سی تی اسکن یا توموگرافی کامپیوتری (CT) چیست و چگونه کار می‌کند؟


نیکی پاکدل 19 آبان 1400 ۱۰ دقیقه مطالعه
سی تی اسکن یا توموگرافی کامپیوتری (CT) چیست و چگونه کار می‌کند؟

اصطلاح سی تی اسکن، توموگرافی کامپیوترییا CT ( مخفف computed tomography) به یک روش تصویربرداری اشعه ایکس کامپیوتری‌شده اشاره دارد که در آن یک پرتو باریک از اشعه ایکس به بیمار میرسد و به سرعت در اطراف بدن میچرخد ​​و سیگنالهایی تولید میکند که توسط رایانه پردازش میشود تا تصاویری مقطعییا تصاویر برشهای از بدن را ایجاد کند. این برشها تصاویر توموگرافی نامیده میشوند و اطلاعات دقیقتری نسبت به اشعه ایکس معمولی دارند. وقتی تعدادی برش پیدرپی توسط رایانه جمعآوری میشوند، میتوان آنها را به صورت دیجیتالی روی هم قرار داد و تصویری سه بعدی از بیمار ایجاد کرد که امکان شناسایی و مکان‌سنجی آسانتر ساختارهای اصلی و همچنین تومورها یا ناهنجاریهای احتمالی را فراهم میآورد.

فهرست مطالب ارائه‌شده:

  • دستگاه سی تی اسکن چگونه کار میکند؟
  • چه زمانی سی تی اسکن کنیم؟
  • عامل کنتراست در CT چیست؟
  • آیا این روش تصویربرداری خطر دارد؟
  • نمونه هایی از پروژههای تأمینشده توسط NIBIB با استفاده از توموگرافی کامپیوتری

دستگاه سی تی اسکن چگونه کار می کند؟

بر خلاف اشعه ایکس معمولیکه از یک لوله اشعه ایکس ثابت استفاده میکندسی تی اسکن از یک منبع اشعه ایکس موتوردار استفاده میکند که در اطراف دهانه دایهای شبیه به دونات به نام دروازه (gantry) میچرخد. در طول سی تی اسکن، بیمار روی تخت خوابیده و به آرامی از زیر دروازه حرکت میکند در حالی که لوله اشعه ایکس به دور بیمار میچرخد ​​و پرتوهای باریک اشعه ایکس را در بدن بیمار شلیک میکند. اسکنرهای سی تی به فیلم جای از آشکارسازهای اشعه ایکس دیجیتال مخصوصی استفاده میکنند که دقیقاً روبروی منبع اشعه ایکس قرار دارند. اشعه ایکس در همان راستایی که از بیمار خارج میشود، توسط آشکارسازها گرفته شده و به رایانه منتقل میشود.

هر بار که منبع اشعه ایکس یک دور کامل را می‌ر‌چرخد، رایانه‌ی دستگاه سی تی اسکن از تکنیکهای ریاضی پیچیده برای ساختن یک قطعه تصویر دو بعدی از بیمار استفاده میکند. ضخامت بافت نشان داده شده در هر برش تصویر بسته به دستگاه CT مورد استفاده متفاوت است، اما معمولاً بین ۱ تا ۱۰ میلیمتر متغیر است. هنگامی که یک تکه تکمیل میشود، تصویر ذخیره میشود و تخت موتوردار به صورت تدریجی به جلو حرکت میکند. سپس فرایند اسکن اشعه ایکس برای تولید یک قطعه تصویر دیگر تکرار میشود. این روند تا زمانی ادامه می یابد که تعداد برشهای مورد نظر جمعآوری شود.

برشهای تصویر میتوانند به صورت جداگانه نمایش داده شوند یا توسط کامپیوتر روی هم قرار گیرند تا یک تصویر سه بعدی از بیمار ایجاد شود که اسکلت، اندامها و بافتها و همچنین هرگونه ناهنجاری که پزشک سعی در شناسایی آن دارد را نشان دهد. این روش دارای مزایای زیادی از جمله قابلیت چرخاندن تصویر سه بعدی در فضا یا مشاهده پیدرپی اجزا است و پیدا کردن محل دقیق مکان مورد نظر را آسانتر میکند.

تصویر سی تی

Photo by MART PRODUCTION from Pexels

چه زمانی سی تی اسکن کنیم؟

از سی تی اسکن میتوان برای شناسایی بیماری یا آسیب در مناطق مختلف بدن استفاده کرد. به عنوان مثال، سی تی اسکن یک ابزار غربالگری مفید برای تشخیص تومورها یا ضایعات احتمالی در شکم است. در صورت مشکوک بودن به انواع بیماریهای قلبی یا ناهنجاریها، ممکن است پزشک شما سی تی اسکن قلب را تجویز کند. CT همچنین میتواند برای تصویربرداری از سر به منظور تعیین محل جراحات، تومورها، لختههای منجر به سکته مغزی، خونریزی و سایر شرایط استفاده شود. این دستگاه میتواند از ریهها تصویر بگیرد تا وجود تومورها، آمبولی ریه (لخته شدن خون)، مایعات اضافی و سایر شرایط مانند آمفیزم یا ذاتالریه را آشکار کند. سی تی اسکن بهویژه برای تصویربرداری از شکستگیهای پیچیده استخوانی، مفاصل به شدت فرسوده یا تومورهای استخوانی نیز مفید است، زیرا معمولاً جزئیات بیشتری نسبت به یک عکسبرداری معمولی ایجاد میکند.

ماده کنتراست سی تی چیست؟

مانند سایر اشعههای ایکس، ساختارهای متراکم در بدنمانند استخوانبهراحتی قابل تصویربرداری هستند، در حالی که بافتهای نرم از نظر توانایی در متوقف کردن اشعه ایکس متفاوت هستند و بنابراین، ممکن است مشاهده‌ی آن‌ها ضعیف یا مشکل باشد. به همین دلیل، مواد حاجب داخل وریدی (IV مخفف intravenous) ایجاد شدهاند که در اسکن اشعه ایکس یا سی تی بسیار قابل مشاهده هستند و استفاده از آنها در بیماران بیخطر است. به عنوان مثال، برای بررسی سیستم گردش خون، یک ماده حاجب بر پایه ید (iodine) به جریان خون تزریق میشود تا به روشن شدن رگهای خونی کمک کند. این نوع آزمایش برای جستجوی انسداد احتمالی در رگهای خونی، از جمله در عروق قلب استفاده میشود. مواد حاجب خوراکی، مانند ترکیبات بر پایه باریم (barium)، برای تصویربرداری از دستگاه گوارش، از جمله مری، معده و دستگاه گوارش استفاده میشود.

آیا این روش تصویربرداری خطر دارد؟

سی تی اسکن میتواند شرایط احتمالی تهدیدکننده زندگی مانند خونریزی، لخته شدن خون یا سرطان را تشخیص دهد. تشخیص زودهنگام این شرایط میتواند به طور بالقوه نجاتدهنده زندگی باشد. با این حال، سی تی اسکن از اشعه ایکس استفاده میکند و اشعه ایکس تشعشع یونیزه‌کننده تولید کند. تشعشع یونیزهکننده میتواند اثرات بیولوژیکی در بافت زنده داشته باشد و این خطرناک است و با افزایش تعداد مواجههها با دستگاه سی تی در طول زندگی افراد افزایش مییابد. با این حال، خطر ابتلا به سرطان بخاطر در معرض اشعه ایکس قرار گرفتن به طور کلی اندک است.

اگر ناحیهای از بدن که تصویربرداری میشود در اطراف شکم یا لگن نباشد، سی تی اسکن در زنان باردار هیچ خطری برای نوزاد ندارد. به طور کلی، در صورت نیاز به تصویربرداری از شکم و لگن، پزشکان ترجیح میدهند از آزمایشاتی استفاده کنند که از اشعه استفاده نمیکند ، مانند MRI یا سونوگرافی. با این حال، اگر هیچ یک از اینها نتواند پاسخهای مورد نیاز را ارائه دهد، یا شرایط اضطراری یا محدودیت زمانی دیگری وجود داشته باشد، CT ممکن است یک گزینه تصویربرداری جایگزین قابل قبول باشد.

در برخی از بیماران، مواد حاجب ممکن است باعث واکنشهای آلرژیک یا در موارد نادر باعث نارسایی موقتی کلیه شوند. عوامل کنتراست IV نباید برای بیمارانی که دارای عملکرد غیرطبیعی کلیه هستند تجویز شود زیرا ممکن است باعث کاهش بیشتر عملکرد کلیه شده و حتی ممکن است گاهی دائمی شود.

کودکان نسبت به تشعشع یونیزه‌کننده حساستر هستند و طول عمر بیشتری دارند و بنابراین نسبت به بزرگسالان در خطر نسبی بیشتری برای ابتلا به سرطان هستند. والدین می‌توانند از تکنسین یا پزشک بپرسند آیا تنظیمات دستگاه برای کودکان تنظیم شده است.

اسکن سی تی

Photo by MART PRODUCTION from Pexels

نمونه هایی از پروژههای تأمینشده توسط NIBIB با استفاده از توموگرافی کامپیوتری

سی تی اسکن اختصاصی سینه: NIBIB تحقیقاتی را برای توسعه سی تی اسکن اختصاصی سینه انجام میدهد که امکان تصویربرداری سه بعدی از پستان را فراهم کرده و میتواند به رادیولوژیستها در تشخیص تومورهایی که از نظر پیدا شدن دشوار هستند کمک کند. اسکنر، دوز تشعشعی مشابه با دوز استاندارد اشعه ایکس در ماموگرافی تولید میکند و نیازی به فشردهسازی سینه نیست. در این نوع سی تی اسکن سینه، فرد روی شکم خود در روی یک میز بزرگ با دهانه مخصوص برای قرار گرفتن سینه دراز می‌کشد. اسکنر بدون عبور از قفسه سینه به دور سینه میچرخد​​، بنابراین میزان اشعهای که در سی تی اسکن معمولی به قفسه سینه وارد میشود را کاهش میدهد.

کاهش تشعشع ناشی از سی تی اسکنهای معمول: NIBIB از محققان خواست تا ایدههای پیشگامانهای را ارائه دهند که به کاهش اساسی میزان تابش مورد استفاده در سی تی اسکن کمک کند. پنج پروژه جدید از طریق این امکان در حال انجام است و نشاندهنده رویکردهای خلاقانه، نوآورانه و بینرشتهای است. در ادامه میتوانید درمورد آنها بیشتر بخوانید:

پروژه تصویربرداری سفارشی
وب استیمن، دانشگاه جان هاپکینز

میزان تابش مورد نیاز برای سی تی اسکن به چند متغیربستگی دارد مانند اندازه بیمار، قسمتی از بدن که اسکن میشود و مورد تشخیصی. به عنوان مثال، بیماران کوچکتر نسبت به بیماران بزرگتر به اشعه کمتری نیاز دارند و اسکن قسمت متراکمتر بدن، مانند بافت نرم نزدیک لگن، به اشعه بیشتری نسبت به اسکن ریهها نیاز دارد. علاوهبراین، کارهای تشخیصی که نیاز به وضوح بالای تصویر دارند، مانند هدف قرار دادن تومور ضعیف، به طور کلی به تابش بیشتری نیاز دارند. هدف این پروژه اصلاح سختافزار و نرمافزار سیستمهای CT مدرن است تا دستگاه بتواند شکل، موقعیت و شدت اشعه ایکس را با سناریوی تصویربرداری خاص تطبیق دهد. این تحقیق از مدلهای آناتومیکی خاص بیمار و مدلهای ریاضی عملکرد تصویربرداری استفاده میکند تا اشعه ایکس را در جایی که مورد نیاز است هدایت کند و در نتیجه، از قرار گرفتن در معرض اشعه ایکس در مواردی که نیازی به آن نیست، جلوگیری کرده یا این موارد را محدود کند. این کار به حداکثر رساندن عملکرد تصویربرداری برای کارهای تشخیصی خاص و در عین حال کاهش تابش اشعه کمک میکند.

پروژه ساخت ابزار برای محققین
سینتیا مک کالو، کلینیک مایو

هدف از این پروژه توسعه منابعی است که جامعه تحقیقاتی را قادر میسازد تا به راحتی رویکردهای جدیدی را برای کاهش دوز تابش سی تی اسکنهای معمول ایجاد کرده و آن‌ها را مقایسه کنند بدون اینکه دقت تشخیص دستخوش تغییر شود. تاکنون، این امر مستلزم ایجاد کتابخانهای از دادههای خام از سی تی اسکن بیماران بود که محققان میتوانستند برای آزمایش رویکردهای جدید آن را دستکاری کرده و روشهای مبتنی بر رایانه را برای ارزیابی رویکردهای جدید توسعه دهند، به طوری که محققان مجبور نباشند فقط به تشخیص رادیولوژیستها اعتماد کنند. زیرا این کار پرهزینه و وقتگیر است. با استفاده از این منابع، محققان نشان دادند که پتانسیل قابل توجهی برای کاهش دوز تشعشع در معاینه CT شکم، که از بالاترین دوزهای CT در استفاده بالینی رایج است وجود دارد.

پروژه پردازش سریعتر
جفری فسلر، دانشگاه میشیگان

برای کاهش تابش و در عین حال تولید تصاویر CT با کیفیت خوب، روشهای پیچیدهتری برای پردازش دادههای خام از سیستم CT مورد نیاز است. این روشهای پیشرفته، که الگوریتمهای بازسازی تصویر نامیده میشوند، میتوانند به طول زمان محاسبه زیادی نیاز داشته باشند، بنابراین در حال حاضر فقط برای برخی از بیماران قابل استفاده هستند. هدف این پروژه توسعه الگوریتمهایی است که به اندازه کافی سریع هستند تا بتوان از تصویربرداری CT با دوز پایین برای هر بیماری استفاده کرد.

تحقیقات سی تی

Photo by MART PRODUCTION from Pexels

پروژه یک رویکرد یکپارچه
نوربرت پلک، دانشکده پزشکی استنفورد

در هر مرحله از طراحی اسکنرهای سی تی، فرصتهایی برای ایجاد تغییر در کاهش دوز تابش وجود دارد. از آنجا که این تغییرات به هم مرتبط هستند، هدف این پروژه اتخاذ یک رویکرد یکپارچه، بررسی رویکردهایی مانند تغییر آشکارساز شمارش فوتون (بخشی از اسکنرCT که اشعه X را آشکار می‌کند)، روشنایی دینامیک اشعه ایکس (تنظیم میزان تابش استفاده شده در طول مدت اسکن) و روشهای بازسازی تصویر است. محققان معتقدند که این استراتژیهای ترکیبی میتواند منجر به کاهش ۸۰ درصدی دوز تشعشع در مقایسه با سیستمهای معمولی امروزی شود و همچنین باعث ایجاد تصاویر با وضوح بالاتر نیز خواهند شد.

پروژه SparseCT
ریکاردو اوتازو و دانیل سودیکسون، دانشکده پزشکی دانشگاه نیویورک

محققان دانشکده پزشکی دانشگاه نیویورک، بیمارستان Brigham and Women و شرکت Siemens Healthineers با هم همکاری میکنند تا یک روش جدید CT با دوز بسیار پایین به نام SparseCT را توسعه دهند. ایده اصلی پشت SparseCT این است که بیشتر اشعه ایکس را قبل از رسیدن به بیمار در سی تی اسکن مسدود کند، اما این کار را به گونهای انجام دهد که تمام اطلاعات ضروری تصویر را حفظ کند. این رویکرد یک دستگاه جدید مسدودکننده اشعه ایکس را با ریاضیات سنجش فشرده (compressed sensing) ترکیب میکند و به تصاویر اجازه میدهد از مجموعه دادههای کاهشیافته بازسازی شوند. سنجش فشرده را میتوان به فیلمبرداری با دوربین بسیار سریع اما کمپیکسل و سپس استفاده از ریاضیات برای تبدیل تصویر به کیفیت بالا تشبیه کرد.


ترجمه اختصاصی توسط مجله قرمز

منبع: موسسه ملی تصویربرداری زیست‌پزشکی و مهندسی پزشکی

(National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB) , Computed Tomography (CT))

برچسب‌ها :
  • دیدگاه شما

    0 دیدگاه