فیلتراسیون ذاتی و فیلتراسیون اضافی دستگاه اشعه ی ایکس چیست؟

  فیلتراسیون ذاتی به حذف پرتوهای ایکس کم انرژی توسط محفظه ی لامپ اشعه ی ایکس، عایق روغنی اطراف لامپ و پنجره ی لامپ اشعه ی ایکس اشاره دارد و معمولاً جنس پنجره ی تیوب اشعه ی ایکس با توجه به جنس بافت مورد تصویربرداری انتخاب میشود، به عنوان مثال در دستگاه های ماموگرافی جنس پنجره ی لامپ اشعه ی ایکس به جای شیشه از برلیوم با عدد اتمی 4 ساخته می شود، تا به این ترتیب با توجه به پایین بودن انرژی پرتوهای ایکس مورد استفاده، پنجره ی تیوب جذب اشعه ی بالایی نداشته باشد. فیلتراسیون اضافی نیز به معنای قرار دادن یک ماده ی جاذب در مسیر بیم اشعه ی ایکس می باشد تا به این ترتیب فوتونهای کم انرژی توسط فیلتر اضافی جذب شده و تنها فوتونهای پر انرژی بتوانند عبور کنند، به این منظور معمولاً از فیلترهای آلومینیوم یا مس استفاده می شود، البته فیلترهای مرکبی نیز وجود دارند که شامل دو یا چند لایه از فلزات مختلف می باشند، و در آنها فلز با عدد اتمی بالا در طرف لامپ و فلز با عدد اتمی پایین تر در طرف بیمار قرار میگیرد تا به این ترتیب پرتوهای ایکس اختصاصی تولید شده در فیلتر با عدد اتمی بالا توسط فیلتر با عدد اتمی پایین جذب شده و از رسیدن آنها به بیمار و در نتیجه افزایش دُز بیمار جلوگیری شود. مد فیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک پزشکی

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

برای اعمال دیاترمی و ورود جریانهای پر فرکانس به بدن بیماران از چه روشهایی استفاده می شود؟

برای اعمال دیاترمی و ورود جریانهای پر فرکانس به بدن بیماران از چه روشهایی استفاده می شود؟ برای این منظور یا از روش خازنی استفاده می شود و یا از روش کابلی، در روش خازنی، بدن بیمار در بین دوالکترود که در واقع دو صفحه ی یک خازن هستند قرار می گیرد و به این ترتیب یک میدان الکتریکی به بدن بیمار اعمال می شود، در روش کابلی نیز از یک سیم پیچ برای درمان استفاده می شود، به این صورت که بدن بیمار هم در معرض یک میدان الکتریکی که بین ابتدا و انتهای سیم پیچ بوجود می آید قرار می گیرد و هم در معرض یک میدان مفناطیسی که در وسط سیم پیچ داریم. نکته ی قابل توجه توسط کاربر دیاترمی آن است که در روش خازنی، میزان گرمای تولیدی با چگونگی پخش خطوط میدان الکتریکی در بدن بیمار مشخص می شود، و هر جا که خطوط میدان تراکم بیشتری داشته باشد گرمای بیشتری تولید می شود و بالعکس. به همین ترتیب وقتی که بین الکترودهای خازن که دو طرف عضو بدن بیمار قرار گرفته اند یک میدان الکتریکی برقرار می کنیم، خطوط میدان ابتدا از هوا با ثابت دی الکتریک 1 عبور می کنند و سپس به عضو بدن با ثابت دی الکتریک حدود 80 می رسند، بنابراین خطوط میدان که در خارج بدن به هم نزدیک هستند در زمان ورود به بدن از هم دور می شوند و از تراکم آنها در نواحی عمیق کاسته می شود. بنابراین بافتهای سطحی نسبت به بافت های عمقی بیشتر گرم می شوند، البته یک استثنا هم وجود دارد که در آن حرارت بافتهای عمقی بیشتر از بافتهای سطحی است و آن زمانی است که مقطع عرضی واقع در مسیر عبور خطوط الکتریکی، کمتر از سطح الکترودها باشد، در این حالت همه ی خطوط از یک مسیر باریک عبور می کنند و گرمای عمقی بیشتر می شود. نکته ی دیگر آن است که خطوط میدان الکتریکی از بافتهایی که مقاومت کمتری دارند یا به عبارت دیگر ثابت دی الکتریک بزرگتری دارند، بهتر عبور می کنند، مثلاً اگه در بدن بیمار یک قطعه ی فلزی وجود داشته باشد، تراکم خطوط میدان در قطعه ی فلزی افزایش پیدا میکند و قطعه فلزی بیشتر گرم می شود، یا خون و ماهیچه ها که مقاومت کمتری نسبت به چربی و لیگامنت ها دارند، خطوط میدان را بهتر هدایت می کنند و بیشتر گرم می شوند، در نهایت به این موضوع هم دقت کنید که خطوط میدان در هنگام عبور از دی الکتریک از هم فاصله می گیرند و دور می شوند.  در روش کابلی، الکترود ما یک کابل با پوشش نارسانا است که یا به دور عضو مورد نظر پیچیده می شود و یا به صورت حلزونی بر روی عضو مورد نظر قرار می گیرد، طول کابل نیز باید مضرب صحیحی از نصف طول موج باشد. در روش کابلی از هر دو اثر میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی به صورت همزمان برای گرم کردن بافت تحت درمان استفاده می کنیم، به این صورت که با عبور جریان پر فرکانس از کابل ، یک میدان الکترواستاتیکی بین دو پایه ی کابل، که شکمهای پتانسیل در آنجا قرار دارند، ایجاد می شود و در محل هایی که کابل پیچ می خورد یک میدان مغناطیسی متغیر در اطراف کابل داریم، منتها این موضوع به این معنا نیست که چون هم میدان الکتریکی و هم میدان مغناطیسی داریم، انرژی که در این روش به بدن بیمار وارد می شود نسبت به روش خازنی بیشتر است، تنها تفاوتی که وجود دارد این است که در روش خازنی کل انرژی توسط میدان الکتریکی اعمال می شود، اما در روش کابلی، انرژی بین میدان الکتریکی و مغناطیسی توزیع می شود. مد فیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک پزشکی

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.