دستگاه رادیولوژی

 

 

بدن انسان شامل بافت ها و ارگان های مختلف از جمله آب، استخوان، خون، چربی و ... است که باید بتوان به نحوی در تصاویر گرفته شده، این قسمت ها را متمایز کرد.

تا قبل از کشف اشعه X هیچ کوششی در جهت ایجاد تصویری از بدن صورت نگرفته بود.

         اغلب سیستم های اصلی که در تصویربرداری با اشعه  X مورد نیازند در 20 سال اول کشف این اشعه، ابداع و به خدمت گرفته شدنداز سال 1930   به بعد اغلب کوشش ها روی بهبود سیستم ها و روش های بالا بردن کیفیت تصویر متمرکز شده و سیستم کلی رادیوگرافی تغییر چندانی نکرده است.

 

اشعه  x جزو امواج الکترومغناطیسی می باشد و تفاوت اصلی آن با امواج الکترومغناطیسی دیگر مثل امواج رادیویی یا نور، در فرکانس و طول موج آن است.

کلیه امواج الکترومغناطیسی می توانند در خلأ یا فضای خارجی حرکت کنند.

برخی خواص اصلی امواج الکترومغناطیسی به شرح زیر می باشد:

در مسیر یک خط مستقیم انتشار می یابند

شدت آن با مجذور مسافت رابطه عکس دارد

پراش و تداخل را تولید می کند

توسط محیط های مغناطیسی منحرف می شوند

 

تولید اشعه x در یک لامپ اشعه x

 

اشعه x توسط یک لامپ دیودی اشعه x  با خلأ زیاد تولید می شود که در آن الکترونها با سرعت های بالا (با استفاده از یک

منبع تغذیه ولتاژ بالا تا 100 کیلو ولتشتاب داده می شوند.

 

قسمت اصلی تشکیل دهنده لامپ اشعه از یک محفظه ی ضخیم سربی که در داخل آن یک محفظه شیشه ای خلأ همراه با دو الکترود به نام های آند و کاتد وجود دارد، تشکیل شده است.

 

 

 

اختلاف پتانسیلی که بین دو الکترود ایجاد میگردد باعث میشود که الکترونهای معلق در لوله ی خلا تحت تاثیر نیروی بسیار بزرگ حاصل از میدان الکتریکی قرار بگیرد و آنها را از سمت کاتد به سوی آند که از جنس تنگستن است هدایت کند و در نتیجه موجب جاری شدن جریان بین کاتد و آند گردد.

لوله خلأ اشعه x بوسیله شتاب گرفتن الکترون ها از یک فلامان تنگستن کاتدی داغ شده به طرف یک صفحه آندی دوار ولتاژ بالا عمل می کند.

 

وقتی اشعه کاتدی به آند برخورد می کند، تنها بخشی از انرژی به انرژی فوتون های پرتو  تبدیل می شود و قسمت بیشتر انرژی به گرما تبدیل می شود.

راه های جلوگیری از گرم شدن بیش از حد آند:

  • – افزایش سطح آند
  • استفاده از آند چرخاندر این روش سرعت چرخش طبیعی آند 3600دور در دقیقه است .

 

 

 

دستگاه رادیولوژی

قسمت های اصلی یک سیستم رادیوگرافی عبارتند از :

١ تیوب مولد اشعه x (لامپ اشعه)

٢ ستون نگه دارنده تیوب

٣ کالیماتور

۴ ژنراتور ولتاژ بالا

۵ کابل های ولتاژ بالا

۶ آشکارسازها و تشدید کننده های تصویر

۴ تخت رادیولوژی

۵ مدارات کنترلی دستگاه

۶ میز فرمان اپراتور

 

-1 تیوب مولد اشعه x :      

محفظه شیشه ای باید کاملاً از هوا تخلیه شود ، چون هوا وقتی گرم می گردد منبسط شده و می تواند با وارد کردن فشار به جدار شیشه ای تیوپ باعث شکستن آن شود.

تیوب شیشه ای مولد اشعه x باید درون یک محفظه فلزی که جدار داخلی آن با سرب پوشیده شده، قرار گیرد تا اشعه x که در جهات مختلف پخش می شود توسط محفظه فلزی جذب گردد.

 

 

 

کار دیگر این محفظه فلزی ایجاد حفاظ برای ولتاژ بالایی است که بین آند و کاتد تیوب اعمال می گردد.

برای جلوگیری از هر گونه جرقه الکتریکی بین کابل های ولتاژ بالا، فاصله بین تیوب و محفظه فلزی با روغن غلیظی که در برابر ولتاژ الکتریکی کاملاً عایق است، پر میشود.

روغن مورد استفاده علاوه بر خاصیت عایق الکتریکی دارای خواص خنک کنندگی نیز هست.

اگر گرمای تیوب از حد مجاز بالاتر رود، انبساط روغن داخل محفظه باعث می شود که مدار محافظ به کار افتاده و اجازه تابش اشعه به دستگاه داده نشود.

میزان حرارت ایجاد شده در تیوب اشعه x بستگی به کیلو ولت , میلی آمپر تیوب و زمان تابش دارد.

این میزان حرارت در آند ایجاد می شود و آند باید توان تحمل این میزان حرارت را داشته باشد واحد اندازه گیری این حرارت، ژول، وات ثانیه  (Heat unit) HU است که طبق تعریف یک HU برابروات ثانیه 0/71 است.

 

-2  ستون نگهدارنده تیوب :

 

ستون نگهدارنده تیوب، علاوه بر نگه داری تیوب در وضعیت مناسب و مطمئن ، امکان چرخش و حرکت تیوب در زوایای مختلف رافراهم می کند.

ستون باید قابلیت حرکت دادن نرم و بدون لرزش تیوب در جهات بالا، پایین، چپ ،راست ، عقب ، جلو و همچنین چرخش تیوب از حالت عمودی به افقی در هر دو جهت را داشته باشد.

این حرکت ها باید از طریق قفل های الکترومکانیکی یا مکانیکی قابل کنترل باشد. یعنی پس از قرار گرفتن تیوب در وضعیت مطلوب، اپراتور بتواند با قفل کردن آن وضعیت تیوب را ثابت نگه دارد.

بطور کلی این ستون های نگه دارنده به سه دسته تقسیم می شوند:

الف. ستون های سقفی ( تلسکوپی ) : که توسط چهار چوب هایی به سقف بسته شده است . این چهارچوب ها به صورت ریل درون هم حرکت کرده و امکان حرکت تیوب در جهات مختلف را فراهم می کنند.

بستون های زمینی : این ستونها فقط به کف زمین اتکا دارند و روی یک ریل حرکت می کنند . در یک نوع از این ستون ها، ریل بر روی زمین نصب شده و ستون روی آن حرکت می کنددر نوع دیگر ریل به تخت متصل شده و کل مجموع تخت و ستون یکپارچه است.

ج.  ستون های زمینی سقفی : در این نوع ستون یک ریل روی زمین و یک ریل روی سقف نصب گردیده و ستون بین این دو ریل حرکت می کند.

 

(Collimator) -3  کالیماتور:

 

 

 

است که به خروجی تیوب x وسیله ای برای محدود کردن اشعه  X در محفظه تیوب وصل شده تا اندازه و شکل شعاع اشعه X اشعه را تنظیم کند.

کالیماتور شامل دریچه ایست که می تواند به کمک دست یا یک موتور باز و بسته شود و محدوده تابش اشعه X  را تغییر دهد.

هر دریچه شامل چهار صفحه سربی استاین صفحات بصورت زوج های مستقل عمل می کنند.

حرکات این صفحات میتواند دستی یا توسط یک موتور انجام شود.

 

میدان اشعه x با شعاع نوری یک چراغ روی بدن بیمار مشخص می شود.

این شعاع نوری بوسیله آینه ای که با زاویه 45 درجه در سر راه اشعه گذاشته شده است، منحرف می شود.

فاصله چراغ تا آینه باید برابر فاصله منبع . xتا آینه باشد. این لامپ معمولا از نوع dc با توان 100 تا 150 وات است.

 

-4  ژنراتور ولتاژ بالا

 

یکی از قسمت های مهم و اصلی در یک دستگاه رادیولوژی مجموعه ژنراتور ولتاژ بالاست که وظیفه ایجاد ولتاژ بالای لازم برای تولید اشعه x در تیوب را به عهده دارد.

 ورودی این مجموعه ، برق شهر با دامنه 220 ولت به صورت تک فاز یا سه فاز است  که در مدت زمان کوتاهی که می خواهیم تابش انجام گیرد به ورودی ژنراتور ولتاژ بالا اعمال می شود.

خروجی این مجموعه نیز ولتاژ چندین برابر بزرگ شده تا حداکثر 150 کیلو ولت در همان مدت زمان است.

مجموعه ژنراتور ولتاژ بالا، شامل یک جعبه فلزی متصل شده به زمین و پر از روغن مخصوص است که داخل آن یک ترانسفورماتور ولتاژ کم برای تغذیه فیلمان تنگستن کاتد و یک ترانسفورماتور ولتاژ بالا، یک مجموعه دیودهای یکسو کننده ولتاژ بالا و تعدادی کنتاکتور قرار دارند.

 

اختلاف پتانسیل ترانسفورماتور ولتاژ بالا گاه به 150 کیلو ولت نیز می رسد و بنابراین ترانسفورماتوها را درون روغن مخصوصی که از بروز جرقه الکتریکی بین قسمت های مختلف جلوگیری می کند، غوطه ور می کنند.

وظیفه اصلی ترانسفورماتور ولتاژ بالا تبدیل ولتاژ برق شهر تک فاز یا سه فاز به  ولتاژ بالای مورد نیاز تیوب است. ترانسفورماتور ولتاژ بالا در سیم پیچ ثانویه تعداد دورهای بسیار بیشتری نسبت به سیم پیچ اولیه دارد و ولتاژ را به نسبت600 برابر زیاد می کند.

تعداد دور سیم پیچ ثانویه بسیار زیاد است و با توجه به جریان کمی که از آنها می گذرد ( حداکثر یک آمپر ) برای جلوگیری از زیاد شدن حجم سیم پیچی ، از یک سیم ظریف در آن استفاده می شود.

 

نسبت دور سیم پیچ در یک ترانسفورماتور ولتاژ بالا ثابت است و برای بدست آوردن کیلو ولت های مختلف ولتاژ اولیه را تغییر می دهند.

میتوان از یک اتوترانسفورماتور با سرهای مختلف که هر سر آن دارای ولتاژ خاصی است، استفاده کرد و به کمک یک سلکتور، یکی از سرهای مختلف را به اولیه ترانسفورماتور ولتاژ بالا وصل کرد.

ژنراتورهای ولتاژ بالایی که از ترانسفورماتور سه فاز استفاده می کنند، ولتاژ ایجاد می کننداین ترانسفورماتورها سه x نسبتاً ثابتی را دو سر تیوب اشعه سیم پیچ اولیه و سه سیم پیچ ثانویه دارند.

 

-5  کابل های ولتاژ بالا:

وظیفه این کابل ها رساندن ولتاژ بالای ایجاد شده در ترانسفورماتور به دو سر تیوب است.

کابلی که به آند تیوب وصل می شود فقط به یک رشته سیم برای انتقال ولتاژ بالا نیاز دارد اما کابل متصل شده به کاتد باید علاوه بر رشته سیم حامل ولتاژ بالا، دو رشته سیم برای تغذیه دو فیلمان فوکوس بزرگ و کوچک داشته باشد.

 

6- فیلم رادیو گرافی:

 

تصویر اشعه x در واقع تصویر سایه های مختلف بدن است که روی فیلم می افتد و به آن اسیلوگراف نیز می گویند.

تصاویر اشعه  x روی فیلم های رادیوگرافی که فیلم های ویژه ای هستند گرفته می شود.

اگر فیلم به تنهایی در مسیر اشعه قرار داده شود، تصویری که روی آن ایجاد می شود، بسیار کمرنگ است و برای بهتر شدن آن باید به مقدار زیادی اشعه اولیه را افزایش داد که این برای بیمار مضر است.

به همین دلیل در سیستم های متداول فیلم را بین دو صفحه تشدید کننده  قرار می دهند.

 

این صفحات تشدید کننده با مواد فلورسانس پوشیده شده اند به صورتی که پرتوهای X ای که به آنها برخورد می کنند را به نور مرئی تبدیل می کنند.

هر دو طرف فیلم نیز با امولسیون حساس به نور پوشانده شده است .

صفحه ها را در یک کاست که دارای پوشش نمدی به هم فشرده ای است قرار می دهند تا فیلم و صفحه ها را کنار هم نگه دارد.

البته قرار دادن این صفحات تشدیدکننده هم به نحوی باعث مات شدن تصویر می شودبرای کاهش این اثر معمولاً ضخامت این صفحات تشدید کننده را تا حد امکان کم می کنند.

 

-7  تخت رادیولوژی:

 

 

یکی دیگر از قسمت های یک دستگاه رادیولوژی ، تخت است که باید دارای امکانات و ویژگی های خاصی باشد، بطور کلی تخت های رادیولوژی را می توان به دو دسته تخت ساده با رویه شناور و تخت رادیولوژی- فلوروسکوپی یا تخت R / F  تقسیم بندی کرد.

تخت ساده با رویه شناور:

این تخت در واقع یک میز ساده است که رویه آن قابل حرکت است .

نحوه حرکت این رویه بدین صورت است که در حالت عادی، رویه تخت توسط قفل های الکترومکانیکی در جای خود ثابت قرار می گیردبا فشرده نگه داشتن یک کلید توسط اپراتور قفل های الکترومکانیکی رها شده و اپراتور می تواند رویه تخت را در جهت جلو و عقب یا چپ و راست حرکت داده تا در محل مورد نظر قرار گیرد و سپس با رها کردن کلید ، قفل ها دوباره عمل کرده و رویه تخت را در جای مورد نظر ثابت نگه می دارند.

 

تخت :R / F

این گونه تخت ها هم امکان انجام رادیوگرافی و هم فلوروسکوپی را فراهم می کننداین نوع تخت ها طوری ساخته شده اند که براحتی قادر به ایفای هر دو عمل باشند.

هنگامی که تخت جهت انجام رادیوگرافی مورد استفاده قرار می گیرد، تیوب دیگری که بر روی ستون نگهدارنده تیوب قرار دارد، از بالا تخت را پوشش می دهد و کار رادیوگرافی توسط این تیوب انجام می گیرد.

در برخی از انواع تخت ها، رادیوگرافی و فلوروسکوپی توسط یک تیوب انجام می گیرد .

 

-8  مدارات کنترلی دستگاه:

 

 

 

سه پارامتر اصلی که در دستگاه های عکسبرداری اشعه  باید قابل انتخاب، اندازه گیری و کنترل باشند عبارتند از:

– ولتاژ تیوب

– جریان تیوب

– زمان تابش یا اکسپوز

این سه پارامتر روی کیفیت تصویر اثر مستقیم دارند.

در دستگاه های قدیمی این پارامترها با روش های بسیار ساده و غیر دقیق کنترل و اندازه گیری می شدنداما با پیشرفت علم الکترونیک و ساخته شدن ابزار الکترونیکی جدید، بخصوص بعد از ساخته شدن ریزپردازنده ها، عمل کنترل پارامترها با روش های دقیق تر و در حجم کمتر صورت گرفته و امکان انتخاب بیشتری در اختیار اپراتور قرار داده اند.

 

-9  میز فرمان اپراتور:

 

بخشی از سیستم رادیولوژی است که در اتاق کنترل قرارگرفته و با اپراتور در ارتباط است و ابزار کنترلی و نمایشی و انتخاب هایی را در اختیار اپراتور قرار می دهد.