کاربرد سی تی اسکن اسپیرال در تصویربرداری پزشکی

دکتر مهیار غفوری؛ متخصص رادیولوژی

در کنگره سالیانه انیستیتو رادیولوژی بریتانیا در آوریل 1972، هانسفیلد یک پژوهشگر شرکت EMI در میدلسکس انگلستان، ابداع یک روش تصویربرداری و انقلابی نو را اعلام کرد که او آن را «اسکن‌گیری عرضی محوری کامپیوتریزه» نامید. فکر اساسی آن کاملا ساده بود: یک مقطع نازک از سر (یک لایه توموگرافیک) از زوایای متعدد به‌وسیله یک شعاع نازک اشعه ایکس امتحان شده، اشعه منتقل شده بوسیله یک دتکتور (آشکارساز) اندازه‌گیری شده بود و برای تحلیل به‌وسیله الگوریتم ریاضی به کامپیوتر داده و به‌صورت تصویر توموگرافیک بازسازی گردیده بود. تصویر به‌دست آمده خصوصیات جالب توجهی داشت که قبلا هرگز در تصویرهای رادیوگرافی دیده نشده بود. این تصویر اختلاف رادیوگرافیک بین بافت‌های نرم مختلف را به خوبی نشان می‌داد. لخته خون، ماده خاکستری مغز، ماده سفید مغز،CSF و تومورها به صورت عناوین جداگانه‌ای ظاهر شدند. 

با اینکه دستگاه‌های نسل 3 و4 با حذف حرکات عرضی، سرعت انجام اسکن را به نحو بارزی افزایش دادند، ولی هنوز این زمان برای انجام برخی اعمال پیشرفته بیش از حد طولانی بود. اولا برای بی‌حرکت شدن بدن بیمار در زمان انجام اسکن می‌بایست بیمار در هر بار گردش تیوب بیمار تنفس خود را نگاه دارد که در مورد برخی بیماران امکانپذیر نیست و حتی در مورد بیمارانی که قادر به همکاری مناسب هستند هر بار نگهداشتن تنفس و انجام یک اسکن حدود نیم دقیقه طول می‌کشد، بنابراین برای تهیه 30 مقطع حدود 15-10 دقیقه زمان نیاز است که بسیار طولانی به‌نظر می‌رسد؛ ثانیا در مورد برخی تصویربرداری‌های تخصصی مانند سی‌تی‌اسکن دینامیک لازم است پس از تزریق ماده حاجب ارگان مورد نظر مانند کبد یا کلیه ها با فاصله هر چند ثانیه اسکن شوند تا روند عبور ماده حاجب از این اعضاء بررسی گردد و یا در انجام سی تی آنژیوگرافی لازم است پس از تزریق ماده حاجب کل طول رگ مورد نظر با سرعت بسیار بالا اسکن شود و دستگاه مسیر عبور ماده حاجب را با همان سرعت گردش خون دنبال کند.

دستگاه‌های سی‌تی‌اسکن اسپیرال به‌دنبال احساس نیاز به دستیابی به سرعت‌های بالا طراحی شدند. در این دستگاه‌ها تیوب مولد اشعه ایکس به‌جای گردش‌های مقطعی جداگانه و انجام اسکن‌های تک تک، به‌طور یکنواخت شروع به دوران دائم کرده و همزمان بیمار از میان حلقه دستگاه عبور می‌کند؛ در نتیجه اشعه ایکس به‌صورت مارپیچی و مانند یک فنر(Helical - Spiral)  از بدن بیمار عبور و کل ناحیه مورد نظر را سریعا و طی فقط چند ثانیه اسکن می‌کند. با اینکه دستگاه‌های سی‌تی‌اسکن اسپیرال تقریبا همان ساختمان کلی دستگاه‌های سی‌تی‌اسکن معمولی را دارند، ولی قابلیت انجام اسکن‌های سریع و فوق سریع باعث تحولی چشمگیر در موارد استفاده از سی‌تی‌اسکن و تصویربرداری‌های مدرن شده است.

در دستگاه‌های سی‌تی‌اسکن به‌علت ابعاد کوچک حلقه میانی دستگاه (Gantry) بیمار تنها می‌تواند در حالت خوابیده وارد دستگاه شود و لذا اسکن تنها در مقاطع آگزیال امکانپذیر است (بر خلاف MRI که در جهات دلخواه تصویر تهیه می‌شود). در بسیاری از موارد برای تشخیص دقیق محل و شکل عضو یا ضایعه، تصاویر آگزیال کافی نیست و تصاویر کرونال و ساژیتال برای درک فضایی موقعیت مورد نظر کمک زیادی می‌کند. در این موارد می‌توان تصاویر آگزیال موجود را توسط کامپیوتر دستگاه آنالیز کرد و تصاویر را به‌صورت ساژیتال یا کرونال بازسازی (Reconstruction) نمود. به این صورت که دستگاه اطلاعات حاصل از یک ناحیه خاص را از تمام مقاطع گرفته و آنها را به هم وصل می‌کند و یک تصویر جدید در جهت مورد نظر می‌سازد. بازسازی تصاویر در سی‌تی‌اسکن های نسل های 3و4 نیز امکان‌پذیر است، ولی چون تصاویر تهیه شده مقطع به مقطع و جدا از هم می‌باشند، تصاویر بازسازی شده حالت غیرممتد و پله‌پله دارند و جزییات در آنها به‌خوبی مشاهده نمی‌شوند؛ ولی دستگاه‌های سی‌تی‌اسکن اسپیرال به خاطر اسکن یکنواخت از یک ناحیه و داشتن اطلاعات از کل حجم ناحیه مورد نظر، بازسازی تصاویر را به نحو دقیق‌تری انجام داده و کیفیت تصاویر بالا و یکنواخت است و همانند تصاویر آگزیال اصلی می‌توان از آنها استفاده نمود. به عنوان مثال برای بازسازی تصویر یک منظره گسترده به صورت پانورامیک می‌توان با دوربین عکاسی چند عکس مجاور هم از منظره مورد نظر گرفت و پس از ظهور، آنها را به هم چسباند (بازسازی در سی‌تی‌اسکن معمولی) و یا می‌توان با یک دوربین فیلمبرداری کل  منطقه را از یک سمت به سمت دیگر به‌طور یکنواخت فیلمبرداری کرد (بازسازی در سی‌تی‌اسکن اسپیرال).

اطلاعات بسیار زیاد از کل حجم مورد بررسی در دستگاه‌های سی‌تی‌اسکن اسپیرال، علاوه بر بازسازی‌های معمولی در جهات استاندارد ساژیتال یا کرونال، ما را قادر می‌سازد که تصاویر را به صورت‌های دیگر نیز بازسازی کنیم. روش‌های گوناگون بازسازی تصاویر به‌صورت سه بعدی، یکی از قابلیت‌های شگفت‌آور دستگاه‌های سی‌تی‌اسکن اسپیرال جدید است که علاوه بر سرعت بسیار بالای اسکن مرهون پیشرفت علم کامپیوتر و قابلیت انجام محاسبات پیچیده فراوان در مدت زمان کوتاه می‌باشد که لازمه چنین بازسازی‌هایی است.

اضافه شدن نرم‌افزارهای پیشرفته سه‌بعدی‌سازی و امکاناتی نظیر‌MIP،SSD  وVRI  این امکان را به ما می‌دهد که کل بدن را به صورت یک حجم واحد در اختیار داشته باشیم و بتوانیم اعضای مورد نظر را به‌صورت سه‌بعدی و در موقعیت واقعی نسبت به هم به تصویر بکشیم و سایر اعضا را که مورد نظر نیستند از تصویر حذف کنیم. تصاویر را می‌توان به همان حالت سه‌بعدی به حرکت درآورد و از کلیه زوایا به آن نگاه کرد. این قابلیت‌ها به‌خصوص در مورد توده‌های فضاگیر با اشکال پیچیده بسیار کاربرد دارد و در درک شکل آنها و موقعیت و ارتباط‌شان با اعضای مجاور و تعیین ماهیت و منشا‌ء آنها کمک‌های شایانی می‌کند.

سی‌تی آنژیوگرافی یکی از روش‌های بسیار پرکاربرد است. در این روش پس از تزریق ماده حاجب، سی‌تی‌اسکن در زمان مناسب انجام شده و عروق مورد نظر انتخاب و بازسازی می‌شوند. با استفاده از این روش دیگر نیازی به کاتتریزاسیون بیمار نیست و تنها با انجام سی‌تی‌اسکن، تصویر عروق مورد نظر با کیفیت مناسب به دست می‌آید.

نرم‌افزارهای خاصی طراحی شده اند که قادر به بازسازی سطح درونی اعضاء توخالی مانند روده ها، عروق و مجاری تنفسی می‌باشند و تصاویری مشابه تصاویر حاصل از اندوسکوپی ارائه می‌کنند. با این روش بدون نیاز به وارد کردن اندوسکوپ به داخل بدن بیمار و تنها توسط بازسازی تصاویر موجود در سی‌تی‌اسکن می‌توان تصاویر کولونوسکوپی، برونکوسکوپی و آرتروسکوپی ایجاد کرد که به علت مشابهت آن به اندوسکوپی،Virtual Endoscopy  خوانده می‌شوند.
در چند سال اخیر با ساخت دستگاه های Multislice قابلیت تهیه چند مقطع همزمان تنها با یک دوران تیوب مولد اشعه ایکس به‌دست آمده که سرعت انجام اسکن را به حداکثر رسانده است. دستگاه‌های سی‌تی‌اسکن همچنان در حال پیشرفت می‌باشند و همزمان علم کامپیوتر نیز با شتاب روزافزون در حال پیشرفت است و این هر دو نوید سیستم‌های تصویربرداری کارآمدتری را در آینده می‌دهند.