جهاز التصوير المقطعي CAT

جهاز التصوير المقطعي CAT

 

يعد جهاز التصوير المقطعي Computerized Axial Tomography CAT من الاجهزة الطبية الحديثة التي تستخدم أشعة اكس في الحصول على صورة مجسمة لجسم الانسان بدلاً من صور اشعة اكس التقليدية التي توفر معلومات بسيطة عن الهيكل العظمي للانسان وبعض الأعضاء العضوية. وتعتبر أجهزة التصوير المقطعية هي تطور للتصوير والتشخيص باستخدام أشعة اكس واعتمد تطوره على التطور الهائل في الكمبيوتر وسرعته. وباستخدام أجهزة CAT يستطيع الطبيب فحص وتشخيص جسم الانسان بدقة تصل تمكنه من النظر الى جسم الانسان كأنه مكون من شرائح رقيقة لتحديد المرض ومكانه بدقة وسرعة عالية.

الفكرة الأساسية لجهاز الـ CAT
الاسم العلمي لجهاز الاشعة المقطعية هو Computerized Axial Tomography (CAT) ويعرف اختصاراً بـ CT ايComputerized Tomography (CT). وهو عبارة عن جهاز مسح ينتج أشعة اكس، وأشعة اكس هي أشعة ذات طاقة عالية تخترق الانسجة الحية لجسم الانسان ولا تخترق العضام، وتعتبر أشعة اكس جزء من الطيف الكهرومغناطيسي والذي يتكون من فوتونات تنطلق بسرعة الضوء والتي تبلغ 300,000 كيلومتر في الثانية ذات تردد عالي وطاقة أكبر بكثير من طاقة الضوء المرئي.
مخطط توضيحي لفكرة عمل التصوير التقليدية باستخدام أشعة اكس

في التصوير العادي باستخدام أشعة اكس يعمل جهاز التصوير بإصدار أشعة اكس على الجزء المحدد من جسم الإنسان ويتم استقبال الأشعة التي تنفذ من الجسم على الجهة المقابلة على فيلم خاص، والصورة التي تلتقط عبارة عن ظل هذه الاشعة على جسم الإنسان وحيث أنها تخترق الأنسجة الحية للجسم ولا تخترق العظام فإن الظل هو عبارة عن صورة العضام.

وحيث ان الظل هو عبارة عن صورة في بعدين لا تعطي فكرة كاملة عن شكل الجسم. ولتوضيح ذلك دعنا نستعين بالمثال الموضح في الشكل أدناه حيث يقف شخص عند أحد أركان الغرفة ويحمل في يده اليمنى بالقرب من صدره ثمرة الأناناس وفي يده اليسرى ثمرة موز، فإذا ما تم تسيط الضوء من مصباح في الاتجاه الجانبي للشخص فإن الظل الذي يتكون سوف يوضح لك أن الشخص يحمل الأناناس فقط ولا يعطي أي معلومة إذا ما كان يحمل موزة في اليد الأخرى وكذلك الحال إذا ما سلط الضوء بالاتجاه الأمامي للشخص فإن الظل المتكون سوف يظهر لك أن الشخص يحمل الموزة بيده اليسرى بينما لا تملك أية معلومة عن ماذا يحمل بيده اليمنى على افتراض أنك لا ترى إلا الظل فقط.
مثال توضيحي لقصور الطريقة التقليدية للتصوير بأشعة أكس وكيف أن المعلومات تختفي حسب جهة التعريض للضوء

ما تم مناقشته في المثال السابق هو بالضبط ما يحدث في حالة التصوير التقليدي باستخدام أشعة اكس فإذا ما كانت المنطقة المراد تصويرها في جسم الانسان تحتوي على عظمة صغيرة وخلفها أو أمامها عظمة كبيرة فإن الصورة الناتجة ستظهر العظمة الكبيرة فقط، ولتصوير العظمة الصغيرة لابد من الطلب من الشخص الدوران بالنسبة لجهاز أشعة اكس أو جعل أشعة اكس تدور حوله بالزاوية المناسبة لتصوير العظمة الصغيرة.
ولنعود الى مثالنا السابق مرة اخرى فلكي نستطيع رؤية الموزة والاناناس فإننا نحتاج إلى أن ننظر إلى الظل المتكون عن كل جانب لنستطيع تخيل ما يحمله في كلتا يديه. وهذه هي الفكرة الاساسية التي يعتمد عليها جهاز الأشعة المقطعية حيث يعمل الجهاز على توجيه أشعة اكس على جسم الانسان مع تحريكه حركة دائرية حول مركز الجسم لأخذ المئات من الصور على زوايا مختلفة ويتم تجميع الصور الناتجة (الظلال المتكونة على الجانب المقابل لكل زاوية) في ذاكرة الكمبيوتر الذي يقوم بدوره بتجميعها وتكوين صورة ثلاثية الأبعاد للجسم.

مراحل تطور جهاز الأشعة المقطعية:
أول جهاز تصوير بالاشعة المقطعية تم اختراعه بواسطة العالم البريطاني Godfrey Newbold Hounsfield في مختبرات البحوث المركزية لشركة ثورن اي ام اي حيث بدأ بوضع فكرته في 1967 وتمكن في العام 1972 من إنتاج أول جهاز تصوير بالأشعة المقطعة وحصل على جائزة نوبل في العام 1979مع شريكه Allan McLeod Cormack الذي عمل معه فيما بعد.
أول نموذج لفكرة عمل جهاز CAT

النموذج الأصلي الذي تم تصميمه في العام 1971 صمم ليتمكن من أخذ 160 مقطع لجسم الانسان وكل مقطع يتم أخذ 180 صورة حول محور الجسم أي صورة لكل درجة ولقد اخذت عملية التصوير أكثر من 5 دقائق. والصور التي تم تجميعها تأخذ حوالي 2.5 ساعة ليتمكن الكمبيوتر من تكوين الصورة.
تم إنتاج أول جهاز تصوير مقطعي لتصوير الدماغ وسمي على اسم الشركة EMI Scanner واستخدم في مستشفى اتكنسون مورلي في ولاية وينبلدون البريطانية وأول شخص تم عمل مسح مقطعي لدماغه كان في العام 1972، و احتاجت عملية مسح مقطع واحد إلى 4 دقائق والزمن المطلوب لتكوين الصورة بواسطة الكمبيوتر يحتاج إلى 7 دقائق لكل صورة. وهذا الجهاز يحتاج إلى وضع الشخص في وعاء خاص مملوء بالماء لتقليل التعرض لاشعة اكس الصادرة من الجهاز اثناء عملية المسح والتصوير.

الصور الناتجة من هذا الجهاز كانت ضعيفة من ناحية القدرة التحليلية Resolution وتبلغ 80*80 بكسيل فقط.