پرتوشناسی

برای دیگر کاربردها، AE (ابهام‌زدایی) را ببینید.

یک دستگاه پرتو ایکس پانورامیک (سراسرنما) مورد استفاده برای دندانپزشکی

تمرکز این مقاله بر رادیولوژی به عنوان یک تخصص پزشکی (و پایه پزشکی) است. برای موارد کلی تر نگاه کنید به تصویربرداری پزشکی. در مورد کاربردهای صنعتی نیز به رادیوگرافی مراجعه کنید.

پرتوشناسی یا رادیولوژی (به انگلیسی: radiology)‏ یا رادیولوژی تشخیصی و گاهی نیز فیزیک تصویرسازی همگی عناوین و یا نام‌های متفاوتی هستند که اشاره به یک مبحث کلی دارند. تمام اینها یکی از رشته‌های علوم پایه پزشکی، و زیرشاخه‌ای از فیزیک پزشکی و تصویربرداری پزشکی بوده که با استفاده از پرتو ایکس و دیگر اقسام امواج و پرتوها به تشخیص و درمان بیماری کمک می‌کنند. در تمام اینها، هدف بررسی چگونگی تولید و کیفیت تصویرسازی برای محیط‌های بالینی می‌باشد. لذا در این مقاله و مقالات مربوطه، «پرتوشناسی» یا «رادیولوژی» به تمام این مباحث و عناوین اشاره دارد.

تعریف

در این مقاله و مقالات مربوطه، «پرتوشناسی» (یا رادیولوژی) جنبهٔ بالینیِ تصویربرداری پزشکی تعریف گردیده است (که روش‌های تصویربرداری کلی‌تری همانند انواع میکروسکپی را نیز در بر می‌گیرد).

پرتوشناسی: یک شاخه یا تخصص از علوم پایه پزشکی است که با مطالعه و به کار بردن فناوری تصویربرداری توسط تابش و اشعه ایکس در جهت تشخیص و درمان بیماری سر و کار دارد.

سابقا «رادیولوژی» (یا همان پرتوشناسی) اطلاق بر رشته‌ای می‌شد که در آن از روش‌های پرتوی یونیزان استفاده می‌شد. اما امروزه «رادیولوژی» با علوم تصویری غیر پرتوی مثل ام آر آی و سونوگرافی نیز خلط می‌شود، و لذا از نظر بالینی با «تصویربرداری پزشکی» تقریبا هر دو را می‌توان یکی دانست.

در پرتوشناسی، برخی روش‌ها (همانند سی تی اسکن، ماموگرافی، و روش‌های مرسوم رادیوگرافی) از توزیع پرتوهای تابیده شدهٔ اشعه ایکس بر روی صفحات فیلم و یا شمارشگرها و یاگیرنده‌های دیگر دیجیتالی تشکیل تصویر می‌دهند. اما در برخی روشهای دیگر (همانند ام آر آی و سونوگرافی و مقطع‌نگاری همدوسی اپتیکی) از روش‌های غیر پرتوی یونیزان استفاده می‌گردد.

پیشینه

پزشک معروف یونان باستان، بقراط حکیم، برای نخستین بار در تاریخ روشی را برای سنجش دمای بدن ابداع نمود که شباهت به روشهای ترموگرافی امروزی دارد، و از این لحاظ می توان این را کهنترین نمونه تصویربرداری تشخیصی در تاریخ محسوب کرد.

سرآغاز پرتوشناسی مدرن را شاید بتوان به هانری بکرل و کشف رادیواکتیویته در دهه ۱۸۹۰ نسبت داد که بدنبال آن، با برداشته شدن اولین تصویر رادیوگرافِ اشعه ایکس از بدن انسان توسط ویلهلم رونتگن در سال ۱۸۹۶، دانش فیزیک پزشکی نوین بصورت امروزی متولد گردید. در همان سال بود که برای نخستین بار در تاریخ از تجهیزات رادیوگرافی در میدان جنگ و بطرز سیار استفاده گردید. طولی نکشید که پیشرفت‌های پیر و ماری کوری در کشف رادیوم و دیگر عناصر پرتوده زبان‌زد خاص‌وعام محافل علمی شد.

جنبه اشتغالی

یک پزشک رادیولوژیست در حال تفسیر تصاویر پزشکی در یک شبکه PACS در یک کارگاه واقع در سن دیگو در سال ۲۰۱۰

حرفه رادیولوژی عموما از سه جهت قابل تبیین است:

رادیولوژیست (پزشک)

شاغل این حرفه با انجام تصویربرداری پزشکی، به تشخیص و درمان ناخوشیها و بیماری‌ها کمک می‌کند. رادیولوژیست در اینجا به پزشکی اطلاق میشود که دارای تخصص پرتوشناسی است و با استفاده از آرایه‌ها یا نقش‌هایی از فن آوری‌های تصویربرداری (مانند اولتراسوند یا سونوگرافی (سونوگرافی فراصوتی)، توموگرافی رایانه‌ای (سی تی اسکن)، پزشکی هسته‌ای، توموگرافی یامقطع نگاری با نشر پوزیترون و تصویربرداری تشدید مغناطیسی یا همان تصویربرداری رزونانس مغناطیسی MRI)، برای تشخیص یا درمان بیماری‌ها بهره می‌برند.

این تخصص ها معمولا گرایش بندی های فرعی تری نیز دارند. بطور نمونه نوعی گرایش تخصصی پرکاربرد رادیولوژی مداخله‌ای نام دارد که عبارت است از انجام جراحی و یا دیگر رویه های درمانی با راهنمایی زنده و مستقیم فناوری‌ تصویربرداری (که معمولاً با حداقل مزاحمت و به کمترین شیوه تهاجمی صورت می‌گیرد) می‌باشد.

رادیولوژیست (تکنیسین)

یک تصویر پزشکی معمولاً به وسیله یک شخص پرتونگار یا تکنولوژیست رادیولوژی (پرتوشناسی) بدست می‌آید و پزشک رادیولوژیست (شخصی که در بالا از وی نام برده شد) در حصول خود تصویر نقشی اصلا ندارد. وظیفه و تمرکز پزشک رادیولوژیست تشخیص امراض و یا نابسامانی از روی تصاویر بدست آمده است، نه تهیه خود آن. عمل اخیر در واقع از شروح وظایف تکنیسین های رادیولوژیست است. آنان معمولا دارای مدرک کاردانی یا فوق دیپلم و گاهی نیز کارشناسی هستند.

رادیولوژیست (فیزیکدان)

متخصص این رشته معمولا یا دارای مدرک کارشناسی ارشد است یا دکترا و یکی از زیر شاخه های فیزیک پزشکی است. او شخصیست که کیفیت و سلامت دُز دستگاههای پرتوی کلینیک یا بیمارستان را تضمین میکند و اغلب در مسائل دشواری که پزشک از انجام آن ناتوان است (همانند تهیه تصاویر سفارشی برای پروژه های پژوهشی) با وی همکاری میکند.

اقسام

روش‌های زیر، در پرتونگاری تشخیصی مورد استفاده قرار می‌گیرند:

پرتونگاری ساده یا پروژکشنال

پرتونگارها یا رادیوگراف‌ها Radiographs که به آنها «رونتگنوگراف» Roentgenographs هم می‌گویند، و پس از کشف پرتوهای ایکس (اشعه ایکس)، توسط «ویلهلم کنراد رونتگن» مشهور شدند، توسط انتقال اشعه ایکس از میان بدن بیمار به یک دستگاه ضبط کننده و سپس تبدیل آن به یک تصویر برای تشخیص، پدید می‌آیند. در اصل [یعنی در زمان اختراع این شیوه] و در حال حاضر هنوز هم به طور معمول، تصویرها بر فیلم‌های آغشته به نقره یا اشباع شده با آن ثبت می‌شوند. در رادیوگرافی نوع «فیلم.اسکرین» (فیلم -- صفحه)یک لامپ اشعه ایکس، تولید یک بیم یا پرتو از اشعه ایکس می‌کند که بیمار با آن هدف قرار داده می‌شود. پرتوهای ایکس از طریق بدن بیمار عبور کرده و به منظور کاهش پراکندگی و صدای اضافی(نویز) از آنها، فیلتره می‌شوند و سپس بر روی فیلمی به صورت نامرئی ظاهر می‌شوند، که با یک صفحه از نور ساطع شده از فسفرهایی که در کاست ال.تی light-tight cassette نگه داشته می‌شود، برخورد می‌کنند. سپس فیلم به صورت شیمیایی ظاهر می‌شود و یک تصویر بر روی فیلم به نظر می‌رسد. در حال حاضر رادیوگرافی دیجیتالی یا DR جایگزین رادیوگرافی فیلم - اسکرین شده‌است . در دیجیتال رادیوگرافی، اشعهٔ ایکس به یک سطح از حسگرها (سنسورها) برخورد می‌کند که بعد از تبدیل به سیگنال‌هایی که تولید کننده اطلاعات دیجیتال هستند به یک تصویر در روی صفحه نمایش کامپیوتر تبدیل می‌شود. رادیوگرافی ساده تنها تصویر با کیفیت در دسترس، در طول ۵۰ سال اول استفاده از رادیولوژی بوده و هنوز هم به علت دسترسی وسیع، و سرعت و هزینه نسبتاً پایین آن، اولین مطالعه دستور داده شده (تجویز شده) در ارزیابی از ریه‌ها، قلب و اسکلت است.

فلوروسکوپی

نوشتار اصلی: فلوئوروسکپی

فلوروسکوپی و آنژیوگرافی کاربردهای خاصی از تصویربرداری با اشعه ایکس می‌باشند، که در آن صفحه نمایش فلورسنت و یک تیوب یا لوله تشدید کنندهٔ تصویر(intensifier)، به یک سیستم تلویزیون مدار بسته متصل می‌شود. این مجموعه امکان تصویر برداری طی یک زمان واقعی از ساختارهای در حال حرکت را فراهم می‌سازد و درعین حال می‌تواند با تقویت یک ماده حاجب یا واسطه نیز همراه گردد. مواد حاجب عواملی هستند که اغلب از طریق بلعیده شدن یا تزریق به بدن بیمار مورد استفاده قرار می‌گیرند و به تعیین آناتومی و عملکرد عروق خونی، سیستم تناسلی ادراری و دستگاه گوارش کمک می‌کنند. دو نمونه ماده حاجب یا رادیوکنتراست radiocontrasts که در حال حاضر مورد استفاده واقع می‌شوند، عبارتند از: باریم (به صورت سولفات باریم یا: BaSO4) که ممکن است از راه خوراکی یا مقعدی برای ارزیابی دستگاه گوارش داده شود. و دیگری: ید، در اشکال گوناگون اختصاصی، که ممکن است از طریق دهان، مقعد، یا تزریق داخل شریانی یا داخل وریدی به بیمار داده شود. این مواد حاجب، اشعه ایکس را به شدت جذب و یا پخش (پراکنده) می‌کنند، و ضمن تصویر برداری در زمان واقعی اجازه می‌دهد تا تظاهرات فرایندهای دینامیک(پویا)، مانند حرکات دودی در دستگاه گوارش و یا جریان خون در شریان‌ها و وریدها، ثبت گردند. کنتراست ید نیز ممکن است در نواحی غیر طبیعی، بیشتر یا کمتر از حد نرمال و عادی بافت، غلظت یا تمرکز پیدا کند و بدین ترتیب ایجاد اختلالات (تومورها، کیست‌ها، التهاب)را، بیشتر آشکار سازد. علاوه بر این، هوا نیز در شرایط خاص می‌تواند به عنوان ماده حاجب یا عامل کنتراست برای دستگاه گوارش مورد استفاده قرار گیرد، همچنین دی اکسید کربن نیز، گاهی اوقات می‌تواند به عنوان یک ماده حاجب در سیستم وریدی استفاده شود، که در این موارد، عامل کنتراست موجب تخفیف اشعه ایکس و تابش کمتر آن نسبت به بافت‌های اطراف می‌گردد.

سی تی اسکن

نوشتار اصلی: مقطع‌نگاری رایانه‌ای

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.

ام آر آی

اف ام آر آی

نوشتار اصلی: ام آر آی

روشی است که از خاصیت مغناطیسی بافت‌ها استفاده کرده و تولید تصویر می‌کند.اصول پایهٔ MRI بر این اساس است که هسته‌های بعضی از عناصر، وقتی در میدان مغناطیسی قوی قرار می‌گیرند، با نیروی مغناطیسی در یک راستا قرار می‌گیرند.

قدرت سیگنالی که در MRI بوجود می‌آید به دو عامل دانسیته پروتون‌ها و زمان‌های استراحت T۱ و T۲ بستگی دارد. T۱ مدت زمانی است که ۶۳٪ ممان مغناطیسی طولی یک پروتون پس از برانگیختگی، از راستای عمودبرمیدان به راستای موازات میدان مغناطیسی باز می‌گردد. همچنین T۲ مدت زمانیست که ممان مغناطیسی عرضی یک پروتون پس از برانگیختگی، به ۳۷٪ مقدار اولیه خود تنزل می‌یابد. اکثر فرآیندهای پاتولوژیک، موجب افزایش زمان استراحتِ T۱ و T۲ یا همان Relaxation time آنها می‌شوند و لذا در مقایسه با بافت‌های طبیعی اطراف، در تصاویر T۱-weighted سیگنال پایین تر (تیره رنگ تر) و در تصاویر T۲-wighted سیگنال بالاتر (روشن تر یا سفیدتر) خواهند داشت.

ماوراصوت

نوشتار اصلی: سونوگرافی

روشی است که از خواص بافت‌ها در واکنش با امواج صوتی تصویر می‌دهد. در این روش صوت با سرعت زیاد از یک مبدّل به درون بدن فرستاده می‌شود و تفاوت مقاومت صوتی بافت‌های مختلف (از جمله بافت‌های بیمار در مقایسه با بافت‌های طبیعی) اساس آن را تشکیل می دهد.

سونوگرافی (اولتراسونو یا ماوراصوت)برای تشخیص کیست ها، ساختمان‌های پر از مایع(مثل مثانه و دستگاه صفراوی) و نشان دادن جنین در کیسه آمنیونی مناسب است. افزون بر این از سونوگرافی برای نشان دادن ساختمان‌های توپری که دارای مقاومت صوتی متفاوت از بافت‌های طبیعی اطراف هستند (مثل متاستازها) استفاده می شود. در عوض چون هوا، استخوان و تمام موارد کلسیفیه امواج ماورای صوت را جذب می کنند، در نتیجه این امواج نقش کمی در تشخیص بیماری‌های ریوی یا استخوانی دارند.

نوعی از سونوگرافی موسوم به سونوگرافی داپلر، برای تصویربرداری خون جاری در قلب و عروق استفاده می شود. در مامایی نیز از سونوگرافی داپلر جهت گوش دادن به صدای قلب جنین استفاده می شود. سونوگرافی داپلر همچنین برای تشخیص ترومبوز وریدی، تنگی و انسداد شریانی بویژه در شریان کاروتید استفاده می شود.

روش‌های پزشکی هسته‌ای

• اسکن استخوان: تزریق موادی پرتوزا، تجمع آن در مغز استخوان، و تصویربرداری و تشخیص آن توسط یکی از روش‌های تصویربرداری (تصویر زیر را ببینید). تومورها را لذا می‌توان با جذب نسبی بیشتر ماده رادیواکتیو مشاهده کرد و تمیز داد.
• اسکن مغزی: تزریق موادی پرتوزا، عبور آن از سد خونی مغز، تجمع آن در آسیب‌دیدگی‌های مغزی (مثل تومورها)، و تصویربرداری و تشخیص آن توسط یکی از روش‌های تصویربرداری.
• اسکن گالیم
• اسکن موگا
• پت اسکن و اسپکت
• اسکن‌های ریوی
• اسکن سستامیبی تکنیتیوم-۹۹ام
• سینتیگرافی تالیم-۲۰۱
• اسکن تیروئید

روش‌های دیگر

• مقطع‌نگاری همدوسی اپتیکی
• ماموگرافی

نرم‌افزارهای استفاده شده در تصویربرداری پزشکی

• مانگو
• ایمج جی
• اف‌اس‌ال
• اوسایرکس

سازمان ها

نخستین انجمن پرتوشناسی در تاریخ در سال ۱۸۹۷ بنام جامعه رونتگن در لندن تشکیل گردید. این انجمن هم از پزشک ها و هم از فیزیکدانها در یک سطح عضو می پذیرفت. امروزه این انجمن موسسه رادیولوژی بریتانیا نام دارد. لیکن در سطوح جهانی موسسات گسترده و فراوان دیگری نیز در حال فعالیت میباشند. برخی همانند موسسه ملی تصویربرداری زیست‌پزشکی موسساتی دولتی اند و برخی دیگر همانند اسپای با بخش خصوصی ارتباط مستقیم دارند. بزرگترین این انجمن ها از نظر مشارکت متخصصین جامعه رادیولوژی آمریکای شمالی است که هر ساله بزرگترین گردهمایی پرتوشناسی در جهان را در شهر شیکاگو در ماه نوامبر برگزار می‌کند. در گردهمایی سال ۲۰۰۸ بطور مثال، ۵۶۰۰۰ متخصص شرکت کردند.

نشریات مهم

نخستین نشریه در تصویربرداری پزشکی در آوریل سال ۱۸۹۶ میلادی چاپ گردید که Archives of Clinical Skaigraphy نام داشت. امروزه نشریات بیشماری در طیفهای گوناگون رشته پرتوشناسی تشخیصی را پوشش می دهند.

• هیومن برین مپینگ
• رادیولوژی (ژورنال)
• Journal of Diagnostic Radiography and Imaging چاپ انگلستان

جستارهای مربوطه

• پرتونگاری
• فانتوم در فیزیک پزشکی
• معیار رز
• جامعه پرتوشناسی آمریکای شمالی

پیوند به بیرون

در ایران

• انجمن رادیولوژی ایران
• سایت جامع علوم رادیولوژی ایران
• مرکز تحقیقات علوم، تکنولوژی و تصویربرداری در پزشکی
• گروه آموزشی رادیولوژی تبریز

منابع

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ پرتوشناسی موجود است.