اثرات قطعی و احتمالی پرتوهای یونیزان چیست؟

اثرات پرتوهای یونیزان معمولاً به دو دسته ی اثرات قطعی یا Deterministic effect و اثرات احتمالی یاstochastic effect تقسیم بندی می شود، اثرات احتمالی اثراتی هستند که احتمال وقوع آنها قطعی نیست منتها با یک احتمال مشخص همراه می باشد و در آن احتمال وقوع اثر با افزایش دُز افزایش پیدا میکند، بنابراین اثرات احتمالی بدون آستانه هستند، یعنی دوز صفر بی خطر می باشد، منتها هر چه از دوز صفر بالاتر برویم، احتمال اثرات بیولوژیکی افزایش پیدا میکند، به عنوان مثال مخاطرات ناشی از تصویر برداری تشخیصی به استثناء تابش گیری جنین در رحم مادر جزو اثرات تصادفی پرتو محسوب میشوند، سرطانها به غیر از سرطان پوست و لوسمی هم جزو اثرات احتمالی پرتو هستند و علاوه بر اینها اثرات ژنتیکی که در اثر ایجاد اختلال در سیستم ژنتیکی یا همان موتاسیون ژنتیکی اتفاق می افتند و ممکن است در نسل بعدی یا چندین نسل بعد ظاهر بشوند نیز جزو اثرات احتمالی پرتو هستند. در طرف مقابل اثرات قطعی اثراتی هستند که بدون شک در یک فرد در اثر پرتوگیری رخ می دهند، و این آثار بر خلاف آثار قبلی، دارای آستانه هستند، به این صورت که اگر دوز، کمتر از حد آستانه باشد، احتمال ایجاد یک اثر مشخص، صفر است، منتها اگر دز از حد آستانه بیش تر بشود، شدت بروز اثر هم افزایش پیدا میکند. به عنوان مثال کاتاراکت، سرخی پوست و عقیمی جزو اثرات قطعی پرتو محسوب میشوند. به این نکته هم دقت کنید که میزان دوز آستانه در اثرات قطعی بالا است و در مقادیر کم تر از دوز آستانه، احتمال بروز اثر صفر می باشد، بنابراین اگر مثلا یک فردی به تعداد زیاد رادیوگرافی انجام بدهد، احتمال عقیم شدن برای آن فرد صفر است، منتها در فلوروسکوپی های طولانی یا رادیوتراپی، که دز از حد آستانه بیشتر میشود، احتمال بروز اثرات قطعی مثل عقیمی و یا ریزش مو وجود دارد.

تصویربرداری توموگرافی کامپیوتری یا CT چیست؟

CT مخفف Computed Tomography می باشد و Computed Tomography به معنای نمایش یک برش یا Slice از یک جسم بصورت کامپیوتری است، به این معنا که در روش CT ما به جای تصاویر آناتومیکی که در رادیولوژی داشتیم، یک سری تصویر مقطعی داریم، که این تصاویر مقطعی به این صورت ساخته می شوند که فوتونها از یک مقطع نازک از بدن که به آن مقطع توموگرافی یا اسلایس گفته می شود، عبور میکنند و بوسیله ی آشکارسازها شمارش می شوند، در مرحله ی بعد فوتونهای شمارش شده برای آنالیز ریاضی به کامپیوتر منتقل شده و بعد از آنالیز اطلاعات توسط کامپیوتر، یک تصویر ساخته می شود که به آن تصویر CT گفته میشود. بنابراین بطور خلاصه، به تصویربرداری از اعضای داخلی بدن در مقاطع یا برش های عرضی، CT گفته می شود. نحوه ی عملکرد تیوب اشعه ی ایکس در دستگاه CT نیز مشابه دستگاههای رادیولوژی می باشد، با این تفاوت که برخلاف دستگاه های رادیولوژی که در آن ولتاژهای حدود 35 تا 150 کیلوالکترون ولت را داشتیم، در دستگاههای سی تی فقط 3 یا  4 انرژی مختلف داریم، به عنوان مثال در بعضی از دستگاههای CT فقط ولتاژهای 80 ، 100، 120 و 140 کیلوالکترون ولت را داریم و در بعضی از دستگاهها هم فقط ولتاژهای 80 ، 110 و 130 کیلوالکترون ولت در دسترس هستند، که ولتاژ 80 معمولاً برای تصویربرداری CT از کودکان استفاده می شود و ولتاژهای 100 به بالا برای تصویربرداری CT  از بزرگسالان. از طرف دیگر در دستگاه های CT برخلاف دستگاه های رادیولوژی که آشکارساز، فیلم و صفحه بود، از آشکارسازهای Active که معمولاً از جنس سنتیلاسیون هستند استفاده می شود، به این صورت که وقتی فوتونهای عبوری از بدن بیمار با آشکارسازهای سنتیلاسیون برخورد می کنند، ازآشکارساز نور مرئی ساطع می شود و این نور برای ساخت تصویر سی تی تقویت شده و مورد استفاده قرار میگیرد. در بعضی از دستگاه های CT هم از آشکارسازهای اتاقک یونیزاسیون استفاده میشود، به این صورت که پرتوهای ایکس در اثر برخورد با گاز درون اتاقک باعث یونیزه شدن اتمهای گاز می شوند و در مرحله ی بعد با جمع آوری این یونهای مثبت و منفی، یک پالس الکتریکی تولید می شود، که می توانیم از آن برای ساخت تصویر استفاده کنیم. مد فیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک پزشکی

چه عواملی باعث می شود تصویر بافت ها و اندامهای مختلف بر روی فیلم رادیوگرافی به صورت متفاوت دیده شود؟

اولین عاملی که باعث می شود بافتهای مختلف، میزان جذب پرتوهای ایکس متفاوت و به عبارتی جذب افتراقی(differential Absorption) داشته باشند، انرژی پرتوهای ایکس است، یعنی هر چه انرژی پرتوهای ایکس یا به عبارتی kvp دستگاه اشعه ی ایکس کمتر باشد، جذب افتراقی بیشتری داریم و بافتها را به صورت مجزای از هم می بینیم، منتها کاهش انرژی باعث افزایش دُز بیمار می شود، بنابراین در انتخاب kvp ی مناسب باید دقت کنیم، عامل دوم، عدد اتمی بافت های مختلف است و چون احتمال پدیده ی فوتوالکتریک با توان سوم عدد اتمی رابطه ی مستقیم دارد، بنابراین هر چه عدد اتمی عناصر موجود در یک بافت در مقایسه با بافتهای اطراف بیشتر باشد، جذب افتراقی هم افزایش پیدا می کند، عامل دیگری که در جذب افتراقی اهمیت دارد چگالی بافت است، به این معنا که گاهی ممکن است عدد اتمی موثر دو بافت با هم برابر باشد اما چگالی یک بافت مثلاً دو برابر چگالی بافت دوم باشد، در این شرایط جذب افتراقی بافتی که چگالی بالاتری دارد، به اندازه ی 2 برابر بیشتر از بافت با چگالی پایین تر است، دلیل اهمیت جذب افتراقی هم آن است که جذب افتراقی باعث ایجاد تفاوت در شدت پرتوهای خروجی از بدن بیمار می شود، و این تفاوت امکان تمایز و تشخیص دو بافت مجاور هم را فراهم می کند، که به آن کنتراست تشعشع گفته می شود، و هر چه این کنتراست بیشتر باشد، تصویر رادیوگرافی که نهایتاً بدست می آید از کیفیت بالاتری برخودار است. مد فیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک پزشکی

فلوروسکپی چیست؟

 روش فلوروسکپی یک روش تشخیصی است که برای مشاهده ی عملکرد و function مورد استفاده قرار می گیرد و می توانیم توسط آن تصویر اندام های داخلی بدن را بصورت زنده دریافت کنیم، در حالی که در رادیولوژی ساده، آناتومی بدن بیمار ملاحظه می شود و تصاویر آن تصاویر ثابت دو بعدی و لحظه ای از یک اندام هستند. در فلورسکپی از مواد کنتراست زایی مثل باریم یا هوا استفاده می شود تا حرکت ماده ی حاجب را در مسیر لوله ی گوارش، در داخل قلب، در داخل معده و یا سایر اندام ها به صورت زنده ببینند، و این حرکات به جای فیلم، بر روی یک صفحه ی فلورسانس و یا بر روی مانیتور یک کامپیوتر قابل مشاهده می باشد. فلوروسکپی به دو روش انجام می شود، روش اول، روش مستقیم است که در حال حاضر این روش منسوخ شده و فلوروسکپی به این روش ممنوع می باشد، در این روش به جای فیلم از یک صفحه ی فلورسانس استفاده می شود و وقتی پرتوهای ایکس با این صفحه ی فلورسانس برخورد می کنند، در محل برخورد پرتوها، انرژی در محدوده ی نور مرئی ساطع می شود، و به این ترتیب می توانیم به صورت online و همزمان، تصویر را ببینیم، اما چون شدت نور مرئی تابشی توسط صفحه ی فلورسانس بسیار پایین است، این روش حتماً باید در یک اتاق تاریک انجام شود و پزشک باید حدود 20 دقیقه در اتاق صبر کند تا چشمش به تاریکی اتاق عادت کند. نکته ای که وجود داره این است که در این روش دُز بیمار و پزشک بسیار بالا است و کیفیت تصویر فلوروسکپی بسیار پایین می باشد. به همین دلیل در حال حاظر از روش فلوروسکپی غیر مستقیم استفاده می شود، که در آن از لامپ های تقویت کننده ی تصویر یا image intensifier ها به عنوان دریافت کننده و تقویت کننده ی تصویر استفاده می شود، تا به این ترتیب مشکلی که در فلوروسکپی مستقیم داشتیم و شدت نور مریی خروجی کم بود، حل شود. بنابراین در سیستم های فلوروسکپی به جای اسکرین-فیلم که در سیستمهای رادیولوژی Conventional داریم، از  image intensifier ها به عنوان آشکار ساز استفاده می شود. تیوب تقویت کننده تصویر یا  image intensifier از یک محفظه ی شیشه ای خلاء ساخته شده که در داخل آن 4 قسمت اصلی و مهم داریم. اولین قسمت، صفحه ی فسفر ورودی یا input phosphor است، که پرتوهای ایکس عبوری از بدن بیمار با این صفحه برخورد می کنند و انرژی آنها به پرتوهای نور مرئی تبدیل می شود، منتها نور مرئی تولیدی توسط صفحه ی فسفر ورودی بسیار ضعیف است و بایستی تقویت بشود، بنابراین در مرحله ی بعد این پرتوهای نورانی با یک لایه به نام فوتوکاتد که کاملاً به لایه ی فسفر ورودی متصل است برخورد می کنند و در اثر برخورد فوتونهای نورانی با فوتو کاتد، انرژی نورانی به الکترون تبدیل می شود، از طرفی، الکترون ها دارای بار منفی هستند، بنابراین بعد از تولید همدیگر را دفع می کنند، و ما برای اینکه این الکترونها را بر روی صفحه ی فسفر خروجی متمرکز کنیم، از عدسیهای کانونی کننده استفاده میکنیم، که این عدسی ها از طریق یک میدان الکتریکی، الکترونها را بر روی یک نقطه در گردن آند متمرکز می کنند، قسمت سوم لامپ تقویت کننده ی تصویر هم آند شتاب دهنده است، و چون آند شتابدهنده حدود 25 تا 30 کیلو ولت نسبت به فوتوکاتد پتانسیل مثبت دارد، الکترونها در حین حرکت از فوتوکاتد به سمت آند، شتاب می گیرند و نهایتاً بعد از برخورد با قسمت چهارم لامپ تقویت کننده ی تصویر یعنی صفحه ی فسفر خروجی، این جریان الکترونی به فوتون های نورانی تبدیل می شود، و یک تصویر معکوس بر روی صفحه ی فسفر خروجی تشکیل میدهد، حال اگه در پشت فسفر خروجی یک دوربین عکاسی قرار بدهیم، که از نور مرئی تولیدی بصورت پشت سر هم عکس بگیرد، در این صورت، از حرکت اجزای بافت یک فیلم ساخته می شود، که از قابلیت ضبط و ذخیره برخوردار است. نهایتاً نکته ای که در مورد image intensifier وجود دارد آن است که در حرکت الکترونها از فوتوکاتد به سمت آند، جریان الکترونی حدود 50 برابر تقویت می شود، که به آن بهره ی جریان میگوییم، به این معنا که به ازای هر فوتون نوری در صفحه ی ورودی، 50 فوتون نوری از صفحه ی خروجی تابش می شود، وبه این ترتیب روشنایی تصویر فلوروسکپی با ضریب 50 افزایش پیدا می کند. از طرف دیگر نسبت ابعاد صفحه ی ورودی به صفحه ی خروجی معمولا 10 به 1 می باشد، و این یعنی روشنایی تصویر خروجی به خاطر کاهشی که در اندازه ی تصویر اتفاق می افتد، 100 برابر افزایش پیدا میکند. بنابراین با توجه به اینکه بهره ی جریان 50 و بهره ی کوچک نمایی 100 داریم، روشنایی تصویر خروجی در این مثال 5000 برابر تقویت میشود، که به این عدد بهره ی روشنایی گفته میشود و از حاصلضرب بهره ی جریان در بهره ی کوچک نمایی قابل محاسبه است.  بهره کوچک نمایی* بهره جریان = بهره روشنایی  به این ترتیب image intensifier ها علاوه بر کاهش دُز بیمار، موجب افزایش کیفیت تصاویر فلوروسکپی شده و امکان ذخیره سازی ، بررسی و همچنین دستکاری تصاویر فلوروسکپی را هم بوجود می آورد. مد فیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک پزشکی