تابش فتوشیمیایی (PSL) آزاد شدن انرژی ذخیره شدهی درون فسفر در واکنش شیمیایی با نور مرئی برای تولید سیگنال نوری است. اشعه ایکس از جمله مواردی است که منجر به ذخیرهی این نوع انرژی میشود. صفحهای که بر پایه چنین مکانیسمی است صفحه تابش فتوشیمیایی یا Photo Stimulated Phosphor Plate (PSP) نامیده می شود و یکی از انواع شناساگرهای اشعه ایکس در رادیوگرافی پروجکشنال (Projectional) میباشد. تهیه یک تصویر در این نوع رادیوگرافی نیازمند دو بار تابش اشعه است: تابش اولیه (با میزان اشعه دلخواه) به اصطلاح “نوشتن” تصویر و سپس تابش دوم (به طور معمول به وسیلهی یک لیزر نور مرئی طول موجدار) به اصطلاح “خواندن“ تصویر میباشد. سیستمی که چنین تصویری را میخواند Phosphor imager نام دارد.
در رادیوگرافی پروجکشنال از صفحه PSP به عنوان شناساگر اشعه ایکس ری استفاده میشود و رادیوگرافی فسفرپلیت (Phosphor plate) یا Computed Radiography نام دارد (و نباید آن را با Computed Tomography که از پروسهی کامپیوتری برای تبدیل رادیوگرافیهای پروجکشنال به تصاویر 3D استفاده مینماید اشتباه گرفت).
ساختار و مکانیسم
نحوهی ذخیره انرژی
ضخامت لایه بر روی صفحات PSP به طور معمول بین 0.1 تا 0.3 میلیمتر است. بعد از تابش اشعه الکترومغناطیسی با طول موج کوتاه (معمولا ایکس ری)، الکترونهای فعال شدهی فسفر تا زمانی که تابش دوم انجام پذیرد در “مراکز رنگی” (F-Centers) که به صورت شبکهای کریستالی هستند محبوس میشوند. برای نمونه، PSP مارک Fuji بر روی یک فیلم انعطافپذیر پلی استری به اندازهی حدود ۵ میکرومتر و از جنس Barium Fluorobromide گسترده شده و شامل عنصر Europium (یوروپیوم) دو ظرفیتی است. به عنوان لومنیسنس، یون مثبت دو ظرفیتی یوروپیوم، باریوم را برای تولید مادهای جامد جایگزین مینماید. زمانی که یونهای +Eu2 به وسیلهی تابش یونیزه میشوند، الکترون دیگری را از دست میدهند تا به +Eu3 تبدیل شوند. این الکترونها زمان ورود به باند رسانا در شبکهای خالی دارای یون برومین (bromine) و به حالت کریستال حبس میشوند. در نتیجه به حالت متاستاز (کم ثبات) که انرژی بالایی نسبت به وضعیت قبل دارد قرار میگیرند.
آزاد شدن انرژی و دیجیتالی شدن
منبع نور فرکانس پائینی که از انرژی ناکافی برخوردار است، برای آنکه بتواند یون +Eu3 بیشتری بسازد، میتواند الکترونهای محبوس در باند رسانا را به حالت قبلی بازگرداند. به محض این که این الکترونهای متحرک با یونهای+Eu3 برخورد کنند، اشعه آبی-بنفش 400 نانومتری را آزاد مینمایند. این نور در تناسب با تعداد الکترونهای حبس شده و جریان تابش ایکس ری اصلی تولید شده است. نور تولید شده اغلب میتواند توسط تیوب photomultiplier ذخیره شده و تنظیم گردد که با چه رزولوشن ویژهای در پیکسل جذب شود. در نتیجه نور به یک سیگنال یا جریان الکتریکی تبدیل شده و به طور واضح قدرت بالایی خواهد داشت. سیگنال الکترونیکی توسط مولد ADC کوانتیزه میشود تا بتواند مقادیر دیجیتال را برای هر پیکسل جدا نموده و درون یک برنامهی پردازندهی پیکسل قرار گیرد.
استفاده مجدد (REUSE)
در ادامه این روند، صفحات میتوانند با در معرض قرار گرفتن در برابر شدت نور سفید اتاق از اطلاعات پاک شوند. بنابراین، صفحات بارها و بارها قابل استفاده خواهند بود. صفحههای فسفر پلیت از نظر تئوری چنانچه با احتیاط کامل حمل شوند و یا در معرض تابش اشعهی به خصوص قرار گیرند، هزاران بار قابل استفاده خواهند بود. اغلب حمل بدون احتیاط صفحه PSP موجب میشود بعد از چند صد بار استفاده آسیب ببیند. آسیبهای مکانیکی مانند خراش و ساییدگی و همینطور منقوش شدن آن به علت کاربرد انرژی بسیار بالا از این جمله هستند. اطلاعات یک تصویر میتواند به راحتی با در معرض قرار دادن صفحه در برابر نور فلورسانت اتاق (به میزان تاثیرگذار و کامل) پاک شوند. اما لازم است پاک نمودن اطلاعات به صورت کامل و کاربردی انجام شود تا از نشستن اطلاعات اضافی و ایجاد عکس ناقص جلوگیری شود. بیشتر اسکنرهای لیزری به طور اتوماتیک صفحه را بعد از خواندن تمامی اطلاعات پاک مینمایند (در تکنولوژیهای اخیر از نور LED قرمز استفاده میشود). در انتها، صفحهی فسفر پلیت میتواند مجددا مورد استفاده قرار بگیرد.
فسفر پلیتهای قابل استفادهی مجدد برای محیط زیست ایمن هستند اما ضروری است که دفع آنها بر طبق قوانین منطقهای و با توجه به ترکیب فسفر که شامل فلز سنگین باریوم است انجام پذیرد.
موارد استفاده:
Computed Radiography در هر دو رادیوگرافی صنعتی و پروجکشنال پزشکی مورد استفاده قرار میگیرد. شناساگرهای صفحات تصویربرداری در بسیاری از مطالعات بلورشناسی نیز استفاده میشوند.
تصویربرداری پزشکی با کمک اشعه ایکس
در رادیوگرافی فسفر پلیت، صفحهی تصویربرداری در یک کاست ویژه قرار داده میشود و پشت اندام مورد نظر قرار میگیرد تا اشعه ایکس تابیده شود. سپس اطلاعات صفحه تصویربرداری از طریق یک اسکنر لیزری ویژه یا CR Reader خوانده شده و تصویر را به رادیوگراف دیجیتال تبدیل مینماید. تصویر دیجیتالی پس از آن قابل مشاهده بوده و با استفاده از نرمافزار مواردی همچون کنتراست، میزان روشنایی، فیلتر و بزرگنمایی را بر روی عکس میتوان انجام داد. صفحات تصویربرداری CR (IPs) میتوانند به تعداد اتاقهایی که در آن رادیوگرافی انجام میشود ارتقاء پیدا کرده و به صورت سایتهای شبکهای مورد استفاده قرار گیرند.
تفاوت با رادیوگرافی مستقیم
رادیوگرافی صفحات PSP اغلب با رادیوگرافی مستقیم CDR متمایز است. رادیوگرافی مستقیم معمولا یعنی اطلاعات تصویر تهیه شده در یک شناساگر از جنس سیلیکون یا پنلهای تخت سلنیومی (FPD)، مستقیما و به صورت الکترونیکی به کامپیوتر پردازنده منتقل میشوند. از طرف دیگر، در رادیوگرافیPSP یا فسفر پلیت از کاستی که درون آن صفحات تصویربرداری قرار دارد استفاده میشود اما اطلاعات تصویر تا زمان خوانده شدن توسط اسکنر و انتقال آنها به کامپیوتر ذخیره میماند. این مرحلهی اضافی، یعنی ذخیره ماندن اطلاعات تا اسکن و انتقال به کامپیوتر اصلیترین تفاوت بین این دو تکنیک میباشد.
صفحات فسفر پلیت و DR FPDs به طور معمول در رادیوگرافی پروجکشنال مورد استفاده قرار گرفته و نباید با فلوروسکوپی اشتباه گرفته شوند.