فيزياء الأشعة وتقنيات التصوير

الأشعة السينية (وتُعرف أيضًا بأشعة X أو أشعة رونتجن، نسبةً إلى مكتشفها العالم فيلهلم رونتجن عام 1895) هي أشعة كهرومغناطيسية ذات طول موجة قصير جدًا (يتراوح بين 10⁻⁹ و10⁻¹⁶ م)، وتواتر وطاقة عاليين، وتنتشر في الهواء بالسرعة ذاتها التي تنتشر بها في الفراغ (نحو 300,000 كم/ثا). تُقاس طاقة فوتوناتها بالكيلو إلكترون فولت، وتبلغ القدرة التقريبية للفوتون الواحد نحو 60,000 إلكترون فولت. الخاصية الجوهرية لهذه الأشعة أنها مؤيّنة، أي تملك القدرة على انتزاع إلكترون من مداره عند مرورها عبر أي وسط.

أ. تفاعل الأشعة مع جسم المريض

عند دخول الأشعة السينية إلى جسم المريض، يطرأ عليها أحد ثلاثة مصائر: أن تُمتص بالكامل فتنتقل كل طاقتها إلى أنسجة المريض، أو أن تنتقل عبر الجسم دون أي تغيير (وهذه نسبة ضئيلة لا تتجاوز 1% من الأشعة الساقطة)، أو أن تتبعثر فيتغير اتجاهها وتتناقص قوتها. والأشعة الخارجة من جسم المريض والتي تُشكّل الصورة النهائية هي مزيج من الأشعة المبعثرة والمنقولة.

ب. تشكّل الصورة على الفيلم الشعاعي

الفيلم الشعاعي التقليدي عبارة عن مادة بلاستيكية مطلية بنترات الفضة، حيث توجد الفضة على هيئة شوارد موجبة (Ag⁺). والأشعة السينية من الناحية الفيزيائية عبارة عن إلكترونات سالبة (e⁻)، فعندما تسقط الأشعة على الفيلم يتحول الشكل الشاردي للفضة إلى فضة معدنية مترسبة وفق التفاعل: Ag⁺ + e⁻ → Ag↓. أما المناطق التي لم تصلها الأشعة فتبقى فيها الفضة على شكلها الشاردي دون ترسب. تقوم مواد التحميض لاحقًا بتثبيت الفضة المترسبة (تظهر باللون الأسود) وإزالة الفضة غير المترسبة (يبقى مكانها أبيض).

ترسب الفضة وظهورها باللون الأسود يعني نفوذية جيدة للأشعة وتخامدًا شعاعيًا قليلًا، أي عبورًا سهلًا للأشعة عبر جسم المريض. أما بقاء الفضة على شكلها الشاردي وزوالها مع مواد التحميض (فيظهر مكانها أبيض) فيدل على تخامد شعاعي كبير، أي امتصاص الأشعة من قبل الجسم ومنع عبورها إلى الفيلم. في التصوير الشعاعي الرقمي الحديث، يُستعاض عن فيلم الفضة بكواشف من السيلينيوم، وتُعالَج النتيجة حاسوبيًا (حذف الحدود المغيّمة، فلترة، وتباين).

• إجراء بسيط وسهل: لا يتطلب تحضيرًا خاصًا ومتاح في كل المراكز الصحية تقريبًا.
• كلفة قليلة: من أرخص وسائل التصوير الطبي وأكثرها انتشارًا.
• غير راضّ (Non-invasive): لا يستدعي أي تداخل جسدي على المريض.
• حساسية مرتفعة: كثير من الأمراض تتظاهر على صورة الصدر وتُكتشف صدفةً قبل ظهور أعراضها السريرية.

القاعدة الأساسية في قراءة صورة الصدر هي أن المواد ذات الكثافة المنخفضة تظهر أغمق (أميل للأسود) من المواد ذات الكثافة العالية التي تظهر أفتح (أميل للأبيض). وتوجد خمس كثافات شعاعية أساسية يجب حفظها جيدًا قبل البدء بأي قراءة منهجية لصورة الصدر:

ملاحظة مهمة: يمكن كشف أي بنية أو جسم على صورة الصدر فقط إذا كان مجاورًا لبنى ذات كثافة مختلفة عنه — وهذا هو الأساس الفيزيائي لعلامة الظل (Silhouette sign) التي سنتناولها في الفصل التالي.

تُصنَّف وضعيات تصوير الصدر الشعاعي إلى خمس مجموعات رئيسية، سنستعرضها بالتفصيل في هذا الفصل:

1. الوضعية الأمامية (Frontal): وتضم نوعين — الخلفية-الأمامية (PA) والأمامية-الخلفية (AP).
2. الوضعية الجانبية (Lateral).
3. الوضعية المائلة (Oblique).
4. وضعية الاستلقاء الجانبي (Decubitus).
5. الوضعية القمية المائلة (Apical Lordotic).

تُعد الوضعية الخلفية-الأمامية (Postero-Anterior) الوضعيةَ القياسية والأدق لتصوير الصدر. تشير التسمية إلى اتجاه سير الأشعة عبر جسم المريض من الخلف إلى الأمام. تُجرى هذه الصورة والمريض واقف، وذلك للأسباب التالية:

• تمثيل فيزيولوجي أدق للقلب والأوعية الدموية (غير محتقنة كما في وضعية الاستلقاء).
• تسهيل تشخيص الريح الصدرية (استرواح الصدر) أو الهواء الحر الذي يصعد للأعلى (يُرى تحت الحجاب الحاجز في حالة الهواء الحر داخل الصفاق).
• تسهيل تشخيص الانصباب الجنبي (يتجمع السائل بفعل الجاذبية نحو الأسفل).

تُصدَر الأشعة أفقيًا (بشكل عمودي على كاسيت الفيلم) من مسافة 6 أقدام (نحو 1.5–1.8 م) عن الفيلم. ويكون كاسيت الفيلم ملاصقًا تمامًا لصدر المريض، بحيث يكون القلب والمنصف في أقرب نقطة من الفيلم فلا يتضخم ظلهما بفعل التكبير الشعاعي. يوضع المريض بيديه على الخاصرتين والمرفقين إلى الجانبين، أو بذراعيه حول الكاسيت، بحيث تدور لوحا الكتف بعيدًا عن مجال الرئتين.

في الوضعية الأمامية-الخلفية (Antero-Posterior)، يوضع الفيلم خلف ظهر المريض وتسير الأشعة من الأمام إلى الخلف. تُستخدم هذه الوضعية للمرضى شديدي المرض (في العناية المركزة)، وغير القادرين على الوقوف، والرضّع، وفي أقسام الإسعاف — أي حيثما يتعذر إجراء الوضعية القياسية PA.

تُجرى الصورة الجانبية من المسافة ذاتها المستخدمة في PA (6 أقدام)، مع رفع الذراعين للأمام وللأعلى. يُختار الجانب الأيمن أو الأيسر بحسب أي جانب من الصدر سيكون ملاصقًا لكاسيت الأشعة: فإذا كانت صورة PA طبيعية، تُفضَّل الصورة الجانبية اليسرى (لأن القلب يكون حينها أقرب للفيلم فيظهر أوضح وأقل تكبيرًا)؛ أما إذا كانت PA غير طبيعية، فيوضع الجانب المصاب ملاصقًا للكاسيت.

تضيف الصورة الجانبية بعدًا ثالثًا للبنى التي تُرى على الصورة الأمامية (PA أو AP)، وهي مفيدة بشكل خاص لتحديد المناطق السبع "المخفية" على الصورة الأمامية، وإعطاء رؤية أفضل للعمود الفقري الصدري، وتشخيص التهاب لسان المزمار (وذمة فوق المزمار) والخانوق (التهاب الحنجرة والرغامى والقصبات، وذمة تحت المزمار)، وتحديد وجود وموضع الأجسام الأجنبية.

أ. المناطق المخفية على الصورة الأمامية

تكمن أهمية الصورة الجانبية في كشف مناطق يصعب تقييمها على الصورة الأمامية وحدها، وينبغي دائمًا إلقاء نظرة ثانية عليها:

• قمتا الرئتين.
• خلف النقيرين (القطع الخلفية من الفصوص السفلية) — إذ يُعد النقير منطقة مزدحمة بالبنى.
• خلف القلب مباشرة (كمية لا بأس بها من النسيج الرئوي تقع خلف القلب).
• خلف الحجابين الحاجزين (للحجاب الحاجز شكل ثلاثي الأبعاد يصعب تقييمه بالكامل على الصورة الأمامية فقط).

ب. نقاط تقنية في قراءة الصورة الجانبية

• تتناقص الكثافة الشعاعية للفقرات الظهرية تدريجيًا من الأعلى إلى الأسفل (أي تصبح أغمق كلما اتجهنا للأسفل بسبب زيادة الهواء الرئوي وقلة جدار الصدر)؛ فإذا غاب هذا التدرج الطبيعي، يجب البحث عن آفة رئوية قاعدية.
• يقع القلب في الجزء الأمامي السفلي من الصدر.
• يجب أن تتساوى كثافة المسافة الهوائية خلف القص مع كثافة المسافة الهوائية خلف القلب.
• لا يمكن تمييز الكارينا إلا كنقصان ظاهري في قطر مجرى الهواء.
• الحجاب الحاجز الأيمن عادة "أعلى" من الأيسر، ويمتد من جدار الصدر الخلفي إلى الأمامي.
• الحجاب الحاجز الأيسر يتوقف عند الحد الخلفي لظل القلب.
• يُرى الهواء داخل قاع المعدة تحت الحجاب الحاجز الأيسر.

هي وضعية دورانية وسيطة بين الصورة الأمامية القياسية والصورة الجانبية. تفيد بشكل خاص في تحديد موضع آفة معينة بدقة، وإبعاد تراكب البنى فوق بعضها، وتقييم آفات الأضلاع.

لتصوير الأزواج الأربعة السفلية من الأضلاع (9 إلى 12): تُسقَط هذه الأضلاع أسفل الحجاب الحاجز، وتكون نقطة تمركز الأشعة عند الحافة الضلعية السفلية، وتُؤخذ الصورة في نهاية الزفير القسري الكامل.

هي صورة أمامية تُؤخذ والمريض مستلقٍ على أحد جانبيه، وتُسمّى الوضعية بحسب الجانب السفلي (الملاصق للسرير). تُستخدم هذه الوضعية بشكل خاص للحالتين التاليتين:

• كشف الانصبابات الجنبية الصغيرة جدًا: عند الاشتباه بانصباب تحت رئوي (Subpulmonic effusion، أي بين الرئة والحجاب الحاجز)، يوضع المريض مستلقيًا على الجانب المصاب فيتوضّع السائل ويتوزع في الأسفل بفعل الجاذبية.
• كشف الريح الصدرية: عند الاشتباه بريح صدرية في أحد الجانبين، تُجرى صورة استلقاء جانبي مع جعل الجانب المصاب في الأعلى (أي الجانب السليم هو الملاصق للسرير)، للسماح للهواء بالارتفاع نحو الجانب المصاب فيصبح أوضح للكشف.

تُؤخذ هذه الصورة بزاوية موجهة للأعلى للحصول على رؤية أوضح لقمتي الرئتين، إذ ترفع هذه الزاوية ظلي الترقوتين إلى الأعلى فتُحرّرهما من التراكب مع قمة الرئة. تفيد هذه الوضعية خصوصًا في:

• تقييم الآفات القمية (مثل أورام Pancoast التي سنتناولها لاحقًا).
• كشف كسور الضلع الأول، والتي تكون عادةً مخفية خلف ظل الترقوة على الصورة القياسية.