پرتوی اشعه ایکس تولیدشده در لامپ، پیش از خروج از تیوب، دارای طیفی وسیع از انرژیهاست که بخش قابلتوجهی از آن را فوتونهای کمانرژی تشکیل میدهند. این فوتونها سهمی در تشکیل تصویر تشخیصی ندارند و صرفاً موجب افزایش دوز جذبی بیمار میشوند. از اینرو، فیلترگذاری بهعنوان یک ابزار فیزیکی اساسی برای اصلاح طیف انرژی اشعه ایکس مورد استفاده قرار میگیرد.
مفهوم فیلترگذاری و انواع آن
فیلترگذاری به فرآیند قرار دادن مواد جاذب در مسیر پرتو اشعه ایکس اطلاق میشود که با جذب انتخابی فوتونهای کمانرژی، طیف خروجی را اصلاح میکند. فیلترها به دو دسته اصلی تقسیم میشوند:
الف) فیلتر ذاتی (Inherent Filtration)
شامل اجزای ذاتی لامپ مانند:
- شیشه یا فلز پنجره تیوب
- روغن عایق
- پوسته محافظ
ب) فیلتر افزوده (Added Filtration)
معمولاً از جنس آلومینیوم یا مس بوده و بهصورت هدفمند در مسیر پرتو قرار میگیرد.
اهمیت بالینی فیلترگذاری
از دیدگاه بالینی و حفاظت پرتویی، فیلترگذاری:
- دوز غیرضروری بیمار را کاهش میدهد
- کیفیت پرتو را برای تصویربرداری تشخیصی بهینه میسازد
- شرط الزامی در استانداردهای ایمنی پرتویی محسوب میشود
به همین دلیل، حداقل میزان فیلتر معادل آلومینیوم برای دستگاههای رادیولوژی بهصورت قانونی تعریف شده است.
طیف اشعه ایکس پیش از فیلترگذاری
در حالت ایدهآل و بدون حضور فیلتر، طیف خروجی لامپ اشعه ایکس دارای ویژگیهای زیر است:
- وجود تعداد زیادی فوتون با انرژی پایین
- توزیع پیوسته انرژی ناشی از تابش ترمزی
- حضور خطوط مشخصه در صورت عبور ولتاژ از انرژی آستانه
- انرژی مؤثر پایینتر نسبت به مقدار بالینی مطلوب
از دیدگاه فیزیکی، فوتونهای کمانرژی بهسرعت در بافتهای سطحی جذب میشوند و:
- نفوذپذیری کمی دارند
- موجب افزایش دوز پوست میگردند
- تأثیر ناچیزی بر کنتراست تصویر دارند
طیف اشعه ایکس پس از فیلترگذاری
پس از اعمال فیلتر، تغییرات اساسی زیر در طیف انرژی مشاهده میشود:
- حذف بخش قابلتوجهی از فوتونهای کمانرژی
- افزایش انرژی متوسط و انرژی مؤثر پرتو
- کاهش شدت کلی پرتو (کاهش مساحت زیر منحنی طیف)
- ثابت ماندن حد برش انرژی (Cutoff Energy)
این فرآیند که با عنوان سختشدن پرتو (Beam Hardening) شناخته میشود، منجر به بهبود نسبت کیفیت تصویر به دوز بیمار میگردد.
مقایسه تحلیلی پیش و پس از فیلترگذاری
جمعبندی
فیلترگذاری یکی از مهمترین ابزارهای فیزیکی در اصلاح طیف انرژی اشعه ایکس است که با حذف فوتونهای کمانرژی، بدون تغییر در حداکثر انرژی پرتو، موجب افزایش کارایی بالینی و کاهش دوز بیمار میشود. درک دقیق این تغییرات برای تحلیل کیفیت تصویر و حفاظت پرتویی ضروری است.