في أبسط أشكاله يعتبر التصوير بالأشعة السينية عبارة عن مجموعة من ظلال التوهين التي يتم عرضها من مصدر نقطة الأشعة السينية المثالي إلى مستقبل الصورة. هذا الشكل البسيط ينطبق على جميع طرائق التصوير بالأشعة السينية، بما في ذلك الأساليب المعقدة التي تتضمن حركة المصدر والمستقبلات، مثل التصوير المقطعي المحوسب، ومع ذلك، فإن هذه النظرة المبسطة أصبحت أكثر تعقيدًا إلى حد كبير من خلال مصدر النقطة غير المثالي وعواقب إسقاط كائن ثلاثي الأبعاد على كاشف ثنائي الأبعاد ووجود إشعاع متناثر، يتولد داخل المريض والذي ستؤدي إلى تدهور أي صورة يتم التقاطها.
مكونات نظام التصوير الاشعاعي الاسقاطي
المكونات الرئيسية لنظام التصوير الشعاعي بإسقاط الأشعة السينية. من بين هذه المكونات، تعد الشبكة والتحكم التلقائي في التعرض للاشعاع اختياريًا، اعتمادًا على مهمة التصوير، يمكن إضافة مكونات أخرى مثل الترشيح المقولب أو أجهزة الضغط أو أجهزة تقييد للحالات الخاصة.
عند التفكير في مثل هذه الأنظمة، غالبًا ما يكون مفهوم مهمة التصوير المثالية مفيدًا، عند التفكير في مهمة التصوير المثالية اكتشاف التفاصيل مقابل خلفية موحدة، حيث يكون طيف الأشعة السينية المثالي أحادي اللون عند مراعاة القيود الثلاثة لجرعة المريض وجودة الصورة وتحميل أنبوب الأشعة السينية.
قد يتكون أي إسقاط معين من أكثر من مهمة واحدة، لكل منها طاقة أحادية اللون مثالية مختلفة. لذلك، فإن اختيار طيف الأشعة السينية لكل مهمة هو دائمًا حل وسط، بحيث توفر الإشعاع الفعلي وطيف الإشعاع المميز أفضل تقريب للطيف أحادي اللون المثالي للإسقاط المعين.
بالنظر إلى مهمة التصوير المثالية، بالنسبة للطيف متعدد الألوان الحقيقي، يمكن استخدام طيف أحادي اللون بمتوسط طاقة الطيف الفعلي كتقريب أو يمكن دمج النتيجة في جميع الطاقات الطيفية. نظرًا لأن شدة الأشعة السينية مرتبطة بالسمك بواسطة قانون التوهين، فإنه يتبع ذلك التباين الأساسي لتفاصيل السُمك ومعامل التوهين الخطي المضمّن في مادة معامل التوهين الخطي.
سيعتمد التباين على سمك التفاصيل ولكن ليس سمك الأنسجة المحيطة. نظرًا لأن قيم معامل التوهين تتناقص مع زيادة طاقة الفوتون، يُنظر إلى التباين على أنه مرتبط عكسيً. وبالتالي بالنسبة لمستقبلات الصور الرقمية، تكون العلاقة أكثر تعقيدًا، نظرًا لأن تباين الصورة المعروضة قابل للتعديل بشكل مستقل.
هندسة التصوير الشعاعي الإسقاط
من الواضح أن التأثير الأساسي للتصوير الشعاعي الإسقاطي هو تسجيل صورة لجسم ثلاثي الأبعاد (المريض)، مما يؤدي إلى تراكب التشريح على طول كل شعاع، كما يؤدي هذا إلى عدد من التأثيرات التي يجب مراعاتها في تصميم المعدات وإنتاج الصور وتفسيرها. على وجه الخصوص، لكل إسقاط سيكون هناك منطقة ذات أهمية إكلينيكية، في مكان ما بين مدخل وخروج المنطقة المراد تصويرها.
مطلوب تدريب وخبرة كبيرة لمصمم الأشعة ليختار بشكل صحيح المتغيرات الهندسية لتصوير هذه المنطقة، بناءً على معالم سطحية مرئية أو محسوسة. هذه المتغيرات تشمل اتجاه الإسقاط (الجانبي، القحفي وما إلى ذلك) أو الزاوي ونقطة التمركز ومنطقة موازاة الحزمة. في بعض الحالات، يجب أيضًا مراعاة الإسقاط الصحيح للمساحات المشتركة.
تأثيرات هندسة الإسقاط
- مبدأ التراكب:الصور الشعاعية هي تمثيل ثنائي الأبعاد لجسم ثلاثي الأبعاد، يؤدي هذا التراكب إلى خسارة كبيرة في تباين الصورة وهو ما قدم أحد الدوافع الرئيسية لتطوير ماسحات التصوير المقطعي المحوسب، كما يؤدي التراكب أيضًا إلى فقدان كل معلومات العمق والغموض في الأحجام النسبية للأشياء على أعماق مختلفة. علاوة على ذلك، فإنه يتراكب بشكل مباشر على الأشياء بطريقة تجعل من الصعب أو المستحيل تمييز أحدهما عن الآخر أو حتى تحديد بعض الكائنات.
- التشويه الهندسي: يمكن أن يكون التشويه الهندسي كبيرًا ومربكًا في الصور الشعاعية الإسقاطية. التأثير الأول هو أن جميع الكائنات يتم تكبيرها في الصورة، كلما ابتعد الكائن عن مستقبل الصورة، زاد تاثير هندسة الاسقاط وزاد التكبير. وبالتالي، فإن حجم صورة الكائنات يعتمد على حجمها الفعلي وعلى معرف الكائن واتجاه العرض، مما يؤدي إلى الغموض.
- قانون التربيع العكسي: بالنسبة لمصدر نقطة الخواص، فإن شدة شعاع الأشعة السينية تتناسب عكسياً مع مربع المسافة من المصدر، يُعد أنبوب الأشعة السينية المزود بميزان متصل به تقريبًا جيدًا لمصدر نقطة للمسافات التي تزيد عن 50 سم من النقطة البؤرية، كما أنه يخضع لقانون التربيع العكسي تقريبًا عند مسافات أكبر من ذلك. فقط في إعدادات kV المنخفضة، مثل تلك النموذجية للتصوير الشعاعي للثدي، يؤثر توهين الهواء على علاقة المربع العكسي.
التصوير المكبر
التكبير هو أسلوب غير مألوف نسبيًا، ربما يكون أهم مثال على استخدامه هو التصوير الشعاعي للثدي ومع ذلك هناك حالات يكون فيها التكبير الكبير حتمًا موجودًا في الإسقاطات الشعاعية القياسية وتشمل هذه الإسقاطات الجانبية للورك والعمود الفقري العنقي الجانبي، كما يتم تحقيق التكبير عن طريق زيادة معرف الكائن والذي يتطلب عمومًا زيادة في معرف الكائن أيضًا.
إن التكبير الفعلي الذي تم تحقيقه يختلف باختلاف العمق لدى المريض. على سبيل المثال، إذا كان سمك المريض 20 سم و140 سم و 80 سم، فإن التكبير يختلف بين 1.4 في جانب خروج المريض و 1.75 في جانب المدخل، يتطلب التكبير توظيف مستقبل أكبر للصورة، قد لا يكون هذا ممكنًا بالنسبة لمناطق الجسم الكبيرة، استخدام التكبير له عواقب على الجرعة والاستبانة المكانية ونسبة الإشارة إلى الضوضاء.
يحدث عدد من التأثيرات عند زيادة معرف الكائن، يوجد انخفاض كبير في جزء التشتت في مستقبل الصورة لأن الأشعة المتناثرة يتم توجيهها بشكل عام بعيدًا عن المستقبل. للحفاظ على الجرعة لمستقبل الصورة، ستكون هناك حاجة إلى زيادة في التباين، وبالتالي جرعة المريض ويرجع ذلك أساسًا إلى فقدان التشتت، نظرًا لتقليل جزء التشتت، يمكن إجراء التكبير عادةً بدون استخدام شبكة مضادة للتشتت. يؤدي هذا إلى انخفاض في مللي أمبير بما يتناسب مع عامل بوكي وهو نسبة مللي أمبير مع طريقة تقليل التشتت مقسومة على مللي أمبير بدون طريقة تقليل التشتت.
عوامل التباين
تباين الموضوع في العديد من فحوصات الأشعة السينية منخفض، بسبب التشابه في العدد الذري وكثافة الأنسجة الرخوة والدم، يمكن زيادة تباين الأعضاء والدورة الدموية بشكل كبير باستخدام عوامل تباين عدد ذري أعلى، كما تستخدم هذه المركبات عمومًا مركبات الباريوم لدراسة الجهاز الهضمي ومركبات اليود للأنسجة الرخوة والدورة الدموية، يحتوي هذان العنصران على توهين كهروضوئي كبير لأن حوافهما تقع في نطاق طاقة الأشعة السينية التشخيصية.
تتراوح الإعدادات المثلى للكيلو فولت بين 60 و 70 كيلوفولت لتباين اليود وحتى 80 كيلوفولت للباريوم، تستخدم فحوصات الجهاز الهضمي الهواء والباريوم في بعض الأحيان وتجدر الإشارة إلى أن هناك عددًا ضئيلًا من التفاعلات الضائرة للوسائط التباين ولكن لا مفر منها، والتي تكون طفيفة بشكل عام ولكنها خطيرة في بعض الأحيان أو حتى مميتة.
في الآونة الأخيرة، تم تطوير عوامل التباين المستهدفة على أساس جزيئات الذهب النانوية التي لها تحسين تباين متفوق للعوامل القائمة على اليود التقليدية، مع الحد الأدنى من السمية والتفاعلات السلبية التي لا تذكر.
