تاریخچه 50 ساله سی تی اسکن و پیشرفت های آن
به گزارش تور سریلانکا، حدودا نیم قرن پیش بود که اولین تصویر سی تی CT از یک بیمار، پوشش نامرئی بین چشمان ما و درون بدن انسان را برداشت و پنجره ای رو به اندام های بدن ما باز کرد که شبیه هیچ چیز دیگری نبود. اگر بخواهیم نگاهی به آمار و ارقام بیاندازیم باید بدانید که امروزه تنها پزشکان ایالات متحده بیش از 80 میلیون اسکن در سال را تجویز می نمایند. مقطع نگاری رایانه ای با اشعه ایکس X-ray computed tomography یا سی تی اسکن، در اغلب موارد سریع ترین راه برای تشخیص عوامل بیماری زای مرموز و ناپیدا در بدن است.
با استفاده از سی تی اسکن می توان بیماری های قلبی، تومور، لخته شدن خون، شکستگی ها، خونریزی های داخلی و غیره را تشخیص داد. بعلاوه این تکنیک شگفت انگیز می تواند به جراحان در خصوص آنچه که در داخل بدن بیمار در جریان است، اطلاعاتی دهد و او را در درمان سرطان و سایر بیماری ها هدایت کند. به همین دلیل سال هاست که دانشمندان به طور مداوم این فناوری عکس برداری را بهبود می بخشند تا سرعت آن را سریعتر و وضوح را بالاتر ببرند در حالی که اندازه تشعشع دریافتی بیماران رو به کاهش باشد. مسلما این سی تی اسکن های پیشرفته، می توانند مناظری با جزئیات بیشتری از بدن انسان را ترسیم نمایند، بنابراین در این مقاله در این مقاله قصد داریم تا نگاهی به بعضی از پیشرفت های عمده سی تی اسکن در طی 50 سال گذشته بیاندازیم، پس ما را همراهی کنید.
سی تی اسکن چگونه انجام می گردد؟
روش عکسبرداری سی تی را می توان شامل آشکارسازی و اندازه گیری هزاران پرتوی ایکس پراکنده شده از زوایای مختلف در نظر گرفت. در حالت کلی نحوه عملکرد این روش به این شکل است که یک منبع اشعه ایکس در اطراف بدن فرد بیمار می چرخد و پرتوهای ایکس را از استخوان، خون و بافت های بدن عبور و سپس دریافت و اندازه گیری می نماید! زمانی که داده های جمع آوری شده به وسیله آشکارسازها به کامپیوتری متصل گردد، می توانند یک نمای مقطعی از آنچه در داخل بدن است را بر اساس جایی که اشعه ایکس کم و بیش جذب می گردد، تشکیل دهد. بعلاوه با حرکت دادن میز نگهدارنده بیمار و تاباندن پرتوهای اشعه ایکس در امتداد بدن، بازسازی های سه بعدی از اندام ها امکان پذیر خواهد بود. جالب است بدانید که مواد مختلف سطح متفاوتی از جذب اشعه ایکس را دارند، به این معنی که به عنوان مثال کلسیم موجود در استخوان به شدت این اشعه را جذب می نماید، در حالی که بافت های نرم کم تر چنین قابلیتی دارند!
تولد فناوری سی تی اسکن
در سال 1971، رادیولوژیستی به نام جیمز امبروز James Ambrose در بیمارستانی در لندن، اولین سی تی اسکن یک بیمار را با همکاری مهندسی به نام گادفری هانسفیلد Godfrey Hounsfield که مخترع فناوری عکاسی به ابن سبک بود، را ثبت کردند. هانسفیلد از مهندسین شرکت الکترونیکی EMI بود که معروفیت آن بیشتر مدیون ضبط موسیقی های گروه بیتلز است. اسکن گرفته شده از بیمار، تصویری از یک تومور در مغز زنی با عرض و طول 80 پیکسل بود که جزئیات زیادی را ارائه نمی کرد. اما به خوبی پتانسیل های این فناوری را به نمایش می گذاشت. گفته می گردد که جراحی که بعداً تومور این زن را عمل کرد با شگفتی زیادی اذعان داشت که تومور دقیقاً شبیه تصویر سی تی بود!
در گذشته و قبل از اختراع سی تی اسکن، پزشکان به منظور تشخیص موقعیت تومور مجبور بودند که هوا را به ستون فقرات تزریق بیمار تزریق نمایند. سپس بیمار را می چرخاندن تا هوا به نواحی اطراف مغز برسد و کنتراست تصاویر استاندارد اشعه ایکس افزایش یابد. این روش به معنی واقعی کلمه دردناک و رنج آور بود و بیماران به طور معمول استفراغ می کردند. اما با ابداع روش سی تی اسکن این شکنجه خیلی زود به خاطره ها پیوست!
ارتقای سی تی اسکن در گذر زمان
در ابتدا، سی تی اسکن ها تنها برای تصویربرداری از مغز طراحی شده بودند. اما خیلی زود محققان از این فناوری برای گرفتن تصاویر مقطعی یا برش هایی در نقاط مختلف بدن استفاده کردند. بعلاوه در اوایل دهه 1990، به جای گرفتن تصویر از مقاطع مختلف بدن به شکل جداگانه، تصویربرداری را به شکل مارپیچ و پیوسته در اطراف بدن انجام می دادند. در چنین حالتی یک عضو کامل بدن، مانند ریه ها، تنها با یک حرکت تصویربرداری می شد! البته باید بدانید که طی این روش همچنان وضوح تصویر پایین بود. بنابراین به منظور افزایش وضوح تصاویر از اسکنرهای سی تی با ردیف های متعددی از آشکارسازهای اشعه ایکس استفاده شد تا با تصویربرداری از چندین مقطع از بدن به طور همزمان و در طول جهت مارپیچی این مشکل را حل نمایند.
به همین دلیل سازندگان اسکنرهای سی تی از تعداد بیشتری آشکارساز استفاده می کردند و می توانستند مقاطع بیشتری را در یک لحظه ثبت نمایند. امروزه، اسکنرها سی تی نسبت به گذشته پیچیده تر هستند و می توانند تا 320 مقطع را در لحظه تصویربرداری نمایند. بنابراین تمام پیچیدگی های نهفته در درون بدن انسان، از رشته های پیچیده رگ های خونی تا گذرگاه های عبور هوا در ریه ها، برای همه قابل مشاهده است!
مقطع نگاری رایانه ای با دو انرژی یا سی تی اسکن دو انرژی
به لطف تکنیکی به نام سی تی با دو انرژی Dual-energy CT که در سال 2006 معرفی گردید، پزشکان می توانند به جای استفاده از یک پرتوی تک انرژی، از دو پرتوی اشعه ایکس در انرژی های مختلف استفاده نمایند. مزیت استفاده از این تکنیک در این است که اسکنرها موارد درونی بدن را با دقت بالاتری بررسی و ثبت می نمایند. درواقع همانطور که قبلا هم اشاره شد، مواد مختلف، اندازه جذب متفاوتی از اشعه ایکس را دارند، بنابراین با به بررسی و بررسی جذب اشعه در مواد مختلف، می توان درک کرد که با تغییر انرژی، جذب چگونه تغییر می نماید. به عنوان نمونه در عملیات سی تی با دو انرژی، می توان بین انواع مختلفی از بلورها در بین مفاصل که می توانند عامل آرتروز باشند، تمایز قائل شد. بلورهای اورات نشان دهنده نقرس هستند و وجود بلورهای حاوی کلسیم به نقرس کاذب اشاره می نماید.
به این ترتیب، سی تی اسکن می تواند بدن انسان را در ابتدایی ترین سطح خود (مواد تشکیل دهنده آن) به نمایش بگذارد!
ظهور سی تی اسکن بر مبنای شمارش فوتون
به طور کلی بیشتر دستگاه های سی تی اسکن این قابلیت را دارد که تابش ایکس را به طور غیر مستقیم اندازه گیری نمایند؛ به این شکل که در ابتدا دستگاه اشعه ایکس را به نور مرئی و سپس آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می نماید. اما امروزه عصر نوی از فناوری CT در حال ظهور است و به حذف واسطه ها روی آورده است. به همین دلیل در ماه سپتامبر، سازمان غذا و داروی ایالات متحده U.S. Food and Drug Administration اولین سی تی اسکن بر مبنای شمارش فوتون Photon-counting را معرفی و تایید کرد.
به منظور درک این دستگاه نو باید بدانید که اشعه ایکس را می توان نوعی از امواج پر انرژی در نظر گرفت که از ذراتی به نام فوتون تشکیل شده است. با توجه به همین سازوکار هم دستگاه های سی تی اسکن بر مبنای شمارش فوتون، تک تک فوتون های اشعه ایکس را اندازه گیری می نمایند؛ در چنین حالتی تصاویر واضح تر و با جزئیات بیشتری ثبت می گردد. بعلاوه این نوع از سی تی، همانند سی تی با دو انرژی این قابلیت را دارد که مواد مختلف داخل بدن را شناسایی کند.
فراتر از بدن انسان ها
اگرچه سی تی اسکن کارنمودهای زیادی در علم پزشکی دارد، اما این امر مانع از آن نشده است که دیگر محققین به سودمندی این فناوری در تحقیقات خود پی نبرند. جالب است بدانید که دانشمندان زیادی در زمینه های متنوعی از جمله باستان شناسی، زیست شناسی و فیزیک از این فناوری برای درک بهتر هر چیز از بقایای مومیایی گرفته تا بررسی نحوه ایجاد ترک در بتن و آناتومی حیواناتی مانند مارمولک استفاده می نمایند.
آینده سی تی اسکن در 50 سال آینده
علیرقم همه این پیشرفت های انجام شده در این حوزه، بعضی از محققان هشدار می دهند که رابطه عاشقانه پزشکان با سی تی اسکن بیش از حد پیشرفت نموده و سمی شده است، چراکه استفاده غیرضروری از آن ممکن است با مسائلی همراه باشد! در مواردی عکس برداری های غیرضروری می تواند نگرانی افراد را بالا ببرد و در حالت هایی که مسائل جدی ای وجود ندارد، منجر به آزمایش های اضافی، گران قیمت و اضطراب آور گردد. بعلاوه در مواردی استفاده از این فناوری اقدامات سریع برای انجام یکسری درمان ها را کند می نماید که در صورت عملکرد سریع تر، به برترین وجه رفع می شوند. البته طبیعتا نمی توان انکار کرد که در صورت لزوم، سی تی اسکن ابزاری است که جان بسیاری از افراد را نجات داده و می دهد. درواقع به نظر می رسد که این فناوری در دهه های آینده به عنوان پایه اصلی پزشکی و علم باقی می ماند و همچنان راه خود را در قلب، ریه ها، مغز و هر جای دیگر ما باز می نماید.
منبع: New Science
منبع: دیجیکالا مگ