ماهي الأشعة السينية ؟

X-ray تشابه الأشعة السينية
الضوء المرئي فكليهما مكون من فوتونات تتحرك بشكل موجي حاملة طاقة كهرطيسية
electromagnetic energy
لكن الفرق بين الأشعة السينية و أشعة الضوء المرئي هو مستوى الطاقة للفوتونات و الذي يعبر عنه
بطول موجةالأشعة . wavelength

– إن العين البشرية حساسة لمجال معين من أطوال الأمواج تتراوح ضمنه الأشعة المرئية ,لكنها غير حساسة للأشعة السينية التي يكون طول
موجتها أقل من الضوء المرئي و بالتالي طاقتها أعلى , كما أنها غير حساسة للأمواج الراديوية
التي تتمتع بطول موجة أكبر من الضوء المرئي و بالتالي طاقة أقل radio waves
– إن فوتونات الأشعة السينية كما فوتونات الضوء المرئي تنتج عن حركةالإلكترونات في الذرات , حيث تشغل هذه الالكترونات سويات طاقية مختلفة فيمداراتها حول نواة الذرة , و عندما ينتقل الكترون من مداره إلى مدار ذيسوية طاقية أدنى فإنه يحرر طاقة على شكل فوتونات , تتوقف طاقة هذهالفوتونات على الفرق بين السويتين الطاقيتين الأولى و الثانية للإلكترون .
عندما يصدم الفوتون المنطلق ذرة أخرى تقوم هذه الذرة بامتصاص طاقة هذاالفوتون عن طريق نقل الكترون إلى سوية طاقية أعلى . لكي يحدث هذا يجب أنتكون السوية الطاقية للفوتون تساوي الفرق بين السويتين الطاقيتين للإلكترون .

عادة تقوم ذرات نسج الإنسان بامتصاص مختلف فوتونات الضوء المرئي , حيث أنالسويات الطاقية لفوتونات الضوء المرئي تناسب الفروق المختلفة بين مواضعالإلكترونات في ذرات النسج . بينما لا تملك أمواج الراديو الطاقة الكافيةلنقل الإلكترونات بين السويات الطاقية المختلفة للذرات , و بالتالي هيقادرة على اختراق مختلف الأجسام , و كذلك الحال أيضاً في الأشعة السينيةلكن بفارق وحيد هو أن الأشعة السينية تملك طاقة عالية جداً.
تستطيع الأشعة السينية عندما تسقط على الذرات الصغيرة نسبياً أن تطرد الكترون من هذه الذرات , حيث تقوم بعض طاقة فوتون الأشعة السينية بفصل الكترون عن ذرته , بينما تقوم الطاقة المتبقية بدفع الإلكترون بعيداً عنذرته فهي غالباً غير قادرة على امتصاص فوتونات الأشعة السينية . بينماتقوم الذرات الكبيرة نسبياً بامتصاص فوتون الأشعة السينية لأن هذه الذراتتملك فروق طاقية عالية بين مداراتها و تكون هذه الفروق مساوية تقريباًلطاقة فوتونات الأشعة السينية .
تتنوع النسج في جسم الإنسان فهي إما مكونة من ذرات صغيرة و بالتالي غيرقادرة على امتصاص فوتونات الأشعة السينية , أو قد تكون كبيرة كذراتالكالسيوم
calcium atoms
. التي تشكل البنية الأساسية للعظام و بالتالي هي قادرة على امتصاص فوتونات الأشعة السينية

خواص الأشعة السينية:

: الخواص الفيزيائية
1- تنتشر بخط مستقيم وبسرعة 300 ألف كم/ ثا.
2- تتناسب شدة الأشعة عكساً مع مربع المسافة.
3- لا تحمل شحنة كهربائية وليس لها كتلة ولا تتأثر بالمجال الكهربائي أو المغناطيسي.
4- الأشعة السينية المنتجة بفرق كمون منخفض تكون طويلة الموجة وبالتالي قليلة النفوذ وتسمى بالأشعة الرخوة. أما الأشعة القاسية فهي
قصيرة الموجة وشديدة النفوذ وتنتج بفرق كمون عالي

الخواص الكيميائية

1- يمكن أن توهج بعض الأجسام.
2- تؤثر في المركبات الكيميائية وتساعد في إرجاعها وخاصة زمرة هالوجين الفضة.
3- يمكن أن تشرد الغازات وتجعلها ناقلة للتيار الكهربائي.

المبدأ المبسط لجهاز الأشعة السينية بشكل عام

إن الجزء الأساسي في هذا الجهاز هو أنبوب الأشعة السينية الزجاجي و المفرغ من الهواء , و الحاوي على مهبط هو عبارة عن خيط معدني رفيع يتم تسخينه بواسطة عبور تيار كهربائي فيه , حيث cathode
anode تقوم هذه الحرارة بطرد إلكترون من سطح المهبط . بينما يكون المصعد
.tungsten المشحون إيجاباً عبارة عن قرص مسطح من التنغستين

يطبق فرق توتر عالي بين المصعد والمهبط الهدف منه إكساب الإلكترونات المنتزعة من المهبط سرعة عالية باتجاهالمصعد , عندما يصدم إلكترون ذرة تنغستين موجودة على المصعد يقوم بتحريرالكترون ذي سوية طاقية منخفضة من هذه الذرة , و يحل محل هذا الإلكترون إلكترون آخر من نفس الذرة لكنه يتمتع بسوية طاقية أعلى , لينتج عن هذهالعملية تحرر الطاقة الزائدة على شكل فوتون بسوية طاقية عالية , هو فوتون الأشعة السينية .

كما و يمكن للإلكترونات الحرة أن تولد فوتونات دون أن تصدم الذرات , حيثيمكن أن تقوم أنوية الذرات بجذب الإلكترونات المسرعة حيث تسبب تباطؤ لهذهالإلكترونات و تغيير مساراتها , و بالتالي يصدر الإلكترون عند هذه الحالةالفائض من طاقته على شكل فوتونات للأشعة السينية .
ينتج عن تصادم الإلكترونات بالمصعد حرارة عالية لذلك يستخدم محرك لتدوير المصعد و حمايته من الإنصهار .
تحاط البنية الداخلية لأنبوب الأشعة السينية بغلاف رصاصي ثخين يمنع تشتتالأشعة السينية في مختلف الإتجاهات , و يحوي هذا الغلاف على نافذة صغيرةتسمح لفوتونات الأشعة السينية بأن تخرج على شكل حزمة ضيقة تعبر سلسلة منالفلاتر filters
قبل سقوطها على جسم المريض
توجد على الجانب الآخر من جسم المريض كاميرا الأشعة السينية X-ray camera
التي تستخدم نفس تكنولوجيا الأفلام المستخدمة في
الكاميرا العادية , لكن الفرق هنا أن من سيحرض التفاعلات الكيميائية علىالفيلم هي الأشعة السينية و ليس الضوء المرئي , أما في جهاز الــ Digital X-Ray
.CCD الذي سنتحدث عنه لاحقاً فيستخدم عوضاً عن الأفلام عنصر تحسس الكتروني
تظهر مناطق الفيلم التي تعرضت لكميات كبيرة من الأشعة عاتمة اللون , بينماتظهر المناطق التي كانت أقل عرضة للأشعة أقل عتوماً , و هذا ما يفسر أنالعظام تظهر على الفيلم بيضاء كونها امتصت الأشعة الساقطة عليها و بالتاليلم تصل الأشعة إلى الفيلم , بينما تظهر النسج الطرية سوداء أو رماديةلأنها لم تمتص الأشعة و بالتالي وصلت كميات أكبر من هذه الأشعة إلى الفيلم .

نظام الــ Digital X-Ray

إن جهاز ال Digital X-Ray يختلف عن أجهزة الأشعة السينية التقليدية بنظام التقاط الصورة و معالجتها , فهذه الأجهزة لا تحتوي على أفلام تقليدية بل تحتوي على قسم إظهارالكتروني يتألف بشكل رئيسي من عنصر يسمى CCD أو Charge Couple Device
و هو عبارة عن مصفوفة ذات عدد كبير من العناصر الحساسة للضوء عمقها حوالي 30 مايكروفولت و يصل مستوى دقتها إلى
1024X 1024 Pixel .

CCDيقوم العنصر ال
بتحويل فوتونات الأشعة السينية الساقطةعليها إلى إشارة كهربائية حيث تولد هذه الفوتونات شحنة كهربائية على كلعنصر من عناصر المصفوفة حسب طاقة الفوتون , ثم تعالج هذه الإشارة بوساطةالحاسب من أجل الحصول على صورة تعرض على شاشة المراقبة .
يعتبر هذا العنصر حجر الأساس في التصوير الرقمي , سواء أكان هذا التصوير بوساطة كاميرات عادية أو تصوير طبي

عنصر ال CCD

يتميز جهاز الأشعة السينية الرقمي عن التقليدي بأمور منها :

1- تحسين المقارنة بين النسج الكثيفة و الغير كثيفة .
2- حصول أسرع على الصورة .
3- إمكانية تخزين الصور.
4- إمكانية تعديل الصور بهدف زيادة دقتها للكشف عن السرطانات .
5- إمكانية نقل الصور بسهولة إلى أماكن بعيدة بوساطة شبكة الانترنت بهدف استشارة الأطباء في أماكن بعيدة .

لكن من سيئات الفحص الرقمي هو ارتفاع كلفته مقارنة بالفحص التقليدي .

أنواع جهاز الX-ray

1-جهاز الc-arm ــ
الذي يستطيع الدوران حول المريض للحصول على الزاوية المطلوبة من الصورة

2-جهاز الـ x-ray
النقالmobile x-ray
الذي يمكن نقله الى مكان المريض في حال وجود صعوبات في نقل المريض إلى غرفة جهاز الأشعة السينية

أضرار الأشعة السينية :

مشكلة الأشعة السينية أنها أشعة مؤينة , فعندما تصدم الأشعة العادية ذرة ما فإنها غير قادرة على إحداثتغييرات في هذه الذرة , لكن عندما تصدم الأشعة السينية الذرة فإنها تسببطرد إلكترون من هذه الذرة و تحولها إلى شاردة , أي ذرة مشحونة كهربائياً . تسبب هذه الشحنة تفاعلات كيميائية غير طبيعية داخل الخلايا .
كما أنها يمكن أن تسبب كسر لسلاسل الحموض النووية DNA Chains
و هذا ما يسبب موت هذه السلاسل المتضررة أو إصابتها بطفرات , و هذا مايجعل الخلايا مسرطنة و يمكن أن ينتشر هذا السرطان خلال الجسم . و إذاأصابت هذه الطفرات النطاف أو البيضة عند الأنثى فإن ذلك قد يؤدي إلى وجودعيوب في الأجنة . لذلك يستخدم الأطباء الأشعة السينية باقتصاد هذه الأيام .
لكن رغم هذه المخاطر , يبقى المسح بوساطة الأشعة السينية الخيار الأكثرأمناً من العمل الجراحي المباشر , كما أنه من المؤكد أن جهاز الأشعة السينية X-Ray من أكثر الإختراعات أهمية في عصرنا الحاضر