التصوير الشعاعي للثدي بتقنية عد الفوتونات

يُتيح تصوير الثدي بتقنية عدّ الفوتونات تقليل جرعة الإشعاع التي يتعرض لها المريض مع الحفاظ على جودة الصورة مماثلة للتقنيات التقليدية، أو بعبارة أخرى، تحسين جودة الصورة عند استخدام نفس الجرعة. وقد أظهرت دراسة قارنت تصوير الثدي بتقنية عدّ الفوتونات بالمتوسط ​​العام لبرنامج فحص الثدي في ولاية شمال الراين وستفاليا بألمانيا، تحسناً طفيفاً في الأداء التشخيصي عند جرعة تعادل 40% من جرعة التقنيات التقليدية. ^{[ 2 ]}

يُعزى تحسين كفاءة الجرعة في تصوير الثدي بتقنية عد الفوتونات مقارنةً بالتقنيات التقليدية بشكل رئيسي إلى:

• رفض الضوضاء الإلكترونية: يتم وضع عتبة طاقة منخفضة أسفل الطيف الوارد المتوقع، مما يمنع احتساب الضوضاء الإلكترونية. ^{[ 1 ]} ومع ذلك، ستظل الضوضاء الإلكترونية تُضاف إلى ارتفاع النبضة، وتؤثر إلى حد ما على دقة الطاقة.
• توزيع متساوٍ للفوتونات: تُعطي الكواشف المُكاملة للطاقة وزنًا أكبر للفوتونات عالية الطاقة نظرًا لإطلاق كمية أكبر من الشحنة داخل الكاشف. هذا التوزيع يُخالف الوضع الأمثل لأن الفوتونات منخفضة الطاقة تحمل معلومات تباين أكثر. أما الكواشف التي تعتمد على عدّ الفوتونات، فتُعطي وزنًا متساويًا لجميع الفوتونات، وهو ما يُقارب الوضع الأمثل. ^{[ 9 ]}
• رفض التشتت: يستخدم نظام تصوير الثدي الشعاعي بتقنية عد الفوتونات تقنية المسح الشقي؛ حيث يتكون الكاشف من عدد من الخطوط الرفيعة التي تُمسح عبر الجسم للحصول على صورة. ويُجهز الكاشف بمُجمِّعات ضوئية متطابقة قبل وبعد المريض، مما يقلل زاوية الاستقبال مع السماح بالكشف الكامل عن الفوتونات الأولية. ^{[ 10 ]} وتعاني شبكات منع التشتت المستخدمة في الكواشف التقليدية من مفاضلة بين رفض التشتت والكشف عن الفوتونات الأولية. ولا يُعد تكوين المسح الشقي جزءًا أساسيًا من كواشف عد الفوتونات، ولكنه غالبًا ما يكون عمليًا لتوفير مساحة للكمية الكبيرة من الإلكترونيات.

على الرغم من أن التوزيع المتساوي للفوتونات، المتأصل في كواشف عد الفوتونات، يُحسّن كفاءة الجرعة مقارنةً بكواشف تكامل الطاقة، إلا أن التوزيع الأعلى للفوتونات منخفضة الطاقة يُعدّ الأمثل عمومًا، لأن تباين الأشعة السينية ينخفض ​​مع ازدياد طاقة الفوتون عندما يهيمن التأثير الكهروضوئي بعيدًا عن حواف الامتصاص، وهو ما ينطبق على تصوير الثدي الشعاعي بدون عوامل تباين . تسمح كواشف عد الفوتونات بقياس طاقة الفوتونات الساقطة، وبالتالي تُمكّن من التوزيع الأمثل للفوتونات في حالة تصوير مُحددة. هذه التقنية، التي يُشار إليها عمومًا باسم ترجيح الطاقة، طُوّرت لتطبيقات تصوير الثدي الشعاعي بواسطة كاهن وآخرون ^{[ 9 ]} . عند حد دقة الطاقة اللانهائية، يُؤدي ترجيح الطاقة إلى تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء (CNR) بنسبة 10% تقريبًا مقارنةً بالتوزيع المتساوي للفوتونات ^{[ 9 ]،} بينما تُشير الدراسات التي أُجريت بدقة طاقة واقعية إلى تحسينات في نسبة الإشارة إلى الضوضاء بنسبة بضعة بالمئة ^{[ 11 ]} . نُشرت النتائج الأولى في التطبيق السريري بواسطة بيرغلوند وآخرون. وقد تمكن من تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء للصور السريرية بنسبة 2.2-5.2%، وهو ما يترجم إلى انخفاض محتمل في الجرعة عند نسبة إشارة إلى ضوضاء ثابتة في نطاق 4.5%-11%. ^{[ 12 ]}

تستطيع أجهزة الكشف عن الفوتونات قياس طيف طاقة الفوتونات الساقطة، وهي تقنية تُعرف عمومًا بالتصوير الطيفي . ويمكن استخدام المعلومات الطيفية لاستخلاص معلومات كمية حول تركيب الجسم، نظرًا لاختلاف اعتمادية الطاقة والمادة لتأثيري تفاعل الأشعة السينية السائدين عند طاقات التصوير الشعاعي للثدي، وهما التأثير الكهروضوئي وتشتت كومبتون . وقد دُرست تقنية تحليل المواد لقياس كثافة الثدي ^{[ 13 ]} ، وتحسين وضوح الآفات ^{[ 11 ]} ، وتوصيف الآفات ^{[ 14 ]} ، وقياس امتصاص مكونات الثدي ^{[ 15 ] [ 16 ] .}

تُضيف عوامل التباين ذات العدد الذري العالي اعتمادية إضافية للطاقة على الجسم المراد تصويره، ويمكن فصلها عن الأنسجة الرخوة، وهو ما يُعرف غالبًا بالتصوير عند حافة امتصاص الأشعة السينية (K-edge). في تصوير الثدي الشعاعي بتقنية عد الفوتونات، ركز التصوير المعزز بالتباين على تصوير اليود. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

تم تطوير التصوير المقطعي التخليقي للثدي بتقنية عد الفوتونات إلى مرحلة النموذج الأولي. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]} يعتمد التصوير المقطعي التخليقي على عدد من الإسقاطات منخفضة الجرعة، مما يجعل تأثير الضوضاء الإلكترونية أعلى منه في التصوير الشعاعي التقليدي للثدي، ولذلك فإن استخدام كاشفات عد الفوتونات المزودة بخاصية رفض الضوضاء الإلكترونية يُعد مفيدًا، إذ يُحتمل أن يُحسّن كفاءة الجرعة بشكل أكبر من التصوير الشعاعي التقليدي. علاوة على ذلك، من المتوقع أن تُوفر تقنية المسح الشقي فائدة إضافية، لأن رفض التشتت القائم على شبكات منع التشتت التقليدية يُعد تحديًا في التنفيذ عند نطاق واسع من زوايا الإسقاط. مع ذلك، يتطلب التصوير المقطعي التخليقي بتقنية المسح الشقي تعديلات كبيرة على الأنظمة الحالية، ولم تُطبّق هذه التقنية حتى الآن على نطاق واسع في الاستخدام السريري. تشمل تطبيقات التصوير الطيفي التي دُرست في التصوير المقطعي التخليقي بتقنية عد الفوتونات قياس كثافة الثدي ، ^{[ 22 ]} وتوصيف الآفات، ^{[ 23 ]} والتصوير عند حافة امتصاص اليود K. ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]}

توفر هندسة المسح الشقي لبعض تطبيقات تصوير الثدي الشعاعي باستخدام عد الفوتونات مزايا لتطبيق التصوير بالتباين الطوري القائم على المحززات . ^{[ 27 ]} وقد أُجريت دراسات على نماذج محاكاة ^{[ 28 ]} وتصوير ما قبل السريري ^{[ 29 ]} باستخدام هذه التقنية، ونُشرت نتائج أولية واعدة. ويمكن استخدام الدقة الطيفية لكواشف عد الفوتونات لتقليل متطلبات التماسك في أجهزة التصوير بالتباين الطوري. ^{[ 30 ]}