الأشعة المقطعية (CT scan) – المزايا والعيوب

التصوير المقطعي المحوري أو التصوير المقطعي المحوسب، والمعروف أيضًا باسم الماسح الضوئي، هو اختبار تشخيصي يسمح من خلال استخدام الأشعة السينية بالحصول على صور إشعاعية من داخل جسم الكائن الحي على شكل مقاطع عرضية أو إذا لزم الأمر على شكل صور ثلاثية الأبعاد في الحالات التي يتم فيها إجراء فحص CT.

وفي هذا المقال سنعرض لكم أهم المعلومات التي تخص هذا النوع من التصوير المقطعي.

الأشعة المقطعية

تاريخ تطور التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية

الجيل الأول

وصفت المجلة البريطانية للأشعة في يوليو 1972م تقنية الأشعة السينية التي تسمى التصوير المقطعي المحوسب والتي تستخدم الأساليب الرياضية حيث يتم تقسيم الرأس إلى عدة شرائح، كل منها تم تشعيعه بحوافها وبهذه الطريقة، يمكن أن يقتصر الإشعاع داخل نفس الجزء على عكس تقنية الأشعة السينية التقليدية، لم تتأثر المعلومات التي تم الحصول عليها بالتغيرات في المادة، والتي ستظهر على جانبي الشريحة المعنية، بالإضافة إلى أن تقنية التصوير المقطعي سعت  للتغلب على ثلاثة قيود اعتبرها هونسفيلد واضحة في الأشعة التقليدية.

أولًا: استحالة إظهار جميع المعلومات الموجودة في مشهد ثلاثي الأبعاد في صورة إشعاعية ثنائية الأبعاد، بسبب تراكب الكائنات في الصورة التي تم الحصول عليها.

ثانيًا: القدرة المحدودة على التمييز بين الأنسجة الرخوة، وأخيرًا استحالة قياس كثافة الأنسجة.

الجيل الثاني

تم تشغيل المعدات بموجب مبدأ ترجمة تناوب مماثل ومع ذلك يمكنهم إجراء العملية بشكل أسرع قليلًا، وذلك بفضل استخدام عدد أكبر من أجهزة الكشف، ومصدرًا ينبعث منها أشعة على شكل مروحة، بالإضافة إلى ذلك استفادوا بشكل أفضل من قوة الأشعة السينية المنبعثة تسبب البحث عن سرعة أعلى في الحصول على الصور في إزالة حركة الترجمة.

الجيل الثالث

ظهرت معدات هذا الجيل في عام 1975 في هذا النوع من الماسحات الضوئية، يتم تدوير أنبوب الأشعة السينية والكاشف في وقت واحد، بحيث يغطي المريض حزمة من الأشعة السينية في شكل مروحة، وكانت النماذج الأولية للجيل الثالث تحتوي على ترتيبات (أحادية البعد) لما يصل إلى 250 كاشفًا وسمح لاكتساب أوقات لا تتجاوز 5 ثوان فقط. على الرغم من تحقيق مكاسب كبيرة في أوقات الاستحواذ.

الجيل الرابع

ظهر في عام 1976 ويتكون من مجموعة ثابتة من أجهزة الكشف على شكل حلقة تحيط بالكامل بالمريض، بحيث يقتصر الدوران على أنبوب الأشعة السينية في هذه الحالة يمكن لكل كاشف قياس الأشعة التي كانت في أي مسافة من مركز الدوران ويمكن معايرتها ديناميكيًا، مما تجنب وجود القطع الأثرية على شكل حلقة.

الجيل الخامس

بدأ عام 1980م التصوير المقطعي لشعاع الإلكترون يستخدم EBCT بنية ثابتة (بدون دوران)، حيث تجتاح شعاع الإلكترون على طول أربع لوحات نصف دائرية تحيط بالمريض. كان أكبر ابتكار لهذا الماسح الضوئي هو الدقة الزمنية العالية من 33 إلى 100 مللي ثانية، وهو ما يكفي لالتقاط صور للقلب.

الجيل السادس

ظهر عام 1989 عندما اخترع كالندر ومعاونوه التصوير المقطعي الحلزوني، ويستخدم التصوير المقطعي الحلزوني أيضًا بنية الجيل الثالث.

التصوير المقطعي الحلزوني

التصوير المقطعي الحلزوني

يمكن زيادة سخونة أنابيب الأشعة السينية، خاصةً عندما تكون درجة الدقة المكانية الأكبر مع الشرائح الأرق مطلوبة. عززت هذه الحقيقة تطور البنى مع أجهزة الكشف المتعددة، وفي عام 1998، أدت إلى إدخال نماذج الجيل السابع وهي التصوير المقطعي متعدد الشرائح (MSCT)، وتسمى أيضًا أجهزة الكشف المتعددة. تتميز هذه الأجهزة بشكل أساسي بوجود مصفوفات متعددة الأبعاد وتستند إلى هندسة الجيل الثالث، على الرغم من أنه في هذه الحالة، بدلاً من شعاع على شكل مروحة يكون للحزمة شكل مخروطي، وبالتالي فإنها تسمح بجمع البيانات المقابلة لعدة شرائح في وقت واحد وتقلل من عدد دورات أنبوب الأشعة السينية اللازمة لتغطية منطقة تشريحية محددة.

المبادئ الفيزيائية

إنتاج الأشعة السينية يتكون أنبوب الأشعة السينية من كاثود أنود ومصدر طاقة. عادةً ما يكون الكاثود عبارة عن خيوط من التنجستن، والتي ترتفع درجة حرارتها وترفع طاقة الإلكترونات بما يكفي لإطلاقها من الذرة. تتسارع الإلكترونات الحرة نحو الأنود، وذلك بفضل اختلاف الإمكانات الموجودة بين هذا الكاثود، وبالتالي فإنها تكتسب كمية كبيرة من الطاقة الحركية. عندما تصطدم هذه الإلكترونات بلوحة التنغستن في الأنود، فإنها تفقد طاقتها الحركية إما عن طريق الإثارة التأين أو الإشعاع. يتم إنشاء الأشعة السينية المميزة عند حدوث انبعاث الفوتون، بعد ملء الشواغر الناتجة عن الآليتين الأوليين. على النقيض من ذلك، يتم إنتاج الأشعة السينية Bremsstrahlung عن طريق الإشعاع وفي طيف مستمر، على عكس الخاصية التي يتم إنشاؤها في نطاقات طاقة محددة.

تتناسب طاقة الأشعة السينية Bremsstrahlung بشكل مباشر مع قرب الإلكترون من النواة، ويتم تحديدها بواسطة إمكانات أنبوب الأشعة السينية. وتقل احتمالية تأثير الإلكترون مباشرة على النواة بشكل خطي مع زيادة الطاقة، لهذا السبب  فإن طيف بريمسشتراهلونج له شكل مثلث ومع ذلك يتم امتصاص الأشعة السينية ذات الطاقة المنخفضة جدًا (المفلترة) بواسطة مادة الأنود ولديها احتمال كبير بعدم ترك الأنبوب.

 مزايا التصوير المقطعي المحوسب

  • التصوير المقطعي هو اختبار يتم إجراؤه أسرع بكثير من التصوير بالرنين المغناطيسي، لتصبح الدراسة المختارة في حالات الصدمات النفسية أو حالات الطوارئ العصبية الحادة الأخرى.
  • تكلفة التصوير المقطعي أقل بكثير من التصوير بالرنين المغناطيسي.
  • التصوير المقطعي أقل حساسية لحركة المريض أثناء الفحص، حيث يمكن الحصول على الصورة بسرعة أكبر.
  • CT يمكن أن يكون من السهل القيام به عند المرضى الذين يعانون من الخوف من الأماكن المغلقة.
  • آلات التصوير المقطعي بشكل عام تتسامح بشكل أفضل مع مرضى السمنة المفرطة.
  • يمكن إجراء التصوير المقطعي بدون خطر على المريض باستخدام أجهزة طبية قابلة للزرع، مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب أو مقاطع الأوعية الدموية المغناطيسية.

الأسباب التي يمكن من خلالها طلب فحص CAT أو التصوير المقطعي المحوري

  • في حالة الصدمات للكشف عن النزيف، أو إصابة الأعضاء الداخلية أو الكسور.
  • لتشخيص الأورام ومعرفة امتدادها المحتمل.
  • لدراسة أمراض الحبل الشوكي أو العمود الفقري.
  • لتشخيص بعض الالتهابات.
  • لتوجيه بعض التدخلات مثل أخذ الخزعات أو تجفيف الخراجات.

في كثير من الحالات من الضروري إدارة سائل يسمى التباين الذي عادة ما يكون مركب اليود، والذي يبرز في الصور التي تم الحصول عليها مع CT، مما يسهل تفسير الاختبار. عادًة ما تدار وسيلة التباين هذه عن طريق الوريد، على الرغم من أنه يمكن أيضًا إدارتها عن طريق الفم أو نادرًا بوساطة طرق أخرى.

نمذجة المخاطر عن طريق الأشعة السينية

الأشعة السينية

تم استخدام نماذج مختلفة لدراسة الضرر الذي تحدثه الأشعة المؤينة في الأنسجة، يفترض نموذج  (LNT(Linear No-Threshold  أن الضرر يتناسب دائمًا مع الجرعة، على عكس النماذج الأخرى التي تفترض في الواقع أن هناك عتبة محددة، والتي في حين أنها لم يتم تجاوزها تعتبر آمنة، والنموذج الثالث هو نموذج هرم الذي يقترح أن الإشعاع مفيد في الجرعات المنخفضة والضارة عندما يتجاوز حدود معينة. لنمذجة الخطر الزائد بعد التعرض لجرعة من الإشعاع D، بالنظر إلى الخطر الأساسي.

الآثار الجانبية للإشعاع بواسطة التصوير المقطعي بالأشعة السينية

جرعات الإشعاع المرتبطة بالأشعة السينية المقطعية هي القيد الرئيسي لهذه التقنية، ومع ذلك من المهم للغاية ملاحظة أن مخاطر الإصابة بالسرطان بسبب الأشعة السينية لا تزال قيد المناقشة.

أولًا: نظرًا لأنه من الضروري دائمًا التوصل إلى حل وسط بين جودة الصور التي تم الحصول عليها والجرعة الإشعاعية، والسعي إلى الحصول على أفضل جودة تشخيصية لأخصائي الأشعة، مما يؤدي إلى أفضل نتيجة للمريض، إلا أنها حقيقة قد تكون الفائدة أكبر بكثير من المخاطر التي تنطوي عليها.

ثانيًا: لأنه حتى اليوم يتم التحقيق في كيفية قياس جرعات الإشعاع بأكثر الطرق دقة، وليس من الواضح ما هي العتبات التي تحدد متى يولد الإشعاع خطرًا كبيرًا. وأخيرًا  أظهرت الدراسات المختلفة أنها متناقضة.

بينما اقترح فيزيائي طبي الدكتور جيمس ر كاميرون، أن طول العمر هو التدبير الأنسب لقياس آثار الإشعاع على الصحة، فكان أحد القيود في استنتاجات الدكتور كاميرون هو أن هذه الدراسات لم تحتوي على بيانات موحدة حول آثار جرعات الإشعاع بواسطة التصوير المقطعي بالأشعة السينية، وهي جرعات أعلى بكثير من تلك الخاصة بالأشعة التقليدية.

استراتيجيات للحد من جرعات الإشعاع

تعتمد استراتيجيات خفض جرعات الإشعاع على جزء من عملية الحصول على البيانات التي تم تحديدها ومعالجتها، النقطة الأولى حيث يمكن تحسين جرعة الإشعاع هي في الأجهزة المعدات، مع أجهزة الكشف الأكثر كفاءة مثل تلك القائمة على الحالة الصلبة، أو غيرها من الاستراتيجيات مثل استخدام أجهزة الكشف عن عداد الفوتون، والتي تعد بزيادة الكفاءة في اكتشاف الأشعة السينية بشكل كبير، فيما يتعلق الأمر بإعادة بناء صور التصوير المقطعي، إما باستخدام الطريقة التقليدية (الإسقاط الخلفي المصفى FBP) وإيجاد مرشحات أفضل.

لا يزال استخدام أساليب التصوير المقطعي المحوسب في التصوير المقطعي في مرحلة مبكرة للغاية ومن المزمع استكشافه بشكل أساسي، على الرغم من أنه قد ينطوي على انخفاضات كبيرة للغاية في التعرض للأشعة السينية، وزيادة الدقة الزمنية والوصول إلى مستويات جيدة للغاية من SNR. أدرجت مختلف الشركات المصنعة التطورات التكنولوجية المبتكرة في معداتها للحد من جرعات الإشعاع.

التصوير المقطعي ثنائي الطاقة

التصوير المقطعي ثنائي الطاقة

يتمكن التصوير المقطعي ثنائي الطاقة DECT (الطاقة المزدوجة CT) من الحصول على صور من خلال تطبيق فولتين مختلفين (الطاقات) على كل أنبوب أشعة سينية عادة، طاقة عالية تبلغ 140 كيلو فولت وانخفاض آخر من 80 كيلو فولت (أو 100 كيلو فولت)، مقارنة مع 120 كيلو فولت، وهي الطاقة الأكثر استخدامًا في التصوير المقطعي التقليدي، عند استخدام نفس الطاقة. يتم الحصول على قيم التوهين القابلة للتكرار للأنسجة المختلفة، بينما عند استخدام طاقات مختلفة، توجد اختلافات ملحوظة في التوهين، خاصة في المواد ذات العدد الذري العالي، وذلك بسبب معدل تغير التوهين بالنسبة إلى طاقات تقييم اثنين ليست هي نفسها بالضرورة.

من المهم أن نذكر أن تقنية DECT ليست جديدة نظرًا لأنه تمت دراسة DECT على نطاق واسع في السبعينيات، حيث وصلت إلى تطور مهم من التجربة إلى الاستخدام السريري لدراسات قياس كثافة العظام  ومع ذلك، فإن القيود التكنولوجية للوقت، تعني أنه لم يتم استخدامه على نطاق واسع في الممارسة السريرية، خاصة بسبب مشاكل تسجيل الصور (دمج) بشكل صحيح، وكذلك الحاجة الواضحة لزيادة جرعة الإشعاع بعد مسح المرضى مرتين. ومع ذلك تم اقتراح بعض التقنيات التي تم فيها تغيير الجهد خلال عملية الاستحواذ نفسها، على الرغم من أنها واعدة، إلا أنها كانت بطيئة (حوالي 60 هرتز) وغير كافية لتوفير جودة التشخيص.

التصوير المقطعي للكشف عن متعددة الوصول إلى الحدود

كان الحصول على الصور بسرعة أعلى، ودقة زمنية أفضل أحد أهم الدوافع التي وجهت تقدم التصوير المقطعي، لا ينعكس هذا فقط مع تطور التصوير المقطعي الحلزوني ولكن أيضًا مع التصوير المقطعي للكشف عن MDCT المتعددة، في غضون سنوات قليلة زاد عدد أجهزة الكشف بشكل كبير، واحتلت شركة Toshiba موقع الصدارة من خلال تنفيذ الماسح الضوئي للكشف عن 256 جهازًا ومؤخرًا جهاز الماسح الضوئي للكشف عن 320 جهازًا، هذا وقد أتاحت MDCT تقدمًا كبيرًا للغاية في الدقة الزمنية لاكتساب الصور، وهو ما ينعكس في دقة أفضل للصور، خاصة عند تصور الأعضاء مثل القلب، التي تكون في حركة مستمرة أو اتبع تدفق وسط التباين في تطبيقات تصوير الأوعية المقطعية المحسوبة.

اتجاهات أخرى في CT

يمكن أن تكون أجهزة كشف عداد الفوتون واحدة من أهم التطورات في التصوير المقطعي بالأشعة السينية في السنوات القادمة، يتضمن هذا التطبيق حساب كل من فوتونات الأشعة السينية وكذلك قياس طاقتها. يمكن لهذا النوع من الكاشفات تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR)، لأنها أكثر صلابة للضوضاء، حيث يمكن تحديد حدود الطاقة المثلى في الوقت نفسه، فإن إمكانية القياس الفردي لطاقة كل فوتون ومعالجة هذه البيانات، سوف تسمح بتحسين تخصيص نسبة الطاقة التي تتم عادًة مع أجهزة الكشف التقليدية، عند استخدام رقم kVp محدد. بالإضافة إلى ذلك يمكن فصل الطيف متعدد الألوان للطاقات وبالتالي يمكن استخدامه لتحليل تركيبة عناصر الكائن قيد الدراسة، أي ما يعادل التصوير المقطعي ثنائي الطاقة، هذا وتشمل المزايا الأخرى انخفاض تشتت الأشعة السينية وكذلك تقليل جرعات الأشعة السينية.

التصوير المقطعي بالأشعة السينية في السنوات الأخيرة

كما يتضح من التطورات العلمية والتكنولوجية المتعددة إن التصوير المقطعي شهد إعادة نمو، من المثير للاهتمام أن نلاحظ أن أوجه التقدم في هذه التقنية تميزت بأربعة معلمات شائعة البحث المستمر عن سرعة اكتساب أعلى (الدقة الزمنية)، وزيادة الدقة المكانية، وتحسين جودة الصورة، وتقليل جرعات الإشعاع المؤينة إلى الحد الأدنى، كما تمت مناقشته في هذه المراجعة، فإن التحسينات التي أدخلت على كل مكون من مكونات الماسحة الضوئية (مثل أجهزة الكشف أو مصادر الأشعة السينية)، أو التغييرات الجديدة في شكلها الهندسي، أو استخدام تقنيات مبتكرة لإعادة بناء الصور، تساهم بشكل كبير في تحسين كل واحدة من المعلمات المكشوفة، على الرغم من أن هذه دائمًا تحافظ على الالتزام مع جرعات الإشعاع.

في النهاية …

الإشعاعات المؤينة هي التي تحد من استخدام التصوير المقطعي ونظرًا للمخاطر التي يولدها، يجب توخي الحذر بشكل خاص في مرضى الأطفال، لتجنب التعرض المفرط غير الضروري، مما يعني أن المؤسسات التي تقدم الخدمات الصحية ملزمة بتنفيذ بروتوكولات اقتناء محددة لهؤلاء المرضى، من المرغوب فيه استخدام تقنيات مكملة (مثل الموجات فوق الصوتية أو الرنين المغناطيسي) عندما تكون متاحة والتي يمكن أن توفر تشخيصًا مماثلًا.

قد يعجبك ايضا