انتشار اشعه ایکس

یک الکترون می تواند در لایه های اتمی جابه جا شود و یک لایه به لایه ای که هنوز پر نشده نقل مکان پیدا می کند. اگر این انتقال به لایه پائین تر باشد با آزاد شدن انرژی همراه بوده که میزان این تابش انرژی با اختلاف سطح انرژی دو لایه برابر خواهد بود. اگر این تابش انرژی شکل فوتون به خود گرفته و دارای کمیت انرژی کافی باشد. اصطلاحاً اشعه ایکس نامیده می شود. بالعکس اگر حرکت الکترون به لایه بالاتر باشد،  این انتقال مستلزم جذب مقداری انرژی توسط الکترون است که مثلاً می توان با تابش اشعه ایکس به آن، ‌این انرژی را تأمین کرد. در تولید اشعه ایکس از سه خاصیت اتمهای تنگستن در هدف لامپ مولد اشعه ایکس استفاده می شود:

1- میدان الکتریکی

2- انرژی همبستگی مدارات الکترونی

احتیاج اتم به قرارگرفتن در پائین ترین وضعیت انرژی.

 اثر متقابل اشعه ایکس و ماده

فوتون های اشعة ایکس ممکن است با الکترون های مداری یا هستة اتم ها برخورد نمایند که البته در محدودة انرژی اشعة ایکس تشخیص برخوردها غالباً با الکترون های مداری می باشد. 5 راه اصلی برای برخورد یک فوتون اشعة ایکس با ماده وجود دارد:

1. پراکندگی همدوس          Coherent Scattering

2. اثر فتو الکتریک              Photoelectric effect     

3. پراکندگی کمپتون        Compton Scattering           

4. تولید جفت                 Pair Production        

5. تجزیه توسط فوتون    Photodisintegration    

1- پراکندگی همدوس

برخوردی است که بدون ایجاد هرگونه تغییری در طول موج پرتو، فقط جهت آن را تغییر میدهد. این برخورد به 2 صورت پراکندگی تامسون و ریلی وجود دارد.

در پراکندگی تامسون یک الکترون منفرد در برخورد شرکت می نماید و لیکن پراکندگی ریلی از برخورد مشترک با تمام الکترون های یک اتم نتیجه می گردد. در محدودة انرژی ایکس تشخیص تعداد کمی پراکندگی همدوس رخ می دهد که گرچه موجب مه آلودگی فیلم می شود ولیکن اهمیت چندانی ندارد.

2- اثر فتوالکتریک

در این برخورد یک فوتون تابشی با انرژی کمی بیشتر از انرژی همبستگی یک الکترون لایة k به یکی از الکترون های این مدار برخورد کرده و آن را از مدارش خارج می کند. تمام انرژی فوتون به الکترون انتقال می یابد. این الکترون به صورت فوتوالکترون در فضا رها می شود. جای خالی الکترون در لایة k توسط الکترون از لایة مجاور پر می گردد. این الکترون مداری انرژی به شکل اشعة ایکس از دست می دهد که اشعة ایکس اختصاصی گفته می شود و جزء خصوصیات هر عنصر می باشد. برخورد فتوالکتریک به دو عامل انرژی اشعه و عدد اتمی مادة جاذب بستگی دارد و از نقطه نظر کیفیت تصویر مطلوب می باشد؛ چرا که عالی ترین کنتراست را بدون تولید میزان قابل توجهی از تشعشعات اسکتر تولید می نماید ولی متاسفانه اکسپوژر بیمار در مقایسه با سایر برخوردها بیشتر است.

3- پراکندگی کمپتون

در این برخورد یک فوتون تابشی با انرژی نسبتاً بالا با یک الکترون آزاد از لایة خارجی اتم برخورد کرده و آن را از مدارش خارج می نماید. فوتون مذبور منحرف شده و در جهت جدیدی به عنوان اشعة اسکتر حرکت می نماید. تقریباً تمام اسکترها از این برخورد ناشی می شوند. احتمال وقوع یک برخورد کمپتون به میزان کل الکترون هایی که در یک جسم کاذب وجود دارد متکی می باشد. این برخورد به عدد اتمی مادة جاذب بستگی ندارد؛ ولی به هرحال تحت تأثیر انرژی پرتو و دانسیتة مادة جاذب می باشد.

این دو نوع برخورد در محدودة انرژی پرتوهای ایکس تشخیصی رخ می دهند.

در تولید جفت یک فوتون با انرژی زیاد تحت تأثیر نیروی هستة اتم، انرژی اش به دو ذره تبدیل شده و خود ناپدید می شود. دو ذره، یکی الکترون معمولی و دیگری پوزیترون می باشد. این برخورد با فوتون هایی که انرژیشان کمتر ازmev  02/1  می باشد رخ نمی دهد.

در تجزیه توسط فوتون، هستة یک اتم توسط یک فوتون پرا نرژی تجزیه می شود. قسمت خارج شده از هستة اتم ممکن است یک نوترون یا پروتون، ذرة آلفا و یا یک دسته از ذرات باشد. فوتون می بایست انرژی کافی برای غلبه بر انرژی همبستگی هسته به میزان  mev7 تا 15 را داشته باشد.

 به طور کلی در انرژی های پائین برخورد فتوالکتریک متداول تر می باشد؛ در حالی که در انرژی های بالا برخورد کمپتون غالب است.

1.4. تولید اشعه ایکس

هنگامی که یک جریان الکترونی با سرعت زیاد به هدف برخورد کند، شتاب خود را از دست داده و با تبدیل انرژی ایجاد اشعه ایکس می کند.

به طور کلی اشعه در اثر دو فرایند تولید میشوند: 

1- پدیده ترمزی  در این پدیده الکترونها به دلیل انرژی جنبشی که دارند به داخل اتمهای آند وارد میشوند و تحت تاثیر میدان اتمهای سنگین هدف از مسیر اولیه منحرف شده و دارای تغییر سرعت و کاهش انرژی میشوند. این انرژی به صورت پرتو  تابیده میشود. در این فرایند راندمان تولید اشعه بسیار کم و در حدود کمتر از   انرژی میباشد. در این طیف ماکزیمم انرژی مربوط به الکترونی است که بیشترین انحراف را توسط هسته داشته و هیچگونه اتلافی در انرژی آن صورت نپذیرفته است. مینیمم انرژی نیز مربوط به مواد جاذب سرراه فوتون ها است که چه کسری از انرژی آنها را جذب کرده اند. قله انرژی نیز مربوط به بالاترین انرژی اعمالی به تیوب است.

2- پدیده تابش اختصاصی: در این پدیده الکترون های تابیده شده از فیلامان به الکترون های مدارهای داخلی اتم های هدف نظیر لایه های و برخورد می کنند و باعث کنده شدن این الکترون ها از مدار مربوطه می شوند و لذا در این لایه یک حفره به وجود می آید. با پُرشدن این حفره توسط الکترون های لایه های بالاتر، اختلاف انرژی دو لایه به صورت فوتون از ماده هدف خارج می شود. طیف اختصاصی برای تنگستن که عنصر سازنده آند در لامپ های اشعه  است و می باشد.

اگر شدت باریکه الکترونی را در نظر بگیریم، تولید نور و گرما خواهیم داشت. یعنی در سطح آند از انرژی اولیه باریکه الکترونی تشعشع خواهیم داشت. بعد از فیلتراسیون ذاتی که در اثر پنجره خروج تشعشع صورت می گیرد  این شدت به  می رسد و در صورت استفاده از فیلتراسیون افزوده این شدت، تا کاهش می یابد. اما همین در صد کم حاوی تعداد زیادی فوتون است مثلاً در یک رادیوگرافی سینه با شرایط معمول در حدود عدد فوتون وجود دارد.

تاثیر انرژی باریکه پرتو بر کیفیت تصویر نهایی: میزان   معرف قدرت نفوذ پرتو در بیمار و کیفیت تصویر نهایی است.  پائین باعث ایجاد کنتراست زیاد و تمایز بهتر بافتهای نرم میشود. به همین دلیل در ماموگرافی از  های پائین استفاده میشود.

بالا باعث افزایش انرژی سیم و افزایش میزان نفوذ تشعشع در بافت و کاهش کنتراست میشود.

به طور کمی مقدار اشعه دریافتی در گیرنده تصویر با توان دوم  رابطه دارد.

در مورد رابطه  با دانسیته تصویر یک رابطه تجربی وجود دارد. این رابطه بیان میکند که در زیر  به ازای هر تغییر، اکسپوژر ما نصف یا دو برابر میشود. در مقادیر بالای  این تغییر به ازای هر تغییر رخ میدهد.

 تشکیل تصویر اشعه ایکس

عامل تشکیل تصویر، تضعیف متفاوت اشعه ایکس به هنگام عبور از نواحی مختلف بدن (به دلیل اختلاف چگالی و ضریب جرمی در بافتهای مختلف) است.

قانون لامبرت- بیر تضعیف اشعه ایکس را این گونه بیان می کند:

I (z) = I0exp (-µpz)                           I (z) = شدت 

                                                     I0 = ایکس شدت اولیه اشعه    

                                                     µ = ضریب تضعیف خطی

                                                     P = چگالی  

                                                     Z = فاصله بین صفحه منبع و صفحه اندازه گیری

در این رابطه مولد میدان اشعه ایکس یک منبع تک انرژی اشعه ایکس است.

 ضریب تضعیف وابسته به انرژی فوتون منبع و عدد اتمی عناصر بافت است.

در محدوده تشخیص (زیر kev 200) سه روش برای تضعیف اشعه ایکس مورد استفاده قرار می گیرد:

1- پراکندگی همدوس، 2- جذب فوتوالکتریک و 3-کامپتون.

• پراکندگی رایلی (همدوس):

به دلیل انحراف باریکه های اشعه ایکس است که از تحریک اتمها (به خاطر پرتو تابنده) و گسیل مجدد امواج نتیجه می شود و در انرژی های کم (زیر kev 50) رخ می دهد.

• جذب فوتوالکتریک:

فوتون اشعه ایکس با جداشدن یک الکترون با پیوند محکم جذب می شود. انرژی جنبشی الکترون به صورت گرما پراکنده می شود و الکترونی از لایه مجاور به جای خالی ایجاد شده می آید. حرکت الکترون با تشعشع فلوئورسنت همراه است. ضریب تضعیف جرمی در این جا متناسب با توان سوم Z است و در انرژی های فوتونی بین 20 تا 50 kev رخ می دهد.

• پراکندگی ناشی از اثر کامپتون:

به علت برخورد بین فوتون اشعه ایکس با یک الکترون آزاد یا با الکترون یک لایه خارجی که پیوند ضعیف تری دارد ایجاد می شود و این برخورد باعث تغییر جهت و کم شدن افت انرژی اشعه ایکس و پراکندگی الکترون است. این پراکندگی اثر مهم در تخریب تصویر دارد و در انرژی های بین kev 50 تا kev 200 رخ می دهد.

 اثر فوتوالکتریک در موادی با عدد اتمی پائین و انرژی کم غالب است.

 پراکندگی کامپتون در انرژیهای بالا غالب است.

 تفاوت در ضریب تضعیف جرمی کنترل کننده تشکیل تصویر در رادیولوژی است.

برای یافتن یک استخوان شکسته در انرژی های فوتونی متوسط (50  تا kev 70) کار می شود تا اختلاف ضریب تضعیف استخوان و بافت نرم قابل مشاهده باشد. با توجه به قانون  لامبرت- بیر استخوان بسیار بیشتر از بافت نرم اشعه ایکس را جذب می کند.

این تفاوتها را با محیط کنتراستی می توان افزایش داد. دو محیط کنتراست مثبت و منفی داریم. محیط کنتراست منفی چگالی و تضعیف جرمی بیشتری دارد. مثل دی اکسیدکربن و هوا (بطن نگاری). در محیط کنتراست مثبت عدد اتمی بالا داریم مثل باریم و ید(آنژیوگرافی).

فیلتر نمودن

روشی است که در آن انرژی متوسط یک دسته اشعة ناهمگن با عبور از یک ماده جاذب افزایش می یابد.

با جذب نمودن فوتون های کم انرژی از دسته اشعه، قبل از رسیدن به بیمار می توان بافت ها را محافظت نمود. تنها عمل فیلترها در رادیولوژی تشخیصی کاهشِ دوز دریافتیِ بیمار است. فیلترها معمولاً یک صفحة فلزی می باشند که بین بیمار و لامپ اشعة ایکس قرار می گیرند.

دسته اشعة ایکس بوسیله مواد جاذب در سه سطح مختلف فیلتر می شوند که شروع آن از منبع اشعه می باشد:

1- لامپ اشعة ایکس و حفاظ آن( فیلتراسیون ذاتی)

2- صفحات فلزی که در مسیر دسته اشعة ایکس قرارگرفته است.( فیلتراسیون اضافی)

3- بیمار

این فیلتراسیون در نتیجة اشعة ایکس در حین عبور آن از لامپ و حفاظ آن رخ می دهد. فیلتراسیون ذاتی از 5/0 تا 0/1 میلیمتر معادل آلومینیوم متغیر می باشد.

معادل آلومینیوم: ضخامتی از آلومینیوم است که تضعیفی مشابه ضخامت ماده مورد نظر در اشعه ایجاد می کند. محفظة شیشه ای بیشترین سهم را در این فیلتراسیون دارا می باشد.

این فیلتراسیون از قراردادن مادة جاذب در مسیر دسته اشعة ایکس نتیجه می گردد. آلومینیوم و مس دو ماده ای هستند که معمولاً به عنوان مادة صافی انتخاب می شوند. مس با عدد اتمی 29 فیلتر خوبتری برای تشعشعات با انرژی بالا می باشد و آلومینیوم با عدد اتمی 13 یک صافی عالی جهت تشعشعات کم انرژی و یک صافی خوب برای منظورهای عمومی می باشد.

پس از انتخاب ماده، گام بعدی ضخامت مطلوب فیلتر می باشد. درصد تضعیف اشعة ایکس در ضخامت های مختلف متفاوت است.

آلومینیومی به ضخامت2 میلیمتر تمام فوتون های با انرژی کمتر از20 را حقیقتاً جذب می کند، لذا حداکثر بازده فیلتراسیون با بکارگیری این ضخامت بدست می آید.

این نوع فیلترها برای بدست آوردن دانسیته یکنواخت بر روی فیلم در مواقعی که ضخامت قسمت مورد آزمایش یکسان نیست استفاده می شود.

این نوع فیلترها به طور گسترده ای در درمان بوسیله اشعة ایکس استفاده می شوند.

فیلترهای فلز سنگین( فیلترهای لبة k):

در این فیلترها از لبة جذب k عناصر با عدد اتمی بیشتر از60 استفاده می نمایند که هنگام تصویربرداری با باریم و یا ید مزایای خود را آشکار می سازند. فیلتر فلز سنگین با کاهش در فوتون های کم انرژی دوز جذبی بیمار را کاهش می دهد و با کاهش فوتون های پر انرژی کیفیت تصویر بهبود می یابد. در واقع تعداد زیادی از فوتون ها که در محدودة خاصی از انرژی که بیشترین استفاده را در تصویرگیری تشخیصی دارند تولید می شوند.

از این فیلترها در لامپ های با هدف مولیبدنیوم جهت استفاده در ماموگرافی استفاده می شود. اثر فیلترها بر روی اکسپوژر بیمار و فاکتورهای اکسپوژر فیلترها باعث کاهش اکسپوژر بیمار می شوند به طوری که یک فیلتر 3 تا80% باعث کاهش اکسپوژر بیمار می شود. عمده ترین عدم مزیت فیلترها کاهش شدت اشعه ایکس می باشد. لذا برای جبران کاهش شدت می بایست فاکتورهای تابش (معمولاً زمان) را افزایش دهیم.

 کولیماتور

وسیله ای است برای محدود کردن اشعه ایکس به کار می رود. به خروجی تیوب اشعه ایکس در محفظه تیوب وصل می شود تا اندازه و شکل شعاع اشعه ایکس را تنظیم کند.

کلیماتور دارای دو دریچه است می تواند با بازو بسته شدن و محدوده و تابش اشعه ایکس را تغییر دهد. هر دریچه شامل چهار صفحه سربی است که به صورت زوجهابی مستقل حرکت می کنند. 

وقتی هردو زوج صفحات صفحات کاملا بسته شوند صفحه هایشان در مرکز میدان اشعه تلاقی می کنند.

میدان اشعه ایکس با شعاع نوری از یک چراغ نوری در کلیماتور روشن می شود. شعاع نوری به وسیله آینه ایی با زوایه 45 منحرف می شود کانون اشعه ایکس چراغ باید از مرکز اشعه ایکس فاصله یکسان داشته باشند یک کلیماتور می تواند مرکز میدان اشعه ایکس را نیز معین کند.

گرید:

در رادیوگرافی، شبکه یا گرید شامل یک سری از تیغه های سربی است که به وسیلة مواد شفاف نسبت به اشعه از یکدیگر جدا شده اند. این وسیله مؤثرترین راه جهت حذف پرتوهای ثانویه ناشی از میدان های بزرگ است. گریدها با جذب پرتوهای ثانویه قبل از آنکه به فیلم برسند، کنتراست را بهبود می بخشند.

3 روش جهت ارزیابی عملکرد گرید:

1- عبور پرتوهای اولیه (TP  ( Primary Transmission

2- ضریب بوکی            (B  ( Bucky Factor               

3- ضریب بهبود کنتراست (K (Contrast improvement factor

اندازه گیری درصد عبور پرتوهای اولیه از یک گرید می باشد که به صورت ایده آل یک گرید می بایست پرتوهای اولیه را به میزان صددرصد از خود عبور دهد.

TP= درصد پرتوهای عبوری اولیه                            100 × P I / TP = IP 

IP= شدت پرتوها با گرید                                              P Iَ = شدت پرتوها بدون گرید

اندازه گیری های مختلف نشان می دهد که هنگام استفاده از گرید، کاهش قابل توجه ای در میزان پرتوهای عبوری ایجاد می گردد.

                                                 پرتوهای عبوری/ پرتوهای تابشی=B    (ضریب بوکی) 

هرچه ضریب بوکی بیشتر باشد، شرایط اکسپوژر و پرتو دریافتی بیمار بیشتر خواهدشد. 

ضریب بهبود کنتراست نسبت کنتراست با گرید به کنتراست بدون گرید میباشد.

                                            کنتراست بدون گرید/ کنتراست با گرید=K= 

این معیار توانایی گرید در بهبود کنتراست که وظیفه اصلی آن می باشد را نشان میدهد.

این ضریب به kVp ، اندازه میدان تابش ضخامت فانتوم بستگی دارد. زیرا این سه عامل میزان پرتوهای ثانویه را تعیین می کند. همچنین افزایش کمیت پرتوهای ثانویه موجب ضعیف تر شدن کنتراست و کاهش این ضریب می گردد.

 گریدی که در انرژی های پائین خوب تر عمل می نماید. در برابر پرتوهای انرژی بالا نیز خوب تر عمل می کند. 

عبارتست از کاهش پرتوهای اولیه به سبب بازتاب تصویر تیغه های سربی به صوت عریض تر از بزرگنمایی معمولی شان این مسأله در نتیجة رابطه هندسی ضعیف بین دسته اشعة اولیه و تیغه های سربی گرید حاصل می گردد.

میزان قطع گرید در گریدهای با نسبت بالا و فاصله کانونی کوتاه تر بیشتر است. 

1- معکوس قرارگرفتن گریدهای کانونی:

به صورت قطع گرید شدیدی در محیط اطراف همراه با یک باند سیاه اکسپوژر در مرکز فیلم و عدم اکسپوژر در دورتادور فیلم مشاهده می شود. هر چه نسبت گرید بالاتر باشد ناحیه اکسپوژر شده، باریک تر می باشد.

2- جابجایی عرضی گرید _  زاویه داربودن گرید:

دراین حالت در سرتاسر سطح گرید کاهش یکنواختی در پرتوهای اولیه ایجاد می گردد و کلیشه رادیوگرافی حاصله به طور یکنواخت روشن می باشد. میزان قطع گرید در این حالت با افزایش نسبت گرید، فاصله از خط کانونی، افزایش و همراه با افزایش فاصله کانونی کاهش می¬یابد. این اثر را با استفاده از گریدهای با نسبت پائین و فاصلة کانونی زیاد می توان تاحدی اصلاح کرد.

3- خارج از کانون بودن گرید:

در این حالت قطع گرید به تدریج با دورشدن از مرکز فیلم ازدیاد می یابد قسمت مرزی فیلم تحت تأثیر فرارنگرفته ولیکن قسمت های محیطی روشن می باشند.

کاهش پرتوهای اولیه مستقیماً با نسبت گرید و فاصله از خط مرکزی متناسب می باشد.

4- ترکیبی از حالات2 و3:

این حالت متداول ترین نوع شناخته شده قطع گرید می باشد. که منجر به تابش غیریکنواخت فیلم شده و در نتیجه فیلم در یک طرف سفید و در سمت دیگر تیره خواهدشد.

میزان قطع گرید به طور مستقیم با نسبت گرید و فاصله از خط کانونی و به طور معکوس با فاصلة کانونی گرید رابطه دارد.

گرید متحرک بوسیلة دکتر پوتر در سال 1920 اختراع گردید. گرید متحرک جهت محونمودن سایة تیغه های سربی از روی تصویر استفاده می شود. جهت اجتناب از ایجاد تصاویر خطوط بر روی فیلم در یک گرید متحرک دو نکته باید توجه شود: 1- گرید بایستی به اندازة کافی سریع حرکت کند. 2- حرکت عرضی گرید نمی بایست با پالس های مولد اشعة ایکس همزمان باشد.

این نوع گریدها گران قیمت بوده و در معرض نقص می باشند و ممکن است موجب لرزش تخت شوند. مهم تر اینکه موجب افزایش دوز تابشی بیمار می شوند.  

براساس یک مصلحت گرایی بین کیفیت فیلم و اکسپوژر بیمار صورت می گیرد. گریدهای با نسبت بالا، فیلم هایی با کنتراست بهتر عرضه می نمایند؛ ولیکن در عوض اکسپوژر بیمار را افزایش می دهند. عموماً گریدهای با نسبت پائین برای پرتوهای با انرژی کم کافی می باشند. گریدهای 8:1 می بایست با انرژی های تابشی کمتر از kV90  و گریدهای 12:1 برای انرژی های بالاتر به کار برده شوند.

تکنیکی دیگر برای حذف پرتوهای ثانویه در میدان های وسیع رادیوگرافی می باشد. در این تکنیک فیلم در فاصله دورتری از بدن بیمار قرار می گیرد و پرتوهای ثانویه به سادگی در مسیر برخورد به فیلم قرار نمی گیرند.

در اثر ازدیاد فاصله عوامل اکسپوژر در این تکنیک در مقایسه با گرید بیشتر می باشد. ولی اکسپوژر بیمار عموماً در روش فضای خالی کمتر است؛ چرا که گرید مقداری از پرتوهای اولیه را جذب می نماید.

بوکی یا گرید شامل تعداد زیادی تیغه سربی است که توسط فضاهای شفاف نسبت به اشعه از هم جدا شده اند 

اشعه ایکس اولیه در همان محورها که تیغه های سربی قرار دارند می باشد و از بین آنها می گذرد و به فیلم رادیولوژی می رسد بدون اینکه بر آن اثر گذارد اشعه پخش شده از نقاط مختلف در بدن بیمار ایجاد شده و در جهات مختلف حرکت می کند لذا بیشتر آنها بوسیله تیغه های سربی جذب می شوند

                                  نسبت بوکی عبارت است از نسبت ارتفاع تیغه های سربی به فاصله آنها

سه معیار برای ارزیابی کار گرید وجود دارد:

1- ضریب بهبود عملکرد 

2- ضریب انتقال اولیه (میزان اشعه رسیده به فیلم با وجود گرید نسبت به اشعه رسیده به فیلم بدون گرید)

3- ضریب بوکی 

حرکت گرید:

اگر بوکی ثابت باشد تصویر تیغه های سربی روی فیلم ظاهر می شود. حرکت بوکی این تصویر را از فیلم محو می کند. حرکت بوکی همزمان با شروع چرخش آند تیوب یا همزمان با شروع تابش آغاز می شود.

شرایط تابش با گرید متحرک به دلیل خطای انحراف جانبی و به سبب گسترش تابش روی تمام سطح فیلم کمی از گرید ثابت بیشتر است. 

در دستگاههای رادیولوژی دونوع بوکی وجود دارد:

1- بوکی تخت:روی تخت وزیر صفحه رویی تخت قرار می گیرد. برای عکسبرداری از بیمار دو حالت خوابیده استفاده می شود. 

2- بوکی ایستاده(بوکی استند): به صورت یک دستگاه جداگانه است وبرای عکسبرداری در وضعیت ایستاده و به کار می رود.

فیلم

امروزه دو گروه فیلم در بخش های رادیولوژی استفاده می شوند:

1- فیلم های تابش مستقیم یا فیلم های دارای صفحة تقویت کننده که به صورت ترکیبی از اشعة ایکس و نور مرئی تحت تابش قرار می گیرند. به طور کلی به این گروه فیلم های اشعة ایکس می گویند.

2- فیلم هایی که فقط با نور تحت تابش قرار می گیرند. مانند فیلم های کپی برداری دانسیته و فلووگراف تمام فیلم های گروه دوم یک طرفه می باشند. ولی فیلم های گروه اول می توانند یک طرفه یا دو طرفه باشند.

ساختمان فیلم(Film construction): 

هر فیلم شامل قسمت های زیر می باشد: 

1- پایة فیلم: 

امروزه از پلی استر استفاده می شود. پایة فیلم عامل برای نگهداری لایة امولسیون فیلم و برای عبور نور است که بوسیلة آن تصویر می تواند مشاهده شود. ضخامت پایة فیلم بستگی به نوع فیلم و موارد استفادة آن دارد. ضخامت پایة فیلم های رادیوگرافی معمولی 18/0 میلیمتر است.

2- قسمت زیر لایه: Subbing Layer        

این قسمت به منظور اطمینان بیشتر از چسبیدن لایة امولسیون به صورت صاف به پایة فیلم درحین پوشش امولسیون بر روی پایه و جلوگیری از جداشدن امولسیون از پایة فیلم در حین ظهور و ثبوت است. این ماده در واقع ترکیبی از ژلاتین محلول و حلال پایه فیلم میباشد.

3- لایة امولسیون  the emulsion layer

این لایه از کریستال های هالید نقرة معلق در ژلاتین تشکیل شده است. امروزه کریستال های پهن جایگزین کریستال های گرد شده اند که در این حالت حساسیت و سرعت فیلم افزایش زیادی پیدامی کند. همچنین مقادیر زیادی از نور تابشی را جذب کرده و نور کمتری به امولسیون طرف دیگر فیلم می رسد و موجب کاهش ناواضحی ناشی از اثر متقاطع می شود.

 4- لایة محافظ  the super coat layer 

این لایه، لایة نازکی از ژلاتین خالص می باشد که بر روی امولسیون کشیده می شود. کار آن محافظت از لایة امولسیون در برابر سائیدگی و ایجاد الکتریسیتة ساکن در حین استفاده از فیلم می باشد و همچنین ایجاد سطحی صاف و صیقلی بر روی فیلم برای جلوگیری از تجمع گردوغبار.

 لایة ضد پیچیدن فیلم Non – curl backing:

این لایه فقط در فیلمهای یک طرفه استفاده میشود. به منظور از بین بردن یا کاهش تمایل به پیچیدن در فیلمهای یک طرفه ، لایه هایی را در طرف دیگر پایه فیلم اضافه میکنند.این لایه ها از یک لایه « زیر لایه » و یک لایه ژلاتین تشکیل شده است.

لایه ضد هاله Anti halation layer:

برخی از نورهای تابشی از لایة امولسیون عبورکرده، به پایة فیلم می رسند. در این حالت یا از پایه عبور می کنند و یا به طور کامل به سمت امولسیون منعکس می شوند و هاله هایی را در تصویر اصلی ایجاد می کنند. به این پدیده هاله سازی گفته شده و موجب ناواضحی تصویر می شود.

با افزودن یک رنگیزه به لایة ضد پیچیدن فیلم این اثر خنثی می شود که در اصطلاح به آن لایة ضدهاله گفته می شود. این رنگیزه در طول عمل ظهور از طرح فیلم برداشته می شود.

فیلم هایی که در تصویربرداری پزشکی استفاده می شوند:

A- فیلم های دوطرفه: این فیلم ها در دو سمت خود لایة امولسیون را دارا هستند.

به دو صورت:1- بدون صفحات تشدید کننده؛ مانند فیلم های داخل دهانی و فیلم های جراحی کلیه و فیلم های دوزیمتری. 2- فیلم های دارای صفحات تشدیدکننده.

B- فیلم های یک طرفه: فقط در یک سمت خود لایة امولسیون را دارا هستند.

شامل: 1- فیلم های دارای یک صفحة تشدیدکننده مانند فیلم های ماموگرافی.

2- فیلم های متوفلوروگرافیک مانند فیلم های سینمایی و فیلم های حلقه ای 105 و 70 میلیمتر و فیلم های صفحه ای 100 میلیمتر.

3- فیلم های مخصوص متوگرافی با لامپ پرتو کاتدی (CRT) مانند فیلم های پلوراید.

4- فیلم های کپی برداری.

5- فیلم های تفریق دانسیته.

6- فیلم های مخصوص استفاده در تصویرسازی لیزری

اطلاعات کامل در قسمت  "اصول تاریکخانه" موجود میباشد. 

کاست :

محفظه ای برای نگهداری فیلمهای حساس به نور می باشد. در این بخش علاوه بر بررسی کاستهای امروزی که صفحات تشدید کننده را در تماس کامل و یکنواخت با فیلم قرار می دهند، کاستهای دیگری که برای اهداف ویژه استفاده می شوند نیز مورد بررسی قرار می گیرند.

کاستهای x-ray با صفحه تشدید کننده،

 وظیفه کاست

1) نگهداری از صفحات تشدید کننده و محافظت آنها در برابر آسیب.

2) جلوگیری از ورود نور به کاست و مه آلوده کردن ( fog ) فیلم.

3) ایجاد تماس کامل و یکنواخت بین فیلم و صفحات تشدید کننده.

4) جلوگیری از آلوده شدن و نشستن گرد و غبار برروی صفحات تشدید کننده.

خصوصیات یک کاست مرغوب

1) محکم و مقاوم در برابر کارهای روزانه.

2) وزن سبک برای آسان بودن حمل و نقل آن.

3) باز و بسته شدن آن راحت باشد، به طوری که به راحتی بتوان آن را در نور ایمنی باز کرد.

4) فاقد هر نوع لبه تیز یا گوشه ای که موجب آسیب به بیمار یا کارکنان شود، باشد.

5) قسمت جلویی کاست می بایست حداقل جذب اشعه را داشته باشد و ضخامت آن یکنواخت باشد و فاقد هر نوع ناصافی باشد،‌ زیرا تصویر ناصافی برروی فیلم می افتد.

6) باید دارای یک روزنه مخصوص یا نوار سربی جهت ثبت مشخصات بیمار باشد.

7) در سطح پشتی آن باید یک ورقه نازک سربی برای کاهش اشعه های عبوری از کاست و در نتیجه کاهش خطر اشعه های برگشتی (back scatter ) داشته باشد.

8) در طراحی و ساخت کاست می بایست از موادی استفاده شود که موجب ایجاد حداکثر تماس بین فیلم و صفحات تشدید کننده شوند ( مانند اسفنج و غیره ).

9) در ساخت بدنه کاست از موادی مانند وینیل ( vinyl ) یا مواد دیگر استفاده شود تا گرفتن کاست راحت تر باشد.

10) در اندازه تمام فیلمهای موجود باید کاست وجود داشته باشد.

11) باید مجهز به گارانتی کیفیت در حین خرید باشد.

ساختمان کاست

کاست از یک قسمت قدامی ( front ) و یک قسمت خلفی ( Back ) تشکیل شده است و این دو قسمت توسط یک لولا به همدیگر متصل شده اند. برروی سطح پشتی کاست یک ورقه نازک از سرب قرار گرفته است و بر روی آن یک اسفنج پلاستیکی فشرده می چسبد و بر روی آن یک صفحه تشدید کننده روی اسفنج متصل می شود. 

قسمت داخلی سطح قدامی کاست که بعضی مواقع به اسم کاست                             ( cassette well ) شناخته می شود، دارای یک صفحه تشدید کننده و یک قطعه کوچک سربی که برای ایجاد ناحیه بدون تابش بر روی فیلم استفاده می شود، می باشند. این ناحیه برای ثبت مشخصات بیمار به کار برده می شود.

در برخی از کاستها، زیر صفحه تشدید قدامی کاست نیز یک لایه اسفنج متراکم می گذارند. شرکتهای مختلف از قفلهای گوناگونی برای کاستها استفاده می کنند. مثلاً عده ای از آنها قفلهای فنری و عده ای دیگر از قفلهای میله ای لغزشی استفاده می کنند،‌ اما در تمام آنها هدف اصلی چیزی نیست جز اینکه در حالت بسته از ورود نور به داخل کاست جلوگیری کند و با فشار اسفنج متراکم تماس کامل و یکنواختی بین فیلم و صفحات تشدید کننده به وجود آورد.

تمامی قسمتهای فلزی یا پلاستیک درون کاست باید با رنگ مشکی پوشیده شوند تا از انعکاس نور در کاست جلوگیری شود، باید خاطر نشان ساخت که کاستهایی برای آینده طراحی شده اند که در آنها قسمت پشت کاست خمیده ساخته می شود. این کار باعث ایجاد تماس کامل بین فیلم و صفحه تشدید کننده می شود.

موادی که در ساختمان کاست به کار برده میشود.

از زمانی که تصمیم به ساخت کاستهای سبک وزن گرفته شود، مواد سنتزی زیادی مورد استفاده قرار گرفت.

قسمت قدامی کاست Cassette Front

قسمت قدامی کاست باید دارای ضخامت و چگالی یکنواخت و فاقد هر نوع ناصافی باشد زیرا این ناصافی ها روی فیلم تصویر میشوند. همچنین به منظور به حداقل رساندن جذب اشعه توسط جدار قدامی کاست بهتر است جدار قدامی کاست را مطابق با استاندارد انگلستان ( British standard ) ساخت. بر اساس این استاندارد در صورتی که جدار قدامی کاست از فلز ساخته شده است، ضخامت معادل آلومینیوم آن نباید بیش از 6/1 میلی متر در kvp 60 باشد. در صورتی که از پلاستیک استفاده شود ضخامت معادل آلومینیوم آن نباید بیش از 2 میلی متر باشد.

امروزه برای ساخت قسمت قدامی کاست از فلزات ( مثلاً آلومینیوم ) ، ورقه های پلاستیکی یا فیبرکربنی استفاده می شود. زیرا این مواد از مزایای زیر برخوردارند:

1) مقاوم و محکم هستند.

2) وزن سبکی دارند.

3) اشعه را به مقدار کم جذب می کنند.

استفاده از کاستهای فیبرکربنی موجب کاهش در بیمار به مقدار زیاد می شود زیرا اشعه را به مقدار کمتری جذب می کند به خصوص در کلیوولتاژهای پائین.

قسمت پشت کاست Cassette Back

قسمت پشتی کاست را معمولاً از پلاستیک یا فلزات تهیه می کنند و بر روی آن یک ورقه نازک سربی قرار می دهند. این ورقه سربی باعث محافظت از فیلم در برابر اشعه های پراکنده و برگشتی از سینی بوکی و سایر قسمتها می شود. براساس استاندارد انگلستان ( B-S ) باید ضخامت سرب در kvp 150 به اندازه mm12/0 سرب باشد.

قفلها و سایر قسمتها 

قفلها یا نگهدارنده ها را معمولاً از استیل ( Stainless-steel ) می سازند.

لولاها را اصولاً از فلز یا پلاستیک تهیه می کنند.

از اسفنج متراکم مصنوعی نیز برای ایجاد حداکثر تماس بین صفحات استفاده می شوند.

انواع کاستهای موجود

کاستهای دارای 1 صفحه تشدید کننده Single Screen Cassette

برخی از کاستها دارای یک صفحه تشدید کننده می باشند و برای استفاده کردن از فیلمهای یک طرفه طراحی شده اند. از این کاستها معمولاً در ماموگرافی استفاده می شود.

کاستهای خمیده Curved Cassette

امروزه 2 نوع کاست خمیده وجود دارد : 

نوع اول :این کاستها در مواردی به کار برده می شوند که کاستهای معمولی نمی تواند حداکثر تماس بین فیلم و عضو مورد نظر را به وجود آورد مانند تصویربرداری از مفصل زانوی خمیده در نمای Intercondylar .

نوع دوم: از این کاستها برای به دست آوردن تصاویر کامل در استخوانهای مندیبل و ماکزیلا در آزمون  orthopantomography ) OPG ) استفاده می شود.

کاستهای گریددار Gridded Cassette

این کاستها دارای گریدی از نوع ثابت هستند که در قسمت جلویی کاست قرار گرفته است، محل گرید بین جدار قدامی کاست وصفحه تشدید کننده جلوی کاست می باشد. از این کاستها در مواردی که سیستم بوکی های معمولی موجود نباشد استفاده می شود ( مثلاً در مواردی که مشغول کار با دستگاه موبایل یا پرتابل هستید).

جزئیات مربوط به گرید مانند نسبت گرید و غیره، می بایست در قسمت خارجی کاست نوشته شده باشد. کاستهای گریددار در اندازه های مشابه با کاستهای معمولی موجود هستند.

کاستهای چند مقطعی Multisection Cassette

بیشترین استفاده این کاستها در توموگرافی می باشد. در مواردی از این کاستها استفاده می شود که بخواهیم با تابش، یک سری از تصاویر مربوط به لایه های مختلف بدن داشته باشیم. این کاستها به گونه ای طراحی شده اند که می توانند بین 3 تا 7 فیلم را به همراه صفحات تشدید کننده و ماده پرکننده فضای بین دو فیلم را در خود جای دهد. ماده پرکننده فضای بین دو فیلم باید از اسفنج شفاف به اشعه (radiolucent) با ضخامت بین mm 10-5 ساخته شده باشد. فیلمهایی که با فاصله های 5 میلی متر نسبت به هم قرار گرفته اند تصاویری را تولید می کنند که فاصله متقاطع آنها در بدن mm5 بوده است و مانند آن، فیلمهایی که با فاصله mm10 نسبت به هم قرار گرفته اند تصویر لایه هایی از بدن را با فاصله mm10 تولید می کنند ( 

در بخش قبل در مورد صفحات تشدید کننده ای که در بین کاستها استفاده می شوند توضیحاتی داده شد.

از کاستهای چند مقطعی در تکنیکی به نام رادیوگرافی متعدد    ( multiple radiography ) هم استفاده می شود. در این روش، کاست را با یک سری از فیلمهای مشابه و صفحات تشدید کننده با سرعت متفاوت پر می کنند و در بین آنها از هیچ ماده پر کننده ای استفاده نمی شود. پس از آن با یک بار تابش تصاویری با دانسیته ها و کنتراستهای مختلف تولید می شوند،‌ زیرا سرعت صفحات تشدید کننده با هم تفاوت زیادی داشته اند. پس از آن می توان سیستم فیلم/صفحه مورد نظر را برای ایجاد دانسیته های دلخواه انتخاب کرد ( یعنی از استخوان تا بافت نرم ).

کاست و وسایل مخصوص سیستم تابش اتوماتیک

در مواردی که از این تکنیک استفاده می شود سیستم فوتوتایمر می بایست در پشت کاست نصب شود به همین دلیل دیواره پشتی کاست باید فاقد لایه سربی باشد و همانند دیواره جلویی ( Front ) اشعه را به مقدار کمی جذب کند. البته باید خاطر نشان ساخت که اگر از اتاقک یونیزاسیون برای سیستم تابش اتوماتیک استفاده شود، این اتاقک باید حد فاصل فیلم و منبع تابش اشعه قرار بگیرد و به همین دلیل در این سیستم ها می توان از کاستهای قبلی هم استفاده کرد.

مراقبت از کاست ها Care of X-ray Cassette

در صورتی که از کاستها به خوبی مراقبت شود می توان از آنها تا مدت زیادی استفاده کرد. بی توجهی در انتقال و جابجایی کاست دیر یا زود می تواند منجر به آسیب رسیدن به کاست وایجاد مشکلات دیگر از قبیل تمامس ضعیف فیلم و صفحه و یا نشت نور شود. برای جلوگیری از این آسیب ها بهتر است که به موارد زیر توجه شود: 

1) در هنگام استفاده کاست ها را به آرامی انتقال دهید.

2) تعداد کاستهایی را که در یک لحظه انتقال می دهید باید به حدی باشند که بتوان به راحتی آنها را بین بازو و بدن نگه داشت و انگشتان بتوانند زیر آنها را نگه دارند.

3) اگر کاستها را بر روی لبه های آنها نگهداری می کنید بهتر است که اطمینان پیدا کنید که کاستها کاملاً عمودی قرار گرفته اند. زیرا اگر کاستها به صورت مایل باشند و به کاستهای دیگر تکیه داده شده باشد امکان آسیب دیدگی وجود دارد زیرا وزن کاستهای دیگر هم بر روی آن فشار می آورد.

4) در مواردی که کاست می بایست به طور مستقیم زیر بدن مریض گذاشته شود ( بدون استفاده از بوکی )،‌ می بایست از تونل کاست ( cassette tunnel ) استفاده شود تا بدین وسیله از فشار بدن مریض به کاست جلوگیری شود.

5) باید از تماس کاست با مایعات جلوگیری شود و در مواردی که احتمال آغشته شدن مایعات به کاست وجود دارد باید از پوشش های پلاستیک ضد آب استفاده شود.

نگهداری از کاستها Cassette Maintainance

به منظور داشتن کاستهای سالم و یادگیری روشهای نگهداری کاست می بایست از موارد زیر پیروی کرد:

1) تاریخ شروع استفاده از کاست در بخش رادیولوژی، ثبت شود.

2) برای شناسایی بهتر کاست باید یک شماره یا کلمه را برروی یکی از صفحات تشدید کننده و قسمت خارجی کاست نوشت، در این حالت به راحتی می توان از روی تصویر یا تصویرهای تهیه شده به کاست مورد نظر دسترسی پیدا کرد.

3) بهتر است تاریخ و نوع هر گونه مواظبت از کاستها را از قبیل: بررسی کاستها، تمیز کردن کاستها و آزمون نشت نور و غیره را روی بدنه آن ثبت کرد.

کاست و صفحات تشدید کننده را باید به طور منظم مورد بررسی قرار داد تا در صورتی که هر گونه آسیب دیدگی یا سرویس نیاز باشد به سرعت رسیدگی شود.

همچنین اگر تماس بین فیلم و صفحه تشدید کننده کم باشد و باعث مه آلوده شدن (Fog) می شود بهتر است که از آزمون اختصاصی آن که در بخشهای بعدی توضیح داده می شود برای تشخیص آن استفاده شود.

پرکردن و خالی کردن کاستها

عمر مفید صفحات تشدید کننده بستگی به نحوه پر و خالی کردن کاستها دارد، زیرا در این لحظه است که سطح حساس صفحات تشدید کننده در معرض آلودگی با گرد و غبار و خطر آسیب دیدگی است.

خالی کردن کاستها Unloading

در زیر نور ایمنی سطح جلویی کاست را رو به پائین در تماس با میز تاریکخانه قرار داده و پس از آن قفلهای آن را باز کنید و پس از آن فیلم را با دست برداشته و کاست را ببندید.

پرکردن کاستها Loading

زیر نور ایمنی،‌ قسمت جلویی کاست را در تماس با میز تاریکخانه قرار داده و پس از آن درب کاست را باز کرده و فیلمی را که لبه آن را گرفته اید به آرامی درون محفظه کاست قرار دهید. پس از آن با بستن درب کاست و قفل کردن آن می توان از آن استفاده کرد.

انواع دیگر کاست

کاستهای خلاء Vacuum Cassette

این کاستها ( که به همراه یک پمپ خلاء می باشند ) از ماده وینیل ( vinyl ) انعطاف پذیر ساخته شده اند و در یک لبه آنها یک والو ( شیر یک طرفه هوا ) نصب شده است و در داخل آن یک پوشه پلاستیکی قابل تعویض حاوی یک صفحه تشدید کننده قرار گرفته است. 

برای آماده سازی کاست جهت استفاده از آن، باید یک  فیلم یک طرفه را به نحوی بین پوشه قرار داد که رویه امولسیون دار آن در تماس با صفحه تشدید کننده قرار بگیرد. پس از آن پوشه را به طور کامل درون کاست قرار داده و دو لبه درب کاست را روی هم گذاشته و با استفاده از یک گیره مخصوص درب کاست را به طور کامل ببندید. 

در ادامه پمپ خلاء را به شیر یکطرفه ( والو ) متصل کرده و هوای درون کاست را تخلیه کنید. با این عمل صفحه تشدید کننده در تماس کامل با فیلم قرار می گیرد. در این حالت تماس بین آن دو با استفاده از فشار هوا ثابت و یکنواخت باقی می ماند.

در ابتدا از این کاستها در ماموگرافی استفاده می شد ولی به علت انعطاف پذیری آنها، از آنها برای راحتی در وضعیت دهی به بیمار نیز استفاده می شود (مانند عکسبرداری از زیر مفاصل خم شونده ).

این کاستها در اندازه های 24×18 و 30×24 موجود هستند.

کاست های مخصوص ضبط تصاویر متعدد

از این کاستها در تصویربرداری از لامپ پرتو کاتدی (LRT) و مونیتور TV در سونوگرافی، پزشکی هسته ای (NM)، آنژیوگرافی دیجیتالی (DSA) و  ام آرای (MRI) استفاده می شود. این کاستها باید به همراه دستگاه مولتی فورمتر ( دستگاه ایجاد کننده چند تصویر همزمان ) (multi formatter ) یا تصویر ساز ویدئویی ( video-image ) باشد.

این کاستها از لبه هایی تشکیل شده اند که کار آنها نگهداری لبه های فیلم یک طرفه می باشد. همچنین دارای 2 پوشش کشویی می باشد و در مواردی که از فیلم استفاده نمی شود از آن در برابر نور محافظت می کند این کاستها فاقد صفحه تشدید کننده می باشد.

برای پرکردن کاست می بایست، زیر نور ایمنی دو پوشش کشویی آن را برداشته و فیلم را به طور کشویی در جای آن به نحوی قرار دهید که امولسیون آن به سمت خارج قرار بگیرد و از طرفین درون لبه های کاست به طور محکم قرار داشته باشند).

باید توجه داشت که هنگامی که کشو برداشته شود فیلم قابل تابش می شود و در انتها فیلم زیر کشو به حالت اول باز می گردد.

در هنگام استفاده کاست باید درون دستگاه مخصوص ثبت تصاویر متعدد (مولتی فورمتر ) قرار بگیرد و کشو سمت مورد تابش برداشته شود و فیلم آماده تابش خواهد شد. پس از آنکه سری تصویرگیری تمام شد کشو روی آن قرار گرفته و کاست بیرون آمده و آن را وارونه کرده و کشوی دوم برداشته می شود و دوباره در دستگاه قرار می گیرد. در این حالت فیلم دوم برای عکسبرداری آماده می شود.

این کاستها در اندازه های 8×10 اینچ و 11×13 اینچ موجود هستند . همچنین بعضی از کارخانه کاستهایی را منطبق با اندازه های سیستم های day light میسازند.

کاستهای آنژیوگرافی

 سیستم Siemens Elema Aot

در این کاستها حدود 30 عدد فیلم 35×35 به نحوی قرار می گیرد که بین آنها مواد فلز قرار گیرد. ( تصویر 6-7 ) پس از آنکه این کاست را از زیر نور ایمنی پر کردند باید دو درب کشویی کاست را بسته و سپس کاست را به دستگاه آنژیوگرافی Aot متصل می کنند. پس از قرارگرفتن کاست در محل مربوط درب کشویی آن باز شده و فیلم ها را در اختیار دستگاه قرار می دهد).

هنگامی که عمل تصویربرداری به طور کامل انجام شد فیلمها پس از عبور از ناحیه مربوط به تصویربرداری به داخل کاستی که در طرف دیگر دستگاه قرار گرفته است ( کاست دریافت فیلم ) انتقال می یابند. پس از آن با فشار دکمه ای که در قسمت جلویی کاست قرار گرفته است، درب کشویی کاست دریافت فیلم بسته می شود پس از آن این کاست ( کاست دوم حاوی فیلمهای تابش شده ) از محل مخصوص جدا شده و به تاریکخانه منتقل می شود. در آنجا فیلمهای تابش شده را خارج ساخته و ظاهر می کنند.

سیستم Puck

 این سیستم از نظر جزئیات ساختمانی تفاوت زیادی با سیستم AOT دارد. ولی از نظر اصول پایه ای تقریباً مشابه هستند ( یعنی در هر دو دستگاه در طول آنژیوگرافی فیلمهای cm 35×36 به سرعت از ناحیه مورد نظر عبور کرده و در کاست دوم قرار می گیرد) .

کاستهای فتوفلوروگرافی 

فتوفلوروگرافی، یا ضبط تصاویر از فسفر خروجی یک تیوب تشدید تصویر، معمولاً با استفاده از حلقه های فیلم 70 تا 105 میلی متری یا ورقه های فیلم 100 میلی متری انجام می شود و برای هر کدام از این فیلمها کاستهای مخصوص طراحی شده است.