X
تبلیغات
مرجع دانلود رادیولوژی ایران - مفاهیم کلی رادیوبیولوژی

جذب اشعه x :

تشعشع ها را می توان به دو دسته تقسیم کرد :
1- پرتوهای یونیزان مستقیم
2- پرتوهای یونیزان غیر مستقیم
همه ذرات باردار پرتوهای یونیزان مستقیم هستند یعنی هر ذره مجزا دارای انرژی جنبشی کافی است که مستقیماً ساختمان اتمی ماده جاذبی را که از آن عبور می کند بشکند و در آن تغییرات شیمیایی و بیولوژیکی ایجاد کنند . تشعشع های الکترومانتیک ، پرتوهای x ، پرتوهای یونیزان غیر مستقیم هستند یعنی این پرتوها خود ایجاد صدمات شیمیایی و بیولوژیکی نمی کنند بلکه در حین عبور از ماده جاذب انرژی جنبشی خود را از دست می دهند و تولید ذرات باردار سریع می کنند .
پدیده ای که با آن فوتونهای اشعه x جذب می شوند بستگی به انرژی فوتون مورد نظر و ترکیبات شیمیایی ماده جاذب دارد .
در انرژی های بالا با خصوصیت پرتوهای حاصله از واحد کبالت 60 یا شتاب دهنده خطی که در رادیوتراپی استفاده می شوند ، پدیده کمپتون غالب است .
به طوریکه یک فوتون با یک الکترون مداری یک اتم جاذب برخورد می کند در این پدیده فوتون با الکترونی که معمولاً الکترون آزاد ، یعنی : با الکترونی که به انرژی همبستگی آن در مقابل انرژی فوتون قابل اغماض است ، برخورد می کند . قسمتی از انرژی فوتون به صورت انرژی جنبشی به الکترون منتقل می شود . فوتون با انرژی باقی مانده احتمالا با انحراف از مسیر اصلی به راه خودش ادامه می دهد . در محل وقوع برخورد فوتون یک الکترون تسریع و یک فوتون با تقلیل انرژی وجود دارد که ممکن است در برخوردهای بیشتری شرکت کند . در همه حالت فوتون مقدار کم یا زیادی از انرژی خود را از دست می دهد . در واقع کاهش انرژی فوتون از نقطه ای به نقطه دیگر ، ممکن است از صفر تا هشتاد درصد متغییر باشد . در عمل وقتی شعاعی از پرتوایکس جذب می شود ، تعداد بسیار زیادی از فوتونها با تعداد بی شماری از اتمها برخورد کرده و بر مبنای آماری امکان از دست دادن انرژی به هر طریقی وجود دارد . نتیجه این برخوردها تولید تعداد زیادی الکترونهای سریع است که بسیاری از آنها قادر به یونیزه کردن اتمهای دیگر ماده جاذب ، شکستن باندهای شیمیایی حیاتی هستند و وقایع زنجیره ای که منتهی به صدمات بیولوژیکی می شود را شروع می کنند .
در انرژی های مورد نیاز فوتون در رادیولوژی تشخیصی پدیده های کمپتون و جذب فوتوالکتریک صورت می پذیرد که اولی در دامنه انرژی های بالا غالب بوده و دومی اکثرا در انرژی های پائین با اهمیت است .
در پدیده فوتوالکتریک با برخورد یک فوتون اشعه x با یک الکترون مداری مثل مدار k ، l ، m پوسته اتم ماده جاذب فوتون تمامی انرژی خود را به الکترون انتقال می دهد .
قسمتی از این انرژی صرف کندن الکترون « صرف غلبه بر انرژی همبستگی الکترون برای رهایی آن از مواد » می شود و بقیه به گونه انرژی جنبشی به الکترون داده می شود .
KE : hv - EB
KE : انرژی جنبشی الکترون رها شده
hv : انرژی فوتون ورودی
EB : انرژی همبستگی الکترون در مدار
در نتیجه دفع الکترون از پوسته اتمی جای خالی آن می بایستی توسط یک الکترون دیگر از پوسته خارجی تر پر شود « پوسته خارجی در همان اتم یا از خارج اتم » . حرکت یک الکترون از یک پوسته به پوسته دیگر ، ایجاد تغییری در سطح انرژی خواهد کرد چون الکترون دارای بار منفی است حرکت آن از یک باند ضعیف به یک باند قوی « از نظر انرژی » نشانگر کاهش انرژی پتانسیل است . این تغییر انرژی با صدور یک فوتون دارای خاصیت تشعشع الکترومانیتیک به حالت تعادل در می آید به این اشعه ، اشعه x اختصاصی           می گویند .
اختلاف پدیده های کمپتون و جذب فوتوالکتریک : در پدیده کمپتون ضریب جذب جرمی بستگی به عدد اتمی جاذب ندارد اما برعکس ضریب جذب فتوالکتریک به سرعت با عدد اتمی ( Z ) تغییر می کند و در حقیقت متناسب با Z3  است .
در رادیولوژی تشخیصی ، فوتون در دامنه انرژی به کاربرده می شوند که جذب فتوالکتریک بر پدیده کمپتون غالب است و چون ضریب جذب جرمی به طور بحرانی با Z تغییر می کند ، پرتوهای x در حد وسیعی توسط استخوان ها جذب می شوند . زیرا استخوانهای حاوی عناصری مثل کلسیم هستند که عدد اتمی بالایی دارد . این اختلاف جذب در مواد ، با عدد اتمی ( Z ) بالا یکی از اصول بنیادین در پشت چهره آشنای رادیوگراف می باشد . از طرف دیگر چون در رادیوتراپی فوتونهای با انرژی بالا در دامنه وگاولتاژ مورد نظر هستند در این حالت پدیده کمپتون حائز اهمیت است . در نتیجه دوز جذبی برای بافت نرم ، عضلات و استخوانها تقریباً برابر است به طوری که اختلاف در جذب ناخواسته در استخوان که در فوتونهای کم انرژی در رادیوتراپی ایجاد اشکال خواهند کرد ، دوری می شود . در حالی که تفاوت های بین پدیده های گوناگون جذب در رادیولوژی از اهمیت کاربردی خاصی برخوردارند . از نظر رادیوبیولوژیکی چندان حائز اهمیت نیستند اگر پدیده جذب فوتوالکتریک یا کمپتون ،‌ اکثر انرژی فوتون جذب شده مبدل به انرژی جنبشی یک الکترون سریع می شود .

 

منبع: کتاب رادیوبیولوژی برای رادیولوژیست(دکتر حسین مزدارانی)