تایمست مجله تکنولوژی
اشعه ایکس پزشکی چیست؟
ایکس ری در پزشکی کاربردهای بسیاری دارد و در تشخیص و درمان بیماری‌ها کمک شایانی به علم پزشکی نموده است. اشعه ایکس شکلی از تابش الکترومغناطیسی شبیه نور مرئی است. با این حال، بر خلاف نور، اشعه ایکس انرژی بالاتری دارد و می‌تواند از بیشتر اجسام از جمله بدن عبور کند. اشعه ایکس پزشکی برای تولید تصاویری از بافت ها و ساختارهای داخل بدن استفاده می‌شود. اگر اشعه ایکس که از بدن عبور می‌کند از یک آشکارساز اشعه ایکس در سمت دیگر بیمار نیز عبور کند، تصویری تشکیل می‌شود که نمایانگر “سایه های” تشکیل شده توسط اجسام داخل بدن است.
یکی از انواع آشکارسازهای ایکس ری فیلم عکاسی است، اما انواع دیگری از آشکارسازها وجود دارند که برای تولید تصاویر دیجیتال استفاده می‌شوند. تصاویر اشعه ایکس حاصل از این فرآیند رادیوگرافی نامیده می‌شود.
فناوری ایکس ری کاربردهای متنوعی دارد که یکی از آنها در پزشکی است. از کابردهای دیگر این فناوری، استفاده از آن در بخش امنیت و بازرسی است. دستگاه بازرسی ایکس ری یکی از پرکاربردترین انواع این تجهیزات است که در اماکن مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ایکس ری پزشکی چگونه کار می‌کند؟
برای ایجاد رادیوگرافی، بیمار به گونه‌ای قرار می‌گیرد که قسمتی از بدن که تصویربرداری می‌شود بین منبع ایکس ری و آشکارساز اشعه ایکس قرار گیرد. هنگامی‌که دستگاه روشن می‌شود، اشعه ایکس در بدن حرکت می‌کند و بسته به تراکم رادیولوژیکی بافت‌هایی که از آن عبور می‌کنند، به مقدار متفاوتی توسط بافت‌های مختلف جذب می‌شود. چگالی رادیولوژیکی با چگالی و عدد اتمی(تعداد پروتون‌های موجود در هسته یک اتم) ماده مورد عکسبرداری تعیین می‌شود. به عنوان مثال، استخوان‌های ما حاوی کلسیم هستند که عدد اتمی‌بالاتری نسبت به سایر بافت‌ها دارد. به دلیل این خاصیت، استخوان ها به راحتی اشعه ایکس را جذب می‌کنند و بنابراین کنتراست بالایی در آشکارساز اشعه ایکس ایجاد می‌کنند. در نتیجه، ساختارهای استخوانی در برابر پس زمینه سیاه رادیوگرافی سفیدتر از سایر بافت ها به نظر می‌رسند. برعکس، اشعه ایکس راحت تر از طریق بافت هایی که از نظر رادیولوژیکی متراکم تر هستند، مانند چربی، ماهیچه ها و حفره های پر از هوا مانند ریه ها عبور می‌کند. این ساختارها با سایه های خاکستری در رادیوگرافی نمایش داده می‌شوند.
چه زمانی از ایکس ری در پزشکی استفاده می‌شود؟
در زیر نمونه هایی از معاینات و روش هایی وجود دارد که از فناوری ایکس ری (X Ray) برای تشخیص یا درمان بیماری استفاده می‌کنند:
تشخیص
– رادیوگرافی اشعه ایکس: شکستگی‌های استخوان، تومورهای خاص و سایر توده‌های غیرطبیعی، ذات‌الریه، برخی از انواع آسیب‌ها، کلسیفیکاسیون‌ها، اجسام خارجی یا مشکلات دندانی را تشخیص می‌دهد.
– ماموگرافی: رادیوگرافی پستان که برای تشخیص و تشخیص سرطان استفاده می‌شود. تومورها معمولاً به صورت توده‌های منظم یا نامنظم ظاهر می‌شوند که تا حدودی روشن‌تر از پس‌زمینه رادیوگرافی هستند (یعنی در پس‌زمینه سیاه سفیدتر یا در پس‌زمینه سفید سیاه‌تر). ماموگرافی همچنین می‌تواند تکه های ریز کلسیم به نام میکروکلسیفیکاسیون را تشخیص دهد که به صورت لکه های بسیار روشن در ماموگرافی ظاهر می‌شود. در حالی که معمولاً خوش خیم است، الگوهای خاصی از میکروکلسیفیکاسیون ها می‌تواند نشان دهنده وجود سرطان باشد. در اینجا درباره ماموگرافی بیشتر بدانید.
– توموگرافی کامپیوتری (CT Scan): ترکیبی از فناوری سنتی ایکس ری با پردازش کامپیوتری برای تولید یک سری تصاویر مقطعی از بدن است که بعداً می‌تواند ترکیب شود و یک تصویر اشعه ایکس سه بعدی را تشکیل دهد. تصاویر سی تی جزئیات بیشتری نسبت به رادیوگرافی ساده دارند و به پزشکان این امکان را می‌دهند که ساختارهای درون بدن را از زوایای مختلف مشاهده کنند.
– فلوروسکوپی: از اشعه ایکس و صفحه فلورسنت برای به دست آوردن تصاویر بی‌درنگ از حرکت در بدن یا مشاهده فرآیندهای تشخیصی، مانند دنبال کردن مسیر ماده حاجب تزریق شده یا بلعیده شده، استفاده می‌کند. به عنوان مثال، فلوروسکوپی برای مشاهده حرکت قلب تپنده، و با کمک عوامل کنتراست رادیوگرافی، برای مشاهده جریان خون به عضله قلب و همچنین از طریق عروق خونی و اندام ها استفاده می‌شود. این فناوری همچنین با یک ماده کنتراست رادیوگرافی برای هدایت یک کاتر با نخ داخلی در طی آنژیوپلاستی قلب، که یک روش کم تهاجمی‌برای باز کردن شریان‌های مسدود شده است که خون را به قلب می‌رسانند، استفاده می‌شود.
درمان
پرتودرمانی در درمان سرطان: اشعه ایکس و سایر انواع پرتوهای پرانرژی را می‌توان برای از بین بردن تومورها و سلول های سرطانی با آسیب رساندن به DNA آنها استفاده کرد. دوز تابشی که برای درمان سرطان استفاده می‌شود بسیار بیشتر از دوز پرتوی مورد استفاده برای تصویربرداری تشخیصی است. تابش درمانی می‌تواند از یک دستگاه خارج از بدن یا از یک ماده رادیواکتیو که در بدن، داخل یا نزدیک سلول های تومور قرار می‌گیرد، یا به جریان خون تزریق می‌شود.
آیا استفاده از ایکس ری برای انسان خطراتی وجود دارد؟
در صورت استفاده مناسب، مزایای تشخیصی اسکن ایکس ری به میزان قابل توجهی بیشتر از خطرات آن است. اسکن اشعه ایکس می‌تواند شرایط احتمالاً تهدید کننده زندگی مانند انسداد عروق خونی، سرطان استخوان و عفونت ها را تشخیص دهد. با این حال، اشعه ایکس تشعشعات یونیزان را تولید می‌کند – شکلی از تابش که پتانسیل آسیب رساندن به بافت زنده را دارد. این خطری است که با افزایش تعداد مواجهه ها در طول زندگی فرد افزایش می‌یابد. با این حال، خطر ابتلا به سرطان در اثر قرار گرفتن در معرض اشعه به طور کلی اندک است.
اگر ناحیه ای از بدن که تصویربرداری می‌شود شکم یا لگن نباشد، عکسبرداری با اشعه ایکس در یک زن باردار هیچ خطر شناخته شده ای برای کودک ندارد. به طور کلی، در صورت نیاز به تصویربرداری از شکم و لگن، پزشکان ترجیح می‌دهند از معایناتی استفاده کنند که از اشعه استفاده نمی‌کنند، مانند تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) یا سونوگرافی. با این حال، اگر هیچ‌کدام از این دو نمی‌توانند پاسخ‌های مورد نیاز را ارائه دهند، یا شرایط اضطراری یا محدودیت زمانی دیگری وجود داشته باشد، اشعه ایکس ممکن است یک گزینه تصویربرداری جایگزین قابل قبول باشد.
از آنجایی که کودکان نسبت به پرتوهای یونیزان حساس‌تر هستند و امید به زندگی طولانی‌تری دارند، در مقایسه با بزرگسالان خطر نسبی بالاتری برای ابتلا به سرطان ناشی از این پرتوها دارند. والدین ممکن است بخواهند از تکنسین یا پزشک بپرسند که آیا تنظیمات دستگاه آنها برای کودکان تنظیم شده است یا خیر.
محققان با بودجه NIBIB در زمینه فناوری ایکس ری در حال توسعه چه هستند؟
تحقیقات کنونی فناوری ایکس ری بر روش‌هایی برای کاهش دوز تابش، بهبود وضوح تصویر، و افزایش مواد و روش‌های کنتراست تمرکز دارد. در زیر نمونه هایی از پروژه های تحقیقاتی تامین شده توسط NIBIB که در حال توسعه کاربردهای جدید فناوری اشعه ایکس هستند، آمده است:
توموسنتز ایکس ری تک فریم (SFXT): رادیوگرافی معمولی با x ray یک تصویر دو بعدی ایجاد می‌کند که با تصویربرداری از یک صفحه در یک نقطه زمانی واحد ایجاد می‌شود. از سوی دیگر، توموسنتز اشعه ایکس از تصاویر متعددی استفاده می‌کند که سپس برای تولید اطلاعات بیشتر، مانند یک تصویر سه بعدی، بازسازی می‌شوند. برخلاف تصویربرداری CT، که منبع/آشکارساز به طور فیزیکی حداقل 180 درجه در اطراف بیمار حرکت می‌کند، توموسنتز از یک زاویه چرخشی محدود استفاده می‌کند و تصاویر کمتری می‌گیرد (نیاز به تابش کمتر و هزینه کمتر). با این حال، رویکردهای توموسنتز فعلی، یک عکس فوری استاتیک از بافت مورد نظر ایجاد می‌کنند و امکان تصویربرداری در زمان واقعی را نمی‌دهند.
محققان با بودجه NIBIB در حال کار بر روی یک روش جدید x-ray به نام توموسنتز اشعه ایکس تک فریم (یا SFXT) هستند که امکان نظارت در زمان واقعی ناحیه کوچکی از بافت را فراهم می‌کند. با گرفتن 30 تصویر در هر ثانیه، این تکنیک 10 تا 100 برابر وضوح زمانی توموسنتز معمولی خواهد داشت و در نتیجه تصاویری واضح‌تر از بافت‌های در حال حرکت ایجاد می‌کند (مشابه با استفاده از سرعت شاتر سریع‌تر در دوربین). محققان قصد دارند استفاده از SFXT را در تشخیص بیماری‌های قلبی عروقی – با بررسی رسوبات کلسیم در شریان‌های کرونر – ارزیابی کنند و پرتو درمانی را به مکان‌های دقیقی در ریه‌ها هدایت کنند، که می‌تواند فرسایش ایمن‌تر تومورهای ریه را ممکن کند.
تصویربرداری برای هدایت بیوپسی ریه: سرطان ریه علت اصلی مرگ و میر ناشی از سرطان در ایالات متحده است و تجزیه و تحلیل ضایعات یافت شده در ریه راهی برای غربالگری بیماری و هدایت درمان است. برای بیوپسی، یک روش برای به دست آوردن بافت ریه از طریق برونکوسکوپی است که در آن یک لوله نازک از بینی یا دهان عبور داده می‌شود و به داخل ریه ها هدایت می‌شود. با این حال، به دست آوردن بافت های مورد علاقه همچنان دشوار است، زیرا مکان یابی و تجسم چنین ضایعاتی چالش برانگیز است. برای غلبه بر این محدودیت‌ها، محققان یک سیستم جدید و مقرون‌به‌صرفه برای توموسنتز اشعه ایکس قفسه سینه ایجاد کرده‌اند که می‌تواند تصاویری با وضوح بالا و در زمان واقعی از ریه‌ها ایجاد کند، که امکان تجسم بهتر در طول بیوپسی ترانس بروشیال را فراهم می‌کند. این روش اشعه ایکس علاوه بر ارزان‌تر بودن و استفاده آسان‌تر از روش‌های مبتنی بر CT استاندارد، ثابت است و نیازی به حرکت فیزیکی منبع ایکس ری یا آشکارساز ندارد. علاوه بر این، این روش از دوزهای پایین پرتو استفاده می‌کند که برای بیمارانی که نیاز به بیوپسی های متعدد دارند مفید است. این سیستم ایکس ری در حال حاضر برای ارزیابی حیوانات بزرگ پیش بالینی در حال بهینه سازی است.
برای مشاهده متن انگلیسی این مقاله به سایت nibib مراجعه نمایید.
