في التشخيص والعلاج الطبي، تعمل تقنية الأشعة السينية كأداة لا غنى عنها للكشف عن الأمراض وعلاجها. ومع ذلك، فإن المخاطر الصحية المحتملة التي تشكلها الأشعة السينية لا تزال مصدر قلق كبير لكل من المهنيين الطبيين والمرضى. إن طرح تقنية Kiarmor مؤخرًا، وهي تقنية مبتكرة للحماية من الأشعة السينية تتميز ببنية فريدة من نوعها مزدوجة الطبقة، يعد بتغيير معايير الحماية من الإشعاع.
لعقود من الزمن، سيطر الرصاص على تطبيقات الحماية من الأشعة السينية بسبب عدده الذري العالي وخصائص امتصاص الإشعاع الفعالة. ومع ذلك، فإن الرصاص له عيوب ملحوظة بما في ذلك الوزن الزائد، وإرهاق مرتديه، والسمية البيئية. لقد سعى المجتمع الطبي بشكل متزايد إلى إيجاد بدائل خالية من الرصاص، على الرغم من أن الخيارات التقليدية مثل مركبات الأنتيمون والقصدير والباريوم أظهرت قيودًا على كفاءة الامتصاص.
يكمن التحدي الأساسي الذي تواجهه المواد التقليدية الخالية من الرصاص في قابليتها لتأثير K-edge، وهي ظاهرة يتناقص فيها امتصاص الإشعاع بشكل كبير عند عتبات طاقة محددة أثناء توليد أشعة سينية فلورية ثانوية. يمكن لهذه النتيجة غير المقصودة أن تؤدي في الواقع إلى زيادة التعرض للإشعاع، خاصة عندما تتصل الملابس الواقية بالجسم مباشرة.
يحدث تفاعل الأشعة السينية مع المادة في المقام الأول من خلال ثلاث آليات: التأثير الكهروضوئي، وتشتت كومبتون، وإنتاج زوج الإلكترون والبوزيترون. ضمن نطاقات الطاقة التشخيصية (10 كيلو فولت إلى 10 ميجا فولت)، يهيمن الامتصاص الكهروضوئي وتشتت كومبتون.
يحدث التأثير الكهروضوئي عندما ينقل فوتون الأشعة السينية كل طاقته إلى إلكترون الغلاف الداخلي، ويخرجه من الذرة. يتدرج احتمال التفاعل هذا مع مكعب العدد الذري (Z³) وعكسًا مع طاقة الفوتون (E⁻³). يتضمن تشتت كومبتون نقلًا جزئيًا للطاقة إلى إلكترونات الغلاف الخارجي، مع احتمال يتناسب مع Z ويرتبط عكسيًا مع E.
عند الطاقات المنخفضة (15-45 كيلو فولت)، يسود الامتصاص الكهروضوئي، مما يجعل العناصر ذات Z العالية مثالية للحماية. ومع ذلك، تظهر هذه المواد انقطاعات في حافة K حيث ينخفض الامتصاص مع اقتراب طاقات الفوتون من طاقة ربط القشرة K، مما يؤدي إلى انبعاثات الفلورسنت التي قد تزيد من التعرض للإشعاع.
يعالج تصميم Kiarmor المتطور حدود K-edge من خلال بنية متطورة من مستويين. تشتمل الطبقة العليا على عناصر Z أقل (مثل الأنتيمون) للتوهين الأولي للأشعة السينية، بينما تلتقط الطبقة السفلية Z العالية (مثل البزموت) فوتونات الفلورسنت الناتجة عن تفاعلات K-edge في الطبقة السطحية.
يعمل هذا النهج المنسق بشكل فعال على تحييد العواقب السلبية لتأثير K-edge. عندما تخترق الأشعة السينية مادة كيارمور، يمتص السطح الغني بالأنتيمون جزءًا من الإشعاع الساقط بينما ينتج مضانًا مميزًا. تصبح هذه الفوتونات الثانوية محاصرة بواسطة ركيزة البزموت، مما يمنعها من الهروب نحو مرتديها.
يؤكد الاختبار المستقل أن تكوين الطبقة المزدوجة من Kiarmor يوفر كفاءة امتصاص أكبر بنسبة 20% مقارنة بالدرع التقليدي للرصاص وتحسين بنسبة 40% مقارنة بالمركبات القياسية الخالية من الرصاص. تلبي هذه التقنية جميع المعايير الدولية الحالية والناشئة بما في ذلك IEC 61331-1، وASTM، وDIN EN 61331-1 - وقد تم تصميم الأخير خصيصًا لتقييم ظواهر K-edge في المواد الخالية من الرصاص.
بالإضافة إلى التوهين الفائق للإشعاع، يقدم Kiarmor فوائد عملية بما في ذلك الوزن المنخفض والمتانة المحسنة والقضاء التام على مخاوف السمية المرتبطة بالرصاص. تعمل هذه السمات بشكل جماعي على تحسين راحة مرتديها مع الحفاظ على معايير السلامة الصارمة.
يتيح تعدد استخدامات التكنولوجيا التكامل عبر معدات الحماية المتنوعة بما في ذلك المآزر والقفازات والنظارات والحواجز المتنقلة. مع تزايد انتشار التصوير التشخيصي في مجال الرعاية الصحية، ستلعب حلول الحماية المتقدمة مثل كيارمور دورًا حيويًا في حماية العاملين في المجال الطبي والمرضى من التعرض للإشعاع التراكمي.
ويعترف خبراء الصناعة بأن كيارمور يمثل تطوراً تحويلياً في مجال الحماية من الإشعاع. وأشار أحد علماء المواد المتخصصين في الحماية الطبية إلى أن "هذا النهج ثنائي الطبقة يمثل نقلة نوعية". "من خلال حل مشكلة K-edge مع تحسين الامتصاص العام، فإنه يضع معيارًا جديدًا للسلامة والأداء."
ويواصل فريق تطوير Kiarmor تحسين التكنولوجيا، مع خطط لتوسيع تطبيقات الحماية وتحسين أداء المواد بشكل أكبر. يمثل هذا الابتكار خطوة مهمة نحو التوفيق بين السلامة الإشعاعية والمسؤولية البيئية في التصوير الطبي.
