. b) El rango de exposición que produce imagen aceptable

Preguntas de Desarrollo y Conceptos Clave

1. Nombra las cuatro etapas principales del proceso de revelado automático de una película radiográfica:

   Revelado, Fijado, Lavado y Secado.

2. Menciona dos diferencias principales entre una película de doble emulsión y una película mamográfica:

   La película de doble emulsión tiene emulsión en ambas caras y se usa con dos pantallas, mientras que la película mamográfica tiene una sola emulsión y se usa con una pantalla para lograr mayor nitidez.

3. Explica brevemente en qué se diferencian la fluorescencia y la fosforescencia en las pantallas de refuerzo:

   La fluorescencia es la emisión de luz solo mientras la pantalla recibe radiación. La fosforescencia es la emisión que continúa después de cesar la radiación, lo cual es un efecto no deseado.

4. ¿Cuál es la función principal de las pantallas de refuerzo?

   Convertir los rayos X en luz visible, lo que permite reducir la dosis de radiación necesaria para impresionar la película.

5. Menciona dos ventajas del sistema de Radiología Digital Directa (DR) frente al sistema de Radiología Computarizada (CR):

   1. Captura de la imagen inmediata en la pantalla.
   2. Eliminación del paso físico de llevar la placa a un lector externo.

6. Nombra los dos componentes clave que debe contener un marcador general en una imagen radiográfica:

   Nombre y apellidos del paciente, y un número de identificación único (como la historia clínica). (También se acepta: Fecha del examen y Marcador direccional).

7. ¿Qué es una Image Plate (IP) y en qué sistema se utiliza?

   Es una lámina de fósforo (ej. fluorobromuro de bario) que almacena una imagen latente al ser expuesta a rayos X. Se utiliza en el sistema de Radiología Digital Indirecta o Computarizada (CR).

8. Menciona dos factores que afectan negativamente la nitidez de una imagen radiográfica:

   1. Un tamaño de punto focal grande (borrosidad geométrica).
   2. El movimiento del paciente (borrosidad cinética).

9. Además del kilovoltaje (kV), menciona dos factores que influyen en el contraste de la imagen:

   La cantidad de radiación dispersa y el correcto procesado/revelado de la película. (También se acepta: el tipo de película y el uso de rejillas antidifusoras).

10. Nombra dos causas técnicas comunes que obligan a repetir una radiografía:

    1. Sobreexposición o subexposición.
    2. Defectos en el procesado.