درآمدی بر تصویربرداری پزشکی

بخش اول :

تصویر برداری پزشکی از بدن انسان به شکل های گوناگونی از انرژی نیاز دارد. در تکنیک های تصویربرداری رادیولوژی؛ باید انرژی به کار گرفته برای تهیه تصویر با بافت های تضعیف کننده متناسب باشد.

نور مرئی که توانایی محدودی برای نفوذ در عمق بافت ها دارد؛ عمدتا در خارج از بحث رادیولوژی برای تصویر برداری پزشکی به کار می رود. تصاویر نور مرئی در درماتولوژی (عکسبرداری از پوست)؛ گاستروانترولوژی و مامایی (آندوسکوپی) و پاتولوژی (میکروسکوپی نوری) به کار می رود.
در رادیولوژی تشخیصی از طیف الکترومغناطیس خارج از محدوده نور مرئى برای تصویربرداری پرتو ایکس استفاده می شود که شامل ماموگرافی؛ سی تی اسکن؛ ام آر آی؛ و پزشکی هسته ای است. انرژی مکانیکی به شکل امواج صوتی فرکانس بالا در تصویر برداری اولتراسوند به کار می رود. به جز پزشکی هسته ای؛ در تمام تصویربرداری های پزشکی؛ باید انرژی به کار رفته برای نفوذ در بافت های بدن با بافت برهمکنش داشته باشد. اگر انرژی از بدن عبور کند و هیچ یک از انواع برهمکنش ها (مثل جذب؛ تصعید؛ پراکندگی) را انجام ندهد؛ انرژی آشکار شده هیچگونه اطلاعات مفیدی در ارتباط با آناتومی داخلی نخواهد داشت.
در پزشکی هسته ای؛ مواد رادیواکتیو تزریق می شوند. این برهمکنش های متابولیک یا فیزیولوژیک ماده است که اطلاعات مربوط به تصویر افزایش را می دهد.
تصاویر پزشکی زمانی قابل استفاده هستند که ابزار تشخیصی تصویر پزشکی؛ هم با کیفیت تصویر و هم با شرایط جمع آوری آن متناسب باشد.
در اغلب موارد کیفیت تصویری که از دستگاه های تصویربرداری به دست می آید؛ سازشی را به صورت زیر در بر دارد：

الف) تصاویر پرتو ایکس زمانی می توانند با کیفیت بهتر تهیه شوند که دز تابشی به بیمار بالا باشد و تصاویر MRI زمانی می توانند بهتر تهیه شوند که زمان جمع آوری تصویر طولانی باشد.

ب) تصاویر اولتراسوند زمانی با کیفیت تر می شوند که سطوح توان اولتراسوند بالا باشند؛ البته ایمنی و راحتی بیمار باید در زمان جمع آوری تصاویر مد نظر باشد.

---

بخش دوم:

مدهای تصویربرداری :

1)رادیوگرافی :
رادیوگرافی اولین تکنولوژی تصویربرداری است که از زمان کشف پرتو ایکس از سوی ویلهلم رونتگن در ۸ نوامبر ۱۹۸۵ ممکن شده است. رونتگن اولین تصاویر رادیوگرافی را از آناتومی انسان تهیه کرد.
رادیوگرافی (که رونتگنوگرافی هم نامیده می شود) زمینه رادیولوژی را تعریف و فراهم کرد و سبب ظهور رادیولوژیست ها و پزشکانی شد که در شرح و تفسیر تصاویر پزشکی تخصص یافته اند.
رادیوگرافی توسط یک چشمه پرتو ایکس در یک طرف بیمار و قرار گرفتن آشکارساز (معمولا مسطح) پرتو ایکس در طرف دیگر انجام می شود. یک عکس رادیوگرافی؛ تصویری از توزیع پرتو ایکس است. آشکارساز مورد استفاده در رادیوگرافی می تواند فیلم عکاسی (مثلا در رادیوگرافی فیلم - مسطح) یا یک سیستم آشکارسازی الکترونیکی (یعنی رادیوگرافی دیجیتال) باشد.
رادیوگرافی یکی از مدهای تصویربرداری عبوری است. تصویر برداری پروجکشن (projection imaging) به موردی گفته می شود که در آن هر نقطه در تصویر با اطلاعات یک نقطه در بدن (که با خط مستقیم به هم متصل می شوند) متناظر است.

نکته：جمع آوری سریع؛ خطر کم و ارزش تشخیصی بالا؛ عمده دلایلی هستند که تصویربرداری پروجکشن پرتو ایکس حجم زیادی از کل مطالعات تصویربرداری تشخیصی (نوعا ۲۰ تا ۶۰ درصد تمام تصاویر تهیه شده) را تشکیل می دهد.

2) فلوروسکوپی :
فلوروسکوپی جمع آوری پیوسته یک سری از تصاویر پرتو ایکس طی زمان (لزوما یک فیلم لحظه به لحظه بیمار ) است.
سیستم های فلوروسکوپی از سیستم های آشکارساز پرتو ایکس که برای تصاویر در توالی های زمانی سریع مناسب اند؛ استفاده می کنند. فلوروسکوپی برای جایگذاری کاتترها در رگ ها؛ برای مشاهده مواد حاجب در دستگاه گوارش و همچنین در تهیه فیلم های پرتو ایکس از حرکت آناتومیک مانند قلب یا مری کاربرد دارد.

3) ماموگرافی :
ماموگرافی؛ رادیوگرافی از پستان و یک نوع پروجکشن عبوری تصویربرداری است. پرتو ایکس به کار رفته در ماموگرافی نسبت به پرتو به کار رفته در کاربرد های دیکر رادیوگرافی دارای انرژی پایینی است. در ماموگرافی مدرن از ماشین های پرتو ایکس و سیستم های آشکارسازی که مختص تصویربرداری از پستان طراحی شده اند استفاده می شود.
* ماموگرافی به دلیل حساسیت بالا؛ ریسک پایین و قیمت ارزان؛ برای تشخیص سرطان سینه شیوه متداولی است.

---

بخش سوم:

4) توموگرافی کامپیوتری (سی تی):

اولین مد تصویر برداری پزشکی است که توسط کامپیوتر امکان پذیر شد. تصاویر سی تی با عبور پرتوهای ایکس از بدن؛ در زوایای مختلف و با چرخش تیوب پرتو ایکس؛ دور بدن تولید می شوند.
سی تی یک تکنیک عبوری است که تصاویری از برش های منحصر به فرد از بافت بیمار ارائه می دهد. مزیت یک تصویر توموگرافیک بر تصویر پروجکشن؛ توانایی آن در نمایش دادن آناتومی در یک برش از بافت؛ بدون در نظر گرفتن ساختارهای فوقانی یا تحتانی آن است.
سی تی حساسیت کنتراست بالایی را برای بافت نرم؛ استخوان و لایه های هوا بدون انطباق در آناتومی فراهم میکند. به دلیل سرعت بالای جمع آوری؛ حساسیت کنتراست بالا و توانایی در تصویر گرفتن از بافت؛ استخوان و هوا؛ سی تی به عنوان یکی از بهترین روش های تصویر برداری توموگرافیک در رادیولوژی تشخیصی باقی مانده است.

5) تصویربرداری پزشکی هسته ای:

پزشکی هسته ای شاخه ای از رادیولوژی است که در آن یک ماده شیمیایی یا مرکب حاوی ایزوتوپ رادیواکتیو؛ از طریق دهان؛ تزریق یا استنشاقی به بیمار داده می شود. زمانی که ماده طبق وضعیت فیزیولوژیک؛ در بدن بیمار توزیع می شود؛ یک آشکار ساز برای تهیه تصاویر پروجکشن از پرتوهای ایکس و گاما ساطع شده در طول واپاشی رادیواکتیو به کار می رود.
تصویربرداری پزشکی هسته ای؛ نوعی از تصویربرداری عملکردی (Functional) است. به جای جمع آوری اطلاعات مربوط به آناتومی بیمار؛ تصاویر پزشکی هسته ای اطلاعاتی راجع به اوضاع فیزیولوژیک بیمار ارائه میکند بنابراین تصویربرداری عملکردی مشخصه ممتاز پزشکی هسته ای است.

6) تصویر برداری پزشکی هسته ای مسطح :
تصاویر مسطح؛ تصاویر پروجکشن هستند؛ و هر نقطه در تصویر نشان دهنده اکتیویته رادیوایزوتوپ است. این تصاویر در بررسی تعداد زیادی از اختلالات فیزیولوژیک مفیدند.

7) توموگرافی کامپیوتری گسیلی تک فوتونی (SPECT):
اسپکت مانند توموگرافیک تصویربرداری مسطح هسته ای است؛ درست شبیه سی تی که مانند توموگرافیک رادیوگرافی است. در اسپکت یک دوربین هسته ای گسیل پرتوهای ایکس یا گاما را از بیمار در زوایای متفاوت پیرامون او ثبت میکند.
تصاویر اسپکت اطلاعات عملکردی تشخیصی شبیه آزمایشات مسطح هسته ای تهیه میکند؛ گرچه ماهیت توموگرافیک آنها به پزشکان اجازه درک بهتر توزیع دقیق ماده رادیواکتیو و به دست آوردن یک تخمین بهتر از عملکرد ارگان های خاص یا بافت ها در داخل بدن است. از ایزوتوپ های رادیواکتیو یکسانی هم در تصویربرداری هسته ای مسطح و هم در اسپکت استفاده می شود.

8) توموگرافی گسیلی پوزیترون (PET):
پوزیترون ها؛ الکترون های با بار مثبت هستند و توسط بعضی ایزوتوپ های رادیواکتیو مانند F (فلوئور١٨) و O (اکسیژن ۱۵) گسیل می شوند. واپاشی ایزوتوپ؛ یک پوزیترون تولید میکند که به سرعت در معرض یک برهمکنش بسیار منحصر به فرد قرار میگیرد：پوزیترون (+e) با یک الکترون (-e) از بافت اطراف؛ ادغام می شود (طبق معادله انیشتین) و جرم هر دو ذره با نابودی به انرژی خالص تبدیل می شود؛ انرژی گسیلی تابش نابودی (annihilation radiation) نام دارد.
تولید تابش نابودی شبیه انتشار پرتو گاماست جز اینکه دو فوتون گسیل می شوند و این دو فوتون در عمل در جهت های دقیقا مخالف هم گسیل می شوند (یعنی زاویه ۱۸۰ درجه).
گرچه این تکنیک؛ از اسپکت گران تر است؛ولی پت در برخی موارد مزایای کلینیکی تشخیصی دارد. سیستم آشکارسازی پت نسبت به دوربین های اسپکت به حضور رادیوایزوتوپ ها حساس تر است و بنابراین می تواند بیماری های بسیار ظریف تر را تشخیص دهد.

9) تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI):
اسکنرهای MRI از میدان های مغناطیسی که حدود ۱۰ الی ۶۰ هزار بار قوی تر از میدان مغناطیسی زمین است؛ استفاده می کنند. اغلب MRI از خواص تشدید مغناطیسی هسته ای پروتون استفاده میکند (پروتون گشتاور مغناطیسی دارد).
در MRI بیمار در میدان مغناطیسی قرار میگیرد و یک پالس از امواج رادیویی توسط آنتن ها(کویل ها) تولید می شود که در اطراف بیمار قرار دارند. پروتون های موجود در بیمار امواج رادیویی را جذب و سپس این انرژی موج رادیویی را پس از یک دوره زمانی که به خواص مغناطیسی محلی شده بافت اطراف وابسته است؛ دوباره گسیل میکند. امواج رادیویی گسیلی توسط پروتون ها در بیمار؛ توسط آنتن هایی که بیمار را احاطه کرده آشکار می شود.
چون انواع مختلف بافت ها همانند چربی؛ ماده سفید و خاکستری در مغز؛ مایع مغزی نخاعی و سرطان؛ همه خواص مغناطیسی مختلفی دارند؛ تصاویر MRI حساسیت بالایی به تغییرات آناتومیک نشان می دهد و بنابراین کنتراست بالایی دارد.
ام.آر.آی وسیله ای فوق العاده در تصویربرداری سر و نخاع و برای ماربرد های ماهیچه ای-اسکلتی همانند تصویربرداری از زانو؛ پس از آسیب دیدگی ورزشی است.

---

بخش چهارم:

جمع آوری تصاویر با بهترین کیفیت با استفاده از MRI ده ها دقیقه وقت نیاز دارد؛ در حالی که یک سی تی اسکن از کل سر حدود ۱۰ ثانیه وقت نیاز دارد. بنابراین برای بیمارانی مه حرکاتشان را نمی توان کنترل کرد (همانند کودکان) یا در نواحی آناتومیکی که حرکت غیر ارادی در بیمار رخ می دهد (مانند قلب تپنده و روده در حال زیر و رو شدن) سی تی اغلب به حای MRI به کار می رود. 

10) تصویربرداری اولتراسوند :
انرژی مکانیکی در شکل صوت با فرکانس بالا (ultra) می تواند برای تولید تصاویر آناتومیکی بیمار به مار رود. یک پالس کوتاه مدت صوتی؛ توسط یک ترانسدیوسر اولتراسوند تولید می شود که در مسیر برخورد فیزیکی با بافت های موردنظر قرار دارد. امواج صوتی وارد بافت شده و توسط ساختارهای داخلی بدن منعکس شده و تولید اکو می کنند. امواج صوتی منعکس شده سپس به ترانسدیوسری (transducer) می رسند که بیم صوت برگشتی را ثبت می کند. این مد عملکرد دستکاه اولتراسوند؛ تصویربرداری پالس اکو نامیده می شود.

چون اولتراسوند کم ضررتر از تابش یونیزان برای یک جنین در حال رشد است؛ تصویربرداری اولتراسوند در بیماران باردار ترجیح داده می شود.
کاربرد فزاینده اولتراسوند به علت هزینه کم؛ قابل حمل بودن؛ ایمنی بالا و خطر کمتر بودن آن است.
* تصویربرداری اولتراسوند کمترین کاربرد را در قفسه سینه دارد. جایی که هوا در ریه ها دیواره ای ارائه می کند که بیم صوت نمی تواند تضعیف شود.

گردآورنده:

منابع：کتاب بوشبرگ ،کتاب بوشانگ،کتاب طراحی و کاربرد تجهیزات پزشکی

برچسب‌ها: تصویربرداری, پزشکی تیم علمی پرتوپژوهان...