MEDICINA NUCLEAR

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MEDICINA NUCLEAR 
RADIACIONES. Conceptos Básicos de Física Atómica 
ESTRUCTURA NUCLEAR 
Dimensiones del núcleo atómico 
El diámetro nuclear está aproximadamente en el orden de 10
-12
 cm, mientras que el diámetro de todo el átomo 
es de 10
-8
. 
Partículas elementales del núcleo 
En el núcleo existen fundamentalmente dos tipos de partículas elementales: ”protones” y “neutrones”, las que 
reciben el nombre de “nucleones”. Los neutrones son partículas que en reposo, tienen masa pero no tienen carga, 
mientras que los protones también tienen masa en reposo y tienen carga positiva. Se acepta que en el núcleo existen 
otras partículas especiales, denominadas mesones y muones, que están encargados de mantener unidos a los 
nucleones dentro del núcleo. También se describen muchas otras partículas que son emitidas por los núcleos 
atómicos y son formadas en el momento de su emisión. Si bien los electrones no se encuentran como tales en los 
núcleos atómicos, los electrones negativos constituyen las partículas atómicas que se ubican en los orbitales que 
rodean la masa nuclear. 
 
Nucleidos 
Se clasifican según sus características nucleares en: 
 Z A N CE EJEMPLO 
ISÓTOPO Igual Diferente Diferente Diferente 
35
Cl 
36
Cl 
ISÓBARO Diferente Igual Diferente Diferente 
130
Te 
130
I 
ISOTONO Diferente Diferente Igual Diferente 
2
H 
3
He 
ISOMERO Igual Igual Igual Diferente 
113m
In 
113
In 
 
Z: Número Atómico A: Número Másico N: Número de Neutrones CE: Contenido Energético 
1. Los isótopos tienen el mismo número de electrones orbitales, de manera tal que su comportamiento químico 
es igual para todos los isótopos de un elemento. En cambio, difieren en sus características físicas, entre ellas su 
estabilidad nuclear; de manera tal que existen isótopos que son “estables” y otros que son: “inestables o 
radioactivos”. 
2. Los isóbaros son nucleídos con comportamiento químico es distinto. 
3. Los isómeros son nucleídos que tienen igual Z y A, pero difieren en su contenido energético. 
La masa de un núcleo = energía que se libera al destruirlo en MeV (electronvoltio). 
Factores de Estabilidad Nuclear 
Resulta difícil imaginar cómo en los átomos estables pueden coexistir hasta 100 protones concentrados en la 
pequeña masa de su núcleo sin que se destruya por repulsión eléctrica (por tener cargas positivas). Indudablemente 
deben actuar fuerzas opuestas superiores a las originadas en la repulsión columbiana de los protones. Se cree que 
éstas fuerzas son por lo menos dos: “la tensión superficial nuclear y las fuerzas de cambio”. 
Tensión superficial nuclear: fuerza de cohesión o atracción molecular. La tensión superficial nuclear tiende a 
contrarrestar el efecto de repulsión mutua entre los protones y disminuye la eficacia relativa a medida que los átomos 
aumentan de tamaño. 
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Fuerzas de cambio: se cree que los protones y neutrones no se encuentran definidos como tales en el núcleo, 
sino que debe existir alguna forma intermedia (nucleón), que se asocia a las cargas eléctricas poseídas en común. 
Estas cargas eléctricas están determinadas por los “mesones π o piones” (partículas que tienen cargas positivas o 
negativas que se intercambian rápidamente para que los “nucleones” alternen entre los estados de “neutrón y 
protón”). De esto resulta un estado más bajo de energía que se convierte en un factor poderoso para mantener la 
estabilidad nuclear. Las fuerzas de cambio muestran efectos de saturación, de manera tal que los nucleones tiendan 
a parecerse formando cuatro de ellos (dos protones y dos neutrones) es decir, un sistema cerrado igual a una 
partícula alfa, que se verá más adelante. Partiendo de estas fuerzas de cambio surge el concepto de relación 
neutrón-protón. 
 
Relación neutrón-protón 
Como vimos, cada espacio atómico tiene variedades isotópicas que difieren entre 
sí por su número de neutrones. Pero, en cuanto a la cantidad existe un máximo y un 
mínimo número de neutrones que pueden contener los átomos de un elemento sin que 
éstos pierdan su estabilidad. Cuando crece el número de protones se necesita por cada 
protón más de un neutrón para que un átomo sea estable (aumenta la relación neutrón-
protón). 
Todos los átomos que se encuentran por encima o por debajo de la línea de 
estabilidad son “inestables o radioactivos”. Cuando “N” supera el valor máximo 
permisible, es decir, cuando la relación neutrón-protón es mayor que la que permite la 
estabilidad, los neutrones que por sí son inestables, eliminan parte de su masa en forma de radiación beta negativa, 
transformándose en un protón y acercándose de esta manera a la línea de estabilidad. Si la relación neutrón-protón 
es menor que la necesaria para la estabilidad, es decir que existe un exceso relativo de protones, éstos se 
transforman en un neutrón mediante la emisión de una radiación beta positiva; de esta manera el átomo se acerca a 
la línea de estabilidad. 
 
Defecto de masa. Energía de unión 
Si sumamos las masas individuales de los nucleones constituyentes de un núcleo comprobaremos que nos da 
un valor mayor que el que obtenemos si sumamos las masas del núcleo ya formado. La diferencia entre los valores 
se conoce como “defecto de masa”. El defecto de masa es la cantidad de masa que se transforma en energía si 
construimos un núcleo dado a partir de la cantidad de nucleones necesarios. A su vez, ésta cantidad de energía es la 
que se necesita para romper ese núcleo en sus partículas constituyentes. La energía de unión máxima corresponde a 
los elementos más estables y viceversa. 
 
RADIACIONES ATÓMICAS 
Se define como radiación a una forma de emisión de energía a partir de un cuerpo. Las radiaciones atómicas 
comprenden dos grandes grupos: radiaciones corpusculares y electromagnéticas. Corpusculares--> tienen masa en 
reposo, son cantidades más o menos grandes de masa nuclear, que como tales son emitidas por los átomos 
radioactivos al desintegrarse. Las que tienen una relación más directa con la medicina son las: alfa, beta negativas, 
beta positivas y neutrones. Por otro lado, las radiaciones electromagnéticas--> no tienen masa en reposo. La mayoría 
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de las mismas tienen alguna aplicación médica, siendo las más importantes: rayos infrarrojos, luz visible, luz 
ultravioleta, rayos X y rayos gamma. 
Todas las radiaciones atómicas pueden producir ionización (formación de pares iónicos) cuando interaccionan 
con la materia. Desde el punto de vista biológico y médico se denominan radiaciones ionizantes a aquellas capaces 
de producir ionización en cantidades manifiestas en los tejidos biológicos 
 
Teorías sobre la naturaleza de las radiaciones electromagnéticas 
Las radiaciones electromagnéticas tienen un comportamiento tanto de ondas como de partículas. Este 
concepto es avalado por el hecho de que éstas radiaciones presentan tanto fenómenos ondulatorios como: 
refracción, difracción e interferencia; y corpusculares como: los fenómenos fotoeléctricos y Compton de los rayos X y 
gamma. 
 
Modelo ondulatorio 
La ley de Coulomb se debe a que las cargas eléctricas crean alrededor de las esferas un campo eléctrico que 
manifiesta su efecto. De modo similar, toda carga eléctrica en movimiento origina en su alrededor “un campo 
magnético”. Las perturbaciones eléctricas y magnéticas se propagaban en el espacio como un movimiento 
ondulatorio que tiene la velocidad de la luz, y las ondas de radio (ondas Herzianas) cumplen las mismas leyes de 
refracción y reflexión que las ondas de luz. Se pudo determinar, entonces, que la diferencia entre ambas está dada 
por las distintas longitudes de onda. Con posterioridad se fueron descubriendo la totalidad de las radiaciones que 
integran hoy el denominado “espectro electromagnético”. 
De acuerdo con la teoría electromagnética, estas radiaciones son producidas por oscilaciones atómicas,es 
decir cargas eléctricas que efectúan un movimiento oscilante. Estas oscilaciones determinan que el campo eléctrico 
que rodea a la carga cambie en forma periódica y a su vez produzca un campo magnético también oscilante, 
perpendiculares entre sí, constituyendo las radiaciones electromagnéticas. Todas las radiaciones que integran el 
espectro electromagnético tienen la misma naturaleza y velocidad en el vacío: 2.997.925 cm/s (velocidad de la luz), 
diferenciándose sólo por su origen, energía, longitud de onda y frecuencia. Estas tres últimas variables están 
interrelacionadas entre sí, de la siguiente manera: 
 
 
 Amplitud de onda (a): es la magnitud máxima de perturbación. 
 Longitud de onda (λ): es la distancia entre dos cimas sucesivas. 
 Frecuencia de onda (υ): es el número de ciclos que se producen 
en la unidad de tiempo. 
 λ = c / υ (c = velocidad de la luz) 
Las ondulaciones electromagnéticas pueden sufrir fenómenos de interferencia. Como la intensidad de las 
radiaciones electromagnéticas es proporcional a la amplitud de su onda, si dos ondas se superponen de manera tal 
que ambas alcancen su máxima amplitud en el mismo punto y tiempo, están en fase. En esta condición, se suman los 
campos electromagnéticos, resultando un nuevo campo más intenso; éste fenómeno se conoce como interferencia 
constructiva. Por el contrario, cuando las ondas se superponen de manera tal que una alcance su máxima 
positividad, en el mismo instante en que la otra logra su máxima negatividad, se dice que las ondas se encuentran 
> energía, < longitud de onda, > frecuencia y > poder de penetración (y lo opuesto también) 
 
 
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fuera de fase y los campos electromagnéticos se anulan; esta interferencia se llama destructiva. Si las ondas no 
están totalmente fuera de fase, la anulación es parcial y la intensidad del campo resultante está dada por la suma 
algebraica de los refuerzos y reducciones sucesivas que se producen. 
 
Constante de Planck y teoría cuántica 
En el año 1900 Planck llega a la conclusión de que las fuentes elementales no irradian energía en forma 
continua, sino que la acumulan hasta una cantidad determinada y luego la emiten. El proceso de irradiación y 
absorción se efectúa en paquetes de energía bien definidos llamados “cuantos de energía”. De esta manera, Planck 
dejó sentadas las bases de su “Teoría Cuántica” al establecer que los valores de las energías de las radiaciones, 
deben ser múltiplos enteros de una cantidad dada por, la frecuencia oscilatoria de una fuente y una constante. Este 
hecho queda demostrado en la siguiente ecuación: 
E = h . υ 
“E” es la energía de la radiación, “h“ la constante de Planck (6.625 . 10-27 erg . s) y “υ” la frecuencia de la 
fuente oscilatoria. Dicho de otra manera la energía de la radiación dividida por su frecuencia es siempre una 
constante: 
E / υ = h 
Planck aún sostenía la teoría ondulatoria, pues consideraba que los cuantos una vez emitidos por la fuente se 
propagaban en el espacio como un movimiento ondulatorio. 
La teoría cuántica, en definitiva, le aportó a Bohr las bases que le permitieron postular su modelo atómico y a 
Einstein, los fundamentos para su teoría corpuscular de las radiaciones electromagnéticas. 
 
Teoría corpuscular de Einstein 
El fenómeno fotoeléctrico consiste en la expulsión de electrones desde ciertas órbitas atómicas cuando sobre 
ellos interaccionan radiaciones electromagnéticas de una determinada frecuencia. Así se comprobó que cuando varía 
la intensidad de la radiación, el número de electrones (fotoelectrones) emitidos también varía en forma proporcional 
sin modificar la energía de los mismos. Aunque aumente la intensidad de la radiación, si su frecuencia está por 
debajo del nivel mínimo (frecuencia umbral) no se produce expulsión electrónica. 
Ante la evidencia de que las experiencias sobre el fenómeno fotoeléctrico no concordaban con los postulados 
de la teoría ondulatoria, Einstein postuló la siguiente hipótesis: “la energía luminosa está constituida por fotones, 
cuantos o paquetes de energía que se propagan en el espacio unos tras otros a velocidad constante”. Este concepto 
se extendió a todas las denominadas radiaciones electromagnéticas. 
 
Teoría probabilística de Einstein 
La teoría corpuscular explicaba los resultados experimentales sobre el 
efecto fotoeléctrico, pero los fenómenos de difracción, refracción e 
interferencia sólo podían interpretarse bajo los conceptos de la mecánica 
ondulatoria clásica. Ante esto, Einstein soluciona de manera definitiva el 
problema al relacionar las dos teorías: la corpuscular y la electromagnética. 
Según esta nueva teoría (probabilística), la densidad de la energía 
radiante en un grupo del espacio es proporcional a: E
2
 + H
2
. 
 
E = intensidad del campo eléctrico en ese punto; H la del 
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campo magnético. La fórmula representa el número promedio de fotones por unidad de volumen, o lo que es lo 
mismo, la probabilidad de que un fotón se encuentre en un punto dado. Esto significa que el campo electromagnético 
en sí no tiene energía, sino que actúa como un campo fantasma que dirige las partículas. 
Como conclusión, se puede afirmar que las radiaciones electromagnéticas están constituidas por partículas o 
cuantos de energía llamados “fotones“ que viajan en el espacio guiados por un campo electromagnético. 
 
Espectro electromagnético 
El espectro electromagnético está constituido por una gama de radiaciones de la misma naturaleza. Sus 
propiedades están determinadas por sus longitudes de onda, la que se relaciona con la frecuencias de las mismas, 
según la ecuación: λ = c / υ 
La energía y la frecuencia se relacionan por la constante de Planck: E = h . υ; siendo h y c constantes 
podemos determinar los otros datos conociendo uno de ellos. 
Todas las radiaciones que integran el espectro electromagnético son usadas en medicina con fines 
diagnósticos o terapéuticos. 
 
NUCLEIDOS ESTABLES e INESTABLES 
Los nucleídos son estables o inestables, éstos a su vez pueden ser naturales y artificiales. Dentro de los 
naturales encontramos las familias radioactivas y los radioisótopos adicionales de la naturaleza. 
Nucleídos estables---> no cambian espontáneamente con el tiempo. Nucleídos inestables, radioactivos o 
radioisótopos---> espontáneamente pierden su identidad transformándose en otros nucleídos. 
Nucleídos radioactivos naturales---> se encuentran en la naturaleza. Familias radioactivas naturales 
comprenden tres cadenas de radionucleídos naturales en las que a partir de uno de mayor masa y por 
desintegraciones sucesivas se van transformando unos en otros hasta llegar a un átomo estable. Estas familias se 
designan con el elemento que comienza la cadena: 
 Familia del torio, que luego de desintegraciones sucesivas termina en el elemento estable, plomo 208. 
 Familia del actino, que termina en el plomo 207. 
 Familia del uranio-radio, que comienza en el uranio 238 y que pasando por el radium 226 (de gran 
interés médico), culmina en bismuto 209. 
 Últimamente se ha agregado una nueva familia desde el descubrimiento del uranio233, se trata de la 
familia del neptunio, que termina en bismuto 209. 
Isótopos radioactivos adicionales de la naturaleza son aquellos que no integran las cadenas mencionadas y 
que se encuentran en pequeña proporción en la naturaleza, nos interesan dos: 14C (carbono 14) y 40K (Potasio 40), 
los que se encuentran en cantidades importantes en el organismo humano. 
Radionucleídos artificiales---> producidos artificialmente mediante el bombardeo de átomos estables con 
partículas subatómicas provenientes de reactores nucleares o aceleradores. Se denomina transmutación al 
fenómeno por el cual un nucleído se transforma en otro con mayor energía por bombardeo con partículas 
subatómicas. 
 
Desintegración Radioactiva 
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Se denomina desintegración radioactiva al fenómenode transformación espontánea de un nucleído en otro, en 
el que el núcleo expulsa parte de su masa en forma de radiación tendiendo a convertirse en un átomo estable. Al 
nucleído que sufre la desintegración se le llama nucleído madre y al producto de la misma, nucleído hijo. 
Período de semidesintegración (T ó T½): es el tiempo que debe transcurrir para que un número 
estadísticamente significativo de átomos de un radionucleído se reduzca a la mitad mediante desintegración 
radiactiva. Cada nucleído tiene un T característico. 
 
Tipos de desintegración radiactiva 
Desintegración alfa (α): la mayoría son naturales y se da en núcleos pesados, es decir con un Z mayor de 82, 
aunque algunos con Z menor también la sufren. Éstos núcleos pesados contienen gran número de protones, motivo 
por el cual deben eliminar parte de su masa en forma de energía. Como los protones son muy inestables, el núcleo 
en vez de emitir protones expulsa partículas más pesadas llamadas “alfa” formadas por dos protones y dos 
neutrones. Al emitirse una radiación alfa, el nucleído hijo puede quedar en su nivel fundamental o en un estado 
excitado; desexcitándose en éste caso habitualmente por emisión gamma. 
Desintegración beta (β): se produce cuando la relación neutrón/protón es mayor o menor que la que 
corresponde a la línea de estabilidad. De acuerdo a la carga eléctrica de la partícula emitida, pueden ser positivas o 
negativas. 
 β-: tiene lugar cuando la relación neutrón/protón es mayor que la que corresponde a la línea de 
estabilidad. La mayor fuente de emisores beta negativos es la fusión del uranio. En este tipo de 
desintegración un neutrón del núcleo se transforma en un protón, emitiendo un electrón negativo y un 
antineutrino (υ
-
). El electrón negativo al ser emitido adquiere cierta velocidad y entonces se le llama 
partícula beta negativa o negatrón. Las partículas beta negativas emitidas por un nucleído tienen 
energía variable (espectro de energía). El antineutrino es una partícula subatómica que no posee carga 
y su masa es aproximadamente del 5% de la masa del electrón. El nucleído hijo resulta con un “A” 
igual al de la madre y un “Z” una unidad mayor, manteniendo la masa atómica precisa invariable. 
 β+: cuando la relación neutrón/protón es menor que la que corresponde a la línea de estabilidad, el 
nucleído puede desintegrar por beta positiva o por captura electrónica. No se producen en la fusión del 
uranio ni existen en la naturaleza. En este tipo de desintegración, un protón del núcleo se transforma 
en un neutrón emitiendo una partícula beta positiva o positrón y un neutrino. El positrón tiene la misma 
masa del electrón pero con carga positiva. El nucleído hijo resultante de una desintegración beta 
positiva, tiene un Z menor en una unidad que el nucleído madre, el A no varía y la masa atómica 
precisa sí lo hace. Los positrones emitidos en la desintegración beta positiva presentan un espectro de 
energía. 
Desintegración por captura electrónica: en este caso el núcleo con menor relación neutrón/protón captura 
un electrón orbitario de la capa K, menos veces de la capa L. Al captar el electrón un protón del núcleo, se transforma 
en un neutrón y se emite un neutrino. Como consecuencia de esta desintegración el nivel energético correspondiente 
al electrón capturado, queda vacío. Así en la captura K, el nivel queda vacío, por lo tanto, un electrón de la capa 
superior desciende al nivel vacío y lo ocupa emitiendo el exceso de energía en forma de rayos X característicos 
(discontinuos). Pero nuevamente queda un nivel vacío, el L, que es llenado por un electrón de la capa M con emisión 
de otro rayo X característico. El proceso continúa de esta manera hasta que se reacomodan todos los electrones 
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emitiéndose durante el proceso una “cascada” de rayos X. En la captura electrónica el nucleído hijo queda con un Z 
una unidad menor que el nucleído madre, el A es igual en ambos y la masa atómica precisa varía. Las 
desintegraciones beta negativas, beta positivas y la captura electrónica originan series isobáricas. En ocasiones, un 
rayo X emitido puede colisionar con un electrón y entregarle toda su energía, si ésta es suficiente lo expulsa del 
átomo. Este electrón así emitido se denomina “Electrón Auger”. 
Desintegración por neutrones: la fisión nuclear espontánea se produce en los núcleos pesados donde existe 
una relación neutrón/protón muy grande. En éste proceso un núcleo se fisiona generalmente en dos fragmentos 
asimétricos con emisión en promedio de 2,5 neutrones. Como estos fragmentos tienen aún una relación 
neutrón/protón muy alta, también emiten neutrones y se transforman en otros nucleídos en los que esta relación está 
todavía elevada. Estos últimos productos eliminan los neutrones en exceso por desintegraciones beta negativas. 
Desintegración gamma (γ): uno de los mecanismos por el cual un nucleído excitado puede pasar a otro 
menos excitado o a su nivel fundamental, consiste en la emisión de uno o más rayos gamma. Los rayos gamma 
tienen energía bien definida que corresponde a la diferencia energética entre niveles. Los radionucleídos usados en 
medicina generalmente se desexcitan por este medio y la energía de los fotones gamma emitidos oscila entre 0,03 y 
3 MeV. 
Transición isomérica: isómeros son aquellos nucleídos que tienen igual Z y A, pero distinto contenidos 
energéticos y con un período de semidesintegración medible. El nivel más energético de un par de isómeros se 
denomina metaestable y el fenómeno por el cual éste pasa al estado fundamental se denomina transición isomérica. 
Los isómeros que habitualmente se usan en medicina desintegran por emisión gamma. Con el objeto de disminuir al 
máximo la dosis de radiaciones que recibe el paciente, se utilizan radionucleídos T½ corto; como éstos no se pueden 
tener como tales en el laboratorio porque su actividad decrece rápidamente se comercializan los llamados 
generadores de radionucleídos que consisten en un frasco de vidrio con dos bocas cerradas con tapones de goma, 
en cuyo interior se encuentra un radionucleído llamado madre de T½ largo que produce continuamente por 
desintegración un isómero hijo de T½ corto. Para retener el radionucleído madre se coloca en el frasco un absorbedor 
de sílice, zirconio, etc.; cuando se desea obtener el isómero a utilizar se efectúa una elusión con una solución 
determinada. El frasco con el generador se encuentra recubierto con plomo como medio de protección para quien lo 
maneja. 
Desintegración por conversión interna (CI): éste tipo de desintegración acompaña o reemplaza a la 
desintegración gamma. Consiste en que el núcleo excitado en vez de emitir un fotón gamma se desexcita, al parecer 
por acción electromagnética, expulsando un electrón orbital del átomo. A diferencia de los electrones de la 
desintegración beta, los de la CI son monoenergéticos Lo más probable es la CI a partir de la capa K y la probabilidad 
decrece en las capas sucesivas. Como luego de la CI queda una plaza vacante en un nivel orbitario, este proceso se 
acompaña de emisión de rayos X característicos y, en ocasiones de emisión de electrones Auger. 
Desintegración por protones: ésta desintegración se produce cuando el núcleo se desexcita expulsando un 
protón, por lo que el nuevo núcleo queda con un “A” menos uno (A – 1) y un “Z” menos uno (Z – 1). 
 
UNIDADES DE RADIOACTIVIDAD 
Unidad de Actividad o Desintegración 
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Es el Curie (Cu). Se dice que una fuente radioactiva tiene 1 Curie de actividad cuando el número de 
desintegraciones es de 3,7 x 10
10
 desintegraciones/segundo. Actualmente tiende a generalizarse el uso del 
Becquerel (Bq), unidad perteneciente al SIU --->1 desintegración/segundo. 
 
Unidad de Dosis de Exposición o Dosis de Irradiación 
Tomo como referencia a la magnitud de ionización producida en el aire por una radiación electromagnética. Su 
unidad es el Roentgen (R)--->laradiación que produce ionización en el aire equivalente a 2,58 . 10
-4
 Coulomb/Kg de 
aire. 
Unidad de Dosis de Absorción 
Cociente entre la energía absorbida y la masa de la sustancia absorbente. La unidad es el Rad (RAD) que 
equivale a 100 Ergios/gramo de tejido. En el SIU se reemplaza por el Gray (Gy) = 100 RAD. 
 
Unidad de dosis equivalente 
La diferente ionización que producen las radiaciones al atravesar un medio hizo necesario definir una serie de 
parámetros, de los cuales el más importante es la Eficiencia Biológica Relativa (EBR), hoy denominada Factor de 
Calidad (Q). Define la capacidad intrínseca de la radiación para producir un efecto biológico mediante ionización y 
consiste en un coeficiente que sirve para comparar dos tipos de radiaciones: 
 Protones: 10 
 Neutrones rápidos: 10 
 Partículas Alfa: 20 
 Rayos Gamma: 1 
Para tener en cuenta el factor se utiliza la dosis equivalente (H), su nombre radica en que es igual a la dosis 
absorbida producida por una radiación cuya EBR es uno. H = Dosis x EBR. La unidad es el rem, que se define como 
la cantidad de radiación que produce el mismo efecto que un RAD. 1 rem = 1 RAD x EBR. En el SIU ha sido 
reemplazado por el Sievert (Sv) que equivale a 100 rem. 
 
INTERACCION DE LAS RADIACIONES CON LA MATERIA 
La energía de las radiaciones ionizantes al interactuar con los seres vivos determinan al ser absorbidas 
alteraciones energéticas y estructurales de los átomos que los forman (fenómeno físico). Estas modificaciones 
atómicas conducen a cambios moleculares de los componentes orgánicos: tejidos y células (fenómeno físico-
químico), los que finalmente llevan a alteraciones fisiopatológicas que se manifiestan en la totalidad del organismo 
(efecto biológico). 
 
Concepto de colisión 
La interacción de las radiaciones corpusculares con la materia y, por ende, con los tejidos humanos, se 
produce mediante colisiones o choques con los núcleos atómicos, los electrones orbitales, partículas libres o con el 
campo magnético que rodea al núcleo atómico. El concepto de colisión no sólo se refiere al choque físico, sino 
también a cualquier interacción donde haya intercambio de cantidad de movimiento, energía, carga u otra propiedad. 
Una colisión es elástica cuando la energía cinética total del sistema no varía, mientras que la colisión es inelástica 
cuando parte o la totalidad de la energía cinética del sistema se transforma en otro tipo de energía, x ej calor. 
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Interacción de las radiaciones corpusculares con la materia 
Una partícula cargada eléctricamente, por ejemplo, alfa, beta, etc. puede interactuar con la materia de 
diferentes maneras. 
 ALFA: excitación, formación de pares iónicos. 
 BETA: dispersión elástica, formación de pares iónicos, retrodispersión, radiación de frenamiento. 
 
Interacción de las radiaciones electromagnéticas con la materia: 
Los distintos fenómenos que se producen cuando los fotones interactúan con la materia dependen de la 
energía de los mismos y de las características de los átomos con los cuales interactúan. En general, debemos admitir 
que al hacer incidir sobre un mismo átomo fotones con cada vez mayor energía, la probabilidad de los tipos de 
interacciones aumenta en el siguiente orden: 
1. Rotación molecular: la energía que corresponde a la 
radiación absorbida queda acumulada en la molécula como 
energía cinética de rotación, aumentando en forma angular la 
velocidad que dicha molécula poseía previamente. La acción 
rotatoria que absorbe la energía de una molécula sencilla para 
pasar a un estado de mayor energía es del orden de milésimas 
de “ev”. Ésta rotación es característica de las microondas e 
infrarrojos lejanos. Ésta energía la absorbe la materia solo 
cuando se encuentra en estado gaseoso con moléculas poliatómicas; éstas moléculas poliatómicas no son 
afectadas por radiaciones electromagnéticas cuando sus electrones se distribuyen en forma simétrica 
(algunos gases, por ejemplo el dióxido de carbono). 
2. Vibraciones atómicas: si una molécula está formada por dos átomos, estos pueden vibrar entre dos 
distancias límites (acercándose o alejándose). En este caso la energía total del sistema se mantiene 
constante, variando solamente la amplitud y/o la frecuencia de dicha vibración. Se produce con rayos 
infrarrojos de mínima longitud de onda. 
3. Excitación atómica: en este caso, cuando la radiación electromagnética incidente tiene la energía suficiente 
para elevar el nivel energético de los electrones, o cambiarlos de órbita, puede durar un tiempo más o menos 
amplio al cabo del cual el electrón vuelve a su nivel energético inferior, emitiendo una radiación 
electromagnética cuya energía es equivalente a la del orbital en cuestión (por lo general son rayos X de 
espectro discontinuo, característicos). 
4. Efecto fotoeléctrico: este proceso se puede considerar como la interacción de un fotón incidente con la 
energía suficiente no solo para elevar de un nivel energético superior a un electrón, sino que también puede 
arrancarlo del átomo proyectándolo con una determinada velocidad. Así es que la energía del fotón incidente 
= la energía necesaria para separar al electrón del átomo + la energía cinética que adquiere al ser 
desprendido. La probabilidad de que este proceso ocurra aumenta con la energía de unión, por lo que 
habitualmente el fotoelectrón pertenece a las capas K o L del átomo. La vacante dejada por este fotoelectrón 
es cubierta por otro electrón proveniente de las capas superiores, con la emisión de rayos X característicos o 
de espectro discontinuo. Este efecto se puede producir por radiación luminosa y ultravioleta, como así 
también por rayos X y gamma de muy baja energía (menos de 0,1 MeV). 
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5. Efecto Compton: si el fotón incidente tiene mayor energía que en el efecto anterior, se arranca el e- y el 
exceso de energía es emitido como una radiación electromagnética de menor energía o frecuencia. El 
electrón es arrancado así como también la energía electromagnética restante son emitidos en una dirección 
distinta de la del fotón inicial. 
6. Formación de pares: cuando el fotón incidente tiene una energía superior a los 1,02 MeV es posible que al 
pasar por las proximidades de un núcleo desaparezca como tal espontáneamente y en su lugar aparezcan un 
electrón y un positrón (materia y antimateria). La masa en reposo de cada una de éstas tiene una energía de 
0,51 MeV, por lo que la energía cinética total es la misma que la del fotón incidente (1,02 MeV). Las partículas 
emergentes se comportan como “beta positiva y beta negativa”. La partícula beta positiva cuando pierde toda 
su energía se combina con un electrón del ambiente, “aniquilándose” y en su lugar aparecen dos fotones de 
0,51 MeV cada uno. 
 
Radiaciones Infrarrojas: la acción biológica de los rayos infrarrojos resulta del calor que pueden generar en 
los tejidos. La piel absorbe o refleja la mayor parte de éstos rayos y solo es relativamente transparente para las 
longitudes de onda comprendidas entre 0,7 y 1,5 micras. Seleccionando convenientemente la longitud de onda es 
posible lograr un ligero incremento de temperatura en los tejidos hasta una profundidad de 5 mm aproximadamente 
sin que la absorción de las capas más externas llegue a producir una sensación insoportable de quemazón. Las 
acciones biológicas se ponen de manifiesto principalmente por vasodilatación y variaciones de viscosidad o 
aceleración de procesos químicos. 
Radiaciones Ultravioletas: las radiaciones ultravioletas forman parte de la luz solar y pueden ser producidas 
artificialmente (lámpara de vapor de mercurio, cama solar, etc.). En general éstas radiaciones son muy absorbidas 
por el agua y la atmósfera, de manera tal que del componente ultravioleta de la luz solar solo llegan a nivel del mar 
las longitudes de onda mayores de 295 nanómetros. Los efectos biológicos de éstas radiaciones sonsu acción 
fotoquímica y su acción bactericida. Además transforma al ergosterol y al 7-dehidrocolesterol en sustancias 
antirraquíticas (vitaminas D2 y D3). En cuanto a su acción bactericida, su mayor efecto se encuentra 
aproximadamente a una longitud de onda de 265 nanómetros, donde existe el espectro de acción de éste efecto y los 
de absorción de las proteínas y ácidos nucleicos. Los rayos ultravioletas son reflejados parcialmente por la piel, 
mientras que la parte que penetra es completamente absorbida por ella, llegando aproximadamente a 2 mm de 
profundidad. Sus efectos van desde un ligero eritema hasta la exfoliación o formación de ampollas con intensa 
destrucción celular. La exposición prolongada produce movilización de los melanocitos aumentando la pigmentación 
de la piel (bronceado). 
Rayos x: son ondas electromagnéticas (como la luz) y ocupan una porción del espectro electromagnético que 
va desde 10-4 a 10-8 cm. Se producen cuando los electrones animados de gran velocidad chocan con un obstáculo 
sólido. La detención brusca (frenamiento) de los electrones, producidas por los átomos del material empleado como 
blanco (ánodo), hace que se generen rayos de diferente energía, éstos son los rayos “X”. La fracción de energía del 
electrón emitido como rayos X se incrementa con el N° atómico de los átomos del blanco y con la velocidad de los 
electrones. 
Similitud con rayos gamma Diferencia con rayos gamma 
Ocupan aprox la misma porción del espectro 
electromagnético 
Gammas se generan en el núcleo de 
radionucleídos, rayos x en nube electrónica. 
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Atraviesan la materia sólida Los rayos gamma son de una o varias energías 
discretas, mientras que los rayos X constan de 
un espectro continuo de energías. 
La interacción con la materia es la misma 
Los efectos biológicos son los mismos 
Los efectos fotográficos son los mismos 
 
El tubo productor de rayos X está constituido por un cátodo y 
un ánodo colocados en una ampolla de vidrio en la que se ha hecho 
el vacío. Como la energía de un electrón sometido a una diferencia 
de potencial de 1 voltio se la define como 1 ev (electrovoltio), si la 
diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo de un tubo de 
rayos X es de 80 Kv, la energía máxima de los electrones será de 80 
Kev (Kiloelectronvoltio); es decir, el mismo número que mide la 
diferencia de potencial en Kv en un tubo de rayos X, mide la energía máxima de los electrones en Kev. Si un electrón 
con 80 Kev de energía se frena totalmente al llegar al ánodo, dará origen a un rayo X de 80 Kev de energía, que es la 
energía máxima que puede tener un rayo X en un tubo en que se ha aplicado 80 Kv. 
Los rayos X presentan un espectro continuo de energías cuyo valor máximo coincide con la energía máxima de 
los electrones. El hecho de que el espectro sea continuo es debido a que cada vez que el electrón experimenta un 
cambio de velocidad, dirección, o ambas, se irradia energía en forma de rayos X. A esta forma de irradiación se la 
llama radiación de frenamiento. Como hay un gran número de electrones, los cuales experimentan desviaciones y 
frenamientos diferentes, se producirán fotones de rayos X de todas las energías hasta el valor máximo; este valor 
máximo es el que le corresponde al electrón que se ha frenado totalmente. 
Otra forma de emisión de rayos X es la llamada “radiación característica”, que depende del material usado 
como anticátodo. Se producen como consecuencia de que los electrones al chocar con los átomos del anticátodo 
pueden remover electrones orbitales del mismo (generalmente de la capa K o L), dejando lugares vacantes que al ser 
ocupados nuevamente por otros electrones emiten en forma de fotones de rayos X. En un tubo de rayos X, la 
intensidad de los rayos X característicos es insignificante comparada con la producida por frenamiento. 
Para un determinado Kilovoltaje y miliamperaje hay un tiempo máximo en que puede emitir rayos el tubo; este 
tiempo máximo es en función del tipo de tubo de rayos X. Cuanto más potente sea el equipo, mayor será el tiempo 
máximo. Además para obtener radiografías nítidas de ciertos órganos o paciente en movimiento es necesario hacer la 
exposición en un tiempo reducido. Si este tiempo requerido (para un deteminado Kilovoltaje y miliamperaje) es mayor 
que el tiempo máximo que puede dar el tubo, significa que ese equipo no tiene la potencia necesaria para obtener 
ese tipo de radiografía. Por lo tanto, es muy importante conocer cuál es la potencia del equipo de rayos X y cuál es la 
característica del tubo que se está usando para delimitar el tope de radiografías que se pueden obtener sin dañar el 
tubo y sin exponer innecesariamente al paciente. 
Cuando un haz de rayos X choca contra un material absorbente, parte de la energía del haz se absorbe y parte 
se dispersa o se reemite. Quiere decir, que los rayos X primarios al incidir, por ejemplo, sobre el paciente, éste se 
convierte en un “emisor” de rayos X en todas direcciones. Esta radiación se llama “radiación secundaria” y está 
compuesta por la radiación dispersa y la reemitida. La radiación dispersa está formada por los fotones de rayos X 
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que han sufrido cambios de dirección después de haber chocado con los átomos del cuerpo absorbente (efecto 
Compton). La intensidad y calidad de la radiación dispersa, depende del material dispersante, ángulo de dispersión, 
energía e intensidad del haz incidente o volumen irradiado. Por otro lado, la radiación reemitida se genera por el 
mismo mecanismo descripto para la radiación característica de rayos X, por lo tanto, dependen del material de 
absorción. También son emitidos en todas direcciones. 
LA ATENUACIÓN ES ABSORCIÓN + DISPERSIÓN 
De particular interés es el espesor de absorbente, que disminuye el número de fotones a la mitad. Dicho 
espesor se denomina “capa hemirreductora” (CHR) y permite expresar la capacidad de penetración de una radiación 
determinada. Para rayos X generados entre 50 y 150 Kv la CHR se expresa en mm. de Al, entre 150 y 400 Kv se 
utiliza el Cu y para radiaciones de mayor energía en mm. de Pb. 
 
La formación de la imagen radiológica 
El objetivo del diagnostico radiológico es interpretar la información adquirida por el examen de la opacidad de 
un sistema biológico, a los rayos x. La obtención de la información se logra mediante 3 pasos: 
1- La parte a ser examinada es expuesta las de rayos X. 
2- El haz de rayos X es perturbado al interactuar con la parte examinada. 
3- La información transportada por el haz de rayos X es trasladada a una forma conveniente para su 
interpretación (placa radiográfica o pantalla radioscópica) 
Si se modifica el kilovotaje, la exposición aumenta en forma más que proporcional. En nuestra zona de interés 
esta relación es aproximadamente cuadrática, es decir que, al duplicarse el kilovoltaje se cuadruplica la exposición. 
No obstante, un aumento del kilovoltaje trae aparejado un aumento del número de fotones que interaccionarán por 
efecto Compton, con lo que el contraste de la placa disminuirá. Debe destacarse que un aumento del miliamperaje 
no trae aparejado ningún cambio. Además la relación entre el miliamperaje y el número de fotones es lineal, o sea 
que al duplicarse el miliamperaje se duplica el número de fotones. 
Existe una gran cantidad de fotones de baja energía que no van a llegar a impresionar la placa, dado que son 
absorbidos por el paciente, por lo que no tienen ninguna utilidad en el diagnostico radiológico, aumentando 
innecesariamente el numero de fotones que inciden en la piel del paciente. Para evitar este problema se coloca a la 
salida del tubo de rayos X espesores absorbentes que tienen la propiedad de atenuar en mayor o menor medida los 
fotones de baja energía. Debe destacarse que la radiación emergente de un tubo de rayos X es ya filtrada por 
diversos absorbentes, cuya presencia se requiere para el correctofuncionamiento del tubo. Esta filtración es la 
denominada filtración inherente y en los equipos modernos de rayos X es debida a: 
- La cubierta de vidrio del tubo. 
- El aceite aislador que rodea al tubo. 
- La ventada de plástico de la carcasa del tubo. 
Idealmente debería utilizarse como filtro adicional aquel que atenuara únicamente los fotones de baja energía. 
Sin embargo los filtros reales atenúan, aunque en mucho menor grado los fotones de alta energía, por lo que se hace 
necesario para exponer correctamente la placa aumentar el número de fotones emergentes del tubo. Esto se logra 
aumentando los miliamperes / segundo, cuidando de no sobrepasar las condiciones de disipación del tubo. 
 
La imagen radiológica 
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Como se menciono anteriormente, el haz de rayos X es perturbado al atravesar al paciente. Dos estructuras 
adyacentes pueden distinguirse solo si existe una diferencia entre los coeficientes de atenuación a los rayos X de las 
estructuras. El coeficiente de atenuación por efecto fotoeléctrico depende de la tercera potencia del numero atómico 
del material, mientras que el efecto Compton no depende del mismo. El efecto fotoeléctrico es predominante en las 
zonas de baja energía, por lo que se deduce que el contraste de una placa disminuye al aumentar el kilovoltaje. Es 
decir que a bajas energías el contraste depende de: 
 Diferencia de numero atómico del material. 
 Diferencia del espesor. 
 Diferencias de densidad. 
Mientras que a altas energías el contraste depende de: 
 Diferencias del espesor. 
 Diferencias de densidad; o sea que en este caso el contraste es independiente del numero atómico. 
Existen órganos y estructuras anatómicas que no puede visualizarse por medio de los rayos X en razón de que 
tienen la misma atenuación que los tejidos periféricos. Sin embargo la atenuación de los rayos X en tales estructuras 
puede alterarse introduciendo una sustancia que se llama de contraste y que posee un coeficiente de atenuación 
diferente. La aplicación de este método es la introducción de materiales de contraste para el estudio de órganos 
huecos: por ejemplo: recto, colon, esófago, etc. 
 
Reducción de la radiación dispersa 
Es evidente que en todo proceso radiológico debe reducirse al mínimo la radiación dispersa. Las formas de 
reducirlas es mediante la utilización de conos o diafragmas cuyo objetivo consiste en reducir el tamaño a la zona que 
nos interesa radiografiar y evitar generación innecesaria de radiaciones dispersas en regiones que no deben ser 
sometidas a tales. Estos dispositivos presentan la ventaja adicional de disminuir la exposición que recibe el paciente. 
Otros dispositivos utilizados para disminuir la radiación dispersa que llega a la placa son las rejillas (grillas) que 
son bandas alternadas de plomo y un material radiotransparente como el aluminio que son colocadas entre el 
paciente y la placa. Debe destacarse que la rejilla también absorbe parcialmente el haz primario, por lo que necesario 
aumentar los miliamperes / segundo para compensar su uso. 
Transformación de la imagen radiante en imagen luminosa 
Los dos sistemas más frecuentes son la pantalla radioscópica y la película radiográfica. Numerosas sustancias 
irradiadas con rayos X emiten radiación luminosa. Esta emisión (luminiscencia) es un fenómeno de fluorescencia con 
la particularidad que los fotones emitidos se sitúan en parte dentro del espectro visible. El material que se emplea es 
el sulfuro de zinc, cuyo color se encuentra próximo a la máxima sensibilidad del ojo. La pantalla radioscópica está 
constituida por una delgada capa de sulfuro de zinc pegada a un fino soporte y además recubierta por un cristal de 
vidrio plomado, destinado a absorber los rayos X, protegiendo al observador y permitiendo la observación de la 
imagen luminosa. La imagen luminosa es una imagen fiel de la imagen radiante. La luminancia de la pantalla 
radioscópica es baja y corresponde a las condiciones de visión escotópica. Es indispensable una espera en la 
oscuridad (adaptación) antes de comenzar el examen, por lo tanto sólo se pueden percibir estructuras que permiten 
un contraste grande.