سی‌تی اسکن

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو


مقطع‌نگاری رایانه‌ای
مداخله درمانی
یک سیستم پویشگر نوین سی تی. این سیستم قادر است بین ۷۰ تا ۱۴۰ kVp به پویانمایی بپردازد.
آی‌سی‌دی-۱۰: B?2
آی‌سی‌دی-۹-سی‌ام: 88.38
سمپ D014057
کد اُپی‌اس-۳۰۱: 3-20...3-26
مدلاین پلاس 003330

مقطع‌نگاری رایانه‌ای یا برش‌نگاری رایانه‌ای یا توموگرافی رایانه‌ای (به انگلیسی: Computed Tomography) یا به اصطلاح سی‌تی اِسکَن، روشی نوین است که در علوم تشخیصی در فیزیک پزشکی کاربرد تحقیقاتی و درمانی فراوانی دارد.

در این روش، کالبد انسان یا دیگر جانوران به صورت لایه‌به‌لایه برانداز (اسکن) می‌شود و بدین ترتیب بخش‌های درونی بدن نیز برای پزشکان قابل رؤیت می‌گردد.

امروزه فناوری سی‌تی‌اسکن در بیمارستان‌ها و مراکز پژوهشی در سرتاسر دنیا (از جمله در ایران) کاربرد وسیع دارند[۱]

مقدمه[ویرایش]

OpacCompos.jpg

تصویر برداری سی تی یا سی تی اسکن یا توموگرافی کامپیوتری (به فارسی: مقطع نگاری رایانه‌ای) استفاده از اشعه ایکس در ارتباط با الگوریتم‌ها و محاسبات کامپیوتری به منظور ایجاد تصویر از بدن می‌باشد. در سی تی، یک تیوب یا لوله تولید کننده اشعه ایکس، در مقابل یک دتکتور (آشکارساز) این اشعه قرار داده شده، و با کمک حلقه‌ای که به صورت یک دستگاه و به شکل چرخشی در اطراف بیمار حرکت می‌کند، تصویر کامپیوتری مقطعی به صورت برش یا مقطع عرضی تولید می‌نماید. سی تی در سطح آگزیال یا محوری است که تصویر به دست می‌دهد، در حالی که تصویرهای مقطع کرونال (تاجی) و ساژیتال (سهمی) را می‌توان به وسیله بازسازی‌های کامپیوتری ارائه کرد.

عوامل رادیوکنتراست یا مواد حاجب اغلب در سی تی برای توصیف بهتر آناتومی مورد استفاده واقع می‌شوند. گرچه رادیوگرافی قادر به تولید و ارائهٔ تفکیک پذیری فضایی بالاتری است، اما در عوض سی تی می‌تواند اطلاعات بیشتری را در مورد تغییرات دقیق و ظریف مربوط به میرایی پرتو ایکس تشخیص دهد. در ضمن سی تی بیمار را در معرض تابش اشعهٔ یونیزان بیشتری در مقایسه با رادیوگرافی قرار می‌دهد. در سی تی نوع اسپیرال با آشکارسازهای زیاد (مولتی دتکتور) از چند ردیاب یا آشکارساز بهره گیری می‌شود. در این نوع ۸ ، ۱۶، یا ۶۴ ردیاب یا آشکارساز در طول حرکتی پیوسته و مستمر از بیمار، از طریق تابش پرتو تصویر به دست می‌آورند که حاصل تصاویری عالی و با جزئیات بسیار ظریف در زمان بررسی کمتر می‌باشد.

با تجویز سریع کنتراست وریدی در طی سی تی اسکن این جزئیات دقیق تصویری را می‌توان بازسازی سه بعدی ۳D نمود و بدین ترتیب تصاویری از کاروتید، شریان مغزی و کرونری، یا به صورت سی تی آرتریوگرافی و سی تی آنژیوگرافی حاصل نمود. سی تی اسکن است تست انتخابی در تشخیص برخی از شرایط اضطراری و اورژانس مانند خونریزی مغزی، آمبولی ریه (لخته‌ای که موجب انسداد در عروق ریه‌ها شود)، دایسکشن آئورت یا همان پارگی سرخرگ آئورت (پاره شدن دیواره آئورت)، آپاندیسیت، دیورتیکولیت، و سنگ کلیه می‌باشد. با ادامهٔ پیشرفتها و بهبود مداوم در تکنولوژی(فناوری) سی تی اسکن، از جمله سریعتر شدن زمان تصویربرداری و بهبود رزولیشن یا وضوح و تفکیک پذیری تصاویر، دقت و کارایی این روش به طور چشمگیری افزایش یافته و در نتیجه از سی تی اسکن به میزان بیشتری در تشخیص‌های پزشکی استفاده می‌شود.

نخستین دستگاه سی تی اسکن (سی تی اسکنر) که به لحاظ تجاری قابل بهره برداری بود، توسط سر گادفری هانسفیلد در آزمایشگاه مرکزی تحقیقات EMI واقع در بریتانیای کبیر به سال ۱۹۷۲ اختراع گردید. حقوق قانونی EMI متعلق به شرکت توزیع آثار موسیقی گروه بیتل‌ها (بیتلز) بود که منافع آن به بودجه پژوهشی اختصاص می‌یافت. سر گادفری هانسفیلد و آلن مک لود مک کورمک به خاطر اختراع مشترکشان یعنی سی تی اسکن، جایزه نوبل پزشکی در سال ۱۹۷۹ را برنده شدند. نخستین دستگاه سی تی یا همان سی تی اسکنر نیز، به سال ۱۹۷۲ در کلینیک میو در روچستر واقع در مینسوتا نصب گردید.

پیشینه[ویرایش]

شماتیک ساختار یک پویشگر سی‌تی نسل اول از نوع EMI. این پویشگرها فقط از سر مقطع‌نگاری می‌کردند.
۱. تیوپ مولد اشعه ایکس
۲. آشکارساز مرجع
۳. بدنه دهانه
۴. آب
۵. بالشتک ضربه‌گیر
۶. یک جفت آشکارساز
۷. محل قرار گرفتن سر
۸. پلاستیک نرم

پایه‌های ریاضی مقطع‌نگاری کامپیوتری به اوایل قرن بیستم باز می‌گردد. کاربرد عملی این روش در دهه ۶۰ میلادی بنیان گذارده شد. در سال ۱۹۶۳، آلن کرماک از دانشگاه تافتز از افرادی بود که نخستین بار نظریه یک سیستم سی تی اسکن را مطرح کرد. اما عملاً اولین اسکنر تجارتی در سال ۱۹۷۲ توسط گودفری هاونسفیلد از آزمایشگاه EMI در انگلستان انجام گردید.[۲][۳]

یکای هاونسفیلد به افتخار هاونسفیلد نامگذاری گردید و در نهایت جایزه نوبل پزشکی سال ۱۹۷۹ به کرماک و هاونسفیلد جهت ابداع این سیستم اعطا گردید.

سالها بعد، سیستمهای سی تی از نوع پیچشی (یا مارپیچی)، توسط افرادی چون ویلی کالندار (willi kalendar) ابداع گردیدند.[۴]

نسل‌ها[ویرایش]

در واقع، تکامل سیستمهای سی‌تی را میتوان بصورت زیر خلاصه کرد[۵]:

  • نسل اول: سیستم‌های پرتو خطی (pencil beam). حرکت منشا و آشکارساز هر دو بصورت انتقال-دوران.
  • نسل دوم: سیستم‌های پرتو بادبزنی باریک (narrow fan beam). حرکت منشا و آشکارساز هر دو بصورت انتقال-دوران.
  • نسل سوم: سیستم‌های پرتو بادبزنی پهن (wide fan beam). حرکت منشا و آشکارساز هر دو بصورت دورانی. آغاز استفاده از فناوری حلقه‌های لغزنده (slip ring technology).
  • نسل چهارم: سیستم‌های با حرکت دورانی منشا، اما با آشکارساز ساکن.
  • نسل پنجم: سیستم‌های مقطع‌نگاری رایانه‌ای با پرتو الکترونی
  • نسل ششم: اضافه شدن حرکت مارپیچی یا اسپیرال (spiral). برای این نوع سیستم‌ها، گام (pitch) قابل تعریف است.
  • نسل هفتم: استفاده از آرایه‌های آشکارساز چندردیفی (Multi Detector Array) معروف به MDCT.

امروزه پویشگرهای سی‌تی نسل هفتم بر اساس الگوی حرکتی سیستمهای نسل سوم کار می‌کنند، و سیستمهای نسل چهارم در واقع از رده خارج شدند. لذا منشا پرتوها و آشکارسازها هر دو حرکت دورانی دارند. همچنین با آمدن به بازار سی‌تی‌های نسل ششم و هفتم با آرایهٔ +۶۴ برش، سیستم‌های مقطع‌نگاری رایانه‌ای با پرتو الکترونی تقریباً از صحنه حذف شده‌اند، و امروزه بیشتر فقط برای پژوهش کاربرد دارند.

ساختار و طرز کار[ویرایش]

نمایی از داخل یک سی‌تی اسکن نسل هفتم.
T: منشا پرتو
R: جهت دوران
X: باریکهٔ پهن پرتوها
D: آرایه آشکارسازها

دستگاه متداولی که این روش را جهت تصویر برداری به کار می‌برد سی تی اسکن نام دارد و متشکل از تعداد انبوهی آشکار ساز کوچک از نوع شمارنده درخششی (Scintillator) است که بصورت چندین ردیف درون دستگاه قرار داده شده‌اند. اینها پرتوهای ایکس عبوری از درون بدن بیمار را آشکار سازی می‌کنند. سپس سیگنالهای دریافت شده بتوسط الگوریتم‌های مخصوصی همانند از نوع بازتابی فیلتر شده (filtered backprojection) و بازسازی تکراری (iterative reconstruction) تصویر را باز سازی می‌کنند. سیر تکاملی این دستگاه‌ها اغلب در هفت نسل توسعه (generation) بررسی می‌شود.

پیشرفت‌های اخیر در ساختمان دستگاه تصویر برداری، تکنولوژی آشکارسازی، آرایه‌های آشکارساز چندگانه و طراحی تیوب پرتوایکس، زمان اسکن را به کسری از ثانیه تقلیل داده است. کامپیوترهای مدرن قدرت محاسباتی ارائه می‌دهند که اجازه‌ی بازسازی عمده‌ی اطلاعات تصویر رابه صورت (real time) می‌دهد.

با وجود پیشرفتهای مکرر و زیادی که امروزه در صنعت سی تی اسکن‌ها مشاهده میشود، آرتیفکت در سی تی اسکن همچنان یکی از موضوعات مهم در کیقیت تصویر این سیستمها محسوب میگردد.

انواع[ویرایش]

مقطع‌نگاری رایانه‌ای با پرتو الکترون (EBCT)[ویرایش]


در این نوع مقطع‌نگاری رایانه‌ای که به EBCT موسوم گشت، از حرکت غیر مکانیکی منبع پرتوهای ایکس استفاده می‌شود. این سیستمها از یک حلقهٔ تنگستنی استفاده می‌شود که دید زاویهٔ ۲۱۰ درجه را پوشش می‌دهد، و در عوض از میادین الکترومغناطیسی برای انحنا دادن به پرتو به زاویه معینی استفاده می‌گردد.[۶]

این روش با پیشرفت سیستمهای MDCT امروزه تقریباً منسوخ شده است.

مقطع‌نگاری رایانه‌ای با آشکارسازهای چند-ردیفی (MDCT)[ویرایش]

در قسم دیگر، منبع پرتوهای ایکس و میز (یا تخت بیمار) همزمان حرکت می‌کنند که به اخذ داده‌ها بصورت مارپیچ گونه (helical) می‌انجامد. این مد از مقطع‌نگاری رایانه‌ای امروزه بیشتر رایج است و مقطع‌نگاری رایانه‌ای با آشکارسازهای چند-ردیفی (MDCT) یا «مولتی اسلایس» (MSCT) نام دارد.

اخیراً این دستگاه‌ها با پت اسکن بصورت ترکیبی (پت-سی تی) وارد بازار شده‌اند. در این روش جدید( یعنی PET/CT)اطلاعات مربوط به فیزیولوژی و عملکرد(قابلیت PET) ، با اطلاعات مربوط به آناتومی (که CT با رزولوشن بالا در اختیارمان می گذاشت )، تلفیق شده و ارزش تصاویر نهایی در تشخیص،بسیار بالاست . مهمترین کاربرد های کلینیکی این روش :

مطالعه ی تومور (85%) دانش قلب شناسی (5%) عصب شناسی(10%) می باشند.

اما ترکیبات مشابه دیگر نیز، همانند سیستم‌های SPECT/CT نیز وجود دارند.[۷]

ویژگی EBCT MDCT
منبع پرتو ایکس یک هدف پرتو الکترونی یک تیوب پرتو ایکس چرخنده
آشکارساز یک آشکارساز چندین ردیف آشکارساز
هندسهٔ اسکن هدف و آشکارساز هر دو ثابت دهانه (gantry) چرخنده
وضوح زمانی[۸] ۱۰۰ میلی ثانیه ۲۵۰ میلی ثانیه
وضوح فضایی[۹] (۰٫۸) (۰٫۸) (۲٫۵) میلیمتر مکعب (۰٫۵) (۰٫۵) (۱٫۰) میلیمتر مکعب
پرتودهی ۱٫۵ میلی سیورت ۹ میلی سیورت

مقطع‌نگاری رایانه‌ای با اشعه مخروطی (CBCT)[ویرایش]


این نوع سیستم‌ها را می‌توان در دنداپزشکی‌ها و آزمایشگاه‌ها دید.

مقطع‌نگاری رایانه‌ای با دو انرژی (DSCT)[ویرایش]

DSCT
نوشتار اصلی: مقطع‌نگاری رایانه‌ای با دو انرژی


سیستمهای ترکیبی[ویرایش]

نوشتار اصلی: پت-سی تی
نوشتار اصلی: اسپکت-سی تی


مقطع‌نگاری رایانه‌ای با آشکارسازهای تخت (FDCT)[ویرایش]

نوشتار اصلی: مقطع‌نگاری رایانه‌ای با آشکارسازهای تخت


نگارخانه[ویرایش]

مقطع‌نگاری رایانه‌ای
نمایی از دهانه (gantry) و چگونگی قرار گرفتن بیمار در درون پویشگر بصورت پوزیشن خوابیده به شکم  
نتیجهٔ ترکیب سیستم‌های پت اسکن و سی تی اسکن تصویر آناتومی + متابولیکی بالا می‌باشد.  
نمونهٔ تصویر برشی سی تی اسکن از دستگاه گوارش  

کاربردهای غیر پزشکی[ویرایش]

از سی تی اسکن‌ها برای کاربردهای غیر پزشکی نیز استفاده می‌شود. بطور نمونه در تحقیقات باستان شناسی و یا علم مواد، سی تی اسکن‌ها نقش قابل توجهی را ایفا می‌کنند.

اخیراً حتی یک فسیل دایناسور مومیایی شده توسط بزرگ‌ترین سی تی اسکن جهان متعلق به شرکت بویینگ آمریکا، اسکن شد.[۱۰][۱۱]

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. فنون تخصصی: رادیولوژی، سی تی اسکن، ام آر آی، و پزشکی هسته ای. فضل اله تورچیان. انتشارات نور دانش. ۱۳۸۲
  2. اصول سیستمهای تصویرگر پزشکی. ترجمه دکتر منصور وفادوست. انتشارات دانشگاه صنعتی امیر کبیر. ص۶۰
  3. CT Scan (Computerized Tomography)
  4. MDCT Physics. M. Mahesh. Lippincott Williams & Wilkins. 2009. pp.13
  5. Bushberg, et al. The Essential Physics of Medical Imaging, 2002, p.331-9
  6. Valentin Fuster, Zahi A. Fayad, et al. Atherothrombosis and High-Risk Plaque. J Am Coll Cardiol 2005;46;7; p.1210
  7. Can SPECT-CT Revitalize Nuclear Medicine? - BIO-TECH Systems, Inc. Breaking Market News
  8. Fayad Z, Fuster V, Nikolau K. Computed Tomography and Magnetic Resonance Imaging for Noninvasive Coronary Angiography and Plaque Imaging. Circulation ۲۰۰۲;۱۰۶;۲۰۲۶-۲۰۳۴.
  9. Fayad Z, Fuster V, Nikolau K. Computed Tomography and Magnetic Resonance Imaging for Noninvasive Coronary Angiography and Plaque Imaging. Circulation ۲۰۰۲;۱۰۶;۲۰۲۶-۲۰۳۴.
  10. Rare Mummified Dinosaur Unearthed: Contains Skin, and Maybe Organs, Muscle
  11. Dinosaur Mummy Found With Fossilized Skin And Soft Tissues

پیوند به بیرون[ویرایش]