کلیات

اشعه ایکس یک نوع تابش به نام امواج الکترومغناطیسی است. تصویربرداری با این اشعه تصاویری از درون بدن شما را ایجاد می‌کند. این تصاویر قسمت‌هایی از بدن شما را در سایه‌های مختلف سیاه و سفید نشان می‌دهد. این به این علت است که بافت‌های مختلف مقادیر مختلف تابش را جذب می‌کنند. کلسیم در استخوان، بیشتر جذب این اشعه می‌شود.

تاریخچه کشف اشعه ایکس

درسال ۱۸۹۵، درخشش کوتاه صفحه فسفرسانسی که درگوشه‌ای ازآزمایشگاه نیمه تاریک بررسی اشعه کاتدیک قرارداشت، ذهن آماده وخلاق رنتگن که درآن زمان استادفیزیک بود، متوجه پرتو‌های تازه‌ای نمودکه ازحباب شیشه‌ای لامپ‌های کاتودیک بیرون زده وبی آن که به چشم دیده شودبه اطراف پراکنده  می‌شوند. آنچه مایه شگفتی رنتگن شده بود، نفوذ این پرتو‌ها ازدیواره شیشه‌ای لامپ به بیرون وتأثیرآن روی صفحه فاوئورسانت درگوشه‌ای نسبتا دورازلامپ درآزمایشگاه بود. رنتگن به بررسی‌های خوددرباره کشف تازه که آ. ن. پرتوایکس بود (به خاطرفروتنی)، ادامه داد. بعدهااین اشعه رنتگن نامیده شد.

تاریخچه اولین دستگاه رادیولوژی درایران

پروفسورحسابی پدرعلم فیزیک ومهندسی نوین ایران، برای آنکه بتوانند، پدیده‌های نوین را، به دانشجویان خود تدریس نمایند، وآنان رابادست یافته‌های جدیدجهانی، آشناکنند، اولین دستگاه پرتوایکس رادرآزمایشگاه دانشسرایعالی (دارالمعلمین وقت)، باابعادبسیارکوچک، درسال ۱۳۰۹ هـش. راه اندازی نمودند.
به گفته دکترسیّدمحمدحسابی، ایشان حدودیکسال فقط به امرمطالعه، پژوهش، طراحی ومحاسبه این دستگاه پرداختند، ودراین زمینه، ازپروفسورژانه، پروفسورمیشل، یعنی اساتیدشان درپلی تکنیک فرانسه، (که مدرسه مهندسی برق ایشان درپاریس بود)، ونیزازراهنمایی‌های پروفسورفابری (استادایشان دردانشگاه سوربن)، راهنمایی مهمی رادریافت کردند، وحتی آنهاهریک چندقطعه از وسایل موردنیاز ساخت دستگاه رادیولوژی را، ازدانشگاه‌های خودبرای استاد هدیه فرستادند.
ایشان به خاطرمی آورندکه برای پیچیدن بوبین‌هایی که درساخت ترانسفورماتور‌ها برای تولید برق با ولتاژ بالای این دستگاه به کارمی رفت ماه‌ها درتن‌ها تراشکاری آن روزتهران وباکمترین امکانات وتجهیزات اقدام به ساخت این سیم پیچ‌ها نمودند.
آقای دکترحسابی تصمیم به ساخت یک دستگاه رادیولوژی بیمارستانی (کاربردی) درکشوردرابعاد  غیرآزمایشگاهی گرفتند.
به همین منظور برادرشان رابرای گذراندن یک دوره تخصصی رادیولوژی به مدت یک سال به فرانسه (دانشگاه پاریس) فرستادند.
زیرزمین بیمارستان گوهرشاد که طول آن تقریباً ۴۵ متروعرض آن تقریباً ۴ متر بود برایا نجام پروژه ساخت اولین دستگاه رادیولوژی کاربردی بیمارستانی درنظرگرفته شد.


دستگاه‌های رادیولوژی

اشعه ایکس یا رنتگن در طبیعت زیاد وجود ندارد و برای کاربرد پزشکی، این پرتو‌ها باید به وسیله لامپ‌هایی که برای این منظور ساخته شده‌اند تولید شود. در لامپ مولد اشعه ایکس که ظاهری شبیه لامپ‌های کاتودیک دارد، با بمباران الکترونی قطعه فلز مقاوم و کوچکی که از جنس تنگتن در قطبی از لامپ به نام کانون قرار گرفته، تراز‌های انرژی الکتریکی در این فلز بههم می‌خورد و انرژی ناشی از جابجایی الکترون‌ها به صورت اشعه ایکس بیرون می‌آید. الکترون‌هایی که استفاده می‌شوند از سیم پیچ کوچکی در قطب منفی لامپ تولید می‌شوند و با استفاده از خلاء درون لامپ و تحت تأثیر اختلاف پتانسیل که از یک ژنراتور تولید می‌شود، به کانون لامپ برخورد می‌کنند.
شکل کلی دستگاه‌های رادیولوژی بسته به اینکه به چه منظوری (تشخیصی یا درمانی) ساخته شده باشند، فرق می‌کند. ولی بطور کلی در یک دستگاه رادیولوژی عمومی لامپ تولید کننده اشعه ایکس با بازویی به پایه‌ای که می‌تواند در مسیر‌های مختلف حرکت کند وصل شده تا بتوان اشعه ایکس را بطور دلخواه در جهات متفاوت متمرکز نمود.
بدن انسان شامل بافت‌ها و ارگان‌های مختلف از جمله آب، استخوان، خون، چربی و ... است که باید بتوان بنحوی در تصاویر گرفته شده، این قسمت‌ها را متمایز کرد. تا قبل از کشف اشعه X. توسط رونتگن هیچ کوششی در جهت ایجاد تصویری از بدن صورت نگرفته بود. اغلب سیستم‌های اصلی که در تصویربرداری با اشعه X. مورد نیازند، در ۲۰ سال اول کشف این اشعه، ا. بداع و به خدمت گرفته شدند و از سال ۱۹۳۰ به بعد اغلب کوشش‌ها روی بهبود سیستم‌ها و روش‌های بالا بردن کیفیت تصویر متمرکز شده و سیستم کلی رادیوگرافی تغییر چندانی نکرده است                                                         

مهم‌ترین پرتو‌های یونیزان عبارتند از:
۱ - ذره آلفا α.: این ذره از دو پروتون و دو نوترون تشکیل شده و با گرفتن دو الکترون به اتم پایدار هلیوم تبدیل می‌شود از آنجا که این ذره جرم زیادی دارد قدرت نفوذ کمی داشته و به راحتی توسط یک برگ کاعذ متوقف می‌شود.

۲ - ذره بتا β.: برای گسیل ذره بتا یک نوترون به پروتون تبدیل می‌شود و ذره بتا نیز تابش می‌شود. طیف اشعه بتا تک انرژی نبوده و یک طیف پیوسته با تمام مقادیر انرژی از صفر تا حداکثر را داراست. برد این اشعه بسته به انرژی اولیه (عنصر مادر) و جنس محیط از چند سانتیمتر تا حدود یک متر می‌باشد. قدرت نفوذ این اشعه ۱۰۰ برابر آلفا بوده و در ورقه آلومینیومی به ضخامت  ۱mm به خوبی جذب می‌شود.
۳ - پرتو گاما γ.: از امواج الکترومغناطیسی باطول موج بیش از ۱، ۰/۰ آنگسترم  و جرم صفر می‌باشد خاصیت یونیزاسیون آن بسیار کمتر از ذرات آلفا و بتا می‌باشد، اما قدرت نفوذ آن بسیار بالاست.
۴ - پرتو x.: از امواج الکترومغناطیسی باطول موج بین ۱۰ تا ۱، ۰/۰ آنگسترم و جرم صفر می‌باشد قدرت نفوذ آن از پرتو گاما کمتر می‌باشد.



تیوب مولد اشعه X

تیوب شیشه‌ای مولد اشعه X، باید درون یک محفظه فلزی که جدار داخلی آن با سرب پوشیده شده، قرار گیرد تا اشعه X. که در جهات مختلف پخش میشود توسط محفظه فلزی جذب گردد. کار دیگر این محفظه فلزی ایجاد حفاظ برای ولتاژ بالایی است که بین آند و کاتد تیوب اعمال می‌گردد. برای جلوگیری از هر گونه جرقه الکتریکی بین کابل‌های ولتاژ بالا، فاصله بین تیوب و محفظه فلزی با روغن غلیظی که در برابر ولتاژ الکتریکی کاملاً عایق است، پر میشود. محفظه باید کاملاً از هوا تخلیه شود، چون هوا وقتی گرم می‌گردد منبسط شده و می‌تواند با وارد کردن فشار به جدار شیشه‌ای تیوب باعث شکستن آن شود. روغن مورد استفاده علاوه بر خاصیت عایق الکتریکی دارای خواص خنک کنندگی نیز هست. اگر گرمای تیوب از حد مجاز بالاتر رود، انبساط روغن داخل محفظه باعث می‌شود که مدار محافظ به کار افتاده و اجازه تابش اشعه به دستگاه داده نشود. میزان حرارت ایجاد شده در تیوب اشعه X. بستگی به حاصلضرب کیلو ولت، میلی آمپر تیوب و زمان تابش دارد.   وقتی آند گرمای زیادی را ذخیره کرده است، خنک شدن آن بسیار سریع‌تر است. این واقعیت بواسطه وجود این قانون که " از دست دادن گرما بوسیله تشعشع متناسب با توان چهارم درجه حرارت است " توجیه می‌شود. مساله مهم دیگری که درمورد تیوب مطرح است، عمر تیوب است. در واقع نمی‌توان تعریف دقیقی از طول عمر تیوب اشعه X. بدون در نظر گرفتن شرایط ثابت ارائه کرد. در مورد عمر تیوب اشعه X.، استاندارد بین المللی اعلام می‌دارد که: اگر t. زمان هر بار تابش اشعه باشد، تیوب باید بتواند حداقل t. /۱۰۰۰ =n بار تابش را انجام دهد. مثلاً اگر هر بار تابش ۱/۰ ثانیه طول بکشد، تیوب باید بتواند حداقل ۱۰۰۰۰ بار تابش انجام دهد.

فیلم رادیو گرافی

تصویر اشعه x. در واقع تصویر سایه‌های مختلف بدن است که روی فیلم می‌افتد و به آن اسیلوگراف نیز می‌گویند. تصاویر اشعه x. روی فیلم‌های رادیوگرافی که فیلم‌های ویژه‌ای هستند گرفته می‌شود.
اگر فیلم به تنهایی در مسیر اشعه قرار داده شود، تصویری که روی آن ایجاد می‌شود، بسیار کمرنگ است و برای بهتر شدن آن باید به مقدار زیادی اشعه اولیه را افزایش داد که این برای بیمار مضر است.
 به همین دلیل در سیستم‌های متداول فیلم را بین دو صفحه تشدید کننده قرار می‌دهند. این صفحات تشدیدکننده با مواد فلورسانس پوشیده شده اندبه صورتی که پرتو‌های x.‌ای که به آن‌ها برخورد می‌کنند را به نور مرئی تبدیل می‌نمایند. هر دو طرف فیلم نیز با امولسیون حساس به نور پوشانده شده است.
صفحه‌ها را در یک کاست که دارای پوشش نمدی به هم فشرده‌ای است قرار می‌دهند تا فیلم و صفحه‌ها را کنار هم نگه دارد. البته قرار دادن این صفحات تشدیدکننده هم به نحوی باعث مات شدن تصویر می‌شود. برای کاهش این اثر معمولاً ضخامت این صفحات تشدید کننده را تا حد امکان کم می‌کنند.

کاست رادیولوژی                                                     

سیستم‌های رادیوگرافی سنتی (رادیوگرافی به کمک فیلم) جهت جابجایی و قرار دادن فیلم در محل مناسب (در داخل بوکی) از کاست‌های رادیولوژی –x ray film cassette  - استفاده می‌شود.
 این کاست‌ها در انواع و سایز‌های مختلف متناسب با سایز فیلم رادیوگرافی طراحی می‌شوند.
کاست رادیولوژی از یک فریم فولادی (فولاد ضد زنگ) و یا آلومینیوم ساخته می‌شود که بسته به نوع و کاربرد رویه آن از جنس آلومینیوم یا فیبر کربنی و ... خواهد بود. در این میان کاست با رویه فیبر کربنی کمترین میزان جذب اشعه را داشته و در نتیجه شدت پرتو منتشر شده از تیوب را می‌توان بدون کاهش کیفیت و میزان تاثیر اشعه بر روی فیلم کاهش داد.

خواص

فوتون‌های پرتو ایکس دارای انرژی لازم برای یونیزه کردن اتم‌ها و شکستن پیوند اتمی هستند. این خاصیت پرتو ایکس را در طبقه‌بندی پرتو‌های یونیزه‌کننده قرار می‌دهد، و به همین دلیل برای بافت‌های زنده مضر است. قرار گرفتن در معرض دوز تابش در مقادیر بالا در یک دوره زمانی کم باعث ایجاد بیماری‌های حاصل از تشعشع‌ می‌شود، و در عین حال قرار گرفتن در معرض دوز تابش در مقادیر پایین ریسک ابتلا به سرطان‌های ناشی از تشعشع را بالا می‌برد. در تصویربرداری پزشکی این افزایش خطر ابتلا به سرطان در مقابل فواید استفاده از این روش برای تشخیص پزشکی، قابل چشم پوشی است. از قابلیت یونیزه کردن اشعه ایکس می‌توان در درمان سرطان استفاده کرد، که در این روش پرتو درمانی از پرتوایکس برای کشتن سلول‌های بدخیم سرطانی استفاده می‌شود. همچنین ازطیف‌سنجی پرتو ایکس برای تعیین خصوصیات مواد استفاده می‌شود.
طول میرایی پرتو ایکس در آب نشانگر حد جذب اکسیژن در ان در سطح انرژی ۵۴۰eV است. طول میرایی برای پرتو‌های سخت (نیمه راست نمودار) حدود چهار برابر طول میرایی پرتو‌های نرم (نیمه چپ نمودار) است. پرتو ایکس سخت می‌تواند بدون اینکه جذب یا پراکنده شود از اشیاء ضخیم عبور کند. به همین دلیل از پرتو ایکس سخت برای تصویربرداری از داخل اشیاء دارند استفاده می‌شود. کاربرد‌های دیگر آن عبارتند از: رادیوگرافی پزشکی و اسکنر‌های امنیتی فرودگاه‌ها. در عین حال از تکنیک مشابه در صنعت (برای مثال رادیوگرافی صنعتی و سی تی اسکن صنعتی) و همچنین تحقیقات (برای مثال سی تی حیوانات کوچک) استفاده می‌شود. عمق نفوذ پرتو ایکس با تغییر فرکانس آن تغییر می‌کند. این موضوع تنظیم انرژی فوتون برای کاربرد‌های مختلف را امکان‌پذیر می‌کند.

• در مورد ام آر آی در ویکی تابناک بیشتر بخوانید