فیزیک پزشکی (فصل2)
فصل2 : برهم کنش پرتوX با ماده و جذب افتراقی پرتوX
در برخورد بین فوتون های پرتو X و ماده ی هدف ، حالت های مختلفی دیده میشود :
1- اگر فوتون های تابیده شده بدون برخورد و برهم کنش با ماده به فیلم برسند ، فیلم به رنگ
سیاه دیده میشود.
2- اگر فوتون های تابیده شده با برخورد و برهم کنش با ماده به فیلم برسند ، فیلم به رنگ
سفید دیده میشود.
3- در حالت های بینابینی با توجه به خصوصیات ماده ممکن است فقط بعضی از فوتون ها عبور کنند که قسمت های
خاکستری تصویر را به وجود می آورند.
به طور کلی پنج راه اصلی برای برخورد یک فوتون پرتوX با ماده وجود دارد :
1- پراکندگی کلاسیک :
+ این پراکندگی با نام های همدوس ، الاستیک ، ریلی . برخورد تامسون نیز شناخته میشود.
+ با برخورد یک فوتون تابشی کم انرژی ، اتم ماده ی هدف برانگیخته میشود.
+ به لایه آخر فوتون گسیل میشود.
+ الکترون از مدار خود خارج نمیشود.
+ سپس اتم هدف فوتونی را با همان مشخصات فوتون اولیه(طول موج و انرژی) ولی در مسیری متفاوت گسیل میکند.
+ در این نوع برخورد هیچگونه انتقال انرژی و یونیزاسیونی دیده نمیشود.
+ پراکندگی همدوس غالباً در برخورد فوتون های با انرژی کمتر از 10Kev دیده میشود. بنابراین در رادیولوژی تشخیصی اهمیت زیادی ندارد.
+ میتواند باعث ایجاد مه آلودگی در فیلم شود.
2- پراکندگی کمپتون :
+ پرتو X قسمتی از انرژی خود را به الکترون های لایه خارجی اتم هدف منتقل میکند.
+ این انرژی بیشتر به انرژی جنبشی الکترون تبدیل میشود.( انرژی زیادی صرف جدا شدن این الکترون ها نمیشود.
+ به الکترون جدا شده در پراکندگی کمپتون الکترون ثانویه گفته میشود.
+ باقی مانده ی انرژی فوتون پرتوX باعث تغییر جهت آن میشود.
+ میتواند باعث مه آلودگی در فیلم شود..
+ در این پدیده اتم تبدیل به یون میشود.
+ این پدیده نیازمند انرژی بالا است.
+ این پدیده برای بافت هایی که هیدروژن و چگالی الکترونی بالا مثل بافت ماهیچه و چربی استفاده میشود.
+ در این پدیده ، هم جهت و هم طول موج فوتون تغییر میکند.
3- اثر فوتوالکتریک :
+ یک فوتون با انرژی کمی بیشتر از انرژی بستگی الکترون های لایه داخلی اتم ، توسط یکی از این الکترون ها به طور کامل جذب میشود.
+ الکترون از مدار خود خارج شده و به صورت فتوالکترون آزاد میشود.
+ باقی مانده ی انرژی فوتون به انرژی جنبشی آن تبدیل میشود.
+ الکترون های لایه های بالاتر تر جایگزین آن میشوند که با این کار مقداری از انرژی خود را به صورت یک فوتون از دست میدهند ، زیرا با قرارگیری در لایه های داخلی تر ، انرژی بستگی آنها افزایش می یابد و بیشتر در قید هسته ی اتم قرار میگیرند.
+ در این پدیده یک فوتوالکترون ، یک یون مثبت و پرتو اختصاصی تولید میشود.
+ به فوتون تولیدی پرتوX ثانویه گفته میشود.
+ با افزایش انرژی فوتون اولیه ، اثر فوتوالکتریک کاهش می یابد.
+ احتمال دیده شدن این پدیده در بافت استخوان بالا است.
مواد کنتراست زا :
1- به سرخرگ ها تزریق میشود.
2- اشعه X با این مواد واکنش داده و پدیده فوتوالکتریک رخ میدهد که باعث میشود سرخرگ ها خود را بیشتر نشان دهند.
3- به دلیل جذب بالای پرتو های اشعه X و اثر فوتوالکتریکی که رخ میدهد از مواد کنتراست زا استفاده میشود.
تزریق ید : برای نشان دادن بهتر سرخرگ ها
بخار روغنی ید : گاهی درون شش ها پاشیده میشود تا راه های عبور هوا قابل دیدن باشد
ترکیبات باریم : برای مشاهده قسمت های بالایی لوله گوارش ( به صورت خوراکی وارد بدن میشود)
تزریق باریم : برای قسمت های تحتانی لوله گوارش مثل راست روده ( از طریق مقعد وارد بدن میشود )
+ بعضی از مواقع حتی از هوا هم به عنوان یک ماده کنتراست زا برای برخی بافت ها استفاده میشود.
4- تولید جفت :
+ در این فرایند فوتون تابشی تحت تاثیر نیروی هسته ی اتم یا برخورد با ابر الکتریکی ناپدید میشود
+ طبق رابطه ی E =mc2 فوتون به الکترون و پوزیترون تجزیه میشود.
+ با توجه به اینکه جرم یک الکترون و پوزیترون معادل 0/512Mev انرژی است ، فوتون تابشی باید حداقل 1/02Mev انرژی داشته باشد تا این پدیده رخ دهد.
+ در تصویربرداری PET کاربرد دارد.
با برخورد پرتو i به بافت اتفاقات زیر می افتد :
1- جذب
2- پدیده فوتوالکتریک (PE)
3- پدیده کمپتون (CE)
4- پراکندگی همدوس ( باعث ایجاد نویز و پارازیت میشود)
ضریب تضعیف خطی : احتمال کاهش فوتون دما در 1cm از ضخامت بافت.
+ این شکل تابع به این دلیل است که این نوع جذب شدن نوعی دفاع بدن محسوب میشود ولی اگر به صورت خطی باشد ، سریع جذب پوست و بدن میشود و بدن بیشتر آسیب میبیند.
مثال : اگر i = 1000 و ضخامت بافت 0/25cm باشد ، با ضریب تضعیف خطی 0/25 . شدت اشعه خروجی را حساب کنید.(e=2/71)
سوال : تابع را بکشید و پارامتر های آن را تعریف کنید:
لایه ی نیم جذب(HVL) : ضخامتی از بافت که در آن شدت اشعه نصف شدت اشعه ورودی میشود. (در سرب کوبی اتاق های رادیولوژی کاربرد دارد)
+ در سرب ، اتم ها به یکدیگر بسیار نزدیک هستند بنابراین برخورد اشعه با آن باعث میشود که جذب اتم ها شود و عبور نکند.
+ در بیرون اتاق رادیولوژی با اینکه سرب کوبی شده است اما میزان تشعشعات کاملاً به صفر نمیرسد زیرا تابع نمایی است و میزان ان به صفر نمیرسد.
مثال : برای اینکه شدت خروجی اشعه ایکس ، 1/64 شدت اشعه ورودی شود ، چند میلی متر سرب کوبی لازم است؟(HVL = 0/1 mm)
جذب افتراقی : اختلاف بین ضریب تضعیف خطی در بافت ها که موجب جذب یا پراکندگی پرتوهای X میشود ، منجر به تصویرسازی میشود.
+ تفاوت در ( مو) ها باعث پدیدع جذب افتراقی میشود.
تقسیم بندی بافت ها براساس میزان جذب :
1- رادیولوسنت : مواد عبور دهنده ی اشعه X
+ شش ها رادیولوسنت ترین هستند
2- رادیواپک : مواد جذب کننده ی اشعه X
+ استخوان رادیواپک ترین است
پست های مرتبط
9 آذر 1404
8 آذر 1404
28 آبان 1404
24 آبان 1404
دیدگاهتان را بنویسید