فیزیک_رادیولوژی_تشخیصی

لامپ اشعه ی ایکس از چه قسمتهایی تشکیل شده است؟

لامپ اشعه ی ایکس از چه قسمتهایی تشکیل شده است؟

مهمترین بخش هر دستگاه_رادیولوژی، لامپ پرتو_ایکس است، که به آن لوله ی کولیج (Coolidge tube) گفته می شود، به این صورت که این لوله ی کولیج یک محفظه ی شیشه ای تخلیه شده از هوا است، که بخشی از جدار شیشه ای آن نازکتر از بقیه ی جداره ساخته میشود و این قسمت نازکتر در واقع همان محلی است که پرتوهای ایکس از این قسمت به بیرون از دستگاه رادیولوژی هدایت می شوند و به آن اصطلاحاً پنجره گفته می شود، از طرف دیگر این محفظه ی شیشه ای، خودش در درون یک محفظه فلزی پر از روغن قرار می گیرد، تا به این ترتیب روغن از یک طرف به انتقال حرارت تولیدی در تیوب، به بیرون از لامپ کمک کند و از طرف دیگر به عنوان یک عایق الکتریکی، ایمنی الکتریکی لامپ اشعه ی ایکس را افزایش دهد، علاوه بر این محفظه ی فلزی، فقط به پرتوهای ایکسی که از پنجره خارج میشوند اجازه ی عبور به بیرون را میدهد و پرتوهای ایکسی که در بقیه ی جهات منتشر میشوند توسط محفظه ی فلزی جذب میشوند و از نشت آنها به بیرون از لامپ جلوگیری میشود. نهایتا محفظه ی فلزی یک نقش حفاظتی هم برای محفظه ی شیشه ای دارد و از لطمه و آسیب های احتمالی به آن جلوگیری می کند. در درون لوله ی کولیج، آند و کاتد را داریم، کاتد در واقع قطب منفی لامپ اشعه ایکس است و از فیلامان، سرپوش کانونی کننده(Focusing Cup) و سیم های رابطی که برای برقراری ولتاژ و جریان مورد استفاده قرار می گیرند، تشکیل شده است. فیلامان یک سیم نازک از جنس تنگستن می باشد که به شکل یک فنر ریز ساخته شده و وقتی یک جریان الکتریکی از آن عبور می کند گرم می شود و درجه حرارت آن بالا می رود، با بالا رفتن درجه حرارت فیلامان، پدیده ی ترمویونیک اتفاق می افتد، یعنی تعدادی از الکترونهای آزاد تنگستن در اثر جذب انرژی گرمایی تا مسافت کمی از سطح فلز دور می شوند و به این ترتیب در اطراف فیلامان یک ابر الکترونی ایجاد می شود، بازده ترمویونیک هم به عواملی مثل درجه حرارت فیلامان، جنس و شکل فیلامان و همچنین اندازه ی سطح تماس اتمهای فیلامان با محیط پیرامون وابسته است و تنگستن بدلیل خواص مناسبی مثل بازده تومویونیک و نقطه ی ذوب بالایی که دارد برای ساخت فیلامان مناسب است، نهایتاً فیلامان در درون یک سرپوش کانونی کننده (focusing Cup) قرار می گیرد، که این سرپوش کانونی کننده به یک ولتاژ منفی متصل است و با احاطه کردن فیلامان از پراکندگی الکترون های فیلامان در اثر نیروی دافعه ی الکتریکی که بین الکترونها وجود دارد جلوگیری می کند، و به این ترتیب جریان الکترونها را با شکل و اندازه ی مورد نظر بر روی آند متمرکز می کند. نهایتا سرپوش کانونی کننده در بعضی از دستگاه ها به یک ولتاژ منفی بزرگ وصل می شود و به این صورت به عنوان الکترود سوم دستگاه برای کنترل جریان الکترون ها از فیلامان به سمت آند مورد استفاده قرار میگیرد. یک نکته ی دیگراینکه در لامپ های اشعه ی ایکس مدرن گاهی به جای یک فیلامان از دو فیلامان استفاده می شود، که به این لامپها، لامپهای دو کانونی گفته می شود، به این صورت که فیلامان با طول بلندتر برای تابش های با شدت بالاتر و زمان کوتاهتر مثل رادیوگرافی از قلب مورد استفاده قرار می گیرد و فیلامان کوتاهتر برای تابشهای با شدت کم و زمان طولانیتر مثل رادیوگرافی استخوان یا برای مواردی که می خواهیم تصویر رادیوگرافی وضوح بالاتری داشته باشد، مثل ماموگرافی، استفاده میشود. معمولاً هم این فیلامانها یا کنار هم قرار می گیرند و یا یک فیلامان در بالای فیلامان دیگر جایگذاری میشود، منتها در زمان تابش فقط یک فیلامان روشن است و کار می کند. جزء مهم دیگری که در تیوب اشعه ی x داریم آند یا همان قطب مثبت لامپ است، که آندها یا به صورت ثابت ساخته میشوند مثل آندهایی که در دستگاه های رادیوگرافی دندان داریم، و یا به صورت دوار ساخته میشوند مثل آندهایی که در دستگاه های رادیوگرافی  Conventional داریم، منتها نکته ی مهم اینکه بین آند و کاتد یک اختلاف پتانسیل بسیاری بالایی برقرار می شود و این اختلاف پتانسیل بالا باعث می شود الکترونهای تولیدی توسط فیلامان به سمت آند شتاب بگیرند و در اثر برخورد با سطح آند، تولید اشعه ایکس کنند. از طرف دیگر مقدار جریانی که بین آند و کاتد برقرار می شود به تعداد الکترونهای تولیدی توسط فیلامان وابسته است و با افزایش شدت جریان فیلامان، حرارت فیلامان و در نتیجه تعداد الکترونهای تولیدی توسط فیلامان افزایش پیدا می کند، به این ترتیب بعد از برقراری اختلاف پتانسیل بین آند و کاتد الکترونهای بیشتری به سمت آند جریان پیدا می کنند و شدت اشعه ی ایکس تولیدی افزایش پیدا می کند، بنابراین در لامپ اشعه ایکس کمیت یا تعداد پرتوهای ایکس تولیدی بوسیله ی شدت جریان فیلامان، و انرژی پرتوهای ایکس تولیدی بوسیله ی kvp یا همان ولتاژ اعمالی بین آند و کاتد قابل کنترل است. مد فیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک پزشکی

مشاهده مطلب
پرتوهای ایکس پیوسته (ترمزی یا برمشترالانگ) چگونه تولید می شوند؟

پرتوهای ایکس پیوسته (ترمزی یا برمشترالانگ) چگونه تولید می شوند؟

  اگر الکترون ها در برخورد با یک ماده جاذب مثل تنگستن، آنقدر انرژی داشته باشند که بتوانند از ابر الکترونی ماده ی جاذب عبور کنند و خودشان را به نزدیکی هسته برسانند، در این صورت الکترونها تحت تأثیر نیروی جاذبه ی کلونی قوی هسته قرار می گیرند و ناگهان از مسیر خودشان منحرف می شوند، که این تغییر مسیر ناگهانی باعث بوجود آمدن یک شتاب زاویه ای در الکترون  می شود و در نتیجه ی این شتاب زاویه ای و بر اساس قوانین الکترومغناطیس، الکترون پر انرژی مقداری از انرژی خودش را بصورت امواج الکترومغناطیس از دست می دهد، که به این امواج که دارای یک طیف پیوسته با انرژی های مختلف هستند، پرتوهای ترمزی یا پرتو ایکس پیوسته گفته می شود، منتها نکته ای که در مورد برخورد الکترونهای پر انرژی با یک ماده ی فلزی مثل تنگستن وجود دارد آن است که درصدی از انرژی جنبشی الکترونها که به اشعه ی ایکس تبدیل می شود و به آن راندمان تولید اشعه ی ایکس گفته می شود بسیار پایین است، و بیشتر انرژی جنبشی الکترون ها یعنی در حدود 99% انرژی در هنگام برخورد به ماده ی هدف به حرارت تبدیل می شود، و تنها حدود 1% انرژی به پرتو ایکس تبدیل می شود. دلیل این موضوع هم آن است که بیشتر الکترونهای پر انرژی فرودی به الکترونهای لایه ی بیرونی ماده ی هدف برخورد می کنند و در این برخورد انرژی لازم برای یونیزاسیون اتم را به این الکترونها نمی دهند و فقط باعث برانگیختگی اتم ها می شوند، در نتیجه الکترونهای اتم فقط به تراز انرژی بالاتر می روند و بلافاصله با تابش اشعه ی مادون قرمز (IR) که باعث گرما می شود، به تراز انرژی پایه برمی گردند. راندمان تولید اشعه ی ایکس با عدد اتمی ماده ی هدف و انرژی الکترونها یا همان  KVPی دستگاه اشعه ی ایکس رابطه ی مستقیم دارد، و با افزایش هر کدام از اینها، افزایش پیدا می کند. مدفیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک_پزشکی

مشاهده مطلب
تاریخچه ی کشف پرتوهای ایکس

تاریخچه ی کشف پرتوهای ایکس

  پرتوهای ایکس در سال 1895 توسط رونتگن کشف شدند، به این صورت که وقتی رونتگن در مورد تخلیه ی الکتریکی گاز ها در فشار کم در حال مطالعه و آزمایش بود، متوجه شد که صفحات لومینسانسی که در اطراف لوله ی کروکس قرار دادند از خودشان نور تابش می کنند. لوله ی کروکس یک محفظه با فشار بسیار کم می باشد که در آن دو الکترود به نامهای آند و کاتد داریم، و وقتی که یک ولتاژ زیادی بین آند و کاتد برقرار می شود، الکترونهای موجود در محفظه شتاب می گیرند و به سمت الکترود مثبت که همان آندِ می باشد حرکت می کنند. در آزمایش رونتگن اتفاقی که افتاد به این صورت بود که این الکترونهای شتابدار در اثر برخورد با آند پرتوهای  x را تولید میکردند، و وقتی این پرتوهای ایکس با صفحات لومینسانسی که در اطراف لوله ی کروکس قرار داشتند برخورد میکردند، باعث تابش پرتوهای نورانی از صفحات لومینسانس میشدند، و به این ترتیب به صورت کاملا اتفاقی پرتوهای ایکس توسط رونتگن کشف شدند، منتها به دلیل اینکه رونتگن در آن زمان هیچ شناختی از این پرتوها نداشت، اسم این پرتوها را پرتوهای ایکس گذاشت، نهایتا بعدها وقتی خواص فیزیکی و شیمیایی این پرتوها توسط دانشمندان شناخته شد، متوجه شدند که پرتوهای ایکس بخشی از طیف امواج الکترومغناطیس هستند که طول موج آنها کمتر از 10 نانومتر است. به تفاوت پرتوهای x و گاما هم دقت کنید که فقط در منشا تولید آنهاست، به این معنا که منشا پرتوهای ایکس تحولات بیرون هسته  و منشا پرتوهای گاما تحولات درون هسته می باشد. مدفیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک_پزشکی

مشاهده مطلب
علم حفاظت در برابر اشعه چیست؟

علم حفاظت در برابر اشعه چیست؟

در مورد تعریف حفاظت در برابر اشعه بیان میشود علمی است که به موضوع حفاظت افراد، جوامع انسانی و محیط زیست در برابر خطرات پرتوهای یونساز و غیریونساز می پردازد، و متخصصین حفاظت در برابر اشعه کسانی هستند که مسؤل جنبه های ایمنی، در طراحی فرایندها و تجهیزاتی هستند که از منابع پرتوزا استفاده می کنند، به نحوه ی که تابش به پرسنل به حداقل ممکن برسد و همواره در محدوده های مجاز قرار بگیرد، مثلاً در تولید یک رادیوایزوتوپ اینکه دستگاه ها و تجهیزات چطور عمل کنند، فرایندها در چه محیطی انجام بشود، افراد چند ساعت در روز با این محیط در تماس باشند، یا چه حفاظهایی مورد استفاده قرار بگیرد تا به افراد و محیط زیست آسیبی وارد نشود، همگی بر عهده ی مسئول حفاظت در برابر اشعه می باشد. تاریخچه ی بوجود آمدن علم حفاظت در برابر اشعه نیز به زمان کشف اشعه ی ایکس توسط رونتگن برمیگردد، بطوریکه چند ماه بعد از کشف اشعه X بسیاری از خطرات آن شناخته شدند، مثلاً در سال 1896، 23 مورد التهاب پوستی ناشی از پرتوگیری در مجلات دنیا گزارش شد و بین سالهای 1911تا 1914 فقط در3 مقاله ی مروری 54 مورد مرگ در اثر سرطان و 198مورد بدخیمی در اثر پرتوگیری ثبت شد، و محققین بسیاری در اثر کار زیاد با پرتوهای ایکس جان خودشان را از دست دادند. این حوادث آنقدر ادامه پیدا کرد تا اینکه اولین اقدام رسمی در سال 1921 در بریتانیا انجام شد و کمیته ی حفاظت در برابر پرتوهای ایکس و رادیوم تشکیل شد، منتها مشکلی که وجود داشت این بود که تا آن زمان برای ارزیابی و بررسی کمی و کیفی پرتوها هیچ واحد دقیقی وجود نداشت، و واحد Erithm یا سرخی پوست که در آن زمان تعریف شد و به مقدار اشعه ای گفته می شد که پوست را به یک مقدار مشخصی قرمز کند واحد درستی نبود، به این دلیل که اولاً باید یک فردی تحت تابش قرار بگیرد، ثانیاً حساسیت پوست افراد مختلف متفاوت است و ثالثا حساسیت پوست در نقاط مختلف بدن با هم فرق دارد، بنابراین این کمیته کار زیادی نتوانست انجام بدهد.  نهایتاً در سال 1928 در دومین کنگره ی بین المللی رادیولوژی (ICR) کمیته ای برای تعریف رونتگن(R) به عنوان واحد تابش پرتو تعیین شد، که این کمیته در سال 1937 واحد رونتگن را بصورت مقدار پرتوی X یا گامایی که بتونه در شرایط دمایی، فشاری متعارف2.58*10-4  ، کولن بارالکتریکی در یک کیلوگرم هوای خشک آزاد کنه تعریف کرد. مد فیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک پزشکی

مشاهده مطلب
نسلهای مختلف دستگاههای CT چیست؟

نسلهای مختلف دستگاههای CT چیست؟

دستگاه های CT براساس هندسه ی اسکن، حرکت اسکن  و تعداد آشکارسازهای مورد استفاده در 4 نسل مختلف دسته بندی می شوند، به این صورت که دستگاه های CT نسل اول که برای اولین بار توسط هانسفید ساخته شده و مورد استفاده قرار گرفتند، از یک بیم اشعه ی ایکس مدادی شکل برای تصویر برداری استفاده می کردند، به این صورت که پرتوهای  ایکس تولیدی توسط تیوب اشعه ی ایکس به شدت کالیمه می شدند، بطوریکه ما فقط یک Ray یا پرتوی ایکس در خروجی داشتیم، و این شعاع پرتو ایکس در مقابل یک آشکارساز قرار می گرفت، در مرحله ی بعد این شعاع پرتو ایکس و آشکارساز به طور همزمان در عرض بدن بیمار حرکت می کردند و پرتوهای عبوری از بدن بیمار توسط آشکارساز انداره گیری می شد، بعد از این حرکت که به آن حرکت انتقالی یا Translate گفته می شود، تیوب و آشکارساز به اندازه ی یک درجه می چرخیدند و مجدداً حرکت انتقالی جدیدی را انجام می دادند، این پروسه آنقدر تکرار میشد تا از زوایای مختلف بدن یا به عبارت دیگر از View های مختلف بدن کار جمع آوری اطلاعات انجام بشود. نهایتاً به این نسل از دستگاه های CT با توجه پرتو ایکس مدادی شکلی که استفاده می کنند و ژئومتری یا همان هندسه ی دریافت اطلاعاتی که دارند اصطلاحاً دستگاههای سی تی انتقالی/چرخشی با بیم مدادی شکل یا  Rotate /Translate Pencil Beam  گفته می شود، منتها عیب بسیار بزرگ این نسل از دستگاههای سی تی، زمان بسیار زیاد آنها برای تصویربرداری بود، بطوریکه برای تصویربرداری از هر اسلایس به زمانی در حدود 6 تا 7 دقیقه نیاز بود و این زمان زیاد باعث رنجش بیمار می شد. برای رفع این محدودیت و کاهش زمان تصویربرداری دستگاه های CT نسل دوم ساخته شدند، که در این دستگاه ها هم مثل دستگاه های نسل اول از حرکات انتقالی- چرخشی استفاده می شد، منتها به جای یک آشکارساز که در نسل اول داشتیم، در نسل دوم از حدود 30 آشکارساز استفاده کردند، یعنی در نسل دوم یک ردیف آشکارساز خطی داشتیم که در مقابل تیوب اشعه ی ایکس قرار داشتند و با تیوب کوپل شده بودند. تفاوت دیگر نسل دوم با نسل اول این بود که در این نسل از ژئومتری یا هندسه ی بیم بادبزنی شکل یا Fan Beam استفاده شد، یعنی برخلاف نسل اول که شعاع پرتوهای ایکس موازی هم بودند، در نسل دوم هندسه ی شعاع پرتوها به شکل یک بادبزن یا Fan کوچک بود که راس بادبزن از تیوب اشعه ی ایکس شروع می شد و پرتوها با حرکت به سمت آشکارسازها از هم واگرا می شدند و به یک ردیف آشکارساز برخورد می کردند. به این ترتیب در سی تی نسل دوم اگر مثلاً 30 تا آشکارساز داشتیم، با هر بار تابش دهی اطلاعات در 30 راستا توسط 30 پرتو بدست می آمد، که این را معادل 30 درجه قرار می دادند و بعد از اینکه حرکت انتقالی تکمیل می شد به جای اینکه دستگاه برای انجام حرکت انتقالی بعدی یک درجه چرخش انجام بدهد،  30 درجه می چرخید. به این ترتیب در نسل دوم با افزایش تعداد آشکارسازها و همچنین افزایش زاویه های چرخش زمان اسکن کاهش پیدا کرد، بطوریکه برای اسکن یک مقطع با توجه به تعداد آشکارسازها و زاویه های چرخش به زمانی بین  20 ثانیه تا 5/3 دقیقه نیاز بود. به نسل دوم دستگاه های CT اصطلاحاً انتقالی- چرخشی با بیم بادبزنی باریک یا Rotate / Translate Narrow Fan Beam گفته می شود.  نسل سوم دستگاههای سی تی هم اصطلاحا به چرخشی-چرخشی با بیم پهن یا Rotate / Rotate Wide Fan Beam  معروف هستند، که در آنها زاویه ی دسته پرتو ایکسی که به بدن بیمار می رسد، بین 30 تا 40 درجه است و همه ی حجم مورد تصویربرداری را در بر می گیرد، به این صورت که سیستم تیوب اشعه ی ایکس و آشکارساز با هم به طور همزمان یک حرکت چرخشی به اندازه ی 180 یا 360 درجه انجام می دهند و اطلاعات مربوط به یک مقطع را جمع آوری می کنند، در این نسل با توجه به افزایش زاویه ی بیم بادبزنی، تعداد آشکارسازهای مورد استفاده هم افزایش پیدا کرد، بطوریکه کمپانی های مختلف از حدود 288 تا 1024 آشکارساز را برای ساخت این نسل از دستگاه های CT مورد استفاده قرار دادند. در نسل سوم با توجه به اینکه حرکت انتقالی یا Translate حذف شد، زمان اسکن به کمتر از 10 ثانیه به ازای هر اسلایس رسید و این کاهش زمان باعث افزایش عملکرد بیمار و کاهش آرتیفکت حرکتی در تصاویر CT شد. در نسل چهارم دستگاه های CT که به آن اصطلاحاً Rotate/Stationary گفته می شود، حدود 4000 آشکارساز را بر روی یک دایره ی کامل در اطراف گانتری قرار دادند، و تیوب اشعه ی ایکس بر روی یک رینگ ثابت به دور بدن  بیمار می چرخید، به این ترتیب در نسل چهارم دستگاههای سی تی، شعاع پرتو بادبزنی در داخل یک حلقه ی ثابت از آشکارسازها در حال چرخش است، نهایتا مهمترین مزیت سی تی نسل چهارم علاوه بر کاهش زمان اسکن به حدود یک ثانیه آن است که در آن آرتیفکتی به نام Ring Artifact که در نسل سوم داشتیم وجود ندارد. اما نکته ای که در مورد دستگاه های نسل یک تا چهار وجود دارد آن است که در همه ی این نسلها، حرکت تخت بصورت Scan And Step است، یعنی تصویر یک اسلایس گرفته می شود، و بعد از آن برای تصویربرداری از اسلایس بعدی تخت یک مقدار به جلو حرکت میکند و در موقعیت جدید برای تصویربرداری از اسلایس بعدی متوقف می شود، به این ترتیب برای همه ی اسلایسها این حرکت و توقف تخت انجام می شود. منتها در دستگاه های سی تی اسپایرال که به آن سی تی هلیکال هم گفته می شود، همزمان با شروع تابش پرتو از تیوب اشعه ی ایکس، تخت با سرعت یکنواخت شروع به حرکت می کند و دریافت اطلاعات در حین حرکت تخت انجام می شود، بنابراین در CT اسپایرال، زمانی که برای حرکت تخت بیمار از یک برش به برش دیگر در نسلهای قبلی مورد نیاز بود، را نداریم و در نتیجه زمان تصویربرداری کاهش پیدا می کند. علاوه بر این در نسلهای قبل اطلاعات به صورت گسسته و اسلایس به اسلایس بدست می آمدند و در نتیجه اطلاعات بین دو اسلایس را از دست میدادیم، مگر اینکه دو اسلایس در کنار هم قرار میگرفتند، که در این شرایط هم زمان تصویربرداری و هم دز بیمار افزایش پیدا می کردند، منتها در CT اسپایرال، اطلاعات به جای یک مقطع از یک حجم از بدن بیمار و به صورت پیوسته بدست می آید، و به این ترتیب هم دز بیمار کاهش پیدا می کند و هم زمان تصویربرداری کم می شود. نهایتا در سی تی اسپایرال دو عامل خصوصیات تصویر CT را کنترل می کند، اولین عامل ضخامت برش است که بر کیفیت، وضوح و همچنین میزان نویز تصویر تأثیر می گذارد، به این صورت که هر چه ضخامت اسلایس یا همان پهنای بیم اشعه ی ایکس افزایش پیدا کند، نویز تصویر کاهش پیدا می کند، اما قدرت تفکیک یا همان رزولوشن تصویر CT هم کم می شود، عامل دوم هم سرعت حرکت تخت است، که سرعت حرکت تخت تابعی از ضخامت برش است، و اینها با عاملی به نام گام با هم در ارتباطند. اگر ضخامت برش را ثابت در نظر بگیریم، گام های بزرگتر به معنای آن است  که در طی یک دور چرخش گانتری به دور بدن بیمار، تخت مسافت بیشتری را طی کرده و در نتیجه حجم اطلاعات دریافتی کاهش پیدا کرده است، که این کاهش اطلاعات بر روی بازسازی تصویر اثر منفی می گذارد، بنابراین حداکثر گامی که معمولا استفاده میشود حدود 1.5 است، تا به این ترتیب کیفیت تصاویر دریافتی در حد مطلوبی باقی بماند، اگه مقدار گام برابر یک باشد، به این معنا است که چرخش ها دقیقا در کنار هم انجام شده اند. مزیت مهم CT اسپایرال کاهش زمان تصویربرداری و دز بیمار است، بطوریکه توسط آن می توانیم حتی از بافت های متحرک مثل قلب و ریه هم تصویر داشته باشیم. نهایتا نوع دیگری از دستگاه های CT که معرفی شدند، دستگاه های Multi Slice هستند، که تفاوت آنها با CT اسپایرال در این است که در سی تی اسپایرال فقط یک ردیف آشکارساز در کنار هم داریم، در حالی که در اینجا چندین ردیف آشکارساز در کنار هم قرار می گیرند، مثلاً در دستگاه های 16 اسلایسی، 16 ردیف دتکتور در کنار هم قرار گرفته اند، بنابراین  بر خلاف نسلهای قبل که ضخامت اسلایسها تعیین کننده ی رزولوشن یا همان قدرت تفکیک تصاویر سی تی بود، در این نسل ضخامت دتکتورها تعیین کننده ی رزولوشن تصاویر است، مثلاً اگر ضخامت هر ردیف آشکارساز 0.5 سانتی متر باشد و دستگاه CT ی ما 16 اسلایس باشد، دیگر نیاز نیست 16 تا اسلایس 0.5 سانتی متری در کنار هم بزنیم. بلکه به جای آن اسلایس ها را 8 سانتی متر به 8 سانتی متر می زنیم، و به این ترتیب زمان تصویربرداری با حفظ رزولوشن تصویر، بطور قابل ملاحظه ای کاهش پیدا می کند. مد فیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک پزشکی

مشاهده مطلب
رزولوشن یا قدرت تفکیک فضایی در التراسوند به چه معناست؟

رزولوشن یا قدرت تفکیک فضایی در التراسوند به چه معناست؟

  رزولوشن یا قدرت تفکیک فضایی، به توانایی سیستم برای ثبت جزئیات اشاره می کند، به این معنا که هرچه رزولوشن سیستم در تشخیص دو نقطه ی نزدیک به هم به عنوان نقاط جدا و متمایز بیشتر باشد، مرزهایی که به هم نزدیکتر هستند، در تصویر از یکدیگر قابلیت تفکیک و تشخیص بیشتری دارند، در سیستم های سونوگرافی به غیر از  M Mode , A Modeکه تکنیک های تصویر برداری یک بعدی هستند، بقیه ی تکنیک های تصویربرداری دو بعدی هستند و برای آنها دو نوع رزولوشن داریم. 1-رزولوشن محوری یا Axial Resolution و 2- روزلوشن جانبی یا Lateral Resolution. رزولوشن محوری یا طولی بیان می کند که دو جسم تا چه حد در راستای موازی با محور پرتو می توانند به هم نزدیک باشند تا دستگاه همچنان بتواند آنها را به صورت نقاط مجزای از هم تشخیص بدهد. تفکیک پذیری محوری به اندازه ی طول پالس وابسته است و بهترین تفکیک پذیری محوری زمانی اتفاق می افتد که فاصله ی دو نقطه ی مورد نظر برابر نصف طول پالس باشد، تا به این ترتیب پرتوهای بازتابش شده از دو جسم نه با همدیگر همپوشانی داشته باشند که دستگاه آنها را یک جسم تلقی کند و نه از همدیگر فاصله داشته باشند که کیفیت کاهش پیدا کند، بلکه دقیقاً پشت سر هم قرار بگیرند تا مرزها از همدیگر قابل افتراق باشند. نهایتا هر چه عدد تفکیک پذیری یک دستگاه کوچکتر باشد، توانایی آن دستگاه در تفکیک دو نقطه ی نزدیکتر بیشتر است. تفکیک پذیری جانبی به کوچکترین فاصله ی دو جسم در راستای عمود بر محور موج اشاره دارد، که دستگاه می تواند آن دو جسم را جدای از هم تلقی کند، به عبارت دیگر دو نقطه که در یک عمق مشابه از بدن قرار دارند را چقدر می توانیم به هم نزدیک کنیم در حالی که در تصویر به صورت دو نقطه ی متمایز دیده شوند. رزولوشن جانبی تحت تأثیر پهنای عرضی موج و عمق میدان می باشد، یعنی هرچه قطر باریکه ی فراصوتی در یک عمق مشخص کوچکتر باشد، در آن عمق مشخص رزولوشن جانبی بهتری داریم. مد فیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک پزشکی

مشاهده مطلب
برای تولید امواج فراصوت از چه روش هایی استفاده می شود؟

برای تولید امواج فراصوت از چه روش هایی استفاده می شود؟

  برای تولید امواج فراصوت همانطور از روش های متفاوتی استفاده می شود که دو تا از مهمترین این روشها، روش های Magneto Strictive  و Inverse Piezoelectric هستند، در روشMagneto Strictive ، یک میله ی فلزی مثل نیکل را تحت تاثیر یک میدان مغناطیسی متغیر قرار می دهند و به این ترتیب با تغییر میدان مغناطیسی، طول میله در حد میکرون تغییر می کند، در این حالت اگر میله در یک محیط الاستیک مثل هوا قرار داشته باشد، با تغییر طول میله، یک موج آکوستیکی تولید می شود که فرکانس آن برابر با فرکانس تغییر طول میله می باشد، منتها با توجه به اینکه این روش برای تولید فرکانسهای بالا کارآمد نیست، در دستگاههای پزشکی مثل دستگاههای سونوگرافی از این روش برای تولید امواج فراصوت استفاده نمی کنند. روش دیگری که برای تولید امواج فراصوت مورد استفاده قرار می گیرد روش Inverse Piezoelectric است، کلمه پیزوالکتریک از دو کلمه پیزو که در زبان یونانی به معنای فشار است و Electric که به معنای الکتریسیته می باشد، تشکیل شده و خاصیت پیزوالکتریک خاصیتی است که در کریستال هایی مثل کوارتز یا بعضی سرامیکها وجود دارد. در مواد غیر بلوری دو قطبی های الکتریکی بصورت تصادفی در درون ماده قرار گرفته اند، به عنوان مثال شیشه ی معمولی یک غیر بلور است، چون در آن ذرات Sio2 بصورت تصادفی و بدون رعایت هیچگونه نظمی در کنار هم قرار گرفته اند و شیشه ساخته شده است، منتها اگر همین ماده ی غیر بلور را تا نقطه ی کوری آن گرم کنیم، دو قطبی های موجود در آن که برای مثال در مورد شیشه ذرات Sio2 هستند، می توانند آزادانه در درون ماده حرکت کنند. در این حالت اگر یک میدان الکتریکی در اطراف ماده برقرار بشود، این دوقطبی ها در راستای میدان الکتریکی خارجی جهت گیری می کنند و در این شرایط با سرد کردن ماده تا دمای زیر کوری ترکیب دو قطبی ها  fix می شود و یک ماده ای تولید می شه که به آن کریستال یا بلور گفته می شود. پس بطور خلاصه، کریستالها موادی هستند که ملکولهای دو قطبی در آنها به صورت منظم چیده شده اند. بعضی از این کریستالها دارای خاصیت پیزو الکتریک هستند، به این معنا که اگر در راستای ویژه ای از کریستال یک فشار مکانیکی اعمال بشود، فاصله ی بین اتم ها تغییر می کند و در نتیجه مرکز ثقل بارهای مثبت و منفی که در حالت عادی بر هم منطبق هستند، از هم جدا می شوند و یک اختلاف پتانسیل الکتریکی در دو طرف بلور بوجود می آید، به همین صورت اگر به جای اعمال یک نیروی مکانیکی، یک موج اکوستیکی هم به بلور اعمال بشود، باز هم بلور فشرده یا منبسط می شود و یک اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو طرف کریستال ایجاد می شود، بنابراین بطور کلی این کریستالها قادرند انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند که به این خاصیت پیزوالکتریک گفته می شود. حال اگر به جای اعمال نیروی مکانیکی، به کریستال یک اختلاف پتانسیل الکتریکی اعمال بشود، مولکولهای دو قطبی برای همراستا شدن با میدان الکتریکی اعمالی می چرخند و در نتیجه ی حرکت آنها ضخامت بلور تغییر می کند. به این ترتیب اگر جهت میدان الکتریکی اعمالی را با یک فرکانس مشخصی تغییر بدهیم، جهت حرکت مولکولهای دو قطبی و در نتیجه ضخامت کریستال هم با همان فرکانس تغییر می کند، که اثر این تغییر ضخامت بر روی محیط اطراف به صورت انتشار امواج آکوستیکی می باشد، به این صورت که وقتی ضخامت کریستال کم می شود، فشار هم در محیط اطراف کم می شود و وقتی ضخامت کریستال زیاد می شود، فشار هم در محیط اطراف زیاد می گردد و به این ترتیب یک موج آکوستیکی در محیط اطراف تولید می شود، به این خاصیت کریستال که در آن انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی یا همان انرژی فراصوتی تبدیل می شود، پیزوالکتریک معکوس گفته می شود و این خاصیت اساس تولید امواج فراصوت توسط مبدل های سونوگرافی است. به این معنا که در دستگاه های سونوگرافی با اعمال ولتاژی بین 600 تا 700 ولت به یک کریستال پیزوالکتریک، ضخامت کریستال را به صورت متناوب تغییر می دهند و امواج فراصوت تولیدی را به درون بدن بیمار می فرستند، این امواج در برخورد با سطح مشترک بافتهای داخلی بدن، بازتاب می شوند و اکوهای بازتابشی به سمت کریستال برمیگردند، نهایتاً این اکوهای بازگشتی با توجه به خاصیت پیزوالکتریک کریستال، در مبدل به انرژی الکتریکی تبدیل می شوند و برای تجزیه و تحلیل به کامپیوتر ارسال می گردند. بنابراین بطور خلاصه از پیزوالکتریک معکوس برای تولید امواج فراصوت و از پیزوالکتریک مستقیم برای آشکارسازی اکوها استفاده می شود. مد فیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک پزشکی

مشاهده مطلب
صوت، فراصوت و فروصوت چیست؟

صوت، فراصوت و فروصوت چیست؟

  صوت، به تغییرات فشاری گفته می شود که گوش انسان میتواند آنها را شناسایی کند. در واقع امواج صوتی،  فرکانسی بین 20  هرتز تا 20 کیلوهرتز دارند و در گروه امواج مکانیکی قرار می گیرند. حال اگر فرکانس این امواج بیشتر از 20 کیلوهرتز باشد، توسط گوش انسان قابل شنیدن نیستند و به آنها امواج فراصوت گفته می شود، به همین ترتیب امواج فروصوت، امواج مکانیکی هستد که فرکانسی کمتر از 20Hz دارند و در نتیجه اینها هم توسط گوش انسان شنیده نمی شوند. نهایتا از بین امواج مکانیکی فراصوت و فروصوت، امواج فراصوت در کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند، به این صورت که با استفاده ی از این امواج می توانیم از بافتهای داخلی بدن تصویر برداری کنیم.

مشاهده مطلب