یکی از روش هایی که در زمینه علوم تشخیصی هم در حوزه های مختلف تحقیقاتی و هم درمانی نقش به سزایی را ایفا می کند ، مقطع نگاری رایانه ای یا توموگرافی رایانه ای ( Computed Tomography ) یا همان سی تی اسکن می باشد . به وسیله این تکنیک می توان از بدن فرد بیمار تصاویری به صورت مقطعی و لایه لایه تهیه کرد و پزشک مربوطه با در اختیار داشتن بخش های مختلف درونی بدن می تواند به صورت دقیقتر بیمار را مورد بررسی قرار دهد .

تاریخچه

در سال ۱۹۱۷ 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 ۱۹۵۶ دانشمندی به نام بارسول (Barcewell) نقشه خورشیدی از تصاویر شعاع‌ها درست کرد. در سال ۱۹۶۱ الدندرف (oldendorf) و در سال ۱۹۶۳ آلن کورمارک (Allencormarck) اندیشه‌هایی از سی‌تی اسکن را فهمیده و مدلهایی در حد آزمایشگاهی ساخته‌اند. در سال ۱۹۶۸ 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 ۷۲-۱۹۷۰ 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 ۱۹۷۹ جایزه نوبل بطور مشترک به پروفسور آلن کورمارک و گاد فری هانسفیلد تعلق گرفت.

مقدمه

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.

در توموگرافی کامپیوتری که گاهی اوقات CT scan نیز نامیده می شود ، از تجهیزات مخصوص x- Ray استفاده می شود، تا تصاویری از زوایای مختلف بدن ایجاد کند. رایانه، اطلاعات دریافتی را برای نشان دادن مقطعی از بافت بدن و اندام ها را پردازش می کند. تصویربرداری CT می تواند انواع مختلفی از بافت ها ، مانند ریه، استخوان، بافت نرم و رگ های خونی را با وضوح زیاد نشان دهد ، که درآن از تجهیزات تخصصی و کارشناسان خبره، برای ایجاد تصاویر استفاده می شود. با استفاده از CT، رادیولوژیست ها خیلی آسان تر می توانند مشکلات و بیماری های عروقی ، معده، بیماری های عفونی، ضربه ها و بی نظمیها ، ماهیچه ای – اسکلتی را تشخیص دهند. برای افزایش جزییات از تصاویر مقطعی از هر بافت استفاده می شود. CT یکی از بهترین ابزارهای مطالعه قفسه سینه و شکم می باشد. اغلب برای تشخیص بیشتر سرطان ها، مانند ریه، کبد، و سرطان پانکراتیک ارجحیت دارد و به پزشک اجازه می دهد که وجود تومور، اندازه ، موقعیت دقیق، توسعه و پیشرفت تومور را با مقایسه نسبت به بافت های هم جوار تشخیص دهد. به همین دلیل آزمون CT روش تشخیص و درمانی مهمی در مشکلات و صدمات مهره ای و آسیبهای وارده در دست، پا و ساختمان اسکلتی ساخته است. تصویر برداری CT، در اندازه گیری، چگالی موادمعدنی استخوان و تشخیص پوکی استخوان کاربرد دارد. در موارد ضرب دیدگی، CT به سرعت صدمات وارده به کبد، طحال ، کلیه و یا هر ارگان دیگر را تشخیص می دهد.

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.

چگونه باید برای سی تی اسکن آماده شد؟

برای آزمایش باید لباسهای گشاد و راحت پوشید. ممکن است لازم باشد لباسهای مخصوص بیماران پوشیده شود.

اشیای فلزی مثل ساعت و عینک و … ممکن است بر روی عکس تاثیر بگذارد ، پس باید آنها را قبل از عکسبرداری از خود دور نمود. حتی شاید نیاز باشد از استفاده از سمعک نیز خودداری شود.

همچنین در برخی موارد شاید به مریض گفته شود که از خوردن و نوشیدن قبل از عکسبرداری خودداری شود ، مخصوصا اگر مواد کنتراست در آزمایش مورد استفاده قرار گیرد. در صورت مصرف برخی داروها و یا داشتن آلرژی ، مخصوصا به مواد کنتراست ، باید پزشک را مطلع کرد.

همچنین در مواردی چون بیماری های قلبی ، آسم ، بیماری های کلیوی، مشکلات تیرویید و یا دیابت باید به پزشک اطلاع داده شود. برخی از این موارد ممکن است عوارض جانبی غیر معمول را افزایش دهد.

همچنین زنان حامله نیز باید پزشک را از حاملگی خود با خبر سازند.

دستگاه CT اسکن چه تجهیزاتی دارد؟

دستگاه سی تی ، ماشین بزرگ، مربع شکل با یک تونل در مرکز می باشد. بیمار بسیار آرام به روی میزی که می تواند به بالا، پایین و به آهستگی به داخل و خارج از مرکز این تونل حرکت کند دراز می کشد. بر روی تیوپ دستگاه   X-Ray یک گنتری دوار وجود دارد که در اطراف بدن بیمار حرکت می کند و تصاویری از بدن بیمار گرفته می شود. در هنگام حرکت تخت، صداهایی از آن ایجاد می شود. تکنولوژیست می تواند شما را ببیند و با شما صحبت نماید. شما در طی آزمون در اتاق تنها هستید.

این آزمون چگونه انجام می شود؟

در بیشتر آزمون ها، CT بسیار شبیه به آزمون های x-Ray می باشد. پرتوهای X-Ray به صورتی کنترل شده وارد بدن بیمار شده و بافتهای مختلف ، این پرتوها را با سرعت های مختلف جذب می کنند. در رادیولوژی ساده، هنگامی که فیلم مخصوص اکسپوز می شود تصاویری از اندام های داخلی بدن ایجاد می شود. در فیلم های CT ، آرایش چندین دتکتور در کنار هم برای اندازه گیری مقدار اشعه X-Ray در برش مورد نظر استفاده می شود.

درون CT scanner یک گنتری گرداننده که به یک سمت تیوپ X-Ray و آشکارساز قوسی شکل در طرف مخالف آن نصب شده است، پرتوهای X-Ray در قسمت پروانه ای شکل، از چارچوب دوار تیوپ X-Ray منتشر می شود و آن گاه در اطراف بیمار آشکار می شوند.هرگاه تیوپ X-Ray و آشکارساز ۳۶۰ درجه چرخید پرتوها از یک مقطع باریک عبور کرده و تصویر ایجاد می شود. در طی هر چرخش، اشکارساز حدود ۱۰۰۰ تصویر از عبور X-Ray ثبت می کند. این تصاویر توسط رایانه مخصوص، تصاویر دو بعدی از برش اسکن شده را، بازسازی می کند. ممکن است شما فکر کنید که قسمتی از آن، اسکن به عمل می آید مشابه یک قرص نان برشی بسیار باریک باشد. تصویر این برش ها، توسط کامپیوتر پردازش شده و در نتیجه جزییات تصویر های چند بعدی از بدن، به خوبی قابل رویت می گردد.

تکنولوژی سی تی اسپیرال، دقت تصاویر را نسبت به سی تی معمولی برای بیشتر بیماری ها افزایش داده است. تکنیک تصویربرداری از رگ ها که سی تی اسپیرال انژیوگرافی نامیده می شود، یک روش غیر تهاجمی و ارزان تر نسبت به آنژیوگرافی معمولی می باشد، و به پزشک اجازه می دهد تا رگ های خونی را بدون نیاز بیشتر به روش های تهاجمی ببیند.

کلمه سی تی اسپیرال از شکل ، مسیری که پرتوهای X-Ray در طول اسکن کردن ، طی می کنند گرفته شده است. میز آزمایش با سرعت ثابت، از میان گنتری اسکنر، هنگامی که تیوپ X-Ray پی در پی اطراف بیمار می چرخد، حرکت می کند. و یک مسیر مارپیچی را از درون بدن بیمار طی می کند. این مسیر مارپیچی، بدون این که بین تصاویر وقفه ایجاد شود پی در پی داده ها را جمع می کند. به وسیله سی تی اسپیرال و توالی سریع تر تصویر، تصاویری با کیفیت بالاتر و پرتوگیری کمتر ایجاد می شود. سی تی اسپیرال، که سی تی چند آشکارساز نیز نامیده می شود، معمولاً از چهار تا شانزده ردیف سیستم تشکیل یافته است. همچنین سی تی اسکنرهایی با ۲۴ آشکارساز، هم اکنون وجود دارند. استفاده از ۱۲ ردیف سیستم اسکنر، می تواند ۳۲ تصویر در هر ثانیه به وجود آورد.

در اسکن اسپیرال، فرد باید نفس خود را نگه دارد که اجازه می دهد اسکن کردن از chest یا abdomen در ۱۰ ثانیه یا کمتر انجام می شود. سرعت تصویربرداری در همه بیماران، به ویژه در سالمندان، کودکان و یا در بیماران بدحال ضروری است. در افرادی که اسکن آن ها طول می کشد تصاویر آن ها معمولاً ناواضح است. CT چند آشکارساز، کاربردی مشابه با سی تی آنژیوگرافی دارد. اما فواید آن بیشتر است.

در سی تی معمولی، ضایعه های کوچک، هنگامی که فاصله ای بین اسکن ها وجود داشته باشد، ممکن است آشکار نشود. زیرا ضایعه ممکن است در فاصله بین اسکن ها گم شود. سرعت اسکن مارپیچی و نگه داشتن نفس، سرعت تشخیص ضایعه را افزایش می دهد.

CT scan چگونه انجام می شود؟

تکنولوژیست به روی تخت سی تی به بیمار پوزیشن می دهد و برای ثابت کردن پوزیشن بیمار، ممکن است از بالش استفاده کند. تخت به کندی در درون دستگاه سی تی حرکت می کند. بستگی به منطقه ای از بدن بیمار که آزمایش می شود، افزایش حرکت ممکن است آن قدر کم باشد که بیمار آن را احساس نکند و یا آن قدر زیاد باشد که بیمار متوجه این حرکت شود، آزمون سی تی اغلب به استفاده از مواد کنتراست نیاز دارد. تا این که وضوح بافت مشخص یا رگ های خونی افزایش یابد.

ماده کنتراست ممکن است از طریق خوراکی یا تزریق مستقیم به درون سیاهرگ ها و یا به صورت تنقیه به بدن وارد شود که بستگی به منطقه ای دارد که بیمار آزمایش می شود. رادیولوژیست یا تکنولوژیست ممکن است از بیمار در مورد آلرژی ها و به خصوص حساسیت به داروی خاص سئوال کند و یا بیماری هایی مانند دیابت، آسم، بیماری های قلبی، مشکلات کلیوی یا تیروئید که در هر کدام از این حالات ممکن است خطر واکنش به مواد کنتراست و یا مشکلات دیگری که منجر به خارج ساختن ماده کنتراست از بدن بیمار می شود وجود داشته باشد.

آزمون CT معمولاً حدود ۵ تا ۳۰ دقیقه طول می کشد. هنگامی که آزمون انجام می شود بیمار باید منتظر بماند، تا تصاویر آماده شده و مشخص شود آیا به تصاویر بیشتری نیاز هست یا نه. بیشتر مراکز شکستگی، یک CT scanner در قسمت اورژانس خود دارند.

سی تی در تشخیص و درمان بیماری های عروقی که ممکن است باعث سکته، نارسایی کلیه و یا حتی مرگ شود نقش بسیار مهمی را ایفا می کند.

در طی آزمون چه تجربه ای خواهیم داشت؟

CT هیچ دردی ندارد. در سی تی مارپیچی، فرد باید تا زمانی که لازم است دراز بکشد و برای هر آزمون، آمادگی لازم به آن آزمون داشته باشد. ممکن است از شما درخواست شود تا این که ماده کنتراست مثبت، برای تشخیص بهتر در مورد معده ، روده کوچک و یا کولون استفاده کنید.

بعضی از بیماران فکر می کنند که طعم ماده کنتراست خیلی بد است اما می توان به آسانی آن را تحمل کرد. اگر آزمون از کولون باشد، ماده کنتراست از طریق تنقیه وارد کولون می شود. شما در طی آزمایش احساس پری شکم دارید و ممکن است احساس کنید که مایع از بدن شما خارج می شود، که هر چه آزمایش سریع تر انجام شود، بیمار راحت تر خواهد بود. برای رگ های خونی و کلیه ها آزمون رایج تزریق ماده حاجب از طریق سیاهرگ ها است. که بافت نرمال و یا غیر نرمال در ارگان هایی شبیه کبد و طحال و … تشخیص داده می شود. بعضی از بیماران گرمای زیادی در بدن خود احساس می کنند و یا ممکن است که طعم فلز در پشت دهان خود احساس کنند که معمولا یک یا دو دقیقه بعد از بین می رود. بعضی از افراد احساس گزش دارند، اگر انها احساس گزش و یا ورم های گوچک بر روی پوستشان داشتند، می توانند با دارو معالجه شوند. که می تواند علت استعمال ماده کنتراست خاصی باشد و نیاز به درمان فوری دارد. بنابراین اگر شما این علائم را داشتید سریعاً تکنولوژیست را با خبر سازید. البته در موارد کنتراست جدید این تاثیرات زیان آور به حداقل رسیده است. در طی اسکن، شما در اتاق خواهید ماند البته، تکنولوژیست می تواند شما را ببیند و صحبت هایتان را بشنود و با شما صحبت کند. برای اطفال، پدر و مادر می توانند همراه بیمار در اتاق بمانند تا ترس کودک را کاهش دهند، اما استفاده از شیلت سربی، برای جلوگیری از پرتوگیری این افراد، لازم است.

نتایج توسط چه کسی تفسیر می شود؟

رادیولوژیستی که از پزشکی و سی تی و دیگر آزمون های رادیولوژی مطلع است، تصاویر را تفسیر می کند و گزارشات آن را برای پزشک معالج ارسال می کند. پزشک معالج ، در مورد فردی که نتایج را به دست می آورد، اطلاعاتی را در اختیار بیمار خواهد گذاشت. در تکنولوژی جدید، گزارشات تشخیصی و ارجاع تصاویر، از طریق اینترنت امکان پذیر می باشد.

آرایه آشکار ساز:
اسکنرهای CTاولیه دارای یک آشکار ساز بودند.اسکنرهای CT پیشرفته دارای یک آرایه چندتایی از آشکار ساز هستندکه تعداد این آشکار سازها ممکن است به ۸۰۰۰  عدد برسد این اشکارسازها به دو دسته تقسیم بندی می شوند آشکارسازهای scintillation و آشکار سازهای gas-filled.

  Scintillation detectors:
این نوع آشکار ساز در ابتدا دارای چندین scintillation crystal-photomultiplier tube بودند این آشکار سازها قابلیت در کنارهم قرار گرفتن به صورت یک بسته فشرده را نداشتند و برای هر    photomultiplier tube یک منبع تغذیه جدا لازم بود. بنابراین این اشکار سازی با مجموعه های scintillation crystal-photomultiplier جایگزین شدند.دیودهای نوری نور رابه یک سیگنال الکتریکی تبدیل می کنند ودارای حجم کوچکتر وقیمت کمتری هستند ونیاز به منبع تغذیه جدا ندارند و نسبت به یکدیگر آشکار سازهای آن دارای بازدهی نسبتا یکسانی هستند.
در اسکنرهای اولیه کریستالی از جنس NaI مورد استفاده قرار می گرفت این ماده به سرعت با ماده از جنس BgO و CsI جایگزین گشت.
هم اکنون کریستالی هایی از جنس CdWO4  و سرامیک های خاص استفاده می گردد.
فاصله بین این اشکارسازها بسته به نوع طراحی تغییر می کند، ولی به طور کلی از یک تا هشت اشکار ساز در هر سانتی متر یا یک تا پنج آشکار ساز درهر درجه وجود دارد. تمرکز scintillation detector یکی از مشخصات مهم اسکنرهایCT  می¬باشد که بر روی قدرت تفکیک فضایی سیستم تاثیر می گذارد.
آشکار سازها ممکن است  %۵۰ باشد،پس تقریباً %۵۰ از پرتوها بدون دخالت در تشکیل تصویر و سبب افزایش دوز بیمار می شوند.

Gas-filled detector:
این آشکار سازها نیز در اسکنرها مورد استفاده قرار میگیرند.
این اشکار سازها از یک محفظه بزرگ فلزی ساخته می شوند و درون انها بوسیله صفحاتی که به فاصله یک میلی متر از هم قرار دارند تقسیم بندی میگردد. این صفحات همانند نوارهای گرید هستند و محفظه بزرگ را به محفظه های کوچک تقسیم می کند. هر محفظه کوچک همانند یک اشکار ساز پرتو مجزا عمل می کند. کل آرایه آشکار ساز برای جلوگیری از ورود یا خروج هوا کاملا عایق می گردد و سپس با یک گاز خنثی که دارای عدد اتمی بالایی است تحت فشار پر می گردد. یونیزه شدن گاز در هر محفظه متناسب با پرتوهای برخودی به محفظه است و تا حد زیادی شبیه به آشکار ساز اید ه ال پرتوهای برخوردی را آشکار ساز می سازد.
بازده ذاتی آشکار سازی یک آشکار ساز gas-filled فقط در حدود ۴۵% است. به هر حال می توان فاصله بین آشکار سازها را تاحدی کاهش داد که فقط مساحت کمی آرایه آشکار ساز مورد استفاده نباشد. بازدهی هندسی در شکل نشان داده شده است که یک مقایسه بین آشکار ساز و آشکار ساز gas-filled است. در نتیجه بازدهی کل آشکار سازی برای یک آرایه آشکار ساز gas-filled مثل ارایه آشکار ساز scintillation در حدود ۴۵% است همچنین دوز بیمار برای آرایه های اشکار ساز gas-filled و  scintillationتقریبا یکسان است.

 انواع نسل های سی تی اسکن

اسکنرهای نسل اول:
در اسکنرهای CT نسل اول ،باریکه پرتو X  از کالیبراتور عبور می کرد و یک آشکار ساز یک حرکت انتقالی توام با چرخش بدور بیمار انجام می داد. سیستم اصلی EMI نیاز به چرخش ۱۸۰ درجه داشته که هر چرخش با فاصله یک درجه از یکدیگر انجام می گرفت . این سیستم از دو آشکار ساز استفاده میکرد و باریکه پرتو X را به گونه ای تقسیم می کرد که دو برش در کنار هم را می توانست در طی اسکن به نمایش در آورد. عیب اصلی این یونیت ها زمان ۵ دقیقه ای بود که برای یک اسکن صرف می شد.
اسکنر نسل اول:
آرایش انتقالی چرخشی
باریکه مداری شکل
یک آشکار منفرد
زمان اسکن ۵ دقیقه ای

اسکنرهای نسل دوم:
این اسکنرها نیز دارای نوع انتقالی – چرخشی هستند.این یونیت ها به جای یک آشکار ساز از چندین آشکار ساز استفاده می کنند و ضمنا باریکه پرتو X مدادی شکل نسل اول در این نسل بادبزنی شکل بود. عیب دیگر آن نیز افزایش شدت لبه های باریکه به علت شکل بدن انسان بود.
برا ی جبران این مشکل از فیلتر پاپیونی استفاده شد .
مزیت اصلی اسکنرهای  نسل دوم  آن سرعت ان ها بوده است این اسکنرها دارای ۵ تا ۳۰ آشکار ساز بودند و بنابراین زمان کمتری را برای اسکن کردن نیاز داشتند بدلیل استفاده از چندین اشکار ساز هر انتقال بوسیله افزایش ۵ درجه ای چرخش ازهم جدا می شدند مثلا با اسکن گرفتن هر ۱۰ درجه چرخش برای اسکن ۱۸۰ فقط نیاز به ۱۸ حرکت انتقالی بود.