كاميرا جاما

كاميرا جاما ( γ-camera )، والتي تسمى أيضًا كاميرا الومض أو كاميرا الغضب ، هي جهاز يستخدم لتصوير إشعاع جاما المنبعث من النظائر المشعة، وهي تقنية تُعرف باسم التصوير الومضاني . تشمل تطبيقات التصوير الومضاني التطوير المبكر للأدوية والتصوير الطبي النووي لعرض وتحليل صور جسم الإنسان أو توزيع النويدات المشعة التي تنبعث منها أشعة جاما والتي يتم حقنها أو استنشاقها أو تناولها طبيًا .

تقنيات التصوير

التصوير الومضاني هو استخدام كاميرات جاما لالتقاط الإشعاع المنبعث من النظائر المشعة الداخلية لإنشاء صور ثنائية الأبعاد ^[1] .

يتم إجراء التصوير المقطعي المحوسب بإصدار فوتون واحد ( SPECT )، كما هو مستخدم في اختبار الإجهاد القلبي النووي ، باستخدام كاميرات جاما. وعادةً ما يتم تدوير جهاز واحد أو جهازين أو ثلاثة أجهزة أو رؤوس ببطء حول المريض.

بناء

تتكون كاميرا جاما من مستوى أو أكثر من البلورات المسطحة (أو أجهزة الكشف) المتصلة بصريًا بمجموعة من أنابيب مضاعفة الضوء في مجموعة تعرف باسم "الرأس"، مثبتة على منصة. تتصل المنصة بنظام كمبيوتر يتحكم في تشغيل الكاميرا ويلتقط الصور ويخزنها. ^[2]^{: 82} يُعرف بناء كاميرا جاما أحيانًا باسم بناء الإشعاع المقصور.

يقوم النظام بتجميع الأحداث أو الأعداد لفوتونات جاما التي تمتصها البلورة في الكاميرا. وعادةً ما يتم استخدام بلورة مسطحة كبيرة من يوديد الصوديوم مع شوائب الثاليوم NaI(Tl) في غلاف محكم الغلق للضوء. تم اكتشاف طريقة الالتقاط عالية الكفاءة لهذه التركيبة للكشف عن أشعة جاما في عام 1944 بواسطة السير صمويل كوران ^[3]^[4] أثناء عمله في مشروع مانهاتن في جامعة كاليفورنيا في بيركلي . كما عمل الفيزيائي الحائز على جائزة نوبل روبرت هوفستاتر على هذه التقنية في عام 1948. ^[5]

تتلألأ البلورة استجابة لإشعاع جاما الوارد. عندما يغادر فوتون جاما المريض (الذي تم حقنه بمادة صيدلانية مشعة )، فإنه يطرد إلكترونًا من ذرة اليود في البلورة، وينتج وميض خافت من الضوء عندما يجد الإلكترون المخلوع مرة أخرى حالة طاقة دنيا. تشبه الظاهرة الأولية للإلكترون المثار التأثير الكهروضوئي و(خاصة مع أشعة جاما) تأثير كومبتون . بعد إنتاج وميض الضوء، يتم اكتشافه. تكتشف أنابيب مضاعفة الضوء (PMTs) الموجودة خلف البلورة الومضات الفلورية (الأحداث) ويجمع الكمبيوتر العد. يعيد الكمبيوتر بناء صورة ثنائية الأبعاد لكثافة العد المكاني النسبي ويعرضها على شاشة. تعكس هذه الصورة المعاد بناؤها توزيع وتركيز العناصر المشعة المتتبعة النسبية الموجودة في الأعضاء والأنسجة التي تم تصويرها. ^[6]^{: 162}

مخطط متحرك لفيزياء كاميرا جاما والمكونات الرئيسية

معالجة الإشارات

قام هال أنجر بتطوير أول كاميرا جاما في عام 1957. ^[7]^[8] لا يزال تصميمه الأصلي، والذي يُطلق عليه غالبًا كاميرا أنجر، مستخدمًا على نطاق واسع حتى اليوم. تستخدم كاميرا أنجر مجموعات من مضاعفات الصور ذات الأنبوب المفرغ (PMT). بشكل عام، يكون لكل أنبوب وجه مكشوف يبلغ قطره حوالي 7.6 سم ويتم ترتيب الأنابيب في تكوينات سداسية، خلف البلورة الماصة. الدائرة الإلكترونية التي تربط بين أجهزة الكشف الضوئية سلكية بحيث تعكس التزامن النسبي لفلورسنت الضوء كما يستشعره أعضاء مجموعة أجهزة الكشف السداسية. تكتشف جميع أجهزة مضاعفة الصور ذات الأنبوب المفرغ في وقت واحد نفس ومضة الضوء (المفترضة) بدرجات متفاوتة، اعتمادًا على موقعها من الحدث الفردي الفعلي. وبالتالي، ينعكس الموقع المكاني لكل ومضة فلورية واحدة كنمط من الفولتات داخل مجموعة الدوائر المترابطة.

يمكن تحديد موقع التفاعل بين أشعة جاما والبلورة من خلال معالجة إشارات الجهد من مضاعفات الضوء؛ وبعبارات بسيطة، يمكن العثور على الموقع من خلال ترجيح موضع كل أنبوب مضاعف ضوئي بقوة إشارته، ثم حساب متوسط الموضع من المواضع المرجحة. ^[2]^{: 112} المجموع الكلي للجهد من كل مضاعف ضوئي، المقاس بواسطة محلل ارتفاع النبضة يتناسب مع طاقة تفاعل أشعة جاما، مما يسمح بالتمييز بين النظائر المختلفة أو بين الفوتونات المتناثرة والمباشرة. ^[6]^{: 166}

الدقة المكانية

من أجل الحصول على معلومات مكانية حول انبعاثات أشعة جاما من موضوع التصوير (على سبيل المثال خلايا عضلة قلب الشخص التي امتصت مادة مشعة تم حقنها في الوريد، عادةً الثاليوم-201 أو التكنيشيوم-99م ، عامل تصوير طبي) هناك حاجة إلى طريقة لربط الفوتونات المكتشفة بنقطة أصلها.

الطريقة التقليدية هي وضع جهاز توجيه فوق مجموعة بلورات الكشف/PMT. يتكون جهاز التوجيه من صفيحة سميكة من الرصاص ، يبلغ سمكها عادةً من 25 إلى 55 ملم (1 إلى 2.2 بوصة)، مع وجود آلاف الثقوب المجاورة من خلالها. هناك ثلاثة أنواع من أجهزة التوجيه: أجهزة توجيه منخفضة الطاقة ومتوسطة الطاقة وعالية الطاقة. مع انتقال أجهزة التوجيه من الطاقة المنخفضة إلى الطاقة العالية، زادت أيضًا أحجام الثقوب وسمكها والفواصل بين الثقوب. ^[9] مع وجود سمك حاجز ثابت، تقل دقة جهاز التوجيه مع زيادة الكفاءة وزيادة مسافة المصدر من جهاز التوجيه. ^[10] يحدد محلل ارتفاع النبضة العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى الذي يختار فوتونات معينة للمساهمة في الصورة النهائية، وبالتالي تحديد دقة جهاز التوجيه. ^[11]^[10]

تقتصر الثقوب الفردية على الفوتونات التي يمكن للبلورة اكتشافها على شكل مخروطي؛ تقع نقطة المخروط عند مركز خط الوسط لأي ثقب معين وتمتد من سطح الموجه إلى الخارج. ومع ذلك، فإن الموجه هو أيضًا أحد مصادر التشويش داخل الصورة؛ لا يعمل الرصاص على إضعاف فوتونات جاما الواردة تمامًا، ويمكن أن يكون هناك بعض التداخل بين الثقوب.

على عكس العدسة المستخدمة في كاميرات الضوء المرئي، فإن جهاز التجميع يخفف من معظم (>99%) الفوتونات الواردة وبالتالي يحد بشكل كبير من حساسية نظام الكاميرا. يجب أن تكون هناك كميات كبيرة من الإشعاع لتوفير تعرض كافٍ لنظام الكاميرا لاكتشاف نقاط الوميض الكافية لتكوين صورة. ^[2]^{: 128}

تم اقتراح واختبار طرق أخرى لتحديد موقع الصورة ( الثقب الدقيق ، وموجه الشرائح الدوارة مع CZT )؛ ^[12] ومع ذلك، لم يدخل أي منها الاستخدام السريري الروتيني على نطاق واسع.

إن أفضل تصميمات أنظمة الكاميرات الحالية قادرة على التمييز بين مصدرين منفصلين لفوتونات جاما يقعان على بعد 6 إلى 12 مم اعتمادًا على المسافة من جهاز التوجيه ونوع جهاز التوجيه والنواة المشعة. تنخفض الدقة المكانية بسرعة مع زيادة المسافات من وجه الكاميرا. وهذا يحد من الدقة المكانية للصورة التي يلتقطها الكمبيوتر: فهي صورة ضبابية تتكون من العديد من النقاط من الوميض المكتشف ولكن غير المحدد بدقة. وهذا يشكل قيدًا رئيسيًا لأنظمة تصوير عضلات القلب؛ حيث يبلغ سمك أضخم عضلة قلب طبيعية في البطين الأيسر حوالي 1.2 سم ومعظم عضلة البطين الأيسر حوالي 0.8 سم، وهي تتحرك دائمًا ومعظمها على بعد أكثر من 5 سم من وجه جهاز التوجيه. للمساعدة في التعويض، تحد أنظمة التصوير الأفضل من عد الوميض إلى جزء من دورة انقباض القلب، والذي يسمى البوابات، ومع ذلك فإن هذا يحد من حساسية النظام بشكل أكبر.

انظر أيضا

مراجع

^ thefreedictionary.com > scintigraphy الاستشهاد بـ: قاموس دورلاند الطبي للمستهلكين الصحيين، 2007 من تأليف سوندرز؛ قاموس سوندرز الشامل للطب البيطري، الطبعة الثالثة، 2007؛ قاموس ماكجرو هيل الموجز للطب الحديث، 2002 من تأليف شركات ماكجرو هيل
^ abc Saha, Gopal B. (2006). Physics and radiobiology of nuclear medicine (3rd ed.). New York: Springer. doi :10.1007/978-0-387-36281-6. ISBN 978-0-387-30754-1.
^ "عد الأنابيب، النظرية والتطبيقات"، كوران، صامويل سي، أكاديميك بريس (نيويورك)، 1949
^ فليتشر، دبليو دبليو (2004). "كوران، السير صمويل كرو (1912-1998)". قاموس أكسفورد للسيرة الوطنية . قاموس أكسفورد للسيرة الوطنية (الطبعة الإلكترونية). أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد. doi :10.1093/ref:odnb/69524. (يتطلب الاشتراك أو عضوية المكتبة العامة في المملكة المتحدة.)
^ "روبرت هوفستاتر – السيرة الذاتية". جائزة نوبل . تم استرجاعه في 29 سبتمبر 2016 .
^ ab Khalil, Magdy M. (2010). "Elements of Gamma Camera and SPECT Systems". Basic sciences of Nuclear Medicine . هايدلبرغ: سبرينغر. ISBN 978-3-540-85961-1.
^ Tapscott, Eleanore (2005). "Nuclear Medicine Pioneer, Hal O. Anger, 1920–2005". مجلة تكنولوجيا الطب النووي . 33 (4): 250–253. PMID 16397975.
^ أنجر، هال أو. (1958). "كاميرا الوميض". مراجعة الأدوات العلمية . 29 (1): 27–33. رمز Bibcode :1958RScI...29...27A. doi :10.1063/1.1715998.
^ رضوي، سيد حسين؛ كالانتاري، فراز؛ باقري، محمود؛ نميرانيان، نسيم؛ نفيسي مقدم، رضا؛ مردانشاهي، علي رضا؛ إمامي أرديكاني، علي رضا؛ صبحان أرديكاني، محمد؛ رضوي راتكي، سيد كاظم (2017-07-01). “توصيف موازاة الطاقة المنخفضة والمتوسطة والعالية للنظائر الشائعة في الطب النووي: دراسة مونت كارلو”. المجلة الإيرانية للطب النووي . 25 (2): 100-104. ISSN 1681-2824.
^ ab Sorensen JA, Phelps ME (1 January 1987). Physics in Nuclear Medicine (PDF) . Elsevier - Health Sciences Division. p. 336. ISBN 978-0808918042. مؤرشف من الأصل (PDF) في 14 يناير 2022 . استرجاع 14 يناير 2022 .
^ "سلسلة محاضرات مسرعات متقدمة مشتركة بين معهد CI ومعهد JAI بعنوان التصوير وأجهزة الكشف للفيزياء الطبية المحاضرة 5: كاميرات جاما" (PDF) . معهد كوكروفت. مؤرشف من الأصل (PDF) في 31 يناير 2021. تم الاسترجاع في 14 يناير 2022 .
^ Zeng, Gengsheng L.; Gagnon, Daniel; Matthews, Christopher G.; Kolthammer, Jeffery A.; Radachy, Jason D.; Hawkins, William G. (20 June 2002). "خوارزمية إعادة بناء الصورة لمقياس محاذاة الشرائح الدوارة". الفيزياء الطبية . 29 (7): 1406–1412. رمز Bibcode :2002MedPh..29.1406Z. doi :10.1118/1.1485057. PMID 12148720. S2CID 13092740.

قراءة إضافية

H. Anger. أداة جديدة لرسم خرائط لمصدري أشعة جاما. تقرير ربع سنوي في مجلة علم الأحياء والطب، UCRL، 1957، 3653: 38. (مختبر الإشعاع بجامعة كاليفورنيا، بيركلي)
أنجر، إتش أو (يوليو 1964). "كاميرا الوميض مع أجهزة توجيه متعددة القنوات". مجلة الطب النووي . 5 : 515-31. PMID 14216630.
شارب، بيتر ف.؛ جيميل، هوارد ج.؛ موراي، أليسون د. (2005). الطب النووي العملي . لندن: سبرينغر. ISBN 978-1-85233-875-6.
الولايات المتحدة 6359279، جاجنون، دانييل وماثيوز، كريستوفر جي، "كاشف التصوير النووي"، صدر في 19 مارس 2002
الولايات المتحدة 6552349، جاجنون، دانييل وماثيوز، كريستوفر جي، "كاشف ذو مجال رؤية غير دائري"، صدر في 2 أبريل 2003
شيري، سيمون ر.؛ سورنسون، جيمس أ.؛ فيلبس، مايكل إي. (2012). الفيزياء في الطب النووي (الطبعة الرابعة). فيلادلفيا: إلسيفير/ساوندرز. رقم ISBN 978-1-4160-5198-5.