دليلك الشامل عن مكونات جهاز الأشعة السينية (X ray)

الأشعة السينية هي إشعاع كهرومغناطيسي له نفس طبيعة الموجات الراديوية وموجات الميكروويف والأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية وأشعة جاما، ولمعرفة المزيد عن كيفية تطبيق هذه الأشعة سنتحدث عن مكونات الجهاز الذي يستخدم لهذا الغرض.

إن الأشعة السينية تنشأ من الظواهر الخارجة عن نطاق الطاقة النووية، على مستوى المدار الإلكتروني، والتي تنتج بشكل أساسي عن تباطؤ الإلكترونات. تكمن طاقة الأشعة السينية بشكل عام بين الأشعة فوق البنفسجية وأشعة جاما التي تحدث بشكل طبيعي، الأشعة السينية هي إشعاعات مؤينة لأن التفاعل مع المادة ينتج تأين ذرات نفس الشيء، أي ينتج جزيئات مشحونة (أيونات).

الأشعة السينية

تاريخ الأشعة السينية

يبدأ بتجارب العالم البريطاني ويليام كروكس، الذي حقق في القرن التاسع عشر في آثار بعض الغازات من خلال تطبيق تصريف الطاقة، أجريت هذه التجارب في أنبوب فارغ وأقطاب كهربائية لتوليد التيارات عالية الجهد سماها أنبوب كروكس هذا الأنبوب الذي يقع بالقرب من اللوحات الفوتوغرافية، ينتج عنه بعض الصور غير الواضحة.

على الرغم من هذا الاكتشاف، تابع نيكولا تسلا في عام 1887 في دراسة هذا التأثير الذي خلقته أنابيب كروكس. وكانت إحدى عواقب بحثه هي تحذير المجتمع العلمي من الخطر على الكائنات البيولوجية الذي ينطوي على التعرض لهذه الإشعاعات.

بعد ذلك اكتشف العالم الفيزيائي الألماني فيلهلم كونراد رونتغن الأشعة السينية في عام 1895، بينما كان يقوم بتجربة أنابيب هيتورف-كروكس وملف Ruhmkorff للتحقيق في ومضات الأشعة البنفسجية الذي أنتجته أشعة الكاثود. بعد تغطية الأنبوب بالكرتون الأسود للتخلص من الضوء المرئي، لاحظ توهج أصفر خافت باهت قادم من شاشة مكونة من طبقة من سيانيد البلاتين- الباريوم، والتي اختفت عندما تم إيقاف الأنبوب. ولذلك قد قرر أن الأشعة خلقت إشعاعًا شديد الاختراق، لكنه غير مرئي، مر بسمك كبير من الورق وحتى معادن رقيقة. واستخدم لوحات فوتوغرافية لإثبات أن الأجسام كانت أكثر أو أقل شفافية للأشعة السينية اعتمادًا على سمكها وقام باستخدام أشعة إكس على يد زوجته وكان ذلك أول استخدام على البشر، وقد أطلق عليها “أشعة التخفي” أو “الأشعة السينية” لأنه لم يكن يعرف ما كانت عليه.

متى تم إنتاج الأشعة السينية؟

يمكن ملاحظة الأشعة السينية عند تباطؤ حزمة من الإلكترونات النشطة للغاية (بترتيب 1 كيلو فولت) عند الوصول إلى هدف معدني. وفقًا للميكانيكا الكلاسيكية، تُصدر الشحنة المتسارعة الإشعاع الكهرومغناطيسي، وبهذه الطريقة تنتج الصدمة طيفًا مستمرًا من الأشعة السينية من طول موجي أدنى معين يعتمد على طاقة الإلكترونات. يسمى هذا النوع من الإشعاع Bremsstrahlung، أو “إشعاع الكبح”. بالإضافة إلى ذلك تبعث ذرات المادة المعدنية أيضًا الأشعة السينية أحادية اللون، والتي تُعرف باسم خط الانبعاث المميز للمادة. مصدر آخر للأشعة السينية هو إشعاع السنكروترون المنبعث في مسرعات الجسيمات، لإنتاج أشعة إكس في المختبرات والمستشفيات، يتم استخدام أنابيب الأشعة السينية، والتي يمكن أن تكون من نوعين: الأنابيب مع خيوط أو أنابيب مع الغاز.

أنبوب الشعيرة

هو عبارة عن أنبوب زجاجي فارغ حيث يوجد قطبين في نهاياتهما، الكاثود عبارة عن خيوط تنجستينية وأنود هو كتلة معدنية ذات خط انبعاث مميز للطاقة المطلوبة، تركز الإلكترونات المولدة في الكاثود نحو نقطة على الهدف (والتي عادةً ما تكون عند درجة الميل 45) ويتم إنشاء الأشعة السينية نتيجة الاصطدام، إجمالي الإشعاع الذي تم تحقيقه يساوي 1 ٪ من الطاقة المنبعثة. والباقي إلكترونات وطاقة حرارية، يجب تبريد الأنود لتجنب ارتفاع درجة حرارة الهيكل. في بعض الأحيان، يتم تثبيت الأنود على محرك دوار عن طريق تدوير مستمر يتم توزيع التدفئة على كامل سطح الأنود ويمكن تشغيلها في طاقة أعلى. في هذه الحالة يعرف الجهاز لذلك يجب أن يتم تبريد الأنود لتجنب ارتفاع درجة حرارة الهيكل. في بعض الأحيان، يتم تثبيت الأنود على محرك دوار عن طريق تدوير مستمر يتم توزيع التدفئة على كامل سطح الأنود ويمكن تشغيلها في طاقة أعلى، في هذه الحالة يُعرف الجهاز باسم “الأنود الدوار”  وأخيرًا، يحتوي أنبوب الأشعة السينية على نافذة شفافة للأشعة السينية، والمصنوعة من البريليوم أو الألومنيوم أو الميكا.

الخطوط العريضة لأنبوب الأشعة السينية

يكون أنبوب الغاز عند ضغط حوالي 0.01 مم زئبقي ويتم التحكم فيه بواسطة صمام، حيث إنه يحتوي على كاثود ألومنيوم مقعر، والذي يسمح بتركيز الإلكترونات و الأنود. تنجذب جزيئات النيتروجين والأكسجين المؤينة الموجودة في الأنبوب إلى الكاثود والأنود، تنجذب الأيونات الموجبة إلى الكاثود وتحقن الإلكترونات إليه. بعد ذلك يتم تسريع الإلكترونات نحو الأنود (الذي يحتوي على الهدف) في الطاقات العالية ومن ثم إنتاج الأشعة السينية، وآلية التبريد والنافذة هي نفسها الموجودة في الأنبوب ذي الشعيرة.

كاشفات الأشعة السينية

توجد عدة أنظمة للكشف عن الأشعة السينية، أول كاشف تم استخدامه لهذا الغرض هو الفيلم الفوتوغرافي، الذي تم إعداده بطريقة مناسبة لطول موجة الأشعة السينية، ويتم تحديد حساسية الفيلم بواسطة معامل امتصاص الكتلة ويقتصر على مجموعة من الخطوط الطيفية، لكن العيب الذي تمثله هذه الأفلام هو هامش ديناميكي محدود للغاية والوقت الطويل والتلاعب اللازم للكشف عنها، لذلك سقطوا في حالة عدم إهمال.

تطوير أجهزة الكشف ثنائية الأبعاد الجديدة

في العقود الأخيرة من القرن العشرين، بدأ تطوير الأجهزة القادرة على توليد صورة رقمية مباشرة. وتشمل هذه “لوحات الصور”، والمغلفة بمادة فوسفورية، حيث تزيد الإلكترونات من طاقتها عن طريق امتصاص الأشعة السينية المنعكسة، وهي محاصرة على هذا المستوى في المراكز الملونة.

تطلق الإلكترونات الطاقة عندما تضيء اللوحة بضوء الليزر، وتنبعث منها شدة تتناسب مع كثافة الأشعة السينية في اللوحة. هذه الكواشف هي ترتيب من حيث الحجم أكثر حساسية من الفيلم الفوتوغرافي ولها نطاق ديناميكي أعلى من قبل عدة أوامر من الحجم. نوع آخر من أجهزة الكشف الرقمية ثنائية الأبعاد المستخدمة على نطاق واسع يتكون من لوحة فسفورية مقرونة بكاميرا CCD.3. في 2000s، بدأت الثنائيات الضوئية يتم محاذاة في لوحة، تسمى (PAD (Pixel Array Detectors.

أجهزة الكشف المؤينة

تستخدم عادة للكشف عن الأشعة السينية هي أجهزة التأين، والتي تقيس كمية التأين الناتجة عن التفاعل مع الأشعة السينية مع جزيئات الغاز في غرفة التأين، تنجذب الأيونات السالبة نحو الأنود والأيونات الموجبة نحو الكاثود، وتولد تيارًا في دائرة خارجية.

العلاقة بين كمية التيار المنتج وشدة الإشعاع متناسبة، لذلك يمكن إجراء تقدير لعدد فوتونات الأشعة السينية لكل وحدة زمنية. العدادات التي تستخدم هذا المبدأ هي عداد جيجر، العداد النسبي وكاشف التلألؤ. يتم تمييز هذه الكواشف بواسطة وضع تضخيم الإشارة وحساسية الكاشف.

الأطياف التي يتكون منها جهاز الأشعة السينية

الأشعة السينية 1

الطيف المستمر

يتكون أنبوب الأشعة السينية من قطبين (كاثود وأنود) ومصدر إلكترون (كاثود ساخن) وهدف. يتم تسريع الإلكترونات عن طريق فرق محتمل بين الكاثود والأنود. ينتج الإشعاع مباشرة في منطقة تأثير الإلكترونات وينبعث في جميع الاتجاهات. لا تصطدم الإلكترونات المختلفة بالهدف بنفس الطريقة، لذلك يمكنها أن تتخلى عن طاقتها في تصادم واحد أو عدة، مما ينتج عنه طيف مستمر.

الطيف المميز

عندما يكون للإلكترونات التي تتسارع في أنبوب الأشعة السينية بعض الطاقة الحرجة، فإنها يمكن أن تمر بالقرب من طبقة فرعية داخلية من الذرات التي تشكل الهدف. بسبب الطاقة التي يستقبلها الإلكترون، يمكنه الهروب من الذرة، تاركًا الذرة في حالة من الإثارة القصوى. في النهاية ستعود الذرة إلى حالة توازنها التي تنبعث منها مجموعة من الفوتونات عالية التردد، والتي تتوافق مع طيف خطوط الأشعة السينية، وهذا سيعتمد بلا شك على تركيبة المادة التي تؤثر فيها حزمة الأشعة السينية، على: الموليبدينوم ، يُظهر الرسم البياني للطيف المستمر قمتين متطابقتين مع سلسلة K من طيف الخط، ويتم تركيبهما مع الطيف المستمر.

المخاطر الصحية المحتمل حدوثها

تعتمد تأثيرات الأشعة السينية على الكائنات الحية على قيمة الجرعة. بشكل عام التعرض لجرعات منخفضة من الأشعة السينية، مثل تلك التي يتم تلقيها أثناء الأشعة السينية التقليدية، ليس ضارًا، ولكن التعرض لجرعات أعلى يمكن أن تنتج الضرر للإشعاع المؤين.

الأشعة الرقمية وخاصة الأشعة المقطعية للصدر أو البطن، إلى جانب الدراسات التداخلية (التنظير الفلوري، ديناميكا الدم، وغيرها) تنطوي في بعض الحالات على جرعات عالية من الإشعاع، وبالتالي فإن المبدأ الأساسي المعروف باسم ALARP (منخفضة قدر الإمكان من الناحية العملية) يجب تبرير فوائد الدراسة من قبل الطبيب الموصوف ويجب على الفنيين المتدخلين تحسين الجرعة المستخدمة.

الآثار البيولوجية للإشعاعات المؤينة

التأثير البيولوجي بالنسبة لكامل الجسم

نموذجي من الحوادث الخطيرة للغاية، تتوافق مع الحالات المعطاة في محطات الطاقة النووية، وبالتالي فهي بعيدة كل البعد عن استخدام الأشعة السينية في الممارسة الطبية.

التأثير البيولوجي بشكل موضعي

قد تحدث عند المرضى الذين يتلقون جرعات عالية من الأشعة السينية عالية الطاقة في العلاجات الإشعاعية، أو الدراسات التداخلية لفترات طويلة جدًا، وغالبًا ما تتعامل مع الآثار الظاهرة على الجلد (وهذا ما يسمى: متلازمة الجلد الناجم عن الإشعاع).

السرطان الناجم عن الإشعاع

قد ينجم عن تلقي جرعات صغيرة لفترات طويلة من الزمن، كما هو الحال مع أخصائيي الأشعة، ومع ذلك فإن احتمال الإصابة بالسرطان الناجم عن الإشعاع منخفض وأقل بكثير.

التأثيرات على النساء الحوامل

يعتمد بشدة على فترة الحمل التي يتم النظر فيها. الفترات الأكثر خطورة هي من اليوم السادس إلى الأسبوع الثامن، حيث يمكن أن تحدث تشوهات.

 الاستخدامات الأكثر انتشارًا للأشعة السينية

الأشعة السينية 2

  • الأشعة السينية مفيدة بشكل خاص في الكشف عن الأمراض الهيكلية، على الرغم من أنها تستخدم أيضًا لتشخيص أمراض الأنسجة الرخوة، مثل الالتهاب الرئوي وسرطان الرئة وذمة رئوية وخراجات.
  • مراقبة المخ أو العضلات. البدائل في هذه الحالات تشمل التصوير المقطعي المحوري، الرنين المغناطيسي النووي أو الموجات فوق الصوتية.
  • تستخدم الأشعة السينية أيضًا في إجراءات في الوقت الفعلي، مثل تصوير الأوعية، أو في دراسات التباين.
  • يمكن استخدام الأشعة السينية لاستكشاف بنية المادة البلورية من خلال تجارب حيود الأشعة السينية لأن طولها الموجي يشبه المسافة بين ذرات الشبكة البلورية.
  • يعد حيود الأشعة السينية أحد أكثر الأدوات المفيدة في مجال علم البلورات.
  • يمكن استخدامه أيضًا لتحديد العيوب في المكونات الفنية، مثل الأنابيب والتوربينات والمحركات والجدران والعوارض وبشكل عام أي عنصر هيكلي تقريبًا.

كيف تعمل الأشعة السينية الطبية؟

يتم وضع المريض بطريقة تجعل جزء الجسم الذي يتم فحصه بين مصدر وكاشف الأشعة السينية، وعند تشغيل الجهاز تنتقل الأشعة السينية عبر الجسم ويتم امتصاصها بكميات مختلفة بواسطة الأنسجة المختلفة، وهذا يتوقف على الكثافة الإشعاعية للأنسجة التي تمر بها. يتم تحديد الكثافة الإشعاعية حسب الكثافة والرقم الذري للمواد المستخدمة في الصور.

على سبيل المثال تحتوي البنى مثل العظام على الكالسيوم، الذي يحتوي على عدد ذري ​​أكبر من معظم الأنسجة. بسبب هذه الخاصية تمتص العظام بسرعة الأشعة السينية، وبالتالي تنتج تباينًا كبيرًا في كاشف الأشعة السينية، ونتيجة لذلك تظهر الهياكل العظمية بياضًا أكثر من الأنسجة الأخرى على الخلفية السوداء للأشعة السينية. وبالمقابل تنتقل الأشعة السينية بسهولة أكبر من خلال أنسجة أقل كثافة، مثل الدهون والعضلات وكذلك من خلال تجاويف مملوءة بالهواء مثل الرئتين. وتظهر هذه الهياكل بألوان رمادية على الأشعة السينية.

نظام التصوير بالأشعة السينية

يتكون نظام التصوير بالأشعة السينية من وحدة التحكم في المولد حيث يختار المشغل التقنيات المطلوبة للحصول على صورة جيدة للقراءة (kVp، mA ووقت التعرض)، مولد للأشعة السينية يتحكم في تيار أنبوب الأشعة السينية، الجهد الكهربائي للأنبوب والأشعة السينية التي تنبعث من وقت التعرض، أنبوب الأشعة السينية الذي يحول الجهد والميت أمبير إلى أشعة سينية حقيقية ونظام للكشف عن الصور يمكن أن يكون إما فيلم (تقنية تمثيلية) أو نظام التقاط رقمي ونظام التقاط الصور الرقمية (PACS).

نظام أشعة إكس الرقمية للأسنان

فيلم من الأنابيب النانوية الكربونية (كاثود) الذي يبعث الإلكترونات في درجة حرارة الغرفة عند تعرضه لحقل كهربائي تم صياغته في جهاز الأشعة السينية، يمكن وضع مجموعة من هذه البواعث حول عنصر الهدف المراد مسحه ضوئيًا، ويمكن تجميع الصور من كل باعث بواسطة برنامج كمبيوتر لتوفير صورة ثلاثية الأبعاد للهدف في جزء صغير من الوقت الذي يستغرقه استخدام X التقليدي جهاز الأشعة.

ويسمح النظام أيضًا بالتحكم السريع والدقيق، مما يتيح التصوير المقرب الفسيولوجي المحتمل. اخترع المهندسون في جامعة ميسوري كولومبيا، مصدرًا مضغوطًا للأشعة السينية وأشكال الإشعاع الأخرى. مصدر الإشعاع هو حجم عصا اللثة ويمكن استخدامه لإنشاء ماسحات الأشعة السينية المحمولة. يمكن تصنيع ماسح ضوئي محمول باليد باستخدام الأشعة السينية باستخدام المصدر في أقرب وقت ممكن.

مكونات جهاز الأشعة السينية وتجهيزات التصوير

تكنولوجيا الأشعة السينية مع أجهزة الكومبيوتر تستخدم بشكل متزايد للتطبيقات الصناعية على سبيل المثال يتم اختبار الوصلات الملحومة والمكونات التي تستخدم في صناعة السيارات وقد تم تطوير أساليب فعالة ومرنه في مجال التصوير والاختبار بالأشعة السينية من خلال الجمع بين الروبوتات وتقنية التصوير المحوسب التي أثبتت فاعليتها في اختراق المواد للتأكد من عدم وجود تشققات أو عيوب مخفية غير مرئية.

يالإضافة إلى معدات الأشعة السينية في المجالات الصناعية التي تناسب احتياجاتك الفردية بما في ذلك الأجهزة الرقمية التي تحدد معايير الصناعة لفحص وتأمين الجودة التي تم هندستها على القيام بالأداء الأمثل والسرعة والفاعلية.

آلة الأشعة السينية الحديثة

الأشعة السينية (بعد الفيزيائي فيلهلم كونراد رونتن)، هي طريقة تصوير واسعة النطاق يتم فيها تشعيع الجسم باستخدام مصدر الأشعة السينية. يتم تمثيل اختراق الأشعة السينية للجسم في صور تسمى الأشعة السينية.

تصبح الصور مرئية على شاشة الفلورسنت، عند إجراء المسح الضوئي باستخدام كاميرا الأشعة السينية، يلزم تكثيف صور الأشعة السينية كما يمكن استخدام مادة فيلم مناسبة ومع ذلك، فإن التقنية السابقة هي الأشعة السينية الرقمية، ويتم استخدام لوحات الفوسفور (رقائق تخزين الأشعة السينية) أو أجهزة الاستشعار الإلكترونية.

في النهاية …

زادت الأشعة السينية من قدرتنا على اكتشاف الأمراض أو الإصابات في وقت مبكر بما فيه الكفاية بحيث يمكن معالجة مشكلة طبية أو علاجها. عند القيام بالأداء بشكل صحيح وفي مرحلة مبكرة. ويمكن لهذه الإجراءات أن تحسن الصحة وقد تنقذ حياة الشخص. ومع ذلك فإن الأشعة السينية تنتج أيضًا إشعاعات مؤينة، وهو شكل من أشكال الإشعاع له القدرة على إتلاف الأنسجة الحية، وهذا خطر وقد يزداد مع زيادة مقدار التعرض المتراكم أثناء الحياة.

قد يعجبك ايضا

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

تذكر أنه لا يلفظ من قول إلا لديه رقيب عتيد

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.