غالبًا ما يُذكر أن تشتت الفوتون لا يفيد التصوير الشعاعي الإسقاطي، مما يؤدي فقط إلى تعفير الصورة. ومع ذلك، هذا غير صحيح، حيث يتم اختيار التباين المناسب لكل إسقاط عن طريق تعيين كيلو فولت مناسب لتوفير النسبة الصحيحة للتفاعلات الكهروضوئية والتشتت. في إعدادات kV المنخفضة، يكون التباين مرتفعًا بسبب غلبة التأثير الكهروضوئي، بينما يكون منخفضًا عند kV المرتفع، بسبب غلبة تفاعلات التشتت.
أصول الإشعاعات المتناثرة في التصوير الشعاعي الإسقاطي
تؤدي كل من التفاعلات غير المتماسكة والمتماسكة إلى إشعاع متناثر يؤثر على مستقبل الصورة. السابق هو الأكثر أهمية إلى حد بعيد. على سبيل المثال، بالنسبة لسماكة المريض 10 سم ومجال الأشعة السينية 20 سم × 20 سم، فإن 19٪ فقط من جزء الانتثار ناتج عن التبعثر المتماسك عند 50 كيلو فولت و 9٪ عند 120 كيلو فولت.
يعتمد حجم التبعثر على العديد من المتغيرات، كما يتم وصف الاعتماد على إجراء التصوير الشعاعي وحجم حزمة الأشعة السينية وسمك المريض وموضعه في ثلاثة أبعاد، يُزعم أيضًا على نطاق واسع أن الحجم يعتمد على إعداد kV، هذا هو الحال فقط لمستقبلات الصورة غير الفعالة للغاية.
الاعتماد على إجراء التصوير الشعاعي
إجراء التصوير الشعاعي نفسه له تأثير قوي على نسبة التشتت، اعتمادًا على ما إذا كان الموضوع عبارة عن منطقة تتكون إلى حد كبير من العظام أو الأنسجة الرخوة أو بعض التوليفات الوسيطة. هذا لأن التفاعلات المبعثرة هي السائدة للأنسجة الرخوة، لكن التفاعل الكهروضوئي هو السائد للعظام على معظم نطاق الطاقة التشخيصية (باستثناء التصوير الشعاعي للثدي).
مع زيادة حجم المجال من حزمة ضيقة مع عدم وجود انتثار تقريبًا إلى حجم كبير جدًا، يزداد جزء الانتثار حتى يتم الوصول إلى مستوى التشبع وبعد ذلك تحدث زيادة طفيفة أو معدومة في جزء الانتثار، تأثير سماكة الأنسجة على جزء التشتت لسمك الأنسجة الذي يتراوح من 5 سم إلى 30 سم وأربعة أحجام مجال أشعة إكس، كما يزداد جزء التشتت بسرعة مع سماكة المريض ولكنه يميل إلى التشبع للمرضى الكبار جدًا. توضح هذه البيانات أيضًا ضرورة أساليب تقليل التشتت، خاصةً للمرضى الكبار.
بينما تم اعتبار جزء التشتت (عند مستقبل الصورة) حتى الآن، من المهم أيضًا تحديد كمية الإشعاع المتناثر في جميع الاتجاهات من المريض، حيث يؤثر ذلك على الجرعة للأفراد. مطلوب معرفة مستويات الانتثار من أجل تحديد مستويات الحماية من الإشعاع المناسبة ومن المفيد أيضًا مراعاة نسبة التبعثر المرتد عند سطح مدخل المريض، حيث قد يساهم ذلك بشكل كبير في جرعة الجلد ويعقد قياسات جرعة المريض عند استخدام قياسات الهواء الحر.
يمكن تصنيف التشتت على أنه انتثار أمامي، مما يؤثر بشكل أساسي على مستقبل الصورة والانتثار الجانبي والتشتت الخلفي، مما يؤثر على الجرعة للأفراد، إذا تم أخذ حجم صغير من الأنسجة الرخوة في الاعتبار وقمنا بعمل الافتراض المبسط بأن التوزيع الزاوي المبعثر يتم الحصول عليه بواسطة صيغة (Klein-Nishina)، يمكن رؤية نسب التشتت الأمامي والتشتت الخلفي على أنها مشابه للفوتونات في نطاق الطاقة التشخيصية، مع زيادة نسبة الانتثار الأمامي مع زيادة طاقة الفوتون.
بالنسبة للأحجام الكبيرة من الأنسجة النموذجية في التصوير الشعاعي الإسقاط، هناك توهين كبير لذلك يمكن أن يكون الانتثار الخلفي كبيرًا. بالنسبة لمناطق الجسم الأكبر حجمًا، فإن نسبة الفوتونات التي تخضع لأكثر من تبعثر واحد مهمة، مما يؤدي إلى توزيع مبعثر متناحي الخواص أكثر مما تنبأت به صيغة كلاين-نيشينا، وقد وجد تجريبياً بشكل تقريبي أن حجم الإشعاع المتناثر يتبع على مسافات أكبر من حوالي 500 سم من المريض وأن الحجم يتناسب طرديًا مع حجم مجال الأشعة السينية.
الاعتماد على الطاقة في التصوير الشعاعي الإسقاطي
في الأنسجة الرخوة مع زيادة الطاقة، يقل المقطع العرضي الكهروضوئي بمقدار 1 / E3 تقريبًا، بينما يقل المقطع العرضي للتشتت إلى 1 / E. ومن ثم، يزداد احتمال أحداث التشتت بالنسبة للأحداث الكهروضوئية مع زيادة الطاقة لكن الاحتمال الإجمالي لأحداث التشتت يتناقص.
على العكس من ذلك، تزداد طاقة الفوتونات المتناثرة مع زيادة الطاقة، بحيث تقل احتمالية توهينها في الجسم وأكثر عرضة للهروب. التأثير الكلي هو أن التشتت الجانبي والانتثار الخلفي والتشتت الأمامي يزداد مع زيادة الطاقة. ومع ذلك، فإن توهين الحزمة الأولية ينخفض أيضًا مع زيادة الطاقة.
وبالتالي، وجد أن الجزء المبعثر الذي يصل إلى الكاشف يظهر القليل من الاعتماد على الطاقة. في حالة مستقبلات الصورة الفعالة، يتم امتصاص كل الحزمة الأولية والانتثار تقريبًا، وبالتالي فإن جزء الانتثار للمستقبل يشبه ذلك الذي يصل إلى المستقبل. ومع ذلك، فإن مستقبلات الصورة غير الفعالة تكون أكثر حساسية للفوتونات المتناثرة من الفوتونات الأولية وذلك لأن الحزمة الأولية تقع بشكل عمودي تقريبًا على المستقبل وبالتالي فإن طول المسار مشابه لسمك الفوسفور.
ومع ذلك، فإن الفوتونات المبعثرة تقع بشكل غير مباشر مما يؤدي إلى طول المسار أكبر في المتوسط واحتمال أكبر للامتصاص، كما قد تكون أيضًا ذات طاقة أقل، مما سيزيد أيضًا من احتمالية الامتصاص، يصبح هذا التأثير أكثر أهمية مع زيادة الطاقة، لذلك يزداد أيضًا جزء الانتثار المكتشف مع الطاقة.
تأثير التبعثر في التصوير الشعاعي الإسقاطي
- يشتمل الإشعاع المتناثر، على غالبية الإشعاع المكتشف بواسطة أنظمة مستقبلات الصور لفحص مناطق الجسم الكبيرة، كما تنشأ الضوضاء الكمومية في الصورة من الفوتونات الأولية والمتناثرة وبالتالي تؤثر كلتا مساهمات الصور هذه على التشتت.
- يمكن اعتبار أن مكون التشتت للصورة يتكون من الصورة الأساسية الملتفة مع وظيفة الانتشار المبعثر والتي تعطي نسخة غير واضحة للغاية من الصورة، كما يمكن اعتبار الصورة الناتجة هي مجموع هاتين الصورتين، تُبذل الجهود لتوظيف هذه الفكرة لإزالة التشتت بالكمبيوتر، بدلاً من استخدام الشبكات أو الطرق الأخرى. هذا النهج معقد لأن دالة انتشار الانتثار ليست ثابتة على التحول.
- في حالة عدم وجود طرق محوسبة، يعد استخدام الشبكات المضادة للتشتت أمرًا روتينيًا بالنسبة للغالبية العظمى من الإسقاطات الشعاعية، باستثناء تلك الخاصة بالأطراف، كما تختلف الشبكات بشكل كبير من حيث درجة رفض التشتت وفي زيادة الجرعة للمريض التي يتطلب استخدامها كلها مصممة للسماح لنسبة كبيرة من الفوتونات الأولية بالوصول إلى مستقبل الصورة، مع إزالة نسبة جيدة من الفوتونات المبعثرة من مجال الإشعاع.
بناء الشبكات في التصوير الشعاعي الإسقاطي
بصرف النظر عن الشبكات الخلوية الخاصة المستخدمة في بعض أنظمة التصوير الشعاعي للثدي، تتكون الشبكة عمومًا من مجموعة من شرائح الرصاص الرفيعة المحاذاة للسماح بمرور الحزمة الأولية، يتم فصل شرائط الرصاص بواسطة مادة بينية ولها أغطية واقية من الأعلى والأسفل، يُعرف عدد خطوط شريط الرصاص لكل سنتيمتر بتردد الشريط وتُعرف نسبة ارتفاع شرائط الرصاص إلى عرض مادة الفراغ باسم نسبة الشبكة.
من خلال النظر في هذا الشكل، سيتبين أن جميع الفوتونات المتناثرة التي تكون زاوية وقوعها أقل من الشبكة، كما ستصطدم بشريط من الرصاص، بحيث يزداد رفض التشتت مع زيادة نسبة الشبكة. من ناحية أخرى، سينخفض انتقال الفوتونات الأولية عبر الشبكة بسبب زيادة سماكة الفضاء البيني، إذا كانت شرائط الرصاص رفيعة جدًا فيمكن أن تخترقها فوتونات الأشعة السينية المتناثرة وإذا كانت سميكة جدًا، فستوقف الكثير من الفوتونات الأولية.
وبالتالي، يعد تصميم الشبكة بمثابة حل وسط بين متطلبات الرفض الجيد للتشتت ونقل الفوتون الأولي العالي. عادة، يتم إمالة شرائط الرصاص لتتناسب مع تباعد الحزمة الأولية على مسافة مختارة من التركيز تسمى الطول البؤري للشبكة، ثم يشار إلى الشبكة على أنها شبكة مركزة، يجب استخدام هذه الشبكات على مسافة بؤرية صحيحة ضمن التسامح المسموح به.
إذا تم استخدام شبكة على مسافة خاطئة، فلن يتطابق إمالة شرائط الرصاص مع زاوية تباعد الحزمة الأساسية، سيتم بعد ذلك إضعاف الشعاع الأساسي بشكل تدريجي باتجاه حافة الصورة. وهذا ما يسمى بقطع الشبكة، تحتوي بعض أنواع الشبكات على شرائح متوازية وتُعرف بالشبكات المتوازية. هذه دائمًا لديها درجة معينة من انقطاع الشبكة ويجب عدم استخدامها على مسافات قصيرة. ستتأثر درجة الانقطاع بحجم الحقل المستخدم ونسبة الشبكة.
