تصویربرداری پزشکی چگونه به وجود آمد

در مقاله ارشد تصویربرداری پزشکی تاریخچه مختصری از تصویربرداری پزشکی را ارائه کردیم.

در اینجا این امر را به تفصیل بیشتری بررسی می کنیم.

تولد تصویربرداری پزشکی

تصویربرداری پزشکی (Medical Imaging) در سال ۱۸۹۵ میلادی برای نخستین بار با اختراع دستگاه اشعه ایکس توسط پروفسور فیزیک آلمانی به نام ویلهلم رانتگن (Wilhelm Rontgen) مطرح شد.

ایده ی بنیادین دستگاه اشعه ایکس این بود که تشعشعات یونیزه از بدن فرد عبور داده شود و تصاویری را روی یک صفحه مخصوص که در پشت آن قرار می گیرد را به وجود بیاورد.

با چاپ این تصاویر، بافت های متفاوت داخل بدن از طریق تفاوت در تراکم مشخص می شوند و ناهنجاری های احتمالی هم قابل تشخیص خواهند بود. 

اوایل دهه ۱۹۰۰ میلادی مشاهده شد که می توان با استفاده از کنتراست یا ماده حاجب اندام ها و عروق داخل بدن را دید.

بکارگیری پزشکی هسته ای

در دهه ۵۰ میلادی استفاده از پزشکی هسته ای برای تشخیص پاتولوژی در داخل بدن شروع شد.

مبنای این روش قرار دادن بیمار تحت القای نوکلئوتید های رادیویی همراه با ترکبیات دارویی است. 

این ترکیبات گروهی از سلول ها یا اعضای بدن را که از بقیه فعال ترند شناسایی می کنند. 

این تصاویر توسط یک دوربین گاما ثبت می شدند و می توانستند مشکلات پزشکی را پیش از سایر آزمایش ها نشان دهند.

پس از آنکه سالهای زیادی در جنگ جهانی دوم از sonar برای شناسایی کشتی های دشمنان استفاده شده بود، سر انچام در دهه ۶۰ میلادی استفاده از آن در پزشکی آغاز شد.

امواج صوتی با فرکانس بالا توسط از داخل یک کاوشگر به بدن منتقل می شوند و سپس این امواج صوتی به کاوشگر برمی گردند.

امواج صوتی برگشتی به پالس های الکتریکی و در واقع به تصویری بروی صفحه نمایش تبدیل می شوند.

رایج شدن سی تی اسکن و ام آر آی

در دهه ۷۰ میلادی استفاده از سی تی اسکن (پرتونگاری کامپیوتری) توسعه پیدا کرد.

ایده بنیادی این روش، تهیه مجموعه تصاویر متعدد از برش های بدن و پردازش این مجموعه توسط کامپیوتر و سپس ارائه تصاویر نهایی برای مشاهده داخل بدن است.

همچنین در این دهه تکنولوژی ام آر آی MRI هم توسعه داده شد.

در روش ام آر آی، با استفاده از نیروهای مغناطیسی بسیار قوی که استفاده می شوند وضعیت پروتون ها در داخل سلول بررسی می شود.

و به این ترتیب مشخص می گردد که مشکلی در بافت های بدن وجود دارد یا خیر.

برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه تاریخچه تصویربرداری پزشکی می توانید به این سایت مراجعه کنید.

دسته بندی روش های تصویربرداری پزشکی بر اساس منشأ تصاویر

تصاویر با منشأ هسته ای

پزشکی هسته ای روش های درمانی پیشین را با تکنولوژی هسته ای تلفیق می کند.

این رشته به سایر زیر شاخه های پزشکی مرتبط و وابسته است.

 در این رشته از مواد رادیواکتیو برای تشخیص یا درمان بیماری استفاده می شود.

در پزشکی هسته ای علوم رادیولوژی، فیزیک پزشکی و پرتونگاری مولکولی با هم تلفیق می شوند.

برخی از روش های تصویربرداری پزشکی که منشأ هسته ای دارند:

•  پت اسکن
• اسپکت
• اسکن استخوان
• اسکن مغز

پرتو یونیزه کننده

پرتونگاری در واقع انتقال اشعه ایکس از میان بدن بیمار به یک دستگاه ضبط‌ کننده و سپس تبدیل آن به یک تصویر برای تشخیص می باشد.

پرتونگاری ابتدا تنها دو بعدی بود اما امروزه روش های پیشرفته پرتونگاری سه بعدی هم وجود دارند.

پرتونگاری دو بعدی به دو دسته فلوروسکوپی و پرتونگاری تجسمی تقسیم می شود.

برخی از روش های تصویربرداری پزشکی که منشأ پرتو یونیزه کننده دارند:

• فلوروسکوپی

فلوروسکوپی یک روش تصویربرداری با اشعه ایکس است. 

در این روش می توان به صورت هم‌زمان با تصاویر ویدئویی تغییرات لحظه‌ای بیمار را ثبت کنیم.

یعنی به جای یک تصویر منفرد، در بازه زمانی مورد نظر چندین تصویر متوالی از مریض گرفته خواهد شد.

• سی تی اسکن

CT scan مخفف Computed Tomography Scan (اسکن توموگرافی کامپیوتری) است که گاهی به صورت CAT scan هم نشان داده می شود.

در این روش مجموعه‌ای از تصاویری که توسط باریکه‌های بسیار نازک اشعه ایکس از زوایای متفاوت گرفته شده‌اند، با کامپیوتر پردازش می شوند تا تصاویر مقطعی از اندام‌های داخل بدن بیمار به دست آید.

این روش تصویربرداری سریع، بدون درد و دقیق است که امروزه کاربردهای بسیار زیادی در پزشکی دارد و میتوان آن را تقریباً برای تمام نقاط بدن استفاده کرد

• آنژیوگرافی

در عمل آنژیوگرافی از لوله ای به نام “کاتتر” استفاده می شود. این لوله از طریق شریان کشاله ران یا شریان دست وارد بدن می شود. علت انتخاب این محل ها وجود سرخرگ های اصلی در مچ دست و کشاله ران است. پزشک پس از ایجاد برش کوچکی در یکی از این قسمت ها، کاتتر را وارد بدن می کند.

کاتتر وارد این شریان شده و به سمت قلب، مغز یا هر قسمت دیگری که نیاز باشد هدایت می شود.

سپس ماده حاجب (کنتراست) از طریق کاتتر وارد رگ ها می شود. ماده حاجب کمک می کند رگ ها  در اشعه ایکس با وضوح بیشتری دیده شوند.

• ماموگرافی

Mammography تصویربرداری با اشعه ایکس از سینه است.

ابتدا باید در مقابل دستگاه مخصوص اشعه ایکس بایستید.

یک تکنسین سینه شما را روی یک صفحه پلاستیکی شفاف قرار می دهد. یک صفحه دیگر نیز محکم سینه شما را از بالا فشار خواهد داد.

فشار این صفحات سینه را به صورت صاف و محکم نگه می دارد و در همین وضعیت تصویراشعه X گرفته می شود.

همین مراحل برای تصویر برداری از نمای جانبی سینه نیز تکرار می شود.

سینه دیگر نیز به همین روش در معرض اشعه X قرار خواهد گرفت

پرتو غیر یونیزه کننده

بر خلاف دو دسته فوق که منشأ هسته ای و پرتو یونیزه کننده داشتند در این روش پرتوهای دارای انرژی بالا کاربرد ندارند.

برخی از روش های تصویربرداری پزشکی که منشأ پرتوغیر یونیزه کننده دارند:

• ام آر آی

ام آر آی یا همان عکس برداری به وسیله تشدید مغناطیس،  Magnetic Resonance Imaging) MRI) یکی از شیوه های پیشرفته در زمینه تصویربرداری پزشکی است.

روش ام آر آی بر اساس رزنانس مغناطیسی هسته است.

بدن فرد بیمار در یک میدان مغناطیسی قوی قرار می گیرد که این میدان باعث می شود که محور چرخش پروتون های هسته اتم در امتداد یک میدان مغناطیسی قرار گیرد.

سپس  امواج رادیویی خاصی  که به صورت پالس فرستاده می شوند، به بدن بیمار تابانده می شود باعث تغییر در محور چرخش پروتون ها می شود.

 سپس این موج های جدید که از تمامی پروتون ها ساطع می شوند به وسیله گیرنده های دستگاه ام آر آی دریافت می شوند.

آنگاه به کامپوتری با قدرت محاسبات بالا ارسال می شوند.

• سونوگرافی

سونوگرافی یک روش غیر تهاجمی بر مبنای امواج فراصوت است.

سونوگرافی برای بررسی بافت‌های بدن مانند عضلات، مفاصل، تاندون‌ها و اندام‌های داخلی بدن به وجود آمده ‌است.

• اف ام آر آی

تصویرسازی تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI) یک نوع روش اندازه‌گیری فعالیت مغزی توسط شناسایی تغییرات مربوط به جریان خون است.  

فناوری تصویربرداری پزشکی

فناوری تصویربرداری پزشکی در ۱۲۰ سال گذشته که انواع آن را در  این مقاله بیان کرده ایم، از زمانی که اولین عکس رادیولوژی با اشعه ایکس گرفته شده تاکنون پیشرفت قابل ملاحظه ای  داشته است.

دقت در تشخیص مشکلات پزشکی بسیار بیشتر شده است و به همین دلیل نیاز به انجام جراحی های اکتشافی بسیار کمتر شده است.

فناوری های زیادی وجود دارند که مراقبت های بهداشتی را تحت تاثیر قرار می دهند.

در مقاله چهار فناوری برتر در تصویربرداری پزشکی به بررسی این فناوری ها پرداخته ایم:

۱. استفاده از هوش مصنوعی در تصویربرداری پزشکی

• با استفاده از این شیوه، بیمار در معرض دوزهای بسیار کم اشعه قرار خواهد گرفت.
• با این روش رادیولوژیست ها می توانند تصاویر را به سرعت دریافت و پردازش کنند.
• در تصویربرداری پزشکی با استفاده از هوش مصنوعی به این دلیل که جزئیات کاملا برجسته می شوند در نتیجه هیچ نکته ای هر چند کوچک نیز از چشم پزشک و رادیولوژیست دور نمی ماند.
• از آنجا که هوش مصنوعی قادر به بررسی و تحلیل تمام سوابق بیماری فرد است، در نتیجه می تواند برنامه درمانی بهتر و جامع تری نیز برای بیمار انتخاب کند.
• در این شیوه تمام تصاویر حاصل از عکسبرداری ما موارد پیش آگاهی های قبلی مقایسه می شود، و می تواند پزشک .و رادیولوژیست را به دقت برای رسیدن به تشخیص دقیق و درست راهنمایی کند.

۲. استفاده از واقعیت افزوده در تصویربرداری پزشکی

• در بسیاری از موارد، جراحان با مطالعه اسکن رادیولوژی از بیمار، خود را برای جراحی آماده می کنند. تصویربرداری پزشکی سه بعدی توانایی آنها در تجسم آناتومی بیمار را بهبود بخشیده است.
• ارزیابی ریل تایم یک موقعیت واقعی در حین عمل جراحی می تواند چالش بزرگی باشد که پیش روی یک جراح قرار دارد. بهترین راه حل در این مورد، ارائه پشتیبانی از فلوروسکوپی در حین جراحی بوده است.
• با استفاده از AR یا واقعیت افزوده می توان تصاویر پزشکی را بر روی هدست های AR تبدیل و نصب کرد که جراح می تواند هنگام انجام جراحی از این تصاویر استفاده کند.
• یک نمونه از راه حل ها برای برنامه ریزی های پیش از جراحی مبتنی بر AR یا واقعیت افزوده، سیستم Open Sight AR Novarad است که اکنون توسط سازمان غذا و داروی آمریکا تأیید شده است.

۳. تصویر سه بعدی چاپی

• در برخی از بیماریها مانند تومورهای کلیه یا سرطان پروستات استفاده از تصاویر سه بعدی چاپ شده ناشی از تصویربرداری پزشکی می تواند به بیمار در درک بهتر بیماری و لزوم جراحی و یا آگاهی از برداشتن توده ها کمک موثری بکند.
• استفاده از تصاویر سه بعدی چاپ شده در تصویربرداری پزشکی به جراح نیز کمک می کند تا جزئیات محل جراحی را به خوبی بررسی کند.
• در نتیجه آمادگی جراح نیز برای شروع عمل افزایش خواهد یافت.

۴. فناوری دیجیتالی دوقلو در تصویربرداری پزشکی

• از این روش برای درک بهتر عملکرد اندام های پیچیده مانند قلب استفاده می شود.
• در این فناوری تصویربرداری پزشکی تصاویر سه بعدی به دست می آید.
• این نوع تصویربرداری پزشکی تجسمی واقع بینانه از وضعیت جسمانی فرد بیمار در اختیار پزشک قرار می دهد.
• با استفاده از این شیوه پزشک به آسانی می تواند بیماری را تشخیص داده و روش های درمانی مناسب را برای هر اختلال انتخاب کند.

تفاوت بین روش‌های تصویربرداری پزشکی

در مقاله ای با عنوان فوق تفاوت روش های مختلف تصویربرداری (Xray ، CT ، MRI ، MRA ، اسکن PET) بررسی شده است.

در اینجا به طور خلاصه به آن می پردازیم.

• X-ray: این روش فقط استخوان را نشان می‌دهد و بهترین روش برای تشخیص شکستگی استخوان است.
• CT: این روش تصویربرداری سریع است. بافت های نرم بدن را هم نشان می‌دهد اما جزئیات خیلی عالی نیست. 
• MRI: این آزمایش طولانی‌تر است وبافت نرم بدن را با جزئیات فوق العاده نشان می‌دهد.
• MRA: این آزمایش جریان خون در سیستم عروقی را نشان می‌دهد. اگر تنگ شدن یا انسدادی در رگ‌ها وجود داشته باشد، با این روش آن را تشخیص خواهند داد.
• اسکن PET: این روش نشان می‌دهد که قسمت‌های مختلف چقدر فعال هستند. مغز فعال از قند به عنوان انرژی استفاده می‌کند و PET اسکن مانند یک اسکن حرارتی با استفاده از میزان روشن بودن و رنگ‌های مختلف، میزان قند مورد استفاده را تشخیص می‌دهد.

نرم افزارهای تصویربرداری پزشکی

در کنار توسعه دستگاه ها و سخت افزار، نرم افزارهای استفاده شده در تصویربرداری پزشکی هم، از نظر تعداد و کارایی پیشرفت بسیار زیادی داشته اند.

استاندارد DICOM

DICOM standard در واقع استانداردی بین المللی برای انتقال، ذخیره سازی، بازیابی، چاپ، پردازش و نمایش دادن اطلاعات تصویربرداری پزشکی است.

با پیدایش پکس ها (PACS (Picture Archiving and Communications System که فضایی مجازی برای نگهداری تصاویر DICOM دیجیتال است، ذخیره و بازیابی این دسته از تصاویر راحت تر شده است.

نرم افزارهای تحلیل تصاویر پزشکی

هر نرم افزاری که بتواند داده های حاصل از تصاویر پزشکی را تحلیل کند در دسته نرم افزارهای تحلیل تصاویر پزشکی قرار داده می شود.

نرم افزارهای تحلیل تصاویر پزشکی از الگوریتم های هوش مصنوعی یادگیرنده برای خواندن و بررسی تصاویر استفاده می کنند.

نرم افزارهای پردازش تصاویر پزشکی

این نرم افزارها فی النفسه برای این طراحی شده اند که عکس های تهیه شده را تبدیل کنند.

نرم افزارهای پردازشی در واقع کار تحلیل را انجام نمی دهند؛ با این وجود پردازش تصاویر توسط این نرم افزار کار تحلیل را برای رادیولوژیست آسان تر می کند.

نرم افزار مدیریت تصاویر پزشکی

نرم افزارهای مدیریت تصاویر پزشکی از یک سرور پکس (PACS server) تشکیل شده اند که می توانند با یک پایگاه DICOM معمولی یکپارچه سازی شوند.

پکس استانداردی که در بازار ایران موجود است دایپکس است که توسط شرکت ماکروپکس ارائه شده است.

یک نرم افزار استاندارد مدیریت تصاویر پزشکی باید دارای ویژگی های زیر باشد:

• جایگزینی آرشیوهای فیزیکی با ذخیره سازی سازمان یافته دیجیتالی تمام داده های تصاویر پزشکی
• رادیولوژیست بتواند از هر جایی به داده های مربوط به بیمار مانند پرونده پزشکی دیجیتالی بیمار، سیستم اطلاعات سلامت و سیستم اطلاعات رادیولوژی (RIS) دسترسی داشته باشد

نرم افزارهای رصد میزان تابش

با استفاده از این نرم افزار می توان اندازه گیری کرد که فرد در طول انجام تصویربرداری در معرض چه مقدار اشعه قرار می گیرد.

با افزایش استفاده از روش های تشخیصی مبتنی تصویربرداری پزشکی، افراد بیشتری در معرض تشعشع رادیواکتیو قرار می گیرند.

بنابراین لازم است بتوان میزان اشعه ای که بیماران و کادر درمان در معرض آن قرار می گیرند را رصد کرد.

راه حل جامع ماکروپکس

در حوزه نرم افزارهای تصویربرداری پزشکی

شرکت دانش بنیان تحولات نوین یادمان | مارکوپکس، تولیدکننده و ارائه ‌دهنده سامانه‌های پکس جامع بیمارستانی و محصولات مکمل در زمینه ذخیره‌سازی و تبادل تصاویر پزشکی منطبق با استانداردهای روز جهانی است.

این شرکت علاوه بر دایپکس محصولات دیگری هم در رابطه با نرم افزارهای تصویربرداری پزشکی ارائه داده است:

دیویژن

نرم افزاری تحت سیستم عامل ویندوز که در اختیار کاربران سیستم پکس مراکز درمانی قرار می گیرد تا تصاویر پزشکی را از سیستم دایپکس بازیابی و مشاهده نمایند.

متریک

سامانه تحت وب

متریک یک پلتفرم پیشرفته تحت وب و ایمن برای مشاهده، تشخیص و گزارش نویسی تصاویر رادیولوژی در مدالیته‌های متفاوت، است.

زئوس

زئوس  برنامه کاربردی تحت ویندوز برای طیف گسترده ای از کاربران و متخصصان است.

این برنامه همه نیازهای کاربران خود را به بهترین روش و با سهولت و امنیت بالا تأمین می‌نماید.

منابع:

www.flushinghospital.org

radiopaedia.org

www.radiologyinfo.org

www.mayoclinic.org

www.webmd.com

www.nhs.uk

fa.wikipedia.org