یعد جهاز التصویر المقطعی Computerized Axial Tomography CAT من الاجهزة الطبیة الحدیثة التی تستخدم اشعة اکس فی الحصول على صورة مجسمة لجسم الانسان بدلاً من صور اشعة اکس التقلیدیة التی توفر معلومات بسیطة عن الهیکل العظمی للانسان وبعض الاعضاء العضویة. وتعتبر اجهزة التصویر المقطعیة هی تطور للتصویر والتشخیص باستخدام اشعة اکس واعتمد تطوره على التطور الهائل فی الکمبیوتر وسرعته. وباستخدام اجهزة CAT یستطیع الطبیب فحص وتشخیص جسم الانسان بدقة تصل تمکنه من النظر الى جسم الانسان کأنه مکون من شرائح رقیقة لتحدید المرض ومکانه بدقة وسرعة عالیة.
جهاز التصویر المقطعی CAT
الفکرة الأساسیة لجهاز الـ CATالاسم العلمی لجهاز الاشعة المقطعیة هو Computerized Axial Tomography) (CAT)) ویعرف اختصارا بـ CT ای Computerized Tomography) (CT)). وهو عبارة عن جهاز مسح ینتج اشعة اکس، واشعة اکس هی اشعة ذات طاقة عالیة تخترق الانسجة الحیة لجسم الانسان ولا تخترق العضام، وتعتبر اشعة اکس جزء من الطیف الکهرومغناطیسی والذی یتکون من فوتونات تنطلق بسرعة الضوء والتی تبلغ 300,000 کیلومتر فی الثانیة ذات تردد عالی وطاقة أکبر بکثیر من طاقة الضوء المرئی. وقد تم شرح اشعة اکس واستخدامها فی الطب فی مقال سابق بعنوان کیف تعمل اشعة اکس.
مخطط توضیحی لفکرة عمل التصویر التقلیدیة باستخدام أشعة اکس
فی التصویر العادی باستخدام اشعة اکس یعمل جهاز التصویر باصدار اشعة اکس على الجزء المحدد من جسم الانسان ویتم استقبال الاشعة التی تنفذ من الجسم على الجهة المقابلة على فیلم خاص، والصورة التی تلتقط عبارة عن ظل هذه الاشعة على جسم الانسان وحیث انها تخترق الانسجة الحیة للجسم ولا تخترق العظام فإن الظل هو عبارة عن صورة العضام .وحیث ان الظل هو عبارة عن صورة فی بعدین لا تعطی فکرة کاملة عن شکل الجسم. ولتوضیح ذلک دعنا نستعین بالمثال الموضح فی الشکل ادناه حیث یقف شخص عند احد ارکان الغرفة ویحمل فی یده الیمنى بالقرب من صدره ثمرة الاناناس وفی یده الیسرى ثمرة موز، فإذا ما تم تسیط الضوء من مصباح فی الاتجاه الجانبی للشخص فإن الظل الذی یتکون سوف یوضح لک ان الشخص یحمل الاناناس فقط ولا یعطی ای معلومة اذا ما کان یحمل موزة فی الید الاخرى وکذلک الحال اذا ما سلط الضوء بالاتجاه الامامی للشخص فإن الظل المتکون سوف یظهر لک ان الشخص یحمل الموزة بیده الیسرى بینما لا تملک ایة معلومة عن ماذا یحمل بیده الیمنى على افتراض انک لا ترى الا الظل فقط.
مثال توضیحی لقصور الطریقة التقلیدیة للتصویر بأشعة أکس وکیف ان المعلومات تختفی حسب جهة التعریض للضوء
ما تم مناقشته فی المثال السابق هو بالضبط ما یحدث فی حالة التصویر التقلیدی باستخدام اشعة اکس فإذا ما کانت المنطقة المراد تصویرها فی جسم الانسان تحتوی على عظمة صغیرة وخلفها او امامها عظمة کبیرة فإن الصورة الناتجة ستظهر العظمة الکبیرة فقط، ولتصویر العظمة الصغیرة لابد من الطلب من الشخص الدوران بالنسبة لجهاز اشعة اکس او جعل اشعة اکس تدور حوله بالزاویة المناسبة لتصویر العظمة الصغیرة.
ولنعود الى مثالنا السابق مرة اخرى فلکی نستطیع رؤیة الموزة والاناناس فإننا نحتاج الى ان ننظر الى الظل المتکون عن کل جانب لنستطیع تخیل ما یحمله فی کلتا یدیه. وهذه هی الفکرة الاساسیة التی یعتمد علیها جهاز الشعة المقطعیة حیث یعمل الجهاز على توجیه اشعة اکس على جسم الانسان مع تحریکه حرکة دائریة حول مرکز الجسم لاخذ المئات من الصور على زوایا مختلفة ویتم تجمیع الصور الناتجة (الظلال المتکونة على الجانب المقابل لکل زاویة) فی ذاکرة الکمبیوتر الذی یقوم بدوره بتجمیعها وتکوین صورة ثلاثیة الابعاد للجسم.
مراحل تطور جهاز الاشعة المقطعیة.
اول جهاز تصویر بالاشعة المقطعیة تم اختراعه بواسطة العالم البریطانی Godfrey Newbold Hounsfield فی مختبرات البحوث المرکزیة لشرکة ثورن ای ام ای حیث بدأ بوضع فکرته فی 1967 وتمکن فی العام 1972 من انتاج اول جهاز تصویر بالاشعة المقطعة وحصل على جائزة نوبل فی العام 1979 مع شریکه Allan McLeod Cormack الذی عمل معه فیما بعد.
أول نموذج لفکرة عمل جهاز CAT
النموذج الأصلی الذی تم تصمیمه فی العام 1971 صمم لیتمکن من اخذ 160 مقطع لجسم الانسان وکل مقطع یتم اخذ 180 صورة حول محور الجسم أی صورة لکل درجة ولقد اخذت عملیة التصویر أکثر من 5 دقائق. والصور التی تم تجمیعها تأخذ حوالی 2.5 ساعة لیتمکن الکمبیوتر من تکوین الصورة.تم انتاج أول جهاز تصویر مقطعی لتصویر الدماغ وسمی على اسم الشرکة EMI Scanner واستخدم فی مستشفى اتکنسون مورلی فی فی ولایة وینبلدون البریطانیة واول شخص تم عمل مسح مقطهعی لدماغه کان فی العام 1972، و احتاجت عملیة مسح مقطع واحد إلى 4 دقائق والزمن المطلوب لتکوین الصورة بواسطة الکمبیوتر یحتاج إلى 7 دقائق لکل صورة. وهذا الجهاز یحتاج إلى وضع الشخص فی وعاء خاص مملوء بالماء لتقلیل التعرض لاشعة اکس الصادرة من الجهاز اثناء عملیة المسح والتصویر.
الصور الناتجة من هذا الجهاز کانت ضعیفة من ناحیة القدرة التحلیلیة Resolution وتبلغ 80*80 بکسیل فقط.
اجیال جهاز المسح المقطعی CT
تصنف اجهزة المسح المقطعیة إلى عدة اجیال حسب تطور الیة المسح وسرعته والمدة الزمنیة المستغرقة لتکوین الصورة، وسوف نستعرض هذه الاجیال ونناقش مراحل تطورها.
الجیل الأول
استخدم الجیل الأول من الماسحات المقطعیة شعاع بسمک قلم الرصاص یوجه الى الجسم ویتم رصده بواسطة کاشف واحد او اثنین فقط. والصور یتم تجمیعها من خلال مسح دورانی وانتقالی حیث یکون مصدر اشعة اکس والکاشف مثبتان فی جهاز یسمى الجانتری gantry ویدوران بالنسبة لبعضهما البعض بحیث یکون جسم الانسان فی محور الدوران لهما. وتقدر المدة الزمنیة للصورة الواحدة حوالی 4 دقائق حیث یکون الجانتری قد عمل دورة کاملة 180 درجة ثم ینتقل الجانتری لمسح جزء اخر من جسم الانسان. وکان استخدام هذا الجیل یتطلب غمر جسم المریض فی حوض مائی لتقلیل تعرضه لاشعة اکس.
الجیل الثانی
تم تطویر جهاز المسح المقطعی بحیث زاد عدد الکواشف واصبح شعاع اشعة اکس اکثر اتساعاً لیغطی الکواشف المقابلة له. طریقة المسح لا زالت شبیه بطریقة المسح المستخدمة فی الجیل الأول عبارة عن مسح دائرة وانتقالی حول جسم الانسان، وزیادة عدد الکواشف وزیادة اتساع اشعة اکس ادى إلى ان تکون دورة المسح لکل مقطع من مقاطع الجسم تغطی 180 درجة بانتقال 30 درجة بدلا من درجة واحدة کما کان فی الجیل الأول مما ادى إلى تقلیل زمن المسح.
الجیل الثالث
طرأ تطور ملحوظ على الجیل الثالث من حیث السرعة فی الحصول على الصورة، وذلک بالغاء الحرکة الانتقالیة وجعل الحرکة دائریة فقط، مما جعل زمن المسح ثانیة واحدة فقط. وللتخلص من الحرکة الانتقالیة اثناء المسح فی الجیل الثالث تم تصمیم الکواشف التی ترصد اشعة اکس التی تنفذ من جسم الانسان على شکل قوس مما یحافظ على مسافة ثابتة بین مصدر اشعة اکس والکواشف اثناء الدوران. کما تم اضافة حواجز بین المریض واشعة اکس وبین المریض والکواشف لنضمن حزمة رقیقة من اشعة اکس التی تنفذ الى جسم الانسان مما یقلل من تعرضه للاشعة.
الجیل الرابع
تم تصمیم الجیل الرابع مشابها للجیل الثالث من ناحیة المسح بحرکة دائریة فقط، والاضافة التی طرأت هی على الکواشف التی تم تثبیتها على کامل محیط الجانتری والتی بلغ عددها 1000 کاشف، مما جعل الحرکة مقصورة على مصدر اشعة اکس فقط مع ثبات الکواشف لانها تحیط کامل الجانتری. هذا التصمیم جعل مسح مقطع کامل للجسم لا یستغرق اکثر من ثانیة واحدة.آلیة تکوین الصورة
بینما یستلقی الشخص المراد تصویره بجهاز المسح القطعی على سریر خاص یتحرک السریر ببطء لیصبح فی منتصف جهاز المسح الجانتری ویحتوی الجانتری على جهاز اشعة اکس الذی یدور فی حلقة حول المریض ویحتوی الجانتری على الکواشف الحساسة لاشعة اکس فی الجهة المقابلة لاشعة اکس، وبالتالی یکون الشخص المستلقی على السریر فی مرکز الدوران وبین مصدر اشعة اکس والکواشف.
مخطط لجزء من جهاز CAT والمخصص لتصویر المریض
یتحکم فی دوران اشعة اکس والکواشف داخل الجانتری موتور خاص یتحکم فیه الکمبیوتر لیحدد زاویة وسرعة الدوران. بعد اتمام دورة کاملة یکون الجهاز قد صور مقطع من الجسم فیتحرک السریر بالنسبة للجانتری ویتم مسح وتصویر مقطع اخر من الجسم.
غرفة الکمبیوتر والتحکم بجهاز CAT
وبهذه الطریقة یکون الجهاز قد صور باستخدام اشعة اکس کل المنطقة المطلوب تصویرها على شکل مقاطع من خلال انتقال ودوران اشعة اکس داخل الجانتری او ما یشبه الحرکة الحلزونیة. یتحکم الکمبیوتر فی شدة اشعة اکس حسب المنطقة المراد تصویرها من جسم الانسان. وبعد الانتهاء من مسح کل جسم الانسان یقوم الکمبیوتر بتجمیع کل المعلومات التی حصل علیها من الکواشف لیکون صورة ثلاثیة الابعاد للجسم، والجدیر بالذکر انه لا یتم مسح کامل جسم الانسان فعادة الطبیب یحدد للفنی المختص الجزء المطلوب مسحه.
وحیث ان تصویر الجسم یتم من خلال مقطع مقطع ومن مختلف الزوایا فإن الصور التی نحصل علیها بواسطة جهاز الاشعة المقطعیة تکون اکثر تفصیلاً ووضوحاً بالمقارنة بالتصویر التقلیدی باستخدام اشعة اکس.
صورة لمقطع من الکبد
وفی النهایة فإن جهاز الاشعة المقطعیة اصبح من الأجهزة الاساسیة للتشخیص التی یعتمد علیها الاطباء فی العلاج.المصدر : تحقیق راسخون
/ج
