Filtro de aluminio

Qué es el filtro de aluminio

El aluminio (número atómico 13) es el material de referencia para la filtración de haces de rayos X en radiodiagnóstico. Se eligió por una combinación de propiedades difícil de igualar: absorbe con eficacia los fotones de longitud de onda larga (baja energía) sin atenuar en exceso los fotones útiles para la imagen, tiene un coste reducido, no se corroe con facilidad y es lo bastante ligero para integrarse en el cabezal del equipo sin complicar su manejo.

Cuando el tubo de rayos X genera el haz, el espectro de fotones emitidos es heterogéneo: coexisten fotones de alta energía, capaces de atravesar los tejidos y llegar al receptor de imagen, con otros de energía tan baja que solo consiguen penetrar unos milímetros de piel. Estos últimos aportan dosis al paciente sin contribuir al contraste ni a la resolución de la radiografía. El filtro de aluminio los retira del haz.

Endurecimiento del haz y calidad espectral

Al retirar la porción de baja energía del espectro, el haz resultante tiene una energía media más alta que el haz sin filtrar. A este proceso se le llama endurecimiento del haz. Un haz endurecido es más penetrante y produce menos dosis en la superficie cutánea del paciente, lo que se traduce en una reducción de la exposición que puede llegar al 80 % respecto al haz sin filtración añadida, según datos del Consejo de Seguridad Nuclear.

La calidad del haz se expresa mediante la capa hemirreductora (CHR), que es el espesor de aluminio necesario para reducir a la mitad la intensidad del haz. Cuanto mayor sea la CHR, más endurecido está el espectro. En la práctica, las normativas de protección radiológica exigen una filtración total mínima equivalente a 2,5 mm de aluminio para equipos que operen por encima de 70 kVp.

Filtración inherente y filtración añadida

No todo el filtrado procede de una lámina colocada deliberadamente. Los propios componentes del tubo de rayos X (la ampolla de vidrio o metal, el aceite refrigerante, la ventana de salida) absorben ya una parte de los fotones de baja energía. A esa atenuación involuntaria se la denomina filtración inherente y suele equivaler a entre 0,5 y 1 mm de aluminio.

La filtración añadida es la que aporta el propio disco de aluminio insertado a propósito entre el tubo y el colimador. Sumadas ambas, más la contribución del espejo del colimador (que equivale aproximadamente a 1 mm de aluminio), se obtiene la filtración total del equipo. Un valor típico en radiodiagnóstico general ronda los 2,5 a 3 mm de aluminio equivalente.

Preguntas frecuentes

¿Por qué aluminio y no otro metal?

Porque su número atómico intermedio le permite absorber eficazmente los fotones de baja energía sin recortar en exceso los de energía útil. Materiales más densos, como el cobre (número atómico 29), se reservan para tensiones de trabajo elevadas y se combinan con aluminio para que la atenuación global del haz no sea excesiva.

¿Se usan otros materiales en mamografía?

Sí. La mamografía trabaja con energías mucho más bajas que la radiología convencional, porque necesita un contraste alto entre tejidos blandos muy parecidos. Para esa franja de energía, el molibdeno y el rodio ofrecen bordes de absorción que permiten conformar el espectro con más precisión que el aluminio.

¿El filtro de aluminio elimina toda la radiación innecesaria?

Reduce la proporción de fotones de baja energía, pero no la elimina por completo. Siempre queda un remanente de fotones poco energéticos en el haz, porque la absorción depende exponencialmente del espesor del filtro: aumentar la filtración más allá de cierto punto reduciría la intensidad útil del haz hasta hacer inviable la obtención de la imagen en un tiempo de exposición razonable.

Referencias

1. Consejo de Seguridad Nuclear. Características físicas de los equipos de radiodiagnóstico. Tema 3. Disponible en: https://csn.ciemat.es
2. OIEA. La optimización y la radiología dental. Disponible en: https://www.iaea.org/es/recursos/proteccion-radiologica
3. Bushong SC. Manual de radiología para tecnólogos. Elsevier.
4. Gobierno de las Islas Baleares. Equipos generadores de rayos X: filtración. Disponible en: https://sarreplec.caib.es