جهاز التنفس الصناعى

يعتبر الجهاز التنفسي Respiratory System من أهم أجهزة جسم الأنسان ..... حيث يعتبر الجهاز المسؤول عن تزويد خلايا الجسم بالأوكسجين الضروري لأنشطتها و فعالياتها الحيوية ( بعملية الشهيق Inspiration ) ويخلصها من ثاني أكسيد الكاربون الناتج عن تلك الفعاليات ( بعملية الزفير Expiration ).... يمر هواء الشهيق من خلال المجاري التنفسية إبتداءً من الأنف Nose و الفم Mouth والحنجرة Throat ومن ثم البلعوم Pharynx عبر القصبة الهوائية (الرغامى) Tracheaوالقصبتين Bronchi ليصل بعدها إلى الرئتين Lungs ..... حيث تشتمل كل رئةٍ على الكثير من القصيبات الشعرية التي تنتهي بعددٍ لا يحصى من الحويصلات الهوائية Alveoli والتي تكون مبطنة باغشيةٍ رقيقةٍ جداً ومحاطة بشبكة غزيرة جداً من الأوعية الدموية الشعرية يجري عبرها تبادل الغازات Gas Exchange....

يتم تجديد الهواء داخل الرئتين بواسطة ظواهر وعوامل ميكانيكية حيث يعمل كل من القفص الصدري ( تحديداً العضلات الرابطة بين الاضلاع والتي تعمل على تغيير حجمه) والحجاب الحاجز Diaphragm على مقاومة الممرات الهوائية وتحريك الرئتين بالميكانيكية و الآلية المطلوبة للقيام بعملية التنفس بمرحلتيها الشهيق و الزفير عن طريق سحب الهواء اليهما ثم دفعه خارجهما في فتراتٍ منتظمة و متلاحقة .....

يكون وقت الشهيق أطول من وقت الزفير .... كما نلاحظ لحظة توقف عند نهاية الشهيق .... ويتراوح معدل التنفس عند الرجل الطبيعي بين 13- 18 دورة في الدقيقة وفي المتوسط 16 دورة في الدقيقة ويزداد هذا المعدل في حالات الحرارة والعمل والانفعالات ، وهو عند المرأة أكثر منه عند الرجل بدورتين .

للتنفس دور كبير في المحافظة على إستمرارية النشاط داخل الجسم ... فبالتنفس يتم التخلص من ثاني اوكسيد الكربون الذي يعتبر تراكمه ضار لخلايا الجسم ويوازن فقدانه بالحصول على الاوكسجين الذي يعتبر الوقود الذي لاتستمر الحياة بدونه لما له الدور الكبير في استمرارية العمليات الحيوية داخل الجسم وعملية التزويد بالاوكسجين هي عملية مستمرة لاتنقطع لها أهمية كبيرة في المحافظة على درجة حرارة الجسم بالإضافة إلى التوازن الحامضي-القاعدي للدم pH..... فيما إن نقصان الاوكسجين سيؤدي نقصان التروية إلى الدماغ وبالتالي تظهر اعراض الدوار والتعب على المريض عادة اما في حالة انقطاعه انقطاعا تاما فأنه يؤدي إلى إلى توقف عضلة القلب وبالتالي يعرض الانسان إلى احتمالية كبيرة لفقده الحياة مالم يتم انعاش القلب والرئة من جديد في وقت محدد . اذن فالتنفس هي عملية ضرورية لامداد عضلة القلب بالاوكسجين وبالتالي ضخ الاوكسجين عن طريق الدم إلى سائر اعضاء الجسم وبالتالي تستمر عملية الحياة بانتظام داخل جسم الانسان ..

إن النسبة المئوية للأوكسجين في الهواء الجوي 20.95 % فإذا انخفضت إلى أقل من 13% فإن التنفس سيزداد سرعة وعمقاً وبذلك تزداد كمية الأوكسجين في الحويصلات الرئوية فتطرد كمية CO2 منها فيقل عمق التنفس لفترة قصيرة يعود بعدها التنفس إلى عميقاً بسبب تجمع ثاني أكسيد الكربون ثانية ، وهكذا يتغير عمق التنفس بصورة متناوبة بالزيادة والنقصان .... هنالك أسباب متعددة لنقص الأوكسجين Hypoxia ... منها بفعل نقصان الضغط الجزيئي للأوكسجين ( PO2 ) في الدم نتيجة لبعض أمراض القلب والرئتين ... أو بسبب نقص نسبة الهيموكلوبين بسبب فقر الدم ... أو عند بعض حالات التسمم ...

تعتبر حالات نقص الأوكسجين أو الأختناق بمسبباتها المختلفة من الحالات الحرجة والتي تستوجب وضع المريض على أجهزة التنفس الصناعية Artificial Ventilators .... وهي من الاجهزة الطبية الداعمة للحياة (Life Support Equipment) والتي توجد في معظم وحدات العناية المركزة Intensive Care Units ICU للمستشفيات والمراكز الطبية .. حيث تقوم بشكل مبسط على تمثيل دور الرئتين و الجهاز التنفسي عند المريض الذي يعاني من قصور في التنفس أو تلف في الرئتين أو عند توقف الجهاز التنفسي أثنا العمليات الجراحية ......

يختلف نمط عمل أجهزة التنفس الصناعي بالإعتماد على حالة المريض السريرية من خلال وعيه و مستوى قدرته على أداء عملية التنفس والسيطرة عليها .... فهناك مريض غير قادر تمامًا على القيام بمراحل عملية التنفس بشكل ذاتي مما يستوجب ربطه لجهاز التنفس الصناعي لتعويض تنفسه حالاً Controller Ventilators .... بينما هناك صنف أخر من المرضى يكونون قادرين على السيطرة على مراحل التنفس ولكن ليست لديهم القدرة على إستنشاق الكمية المطلوبة من الهواء مما يجعلهم بحاجة إلى جهز التنفس الصناعي ليساعدهم في تنفسهم Assistor Ventilator

يتألف جهاز التنفس الصناعي Artificial Ventilator من جزئين أساسيين :

الأول ميكانيكي ( أو هوائي Pneumatic ) ويكون مسؤولاً عن تزويد المريض بكمية الهواء المطلوبة ... بحيث يتألف من مجموعة من الأنابيب الهوائية التي تسمح بدخول و خروج الهواء ، لتشكل ما يسمى بالدائرة التنفسية Respiratory Circuit ، ومن مجموعة من الصمامات Valves or Regulators التي تسيطر دخول الهواء و خروجه .... الفلاتر أو المرشحات Air Filters والتي تقوم بتنقية الاوكسجين و الغازات من الشوائب .... وتمتاز بكونها ذات عمر محدد و يجب تنظيفها بأستمرار .... هذا بالَاضافة إلى المرطب Humidifier والذي يعمل على تمكين الطبيب من التحكم برطوبة و حرارة الغازات الداخله الى المريض ....

الجزء الثاني ... وهو الأهم .... الجزء الإلكتروني Electronic Part والذي يقوم بعمليات مراقبة ومقارنة مستمرة لأهم خصائص الهواء الداخل و الخارج عن طريق عملية التنفس الصناعي ( الضغط Pressure + الحجم Volume + معدل الجريان Flow + درجة الحرارة Temperature ) مع القيم المدخلة من قبل الطبيب على الجهاز وذلك من خلال أستخدام متحسسات متخصصة Sensors لكل نوع من تلك العوامل حيث توجد هناك إشارات أنذار Alarms للتحذير عند و جود أي خلل في المنظومة الألكترونية أو عند وجود تسرب في الدائرة التنفسية .... كما ويتألف هذا الجزء من دائره التوقيت (Timing Unit) .... مصدر تجهيز القدرة (Power Supply ) وحده تنظيم الشهيق و الزفير Regulation Unit من خلال تحديد نسبة محددة لكل منهما من الوقت الزمني للدورة التنفسية لتتم السيطرة من خلالها على الأنتقال من مرحلة إلى أخرى Time Controlled Ventilators.... في بعض الأنواع الأخرى لأجهزة التنفس الصناعي ... تكون عملية السيطرة على كل من الشهيق و الزفير من خلال تحديد ضغط معين للهواء Pressure Controlled يتم عنده الأنتقال بين المرحلتين ... أو قد يحدد حجم معين للهواء Volume Controlled لأجل السيطرة على الدورة التنفسية للمريض .... وفي كل هذه الأنواع تتحول الأشارة إلى أشارة كهربائية ليسهل تحليلها و التعامل معها من قبل وحدة السيطرة في الجهاز ....

موجات فوق صوتيه US

ماهي الموجات فوق الصوتية؟

هي موجات ميكانيكية ذات طاقة منخفضة وترددات عالية نسبيا تزيد عن 20000 هرتز وهو

اعلي تردد يمكن للاذن البشرية سماعها، تستخدم اساسا في تحديد عمق البحاروالمحيطات ومعرفة اماكن الغواصات والتجمعات السمكية والكشف عن خلل المعادن ،وتم استخدامها في الطب لأول مرة في منتصف القرن الماضي علي يد الطبيب النمساوي كارل ثيو بعد ان تمكن من بناء جهاز يعتمد علي الموجات فوق الصوتية مكّنه من تصوير  صدى صور ثنائية الابعاد لبطينات المخ.

ما طريقة عمل الجهاز  المستخدم في التصوير بالاشعة فوق الصوتية؟

الجهاز يحتوي على مسبار يرسل ويستقبل الموجات الفوق صوتية وبقدرة الجهاز علي تسجيل الاصدية المختلفة المنعكسة عن الانسجة المتنوعة يمكنه ان يكوّن صور ظلية للانسجة علي الشاشة مباشرة اثناء الفحص، وهذه التقنية دقيقة بشكل خاص في تحديد السطح الفاصل بين الاجزاء المصمتة والفراغات المملؤة بالسوائل

رسم توضيحي لأجزاء الجهاز

العظام والعضلات تعكس الموجات وتظهر باللون الابيض اما الفراع والانسجة اللينة تظهر باللون الاسود حيث انها لا تعكس الاشعة.

الانواع المختلفة للفحص بالاشعة فوق الصوتية:

الأشعة ثلاثية ورباعية الأبعاد : تكون هذه الصور  عن طريق دمج العديد من الصور ثنائية الابعاد والتي يحصل عليها بتحريك المسبار او بدورانه فوق سطح الجسم

صورة ثلاثية الابعاد للجنين في الاسبوع ال12

.

صورتين رباعيتا الابعاد للجنين وهو يحرك ذراعه

الدوبلر: يعتمد علي فكرة ان تردد الموجة فوق الصوتية يتغير عند اصطدامها بجسم يتحرك، فيزداد ترددها عندما تقترب من الجسم المتحرك ويقل عندما يبتعد عنه وبذلك يمكن تحديد سرعة الجسم المتحرك فمثلا يمكن تحديد سرعة تدفق الدم ، كما ان اتجاهات تدفق الدم تعطي ألوان مختلفة في الفحص وبذلك يمكن ان نحدد اتجاه المرور.

صورة دوبلر للشريان السباتي

 

الاستخدامات الطبية المختلفة للاشعة فوق الصوتية:

لا تستخدم الاشعة فوق الصوتية للاغراض التشخيصية فقط ولكن تستخدم ايضا في الفحص الجموعي( الفحص الأولي) للامراض، وفي بعض الحالات تساعد كجزء من الوسيلة العلاجية.

اولا الفحص الجموعي: 

تستخدم الاشعة فوق الصوتية في الفحص الجموعي لامراض الاوعية الدموية  حيث تقيس مقدار تدفق الدم والانسداد في الشريان السباتي وبذلك تتوقع الاخطار الكامنة لحدوث السكتات الدماغية،ايضا تستخدم في قياس قطر الابهر البطني ولمعرفة وجود اي اتساع في قطره قد يؤدي لخطر تمزقه،وايضا يستخدم كفحص اولي للكشف عن حصوات المرارة او التهاباتها كما يستخدم في فحص الثدي للكشف عن وجود اورام سرطانية

ثلاث صورللثدي بالاشعة الفوق صوتية ففي الصورة رقم A السهم يشير الي وجود ورم حميد اما في رقمBفنجد ان التغير الذي يشير له السهم مقلق حيث انه اغمق واطرافه غير منتظمة وتعطي شكل نجمة وهو علي الارجح ورم خبيث وكذلك في الصورة رقم Cحيث نجد نقط صغيرة وهي عبارة عن تكلس لورم سرطاني غالبا. 

.

ثانيا الاستخدامات التشخيصية:

•  اثناء الحمل : تستخدم مبدئيا في متابعة تقدم الحمل وتحديد وقت حدوثه كما يؤكد حيوية الجنين ومكانه طبيعيا داخل الرحم ام  خارجه وايضا يحدد مكان المشيمة بالنسبة لعنق الرحم ويحدد ايضا وجود عيوب خلقية أو تشوهات جسيمة من عدمه كما يحدد نمو الجنين وحركته ودقات قلبه وايضا يمكن من خلاله تحديد جنس الجنين بعد مرور 12 اسبوع من حدوث الحمل.
  
  
  

• 

  صور اشعة فوق صوتية لجنين في الاسبوع 20

  
  
   

• امراض النساء:يتم بفحص الحوض لتشخيص اي اورام اوكبرفي حجم المبيض او الرحم او قناة فالوب ويتم الفحص اما بوضع المسبار علي جدار الحوض او بمسبار مخصص يوضع داخل المهبل.

  
  

  

  رسم يوضح وضع المسبار داخل المهبل

• امراض القلب :يستخدم في تقييم وظائف عضلة القلب والصمامات ويبين وجود اي ضيق بداخلهم او ارتجاع  وايضا يبين الدم المتدفق من خلالهم وايضا في تحديد كمية الدم التي يضخها القلب بالنسبة لكمية الدم الموجودة بداخله ويستخدم ايضا في تشخيص التهاب الشغاف او الغشاء المبطن لعضلة القلب من الداخل وايضا في تشخيص الرجفان الاذيني وذلك بما يسمي تصوير الصدى او الايكو وذلك اما بوضع مسبار الجهاز علي القفص الصدري او بداخل المرئ والطريقة الثانية تعطي صورة افضل لان القلب تشريحيا قريب جدا للمرئ .                                                         
  
  صورة بالإيكو توضح حركة القلب
• 
                                                                                    

•  امراض الاوعية الدموية:يستخدم في الكشف عن وجود تجلطات دموية في الاوردة العميقة والسطحية كما يستخدم في تحديد ضيق الشرايين او اتساعها كما في الشريان السباتي لتشخيص حالات السكتة الدماغية .

  
  

  

  رسم يوضح فحص الشريان السباتي يالاشعة فوق الصوتية

• الامراض الباطنية :  يستخدم في فحص معظم اعضاء التجويف البطني  مثل الكبد والطحال والبنكرياس كما يصور حصوات المرارة او اي انسداد في القنوات المرارية كما يستخدم في الكشف عن التهابات الزائدة الدودية او حصوات الكلي في المرضي الذين لا نستطيع تعريضهم لخطر الاشعة المقطعية مثل الحوامل والاطفال، ويعتبر افضل وسيلة تشخيصية في حالات التواء الخصية ويكشف عن اسباب تورم كيس الصفن اوآلام الخصيتين كما تستخدم الصور ثلاثية الأبعاد في الكشف المبكر عن الأورام الحميدة والخبيثة بالبروستاستا والقولون والمستقيم.

  
  

  

  صورة للكلية بالموجات فوق الصوتية
  
  

  

  
  صورة فحص بالموجات فوق الصوتية للكبد

  
  

• الامراض العضلية الهيكلية: يستخدم في الكشف عن تمزق الاربطة او امراض العضلات او اي نزيف داخل العضلات او المفاصل وأي اورام حميدة اوخبيثة كما يستخدم في الكشف عن التغيرات الروماتيزمية المبكرة.

  
  

  

  يشير السهم الي تمزق وتر العضلة فوق الشوك بكامل سمكها

• يستخدم في الكشف عن الغدة الدرقية ويحدد وجود اي اورام او عقد.
  

  

  رسم يوضح فحص الغدة الدرقية بالأشعة فوق الصوتية

ثالثا الاستخدامات العلاجية:

للموجات فوق الصوتية العديد من الاغراض العلاجية من اهمها:

• تساعد في بعض العمليات مثل اخذ عينة من النسيج  وايضا تصريف السائل الصديدي الموجود بداخل الخراريج بواسطة الشفط بالإبر،وايضا يساعد في تحديد الاوردة الكبيرة في الرقبة وجدار القفص الصدري عندما يكون من  الضروري تركيب تسريب وريدي في حين لا يمكن العثور علي وريد.

  

  رسم يوضح اخذ عينة بواسطة منظارمن داخل المرئ يحتوي علي مسبار يرسل موجات فوق صوتية ويسحب العينة بواسطة الابرة من عقد ليمفاوية تحوي على خلايا سرطانية.

• استخدام الموجات الفوق صوتية المركزة ذات  الشدة العالية في علاج بعض الاورام الحميدة والخبيثة وهي ذات ترددات اقل من تلك المستخدمة في الاغراض التشخيصية.

• تستخدم في ايصال العلاج الكيمائي للخلايا السرطانية بالمخ والادوية الاخري للانسجة الاخري باستخدام الموجات ذات الترددات  العالية من 1-10 ميجا هرتز ومجال من الشدة يتراوح بين 0-20 وات/سم مربع و طريقة عملها تعتمد علي تركيز هذه الموجات علي الخلايا لاثارتها لتجعلها تمرر الادوية أسرع.
  
  

• تستخدم مصدر موجات قوية تركز علي نسيج لتنتج تسخين موضعي به وتستخدم في العلاج الطبيعي وايضا في بعض علاجات الاورام السرطانية.
  
• 
  

  

  

  رسم يوضح عمل طريقة الأشعة فوق الصوتية في العلاج الطبيعي

• تستخدم في المساعدة في الحصول علي البويضات من المبيض بتصوير المبيض اثناء ازالة البويضات للقيام بتلقيحها في ما يسمى باطفال الانابيب.
  
  .
• تستخدم في علاج المياه البيضاء بتركيز الاشعة علي العدسة لتذويبها.

• اكتشف مؤخرا قدرتها على تحفيز نمو العظام  وايضا في انفتاح الحائل الدموي الدماغي لتوصيل الدواء.

• تم اختبار الدوبلر في المساعدة في العلاج باستخدام منشط البلازمينوجين النسيجي في حالات السكتة الدماغية في عملية تسمي بتسريع إذابة الجلطات باستخدام الموجات الفوق صوتية.

• اظهرت الموجات فوق الصوتية انها  تعمل مع المضادات الحيوية تآزريا في قتل البكتيريا.

• اثبتت انها تجعل من  الخلايا حقيقية النواة المزروعة اكثر سماكة عن طريق الاسراع من امتصاص المغذيات.

كيف يتم تحضير المريض للقيام بفحص الاشعة فوق الصوتية؟

التحضير لفحص الاشعة فوق الصوتية بسيط عادة فمثلا للقيام بفحص المرارة يتجنب المريض الطعام فقط وليس شرب المياه لحوالي ست أو ثمان ساعات لتجنب انقباض المرارة نتيجة تناول الطعام مما يؤثر في النتائج، اما لفحص الحمل فيطلب من المرأة الحامل شرب من أربعة لستة اكواب من الماء علي الاقل قبل الفحص  بساعة او ساعتين حتي تمتلئ المثانة وتبعد الامعاء المليئة بالهواء والتي تؤثر علي وضوح الرؤية، ويتم ازالة الملابس من الاماكن المطلوب عمل الاشعة عليه حيث يوضع المسبار علي الجلد مباشرة بعد وضع الجل الخاص بها عليه لإبعاد الهواء.

مميزات وعيوب استخدام الاشعة فوق الصوتية كعنصر تشخيصي:

اولا المميزات:

• من اهم المميزات للموجات الفوق صوتية انها تكون صورة حية متحركة للنسيج او العضو المراد فحصه فمثلا تصور حركة القلب ومرور الدم فيه وتنقلها مباشرة على الشاشة.

• عملية الفحص بالاشعة الفوق صوتية عادة ما تكون غير جائرة اي بدون حقن او إبر كما انها غير مؤلمة.

•  التصوير بالاشعة فوق الصوتية متوفرة وسهلة الاستخدام كما انها ارخص سعرا من وسائل التصوير الاخرى.

• لاتسبب اي مشكلات صحية عكس الاشعة السينية والمقطعية حيث انها ليست إشعاع أيوني  ويمكن ان تكرر عند الحاجة.

•  تعتبر افضل من التصوير بالرنين المغناطيسي في حالات وجود منظم لضربات القلب عند المريض حيث انها لا تؤثر عليه، كما انها افضل منه في رؤية اوتارالعضلات.

ثانيا العيوب:

غير مثبت انها ينتج عنها مخاطر طويلة المدى علي صحة المريض.

فقط ما يعتبر غير مستحب فيها إنها تحتاج الي تقني خبير حتى لايتم الحصول على نتائج غير دقيقة فمثلا يمكن الحصول على نتائج ايجابية عن وجود تشوهات بالجنين في حين انه لا يعاني من اي منها .

X_Ray

أشعة اكس ماهيتها وكيفية عملها

 

أشعة اكس في الأساس مثل الأشعة المرئية حيث أنها جزء من الطيف الكهرومغناطيسي ولكن أشعة اكس تحمل طاقة أكبر من طاقة الأشعة المرئية بكثير. ولشرح ذلك دعنا نجري مقارنة بين الأشعة المرئية وأشعة اكس، يمكن التمييز بين هذين النوعين من الأشعة من حيث طاقة الفوتون أو الطول الموجي أو التردد وكل تلك الكميات ترتبط مع بعضها البعض من خلال المعادلات التالية:

طاقة الفوتون = ثابت بلانك x التردد E = hv

التردد = سرعة الضوء / الطول الموجي v = C/L

تمتاز أشعة اكس بان طاقة فوتوناتها اكبر من طاقة فوتونات الأشعة المرئية وهذا يعني أن ترددها كبير وطولها الموجي قصير.

الطيف الكهرومغناطيسي: تزداد طافة الفوتونات من اليسار لليمين.

تستطيع العين البشرية الرؤية لأن الله سبحانه وتعالى حدد لنا هذا الجزء من الطيف الكهرومغناطيسي نستطيع الرؤية والتمتع بحساسية الإبصار من خلاله وبالتالي تعتبر أشعة اكس أشعة غير مرئية بالنسبة لنا مثلها مثل أشعة الراديو والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية ولكن الفرق بين كل تلك الأشعة هي خواصها من ناحية طاقة الفوتون والتردد والطول الموجي لها.

الذرة التي تنتج الأشعة المرئية هي نفسها التي تنتج أشعة أكس

كلأ من الأشعة المرئية وأشعة اكس تنتج من الانتقال الاكتروني بين مستويات الطاقة في الذرة. تشغل الالكترونات مستويات طاقة أو مدارات مختلفة حول النواة في الذرة وعندما ينتقل الكترون من مستوى طاقة عالي إلى مستوى طاقة منخفض ينطلق فوتون يحمل فرق الطاقة بين المستويين. تعتمد طاقة الفوتون المنبعث على الفرق بين مستويات الطاقة في الذرة فيمكن أن تكون طاقة الفوتون الناتج في مدى الأشعة المرئية فينتج ضوء مرئي ويمكن ان تكون طاقة الفوتون المنبعث في المدى الغير المرئي فينتج أشعة غير مرئية، اذا نستنتج أن ما يحدد طاقة الفوتون الناتج أو المنبعث من الذرة هو الانتقال الالكتروني بين مستويات الطاقة.

عندما يصطدم الفوتون المنبعث بذرة أخرى فإن تلك الذرة تمتص طاقة الفوتون من خلال احد الكتروناتها لينتقل الالكترون من مستوى طاقة منخفض إلى مستوى طاقة أعلى لأنه امتص طاقة إضافية. وشرط امتصاص الإلكترون طاقة الفوتون أن تكون طاقة الفوتون تساوي فرق مستويات الطاقة التي سينتقل لها الإلكترون (هذا شرط يعود إلى طبيعة الذرة بنية الذرة كما خلقها الله سبحانه وتعالى) وإذا اختل هذا الشرط فلن يحدث امتصاص الفوتون من قبل الذرة.

الذرات التي تكون أجسامنا تتعامل مع الأشعة الكهرومغناطيسية (نقصد كل الأشعة المرئية والأشعة الغير مرئية) بنفس الآلية السابقة، فأشعة الراديو التي تحيط بنا لا تمتلك الطاقة الكافية لتنقل الكترونات الذرات من مستوى طاقة إلى مستوى طاقة أعلى لذلك فهذه الأشعة تعبر أجسامنا دون امتصاص لفوتوناتها. أما أشعة أكس ففوتوناتها ذات طاقة عالية تمكنها من أن تعبر كل الأشياء في طريقها ولكن بطريقة مختلفة عن أشعة الراديو حيث تستطيع أشعة اكس ان تمنح الكترونات الذرات الطاقة الكافية مما قد تسبب تلك الطاقة من تحرير الالكترونات من الذرة تماما كما يحدث في ذرات العناصر الخفيفة (عددها الذري قليل) حيث يستغل جزء من طاقة فوتون أشعة اكس من تحرير الالكترون من الذرة والجزء المتبقي يكسب الالكترون طاقة حركة ليغادر الذرة. ولكن في ذرات العناصر الثقيلة (لها عدد ذري كبير) فإنها تمتص طاقة أشعة اكس لوجود مستويات طاقة تتوافق مع طاقة فوتون أشعة اكس.

نستنتج مما سبق أن العناصر الخفيفة ذات ذرات صغيرة لا تمتص أشعة اكس وان العناصر الثقيلة ذات الذرات الكبيرة تمتص أشعة اكس.

الخلايا المكونة للجلد في اجسامنا تتكون من ذرات صغيرة وبالتالي لا تمتص أشعة اكس بينما ذرات الكالسيوم المكونة للعظام هي ذرات كبيرة وتمتص فوتونات أشعة اكس.

استخدامات أخرى لأشعة اكس

لأشعة اكس استخدامات جمة وفي مجالات عديدة فكما أن لأشعة اكس دور كبير في تطور علم الطب فقد لعبت هذه الأشعة دور كبير في مجال ميكانيكا الكم وعلم البلورات وعلم الفلك وفي مجال التطبيقات الصناعية تستخدم أشعة اكس كماسحات للكشف عن العيوب في المنتجات الصناعية وتعتبر أشعة اكس احد أهم المعدات المستخدمة في المطارات للكشف عن الأجسام المشبوهة.

جهاز إنتاج أشعة اكس

يشكل الالكترود قلب جهاز إنتاج أشعة اكس والذي يتكون من كاثود وأنود داخل انبوبة زجاجية مفرغة من الهواء. يتكون الكاثود من فتيلة تسخين مثل الموجودة في المصباح الكهربي، عندما يمر التاير الكهربي خلال الفتيلة ترتفع درجة حرارتها تدريجياً إلى ان تصل درجة الحرارة التي تمكن إلكترونات الفتيلة من الانبعاث من سطحها. الأنود عبارة عن قرص من التنجستين مشحون بشحنة موجبة تعمل على جذب الالكترونات المحررة من الكاثود.

يطبق فرق الجهد عالي بين الكاثود والأنود يساعد على تعجيل الإلكترونات لتنطلق بقوة في اتجاه الأنود. عندما تصطدم الالكترونات بذرات مادة الانود (التنجستين) فإن هذه الإلكترونات تعمل على الاصطدام بالكترونات ذرات التنجستين في المدارات الداخلية القريبة من نواة الذرة والتي تكون طاقتها كبيرة. يقوم إلكترون في مدار أعلى بسد الفراغ الذي حدث مما يحدث انطلاق لفوتون يحمل فرق الطاقة بين المستويين. ولأن الفرق في مستويي الطاقة كبير فإن الفوتون الناتج يكون فوتون أشعة أكس.

تصطدم الإلكترونات الحرة بذرة التنجستين، تحرر إلكترونات في مدارات داخلية.. تنتقل الكترونات من مدارات أعلى لتملئ الفراغ الناتج وينطلق فوتون يحمل فرق الطاقة.

يمكن ان نحصل على فوتونات أشعة أكس بطريقة أخرى وهي بدون ان تصطدم الإلكترونات الحرة بالذرة، وذلك عن كما في الحالة التالية: عندما تقترب إلكترونات حرة معجلة بالقرب من نواة الأنود فإنها تنجذب لها بفعل قوة كولوم الكهربية، لأن النواة موجبة الشحنة والإلكترونات سالبة فتنحرف الإلكترونات عن مسارها مما يؤدي إلى تغيير في طاقة حركتها وتنطلق فوتونات أشعة اكس تحمل فرق الطاقة قبل الانحراف بجوار النواة وبعده. يعرف هذه الطريقة بظاهرة الفرملة breaking action وبالألمانية تسمى بظاهرة بيرمشتراهلينج Bremsstrahlung هي الاسم العلمي لظاهرة إنتاج أشعة اكس اي فرملة الالكترونات عند مرورها بجوار انوية العناصر الثقيلة التي تشكل مادة الأنود.

الإلكترونات الحرة تنجذب إلى نواة ذرات التنجستين، وكلما اقتربت تلك الالكترونات المعجلة من النواة فإنها تنحرف عن مسارها مما ينتج تغيير في طاقتها فتنطلق فوتونات أشعة أكس.

نستنتج مما سبق ان الذرة هي المسؤولة عن إنتاج أشعة اكس ولكن يختلف الأمر عنه في حالة الأشعة المرئية حيث إنه يتم إثارة إلكترونات المدارات الداخلية للعنصر المنتج لأشعة اكس بينما في الأشعة المرئية يتم إثارة الكترونات المدارات الخارجية.

ملاحظة

إن التصادم الحادث بين الإلكترونات المعجلة ومادة الأنود لتوليد أشعة أكس تعمل على توليد الكثير من الحرارة. لذلك يستخدم موتور ليعمل على لف قرص الأنود لنضمن تعرض مناطق مختلفة من مادة الأنود لشعاع الإلكترونات في كل مرة، مما يحميه من الانصهار بفعل الاصطدام المستمر والحرارة الناتجة.

تستخدم حواجز من الرصاص لمنع أشعة اكس من الخروج والانبعاث في كافة الاتجاهات. ويتم تحديد منفذ أشعة اكس عبر نافذة تفتح في الحواجز وقبل خروجها تمر عبر عدة مرشحات قبل أن تسقط على جسم المريض المراد تصويره.

تثبت كاميرا لتسجيل فوتونات أشعة اكس التي عبرت خلال جسم المريض وتستخدم تلك الكاميرات أفلام خاصة حساسة لأشعة اكس تستخدم نفس التكنولوجيا المستخدمة في الأفلام العادية المستخدمة في التصوير بالكاميرات العادية الحساسة للضوء المرئي.

يتم الاحتفاظ بالصورة في صورة نيجاتيف ويتم فحص الصورة تحت ضوء أبيض فتظهر المناطق التي امتصت أشعة اكس مثل العظام والمواد الصلبة تظهر في الصورة بيضاء بينما المناطق التي لم تمتص أشعة اكس مثل الجلد والعضلات والأوعية الدموية تظهر في الصورة معتمة.

مادة التباين Contrast Media والتصوير الفلورسكوبي

في صورة أشعة اكس لجسم المريض لا يظهر أية أثار للأوعية الدموية أو للأعضاء العضوية مثل الكبد او المعدة أو الأمعاء، ولإظهار أية من تلك الأعضاء في صورة أشعة اكس بغرض تشخيص مرض ما فإن أخصائي أشعة أمس يحقن جسم المريض بمادة تباين contrast media مثل مادة الباريم barium.

تتكون مادة التباين هذه من سائل يمتص أشعة اكس بكفاءة أعلى من الأنسجة المحيطة به فعند حقن المريض بالباريم السائل في الوريد تصبح الأوعية الدموية قادرة على امتصاص أشعة اكس مما ينتج عنه صورة للأوعية الدموية على فيلم أشعة اكس. ويسمى التصوير بحقن المريض بمادة التباين بالفلوروسكوبي fluoroscopy.

يعتبر الفلوروسكوبي من التقنيات التي تستخدم أشعة اكس لتصوير تدفق مادة التباين خلال الجسم عبر فترات زمنية محددة فيتم حقن المريض بمادة التباين ومن ثم يتم تعريض المريض لجرعات من أشعة اكس على فترات زمنية متقطعة لرصد تدفق المادة وانسيابها خلال جسم المريض الصورة على شاشة فوسفورية تظهر مراحل انسياب مادة التباين خلال الجسم والطبيب يقرر الصورة التي يريد التقاطها عند فترات زمنية محددة للتشخيص فيما بعد.

MRI الرنين المغناطيسى

الرنين المغناطيسي هو جهاز يستخدم مجال مغناطيسي قوي بدلا من الأشعة لتصوير أنسجة الجسم و إعطاء صورة واضحة و مفصلة لها. و هو يتميز عن الأشعة العادية فى قدرته على إظهار الأنسجة الرخوة مثل العضلات و الأربطة و الأوتار .. حيث أن هذه الأنسجة لا تظهر فى الأشعة العادية. كما يتميز الرنين المغناطيسي بإظهاره للتغيرات داخل العظام مثل وجود تورم أو نقص بالدورة الدموية داخل العظام.

صورة بالرنين  النغناطيسي لمفصل الفخذ تبين العظام و الأنسجة المحيطة بها

 ينام المريض على سرير متحرك يدخل به الى أنبوب مجوف يحتوي داخله على ملف كهربائي يقوم بتوليد مجال مغناطيسي قوي. و يستغرق الفحص ما بين 15 - 45 دقيقة و يطلب من المريض عدم الحركة أثناء التصوير إلا فى فترات معينة. و لا يصاحب التصوير أي ألم إلا أن بعض المرضى يشكون من الصوت المرتفع المصاحب للتصوير كما أن بعض المرضى لا تشعر بالإرتياح نتيجة وجودهم داخل الأنبوب.

المريض قبل بدء الفحص بالرنين المغناطيسي

لا يتعرض المريض لأي إشعاع أثناء التصوير. و لكن نظرا لوجود المجال المغناطيسي القوي فيجب التأكد أولا من عدم وجود أجزاء معدنية مع أو داخل المريض مثل الشرائح و المسامير و الدبابيس المعدنية و منظمات ضربات القلب..

Bio Medical Engineering

يعمل خريجو هذا التخصص في المجالات التالية:

• كمهندسي عيادات يمكنهم أداء الواجبات الهندسية التي تتطلبها وحدات العناية الطبية، ويمكنهم التعاون مع أطباء لتصميم وتنفيذ البرامج اللازمة
لرفع مستوى العناية الطبية.
• كمختصين في أجهزة الطبية وخبراء في الإلكترونيات الطبية وتطبيقات المحساب في الطب
• كمهندسين كهربائيين معنيين بالأجهزة والقياس والتحكم ومعالجة الإشارات.

اما بالنسبة للمواد فهي كالتالي:







مبادئ الهندسة الطبية:
مجالات نشاط الهندسة الطبية. البحث، التطوير والتصميم لمشاكل الهندسة الطبية. تشخيص المرض والتطبيقات العلاجية. نمذجة القوالب والنظم المتكاملة. الأساسيات الفيزيائية، الكيميائية والحيوية للقياسات الطبية.المجسات الخاصة بالحركة والقوة والضغط والتدفق والحرارة، الجهد الحيوي، التركيب الكيميائي لسوائل الجسم، وخواص المواد الحيوية. سلامة المريض.




الإشارات والأنظمة في الهندسة الطبية :
نماذج النظم الطبية. الطبيعة الغير محددة للإشارات الطبية، نظم وظائف الأعضاء والتحليل الكمي للإشارات الطبية. التحليل الإحصائي للبيانات القياسية. استجابة التردد للنظم والدوائر. التحويل من التناظري إلى الرقمي، نظام العينات، وتحليل الإشارات في الزمن المنفصل. مكبرات الإشارات الطبية، المرشحات، محللات الإشارات وأجهزة العرض. مصادر الطاقة للأجهزة الطبية، الخبرات المعملية والحسابية والتطبيقات الطبية.







أجهزة الهندسة الطبية:
السلامة الكهربائية والاحتياطات اللازمة في التطبيقات الطبية. تخطيط القلب، التحليل الرقميوالتناظري لإشارات تخطيط القلب، قياس ضغط الدم، صوت القلب وتدفق الدم وحجم الدم. التحليل الإحصائي لقياسات نبضات القلب وضغط الدم. قياسات التنفس الأساسية، مبادئ الأجهزة المخبرية. مشروع فصلي.







نظم التصوير الطبي:
المبادئ الفيزيائية للتصوير الطبي والنظم الطبية: نظم التصوير بالأشعة السينية والأشعة فوق التأثيرات البيولوجية لكل .(MRI) صوتية، التصوير النووي والتصوير بالرنين المغناطيسي ،(CT) تقنية. مبادئ إعادة البناء التوموغرافي: التوموغرافي الحسابي للأشعة السينية .(SPECT) والتوموغرافي الحسابي ذو الفوتون الأحادي المشع ،(PET) التوموغرافي الموضعي المشع.



مقدمة في الأجهزة العلاجية والتعويضية:
مفاهيم العلاج وإعادة التأهيل والتعويض والمساندة. التأثيرات العلاجية للتيار الكهربائي. أمثلة على الأجهزة المألوفة: منظم ضربات القلب وجهاز إنعاش القلب. المساندات الحسية والتواصلية، المستحثات العصبية العضلية. أجهزة العلاج الطبيعي، الأجهزة الجراحية الكهربائية. التطبيقات الطبية لليزر. أجهزة التنفس الصناعي، الكلى الصناعية، العناية بالمواليد الجدد، العلاج بالمواد المشعة السلامة والمعولية والصيانة في منشآت الرعاية الصحية تعريف السلامة. السلامة الكهربائية، السلامة الغازية والسلامة من الحرائق. كيفية توفير بيئة آمنة للمريض، وللإطار الطبي والملحقات الطبية. المعولية في مرافق الرعاية الصحية. تدريب المستخدمين للاستعمال السليم للأجهزة.


تطبيقات الحاسب في الهندسة الطبية:
تقسيم تطبيقات الحاسبات في مجال الهندسة الطبية، التقنيات والأدوات المتاحة: الطاقات العتادية والبرمجية في الحاسب. أمثلة لبعض التطبيقات المختارة: نظام السجلات الطبية، نظام معلومات الصيدلية والمختبرات، نظام الأعمال المكتبية، نظام مساند في اتخاذ القرار في التحليل الإكلينيكي، الأجهزة المحسابية التشخيصية والعلاجية.




إدارة النظم الطبية:
مسئوليات المهندس الطبي العامل في مرافق الرعاية الصحية. القوانين والمعايير والتنظيمات التي تحكم أعمال المندسة الإكلينيكية. إعداد المواصفات وتقييم العروض. تصميم وترتيب المنشآت الطبية. اختيار الأجهزة وتقييمها.




غير كذا في مادتين اعتقد انها من مواد الطب الي هيا وراثة سيتولوجية و علم وظائف الاعضاء للهندسة الطبية .