نحوه عملکرد X-ray System در عکس برداری پزشکی

faezeh_asal

عضو جدید
تاریخچه:




همانند اکثر اختراعات ماندگار بشر تکنولوژی X-ray کاملا به صورت تصادفی در سال 1895 وقتی که فیزیکدان آلمانی به نام wilhem roentgen در حال آزمایش بر روی پرتوهای الکترون موجود در یک محفظه ی خلا بود ,اختراع شد.اختراع بزرگ roentgen به سرعت در عصر خود به عنوان یکی از مهمترین و بزرگترین پیشرفت های حاصل شده در زمینه پزشکی شناخته شد. این تکنولوژی در حال حاضر در تشخیص وضعیت استخوانهای اسکلت بدن , غدد درون ریز , دستگاه گوارشی , رگ های خونی و... را از طریق عکس برداری به صورت فوق العاده آسان بدون انجام کوچکترین عمل جراحی امکان پذیر کرده است.








قسمت اصلی دستگاه X-ray از یک محفظه ی ضخیم سربی که در داخل آن یک محفظه شیشه ای خلا همراه با دو الکترود به نام های آند و کاتد است تشکیل گشته است.اختلاف پتانسیلی که بین دو الکترود ایجاد میگردد باعث میشود که الکترونها ی معلق در لوله ی خلا تحت تاثیر نیروی بسیار بزرگ حاصل از میدان الکتریکی قرار بگیرد و آنها را از سمت کاتد به سوی آند که از جنس تنگستن است هدایت کند.و در نتیجه موجب جاری شدن جریان بین کاتد که قطب منفی و آند که قطب قطب مثبت است گردد.







زمانی که یک الکترون پر سرعت به آند تنگستنی برخورد میکند سبب میشود تا یک الکترون از الکترون های موجود در سطح انرژی پایین اتم تنگستن کنده شده و به جهت جایگزینی این الکترون کنده شده الکترونی از سطح انر÷ی بالاتر اتم تنگستن به سطح انرژی پایین تر منتقل شود و انرژی ای برابر با اختلاف دو سطح انرژی در قالب یک فوتون آزاد کند.چنانچه که اختلاف بین دو سطح انرژی به گونه ای باشد که الکترون انرژی قابل ملاحظه ای را آزاد کند این انرژی در قالب یک فوتون اشعه ی ایکس معرفی میگردد.








گاهی اوقات نیز بر اثر برخورد یک الکترون پرسرعت به هسته ی اتم تنگستن ضمن کاسته شدن سرعت الکترون و تغییر جهت دادن آن
انرژی ای آزاد شود که به صورت فوتون اشعه ایکس خواهد بود.








بالطبع چنین برخورد هایی با چنین شدت هایی موجب تولید گرما میشود در این صورت برای کاهش استهلاک (ذوب شدن تنگستن) از موتوری که در پایین تنگستن (آند ) متصل میشود استفاده میگردد تا با انجام حرکت های چرخشی مانع از برخورد پرتوهای الکترون به یک نقطه خاص شود و در نتیجه از ایجاد تلفات جلوگیری به عمل میاید.علاوه بر موتور حمام روغن(خنک کننده) نیز جهت متعادل ساختن دما در اطراف لوله خلا تعبیه شده استکه گرمای اضافی تولیدی را جذب میکند. لوله ی خلا ,موتور,حمام روغن همگی در یک محفظه ضخیمی از سرب قرار گرفته اند.این پوشش سبب میگردد که انحراف پرتوهای اشعه ایکس در جهات مختلف جلوگیری به عمل آید.اما یک پنجره کوچکی به نام ***** دستگاه در جداره ی پوشش سربی قرار گرفته تا باریک هایی از پرتوهای تولیدی را به سمت جسم هدف که در کاربردهای پزشکی یک بیمار است بتاباند. در سمت دیگر بیمار دوربینی جهت آشکار سازی پرتوی عبوری از شخص بیمار قرار گرفته است.تکنولوژی ای که در فیلم و نگاتیو این دوربین به کار رفته است دقیقا شبیه تکنولوژی موجود در دوربین های معمولی است با این تفاوت که نگاتیو این دوربین به اشعه ی ایکس حساس بوده و با این اشعه موجب تغیرات شیمیایی در فیلم و در نهایت ثبت عکس میگردد.







قسمت هایی از اشعه که بدون واسطه به صورت مستقیم به فیلم تابیده میشود به رنگ سیاه در نگاتیو نشان داده میشود. ولی قسمت های دیگر نگاتیو که اشعه به صورت غیر مستقیم یعنی بعد از عبور از بدن به نگاتیو میرسد به رنگ سفید و یا خاکستری خواهد بود. در واقع میتوان این طور گفت که اجسام سختی مثل استخوانها که اشعه ی ایکس را به راحتی میتوانند جذب کنند در نگاتیو به رنگ سیاه ! و اجسام غیر سخت به رنگ خاکستری مشاهده میشوند
.​








لازم به ذکر است که در تصاویر x-ray معمولی قسمت هایی از قبیل بافت های نرم و رگ های خونی که نمیتوانند اشعه ی ایکس را جذب کنند به طور واضح قابل تشخیص نیست ولی برای آشکار سازی آنها پزشک از مایعی به نام contast media استفاده میکند . این مایع به جهت آنکه دارای قدرت جذب بالایی است سبب میگردد که ارگانهایی که این مایع به آنها نفوذ کرده در نگاتیو بهتر از قبل مشخص باشند.به عنوان مثال جهت مشاهده دستگاه گوارشی و یا غدد درون ریز شخص بیمار باید مقداری از contast media را ببلعد و اگر پزشک متخص بخواهد رگ های خونی موجود در دستگاه گردش خونی را مشاهده نماید باید ترکیبی از این ماده که دارای ترکیباتی از باریم است را به خون شخص تزریق کند
.​












-----------------------------------------












 

Biomedical

عضو جدید
چهار فرآیند هست که میتونه باریکه ی پرتوی x رو کم انرژی کنه...در طی عبور از بافت نرم.

1-پراکندگی ساده:

یک فوتون پرتوی x با انرژی کم به الکترون تراز اول برخورد میکنه و با همون انرژی(مقداری کمتر)...از اون ور خارج میشه.

2-فوتوالکتریک:

فوتون پرتوی X ، به الکترون تراز اول برخورد کرده و باعث شوت شدن الکترون از مدار میشه.این شوتینگ ....اومدن الکترون تراز بالایی به پایینی رو به همراه داره........و این یعنی......فوتون نور!

3-اثر کامپتون:

فوتون پرتوی X که بسیار پر انرژی هستش.....به الکترون ترازهای آخر برخورد میکنه...الکترون رو پس میزنه..ولی چون ترازهای آخره فوتون نوری نداریم....و خروجی ما فوتون پرتوی X با انرژی کم هست.

4-تولید جفت:

فوتون با انرژی بسیار زیاد میتونه با هسته ی اتم برهمکنش داشته باشه. فوتون ناپدید میشه و یک الکترون و یک پوزیترون پدید میاد. این دو ذره انرژی خودشون رو بر اثر یونش ازدست میدن تا این که پوزیترون به وسیله ی یک الکترون نابود بشه...و در اثر این نابودی دو فوتون یکسان تولید میشه.
 

Biomedical

عضو جدید
پس وقتی که x-rayرو به بدن میتابونیم...باید انرژی اون رو طوری تنظیم کنیم که بر همکنش خاصی با بافت نداشته باشه.
در واقع...باید روشی رو انتخاب کنیم که تاثیر زیادی روی محیط بیولوژیک ما نذاره.
مثلا.....در تولید جفت.......چون فوتون های نابودی...تولید شده داریم..این ممکنه برای بافت سرطان زا باشه.
پس انرژی باید خیلی خیلی کنترل شده باشه
 

Biomedical

عضو جدید
اگه بخوایم برای آثار بیولوژیکی تابش بر بدن انسان...انواعی ارائه بدیم، به شرح زیر میتونه باشه:

1-مولکولی: آسیب به ماکرو مولکولهایی مثل آنزیمها-ار ان ای-دی ان ای-و تداخل با مسیر های سوخت و ساز(متابولیکی)
2-فراسلولی:آسیب به غشای سلول هسته.....و ارگان های داخلی هسته و اندوپلاسم.
3-بافت و اندام: تجزیه و تخریب برخی اندام ها...مثل سیستم عصبی...و القای سرطان به بعضی بافتها
 

Biomedical

عضو جدید
از عوارض دیگه ی تابش .......میشه به مرگ،کوتاه شدن عمر ناشی از تابش ، ایجاد تغییرات ژنتیکی ناشی از جهشهای ژنی و کروموزومی...اشاره کرد
 
بالا