صورة الأشعة السينية عن طريق الصورة الشبحية قد يخفف من جرعات الأشعة

صورة الأشعة السينية عن طريق الصورة الشبحية قد يخفف من جرعات الأشعة

عندما تلتقط الكاميرا أحادية البيكسل الصور وحدها فإنها تكون غير واضحة، مربعات سوداء وأخرى بيضاء وبعض المربعات الرمادية، هذا كل ما تلتقطه ففي الحقيقة هي ترصد السطوع.
ولكن عند وصل هذه الكاميرات مع مصدر ضوء بنمط معين تمكن فريق من الفيزيائيين في الصين من أخذ صور أشعة سينية (x-ray images) مفصلة عن طريق تقنية إحصائية تدعى التصوير الشبحي (ghost imaging).
استخدمت هذه التقنية أول مرة قبل عشرين عامًا، لكن باستعمال أشعة تحت الحمراء وضوء مرئي.
الباحثون في هذا المجال يقولون إن النسخة المستقبلية لهذا النظام بإمكانها أخذ صورة أشعه سينية واضحة باستخدام كاميرا رخيصة الثمن، فلا حاجه للعدسات وأجهزة الرصد متعددة البيكسلات (multipixel detectors)، بالإضافة إلى التقليل من الأشعة المسرطنة الموجودة في تقنيه التصوير المستخدمة حاليًا.
تقول (وولينغ آن) الفيزيائية في الأكاديمية الصينية للعلوم في بكين والتي نشرت وثيقتها هي وزملائها في مجلة (Optica): “إن نظامنا أصغر وأقل ثمنًا، وأيضًا يمكن أن يصبح محمولًا إذا ما أردت جلبه للميدان”.
“Our system is much smaller and cheaper, and it could even be portable if you needed to take it into the field,” says Wu Ling-An, a physicist at the Chinese Academy of Sciences in Beijing.
النظام الذي ابتكره الباحثون ليس جاهزًا بعد للاستعمال الطبي، لكنهم خفضوا جرعة الأشعة السينية مليون مرة مقارنة بمحاولاتهم الأولى. هكذا قال دانييل بيليتشا (Daniele Pelliccia)، والذي قام في عام 2015 بأخذ أوئل الصور الشبحية السينية، وهو فيزيائي في شركة (Instruments & Data Tools)، وهي شركة ناشئة للبصريات بالقرب من ملبورن في أستراليا. حيث استُعمِل مصدرٌ للأشعة السينية المكثفة بحجم مبنى يدعى (سينكترون). ولكن (وولينغ) وفريقها جعلوا الأمر ممكن الحدوث باستعمال مصدر مدمج للأشعة بارتفاع منضدة الطاولة، وبينما كانت أوائل الصور الشبحية السينية عبارة عن صور بسيطة لشقوق صغيرة في قطعة معدن، تمكنت المجموعة الصينية من أخذ صورة تحتوي على الخطوط الأساسية لصدفة، وأخرى لأحرف أولى من كلمة محفورة على صفيحة معدن. وقاموا بعمل “صورة تشبه الصورة”. هكذا صرح (بيليتشيا)، وأضاف: “الإمكانية التي ستعود على الصور الطبية إذا نجح الأمر كبيرة”.
“images that look like images,” Pelliccia says. “The potential payback, if it works for medical images, is big”.
المفتاح للحصول على الصورة الشبحية إنما هو بتعريض الجسم لضوء مفلتر عبر فلترات بنمط معين، كما قال (مايل بادجت) الفيزيائي في جامعه (جلاسجو) في المملكة المتحدة (Miles Padgett, a physicist at the University of Glasgow in the United Kingdom).

في الجهة الأخرى للجسم الكاميرا أحادية البكسلات تأخذ صورًا لا يظهر فيها سوى مربعات رمادية، وللحصول على صورة يقومون بذلك آلاف المرات، حيث يقومون بقلب الفلتر الذي يحتوي على الأنماط ليحصلوا في كل مرة على نمط مختلف.
استعمل لذلك فريق وولينغ قطعة من ورق الزجاج التي هي نفاذة جزئيًا للأشعة السينية، فقد قاموا بتدويرها بعد كل مرة عرضوها لضوء ليحصلوا على أنماط مختلفة.
يقوم جهاز الحاسوب بإعطاء الصورة الأخيرة، لأن الحاسوب يعلم النمط في الفلتر المستعمل للضوء المسلط، وبإمكانه حساب الصورة من خلال الاختلاف في نمط المربعات الرمادية التي تلتقطها الكاميرا. النتيجة -نظريًّ- صورة أشعة سينية تمامًا كأي صورة أشعة سينية مأخوذة اليوم، لكنها دون كاميرا عالية الدقة، ودون مصدر الأشعة السينية المكثفة اللذان تتطلبهما صورة الأشعة السينية بالتقنية الحالية.
قام الباحثون بالفعل بإنشاء أنظمة لصور شبحية بسيطة للضوء في المجالات المرئية وتحت الحمراء، والتي تعتمد على فلترات مبرمجة. هكذا قال (جيفري شابيرو) الفيزيائي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في كامبريدج (Jeffrey Shapiro, a physicist at the Massachusetts Institute of Technology in Cambridge).
الحاسوب يقوم بتسجيل النمط الخاص بالفلتر وتحضير النمط الجديد، في حين يقوم مصدر الضوء بتسليط الضوء على الجسم وعلى الراصد أحادي البيكسل.
أثبت فريق (بادجيت) أنه بالإمكان أخذ صورة شبحية عن طريق نظام الأشعة تحت الحمراء لتسريب في غاز الميثان. ولذلك يعمل شركاء المجموعة الصناعيين (M Squared Lasers) والذين يقع مقرهم في (جلاسجو)، على تسويق هذا النظام، ويأملون في بيع هذه الراصدات إلى الشركات العاملة في النفط والغاز لأنها طريقة أرخص لرصد التسريبات في أنابيبهم. هكذا قال بادجيت.
إن صناعة فلتر مبرمج بالحاسوب للأشعة السينية هو التحدي الأكبر، هكذا قالت (وولينغ)، وذلك لأن الأشعة السينية تخترق غالبية المواد بسهولة، ولأن فريقها لجأ إلى استعمال ورقة زجاج غير مبرمجة فإنهم اضطروا لاستعمال كاميرا عالية الدقة لقياس الأنماط، لكن يرى (بادجيت) أن بالإمكان تخيل نظام تجاري للأشعة السينية يقوم فيه المصنع بالتسجيل السابق لكافة أنماط ورقة الزجاج، وعندها فقط سيكون المصنع بحاجة إلى كاميرا عالية الدقة، وأما من يقومون بشراء النظام، فإمكانهم ببساطة شراء الكاميرا أحادية البيكسل، واستعمال فلتر ورقة الزجاج بتسلسل محدد.
ومن أجل إيجاد هنالك إمكانية تطبيق التصوير الشبحي في الطب قالت (وولينغ): “على الباحثين أن يثبتوا أن جرعة الأشعة السينية المطلوبة لصورة الشبحية أقل من تلك لصورة بالطريقة المتبعة”. إن الصورة الشبحية الواحدة بحاجة إلى التعرض آلاف المرات للأشعة السينية، والكمية ستتراكم، أضف إلى ذلك أنه كلما ازدادت التفاصيل في الجسم المراد تصويره _كجسم الإنسان مثلاً_ كلما زاد التعرض للأشعة السينية. لكن (وولينغ) صرحت بأن في الإمكان تقليل كثافة الأشعة السينية لكل مرة تعرض بدرجة، وبإمكانها جعل الصورة الشبحية في المقدمة، فعل ذلك سيكون مهمًا. يقول شابيرو: “إذا كان بالإمكان تقليل كمية الأشعة السينية التي تعاني منها المرأة عند أخذ صورة أشعة سينية لثديها أو في فحوصات الصدر فسيكون هذا إنجازًا كبيرًا” .
Shapiro says. “If you could reduce the amount of x-ray exposure that women suffer in getting mammograms, or in chest exams, that would be a big deal,”
و لكن جودة الصورة بحاجة إلى تحسين حيث قال: “من الجيد أن تكون الصورة جيدة” .
“It’s got to be a good image.”

المصدر