دانلود مقاله کاربرد سی تی اسکن ها در علم پزشکی و سیرتکاملی آن ها

(ELECTRON Beam Computed Tomography ( EBCT ( سی تی اسکن ) (ELECTRON Beam Computed Tomography ( EBCT با اینکه ظهور دستگاه CT اسکن و عرضه انواع spiral و mutislice آن ابزار توانمندی را برای تصویربرداری از اندامهای درون بدن فراهم کرده اند ، ولی هنوز هم تصویربرداری از اندامهای متحرک مثل قلب یکی از محدودیتهای این ابزار است .

هر نوع حرکتی در حین تصویربرداری باعث ایجاد آرتیفکت و ناواضحی و در نتیجه کاهش قدرت تفکیک فضایی می شود .

با پیشرفت سیستم های CT زمان لازم برای اسکن کوتاهتر می شد ولی هنوز هم این زمان برای تصویربرداری از قلب به اندازه کافی کم نبود زیرا برای تصویربرداری از قلب زمانهایی در حد یک دهم ثانیه یا کمتر لازم است تا آرتیفکت های ناشی از حرکت ایجاد نشود .

این محدودیت با استفاده از CT اسکن با اشعه الکترونی ( EBCT) رفع شد .

EBCT یک سیستم CT اسکن با سرعت بسیار زیاد است که مخصوص تصویربرداری از قلب در حال ضربان طراحی شده است .

EBCT با عناوینی همچون CineCT ، Fifth .generationCT CT ، Scanning electron beam CT و ultra fast CT نامیده می شود .

- مراحل تکامل اسکنر EBCT اساس و کارکرد اسکنر EBCT برای اولین بار توسط colleagues و Douglas Boyd در سال 1979 در نتیجه تحقیقات انجام شده در دانشگاه کالیفرنیا واقع در سانفرانسیسکو در دهه هفتاد میلادیبیان گردید .

در سال 1983 شرکت Imatron اسکنر CT بسیار سریع Boyd را برای تصویربرداری از قلب و سیستم گردش خون بهبود بخشید .

در آن زمان این دستگاه با نامهایی چون cardiovascular computed tomography ( CVCT ) یا CineCT شناخته می شد .

امروزه این دستگاه EBCT نامیده می شود و انتظار می رود در آینده ای نزدیک تعداد بسیار بیشتری از این دستگاه ها مورد استفاده قرار گیرد .

( تا اواخر سال 2000 میلادی تعداد 25 دستگاه EBCT در امریکا و 30 دستگاه نیز در اروپا و آسیا مورد استفاده قرار گرفته اند ) توانمندی های بالقوه EBCT موجب تولید تصاویری با قدرت تفکیک بالا از اندامهای متحرک مثل قلب بدون آرتی فکت ناشی از حرکت می شود .

از این اسکنر می توان برای تصویربرداری از قلب و سایر قسمتهای بدن در کودکان و بزرگسالان استفاده کرد زیرا طراحی این دستگاه امکان جمع آوری اطلاعات را ده برابر سریعتر از CT های مرسوم فراهم کرده است .

اصول و اجزاء EBCT طراحی سیستم EBCT با CT های مرسوم متفاوت است که این تفاوتها در زیر آورده شده است : 1- مبنای اسکنر EBCT استفاده از فن آوری اشعه الکترونی است و در این سیستم ها تیوب اشعه x وجود ندارد .

2- در این سیستم ها حرکات مکانیکی در اجزاء دستگاه وجود ندارد 3- نحوه جمع آوری اطلاعات در EBU با CT های مرسوم متفاوت است .

در انتهای دستگاه EBCT یک تفنگ الکترونی قرار دارد که یک دسته الکترونی با انرژی 130 کیلوالکترون ولت تولید می کند.

این دسته الکترونی بوسیله یک کویل الکترومغناطیسی شتاب می گیرد و کانونی می شود که با یک زاویه معین منحرف می شود و به یکی از چهار حلقه هدف تنگستنی برخورد می کند .

حلقه های هدف ثابت هستند و شعاع آنها cm 90 است که یک قوس 210 درجه را تشکیل می دهند .

شعاع الکترونی در طول حلقه هدایت می شود که می تواند به صورت منفرد یا به صورت توالی به کار رود .

در نتیجه پخش حرارت مشکلی مانند آنچه در سیستمهای CT اسکن مرسوم وجود دارد ایجاد نمی کند .

وقتی که شعاع الکترونی با هدف تنگستنی برخورد می کند اشعه x تولید می شود .

محدود کننده ها دسته اشعه x تولید شده را به شکل یونی در می آورند که از یون بیمار عبور می کنند .

که در یک میدان اسکن 47 سانتی متر قرار دارد تا به دتکتورها به صورت یک قوس در دو ردیف کنار هم قرار گرفته اند برخورد کنند .

دتکتورها در مقابل حلقه تنگستنی قرار دارند و در دو ردیف جداگانه قرار گرفته اند که شعاع آنها 5/67 سانتی متر است که تشکیل یک قوس 216 درجه را می دهند .

ردیف اول شامل 864 دتکتور است که اندازه هر کدام نصف دتکتورهای حلقه دوم است که 432 دتکتور دارد .

این نحوه قرارگیری دتکتورها این امکان را فراهم می کند که در زمان استفاده از یکی از حلقه های هدف اطلاعات مربوط به دو مقطع جمع آوری شود وقتی به طور متوالی از هر چهار حلقه استفاده می شود می توان اطلاعات مربوط به هشت مقطع را جمع آوری کرد .

دتکتورها از مواد جامد که شامل کریستالهای لومینسانت و کادمیوم تنگستن هستند تشکیل شده اند ( که اشعه x را به نور تبدیل می کنند ) این قسمت به یک سلیکونی چسبیده است که نور را به جریان تبدیل می کندکه خود این قسمت نیز به یک پیش تقویت کننده متصل است .

خروجی دتکتورها به سیستم جمع آوری اطلاعات data acquisition system ( DAS ) فرستاده میشود توموگرافی ( سی تی اسکن ) توموگرافی - سیستمهای توموگرافی حرکتی: اطلاعات مربوط به عمق را در بر دارد و در همه سطوح به جز سطح مورد نظر ، عدم وضوح یا رنگ باختگی حرکت عمومی ایجاد می کند.

در این روش لوله اشعه ایکس و فیلم را حول محوری واقع در صفحه مورد نظر از بدن حرکت میدهند.

و اسکن به صورت خطی یا پیچشی یا دایره ای صورت می گیرد.

قدرت این روش برای جداکردن یک روش خاص محدود است چون فقط می تواند صفحات غیر دلخواه را کم رنگ کند.

کیفیت وضوح تصویر با رادیوگرافی معمولی فرقی ندارد.

توموگرافی محوری کامپیوتری این مزیت را دارد که قادر به تولید تصویر ایزوله از یک قسمت و حذف کامل قسمتهای دیگر است.

- اسکنرهای توموگرافی محوری کامپیوتری(CAT) - محاسن: 1.

به دلیل تولید تصاویر مقطعی مستقل عوامل تداخلی سطح دلخواه را کاهش نمیدهند.

2.

فقط قسمت مورد نظر پرتودهی می شود ، در نتیجه دوز اشعه ایکس کم است.

3.

اختلافات تضعیف بافتی کمتر از یک درصد را می توان مشاهده کرد.

1.1.2.

CT اسکن مقطع نگاری کامپیوتری: اسکنر آن انقلابی در عرصه پزشکی بوجود اورده است زیرا این اسکنر تصویررا به طور معمول ثبت نمیکند .در این اسکنر هیچ گیرنده تصویر عمومی مثل فیلم یا تیوب تقویت کننده تصویر وجود ندارد در این جا بیمار مستقیما در عرض باریکه پرتو X قرار میگرد.

پرتو تشکیل دهنده تصویر تضعیف شده بوسیله آشکار ساز اندازه گیری میگردد.حاصل این اندازه گیر به یک کامپیوتر فرستاده می شود،سپس کامپیوتر سیگنال رسیده از اشکار ساز را تحلیل کرده وتصویر را بازسازی می کندو تصویر نهایی را بر روی یک نمایشگر نشان می دهد.این تصویر را می توان برای ارزیابی های بعدی به صورت عکس درآورد.

بازسازی تصویری که از برش عرضی آناتومی بدن بدست آمده با استفاده از الگوریتم صورت میگیرد کیفیت تصویری که از اسکنرهای آن بدست می آیدو بسیار بیشتر از رادیوگرافی معمولی است.

اصول عملکرد: هنگامی که با تکنینک رادیوگرافی معمولی محدوده شکم به تصویر کشیده می شود تصویر به طور مستقیم بر روی گیرنده تصویر به وجود می آید که این تصویر دارای کنتراست نستبا کمی است .

تصویر به اندازه مورد نظر واضح نیست زیرا همه ساختارهای آناتومی داخل شکم بر روی هم افتاده اند.

برای مشاهده بهتر یک ساختار شکم مثل کلیه ها مقطع نگاری معمولی (conventional tomography) را میتوان مورد استفاه قرار داد در مقطع نگاری معمولی به علت اینکه ساختارهایی که بالا و پایین ساختار مورد نظر قرار دارند محو می شوند ساختار مورد نظر دارای کنتراست بیشتری خواهد بود و ضمنا تصاویر کمتر دچار تیرگی و محو شدگی خواهد بود مقطع نگاری معمولی مقطع نگاری محوری (axial tomography) است زیرا صفحه تصویر موازی با محور طولی بدن است که نتیجه این امر تصاویر coronalو, sagittal است .در scan آن تصویر بصورت عرضی یا مقطعی است و تصویر عمود بر محور طولی بدن است.

منبع پرتو ایکس و آشکار ساز به گونه ای به یکدیگر متصل می شوند که همزمان با هم حرکت کنند.هنگامی که منبع اشکار سازی جاروب روی مقطع عرضی بیمار را انجام میدهد ساختارهای داخلی بدن بنابر چگالی جرمی وعدد موثرشان باریکه پرتو X راتضعیف می کنند.

شدت پرتو گرفته شده توسط آشکار ساز مطابق با الگوی تضعیف یک intensity profile را تشکیل می دهد با تکرار حرکت انتقالی منبع آشکار ساز تعداد بیشتری protection بدست می آید.

سپس این داده ها ی بدست آمده برای پردازش و بازسازی تصویر به کامپیوتری فرستاده می شود.

اسکن با اشعه الکترونی ( EBCT) ( سی تی اسکن ) ELECTRON Beam Computed Tomography >> EBCT CT اسکن با اشعه الکترونی ( EBCT) با اینکه ظهور دستگاه CT اسکن و عرضه انواع spiral و mutislice آن ابزار توانمندی را برای تصویربرداری از اندامهای درون بدن فراهم کرده اند ، ولی هنوز هم تصویربرداری از اندامهای متحرک مثل قلب یکی از محدودیتهای این ابزار است .

این محدودیت با استفاده از CT اسکن با اشعه الکترونی ( EBCT) رفع شد.

BECT با عناوینی همچون CineCT ، Fifth.generationCT CT ، Scanning electron beam CT و ultrafast CT نامیده می شود .

- مراحل تکامل اسکنر EBCT اساس و کارکرد اسکنر EBCT برای اولین بار توسط colleagues و Douglas Boyd در سال 1979 در نتیجه تحقیقات انجام شده در دانشگاه کالیفرنیا واقع در سانفرانسیسکو در دهه هفتاد میلادی بیان گردید .

- اصول و اجزاء EBCT طراحی سیستم EBCT با CT های مرسوم متفاوت است که این تفاوتها در زیر آورده شده است : 1- مبنای اسکنر EBCT استفاده از فن آوری اشعه الکترونی است و در این سیستم ها تیوب اشعه x وجود ندارد .

2- در این سیستم ها حرکات مکانیکی در اجزاء دستگاه وجود ندارد .

3 - نحوه جمع آوری اطلاعات در EBU با CT های مرسوم متفاوت است .

خروجی دتکتورها به سیستم جمع آوری اطلاعات data acquisition system ( DAS ) فرستاده میشود .

توموگرافی ( سی تی اسکن ) توموگرافی - سیستمهای توموگرافی حرکتی: اطلاعات مربوط به عمق را در بر دارد و در همه سطوح به جز سطح مورد نظر ، عدم وضوح یا رنگ باختگی حرکت عمومی ایجاد می کند.

BECT با عناوینی همچون CineCT ، ، Scanning electron beam CT و ultrafast CT نامیده می شود .

سی تی اسکن (CT-SCAN) این شیوه تصویر برداری در حقیقت به معنی تصویر گیری مقطعی و عرضی از اعضای بدن می‌باشد.

اما دارای اسامی مختلفی است که از آن جمله می‌توان به CAT مخفف کلمات Computerized Axial Tomography به معنی توموگرافی کامپیوتری محوری می‌باشد.

CTAT مخفف کلمات Computerized trans Axial Tomography به معنی توموگرافی کامپیوتری عرضی محوری می‌باشد.

CTR مخفف کلمات computerized trans Recanstration ، CDT مخفف کلمات computerized Digital Tomography به معنی توموگرافی دیجیتالی کامپیوتری می‌باشد.

اما نام ترجیحی آن که در کتابها و کاربردهای پزشکی بکار می‌رود کلمه CT اسکن مخفف کلمات computerized tomography scan می‌باشد که کلمه scan اسکن به معنی تقطیع کردن و واژه توموگرافی از Tomo به معنی برش یا قطعه و graphy به معنی شکل و ترسیم است، گرفته شده است.

در اصل به معنی تصویرگیری از برشهای قطع شده از یک عضو به صورت کامپیوتری می‌باشد.

ساختمان یک دستگاه سی‌تی اسکن یک دستگاه اسکن توموگرافی کامپیوتری از یک میز برای قرار گرفتن بدن بیمار ، یک گانتری که سر بیمار در آن قرار می‌گیرد، یک منبع تولید اشعه ایکس ، سیستمی برای آشکار کردن تشعشع خارج ‌شده از بدن ، یک ژنراتور اشعه ایکس ، یک کامپیوتر برای بازسازی تصویر و کنسول عملیاتی که تکنولوژیست رادیولوژی بر آن قرار می‌گیرد، تشکیل شده است.

اصول کار دستگاه سی‌تی اسکن پس از اینکه بدن بیمار بر روی میز و سر آن در گانتری قرار گرفت و شرایط دستگاه بر حسب ناحیه مورد تصویر برداری تنظیم شد، یک دسته پرتو ایکس توسط کولیماتور (محدودکننده دسته اشعه) به صورت یک باریکه در آمده و از بدن بیمار رد می‌شود (پالس می‌شود).

مقداری از انرژی اشعه هنگام عبور از بدن جذب و باقیمانده اشعه با عنوان پرتو خروجی که از بدن بیمار عبور می‌کند توسط آشکار سازی که مقابل دسته پرتو ایکس قرار دارد، اندازه ‌گیری شده و بعد از تبدیل به زبان کامپیوتری در حافظه کامپیوتر ذخیره می‌شود.

بلافاصله پس از اینکه اولین پالس اشعه بطرف بیمار فرستاده و اندازه‌گیری شد و لامپ اشعه ایکس یک حرکت چرخشی بسیار کم انجام داد، دسته پرتو ایکس دوباره پالس شده ، مجددا اندازه‌گیری می‌شود و در حافظه کامپیوتر ذخیره می‌گردد.

این مرحله چند صد یا چند هزار بار بسته به نوع دستگاه تکرار می‌شود تا تمام اطلاعات مربوط به عضو مورد نظر در حافظه کامپیوتر ذخیره شود.

کامپیوتر میزان اشعه‌ای را که هر حجم معینی از بافت جذب می‌کند، اندازه ‌گیری می‌کند.

این حجم بافتی را واکسل (Voxel) می‌نامند که مشابه چند میلیمتر مکعب از بافت بدن می‌باشد.

در سی ‌تی ‌اسکن یک لایه مقطعی از بدن به این واکسلهای ریز تقسیم می‌شود، که با توجه به مقدار جذب اشعه‌ای که توسط هر کدام از این واکسلها صورت می‌گیرد، یک شماره نسبت داده می‌شود.

این شماره‌ها نیز بر روی تصویر که بر صفحه تلویزیون مانند کامپیوتر می‌افتد، یک چگالی با معیار خاکستری (از سفید تاسیاه) اختصاص داده می‌‌شود.

نمایش هر کدام از واکسلها را بر روی مونیتور یک پیکسل (Pixl) می‌گویند.

یعنی واکسلها حجم سه بعدی و پیکسلها دو بعدی می‌باشند و هر چه تعداد پیکسلها بر روی مونیتور بیشتر باشد تصویر واضح‌تر و قابل تفکیک‌تر است.

اعدادی که با توجه به مقدار جذب اشعه به هر بافت اختصاص داده می‌شود، را اعداد سی ‌تی یا اعداد هانسفیلد می‌نامند.

بطور مثال بافت چربی کمتر از بافت عضلانی و بافت عضلانی کمتر از بافت استخوانی اشعه را جذب می‌کند.

بنابراین بطور مثال استخوان 400+ ، آب صفر و چربی 50 و هوا 500 می‌باشد که هر چه مقدار این اعداد کمتر باشد، بر روی فیلم سی‌تی اسکن آن قسمت طبق معیار خاکستری بیشتر به سمت سیاهی تمایل دارد و برعکس هرچه عدد سی‌ تی مثل استخوان بالا باشد تصویر به سمت سفیدی تمایل دارد.

گاهی برای مشخص ‌تر شدن اعضایی که دارای چگالی شبیه به هم هستند از مواد کنتراست‌ زا استفاده می‌شود که تفاوت را به خوبی مشخص کند.

کاربرد تشخیص بیماریهای مغز و اعصاب چون سی ‌تی اسکن می‌تواند تفاوت بین خون تازه و کهنه را به تصویر بکشد، به همین دلیل برای نشان دادن موارد اورژانس بیماریهای مغزی بهترین کاربرد را دارد.

بیمارهای مادر زادی مانند بزرگی یا کوچکی جمجمه .

تشخیص تومورهای داخل جمجمه‌ای و خارج مغزی .

خونریزی در قسمت‌های مختلف مغز و سکته‌های مغزی .

تشخیص بیماری اعضای داخل شکمی مانند کبد ، لوزالمعده ، غدد فوق کلیوی.

بررسی بیماریهای ریه.

دیدکلی اگر با یک درخواست سی‌تی اسکن ، به بخش سی‌تی اسکن یک بیمارستان مراجعه کرده باشید، شاید برای شما این سوال پیش آمده باشد که فرو رفتن در یک دستگاه تونل مانند و بی حرکت ماندن برای مدتی در داخل آن شما را دچار دلهره می‌کند یا نه.

آیا با توجه به اخبارهای رادیو و تلویزیون راجع به خطرات اشعه ایکس خطری شما را تهدید می‌کند یا نه؟

یا اینکه چگونه یک کارشناس رادیولوژی بعد از قرار دادن شما در داخل دستگاه خود به اتاق دیگری رفته و از پشت یک شیشه بزرگ و یک کامپیوتر چه کاری انجام می‌دهد و با بلندگو با شما صحبت می‌کند؟

تاریخچه در سال 1917 میلادی یک ریاضیدان اتریشی به نام رادون (J.Radon) ثابت کرد که یک شیئی دو یا سه بعدی را می‌توان با گرفتن بی‌نهایت عکس از آن در جهات مختلف به تصویر کشید که پایه‌ای برای سی‌تی اسکن محسوب می‌شد.

در سال 1956 دانشمندی به نام بارسول (Barcewell) نقشه خورشیدی از تصاویر شعاع‌ها درست کرد.

در سال 1961 الدندرف (oldendorf) و در سال 1963 آلن کورمارک (Allencormarck) اندیشه‌هایی از سی‌تی اسکن را فهمیده و مدلهایی در حد آزمایشگاهی ساخته‌اند.

در سال 1968 کول (kuhl) و ادواردز (Edwords) یک دستگاه اسکن مکانیکی برای تصویری از هسته ساخته‌اند که موفق بودند.

اما نتوانستند کار خود را در حد رادیولوژی تشخیصی ، توسعه دهند.

تا اینکه در سال 72-1970 اصول ریاضی گفته ‌شده توسط ریاضیدان انگلیسی (God feryhaunsfield) بکار گرفته شد و توانست یک دستگاه سی‌تی اسکن را بسازد و جهت مصرف بالینی معرفی کند.

در سال 1979 جایزه نوبل بطور مشترک به پروفسور آلن کورمارک و گاد فری هانسفیلد تعلق گرفت.

سیر تحولی و رشد مانند تمام رشته‌های تصویر گیری پزشکی (رادیولوژی) دستگاه‌های سی‌تی اسکن بطور مداوم تغییر کرده و بوسیله کارخانه‌ها و سازندگان مختلف پیش رفته است.

دستگاه اولیه که بوسیله هانسفیلد و توسط شرکت EMI ساخته شده بود، فقط برای ارزیابی مغز طراحی شده بود، که دستگاه نسل اول یا EMI نام داشت.

مدت‌ زمان کوتاهی نگذشت که نسل دوم دستگاه‌های سی‌تی اسکن با امکانات بیشتر به بازار آمد و نسل سوم این دستگاه‌ها با امکاناتی از جمله کم شدن زمان تصویر گیری معرفی شد.

هم ‌اکنون نسل چهارم با سرعت خیلی بالا و امکانات بهینه و نتایج عالی موجود می‌باشد.