۲۱ مرداد: سالگرد درگذشت سر گادفری هانسفیلد، مخترع سی ‌تی اسکن

گادفری هانسفیلد ‏ دانشمند انگلیسی و یکی از مخترعان سیستم‌های نوین سی تی اسکن است. وی از بنیانگذاران این نوع پویشگر در دههٔ ۷۰ میلادی بود، و به همین دلیل به همراه آلن کورماک آمریکایی برنده جایزه نوبل پزشکی سال ۱۹۷۹ می‌باشد. وی در سال ۲۰۰۴ درگذشت.

۱۳ سال پیش در چنین روزی، سر گادفری هانسفیلد مخترع و مهندس برق انگلیسی چشم از جهان فروبست. شهرت این دانشمند بزرگ به خاطر خدمات وی در اختراع دستگاه‌های نوین سی‌تی‌ اسکن است.

وی از بنیانگذاران این نوع پویشگر در دههٔ ۷۰ میلادی بود، و به همین دلیل به مراه آلن کورماک آمریکایی برنده جایزه نوبل پزشکی سال ۱۹۷۹ می‌باشد. وی در سال ۲۰۰۴ درگذشت. واحد هونسفیلد به افتخار او نام‌گذاری شده.

دستگاه سی‌تی‌ اسکن با عکس‌برداری داخلی از بدن، کمک بسیاری به شناسایی بیماری‌ها و مشکلات انسان می‌کند. این دستگاه با عبور پرتو ایکس از بدن بیمار، عکس‌برداری و دریافت سیگنال‌ها، اقدام به ثبت تصاویر می‌کند. توسعه‌ی دستگاه تصویربرداری سی‌تی موجب شد سر گادفری هانسفیلد در سال ۱۹۷۹ مفتخر به دریافت جایزه نوبل پزشکی شود.

این مهندس برق انگلیسی که اختراعش دنیای پزشکی را متحول ساخت، در ۱۲ آگوست سال ۲۰۰۴  و در حالی‌که ۸۴ سال سن داشت، از دنیا رفت.

واحد هانسفیلد

در سی تی اسکن پس از آنکه اشعه ایکس از بدن بیمار عبور نمود براساس شدت تضعیف اشعه توسط هر قسمت از اندام مورد تابش اشعه عبوری به آشکار ساز ها (detectors) برخورد نموده و طی مراحلی تبدیل به یک سیگنال الکتریکی شده و به مرکز پردازش کامپیوتر دستگاه برای انجام محاسبات جهت باز سازی تصویر فرستاده می شود. در قسمت کامپوتر هر یک از این سیگنال ها معرف اعدای بسیار نزدیک به هم در یک شبکه ماتریس جایگذاری میشود که توسط روش های ریاضی پیچیده نسبت ضرایب تضعیف در هر وکسل محاسبه می گردد.

سپس بازسازی تصویر با اندازه‏ گیری ضریب تضعیف خطی (μ) در هر وكسل بدست می آید. اعداد سی تی بدست آمده از این روش خیلی به نزدیك به هم هستند كه بكارگیری آنها برای بیان خصوصیات جسم مشكل می‏باشد و با این اعداد نمی‏توان تصویر مقیاس خاكستری (gray scale) بوجود آورد.

برای رفع این مشكل با بكار گیری مقیاس استاندارد‏شده‏ای بنام عدد سی‏تی (CT number)  هر یک از این اعداد را نسبت به ضریب خطی آب سنجیده شده اعداد حاصله همان اعداد سی تی می باشند، واحد این اعداد بدست آمده به احترام هانسفیلد که در ابداع سیتی اسکن نقش بسیار مهمی را ایفا نموده است  (hansfild unit) انتخاب گردیده است.

سی تی اسکن چگونه کار می کند؟

سی تی اسکن یا کامپیوتر توموگرافی اسکن، به وسیله سخت افزار CT scan و پردازش گر قدرتمند کامپیوتر انجام می شود. کامپیوتر و قسمت های سخت افزاری دستگاه هر کدام به تنهایی نمی توانند عملیات تصویربرداری را انجام دهند و آن دو را می توان دو جزء جدایی ناپذیر تعریف کرد.

کامپیوتر یک سیستم منحصر به فرد برا ی اسکنر CT است بنا به فرمت و ساختار تصویر این کامپیوتر باید توانایی حل همزمان ۲۵۰۰۰۰ معادله را داشته باشد بنابراین کامپیوتر با مشخصات قوی نیازمند است.

این کامپیوتر تقریبا یک سوم قیمت قیمت کل اسکنر CT را شامل می دهد قلب کامپیوتر مورد استفاده در CT میکروپروسسور و حافظه اصلی است. این دو قطعه زمان ما بین تمام اسکن و ظاهر شدن یک تصویر را تعیین می کند که این زمان، زمان بازسازی (reconstruction time) نامیده می شود. هم اکنون زمان بازسازی به کمتر از ثانیه کاهش یافته است. بازده یک آزمون بطور خیلی زیادی وابسته به زمان بازسازی است. مخصوصا هنگامی که تعداد زیادی برش انجام پذیرد.

زمان بازسازی (reconstruction time) زمان ما بین اتمام اسکن و ظاهر شدن تصویر است.

تعدادی از اسکنر های CT به جای استفاده از یک میکروپروسور در بازسازی تصویر از یک آرایه پردازشگر (array processor)  استفاده می کنند که این آرایه پردازشگر توانایی محاسبات همزمان بسیار زیادی راخواهد داشت و بطور محسوسی سریعتر از میکروپروسسور است و می تواند زمان بازسازی تصویر را به کمتر از ۱ثانیه کاهش دهد.

تعدادی از اسکنرهای CT با دویا سه کنسول تجهیز می گردند. یکی برای کار کردن تکنولوژیست، ساخت فیلم را بر عهده  دارد و یکی برای پزشک که تصویر را ببیند و کنتراست انداره و وضع کلی تصویر را تنظیم کند کنسول عملیاتی شامل سنجشگرها و کنترل کننده هایی است که به منظور انتخاب فاکتورهایی تکنیکی برای تصویربرداری مناسب انتخاب حرکت مکانیکی مناسب برای گنتری و تخت بیمار و انتخاب دستورات کامپیوتری که بازسازی و انتقال تصاویر را برعهده دارند مورد استفاده قرار می گیرند. یک کنسول عملیاتی دارای کنترل کننده و نمایشگرهای برای فاکتورهایی مختلف تکنیکی است. بطور کلی آزمون ها در فراتر از ۱۲۰kVp انجام می شود. اگر باریکه پرتو X پیوسته باشد معمولا در حد چند صد mAاست.زمان هر اسکن اغلب انتخابی است و ما بین یک تا پنج ثانیه تعییر می کند.همچنین اسکنرهای CT با زمان کمتر از یک ثانیه موجود هستند.

همچنین ضخامت برش بافت مورد اسکن را می توان تنظیم نمود. ضخامت برش طبیعی در حدود۶تا ۱۰ میلی متر است،ولی بعضی از یونیت ها ضخامت برش در محل ۵/۰ میلیمتر هم برای اسکن با قدرت بالای تفکیک در اختیار اپراتور قرار می دهند. ضخامت برش از روی کنسول و ازطریق تنظیم اتوماتیک کالیماتور قابل انتخاب است.

همچنین کنترل کننده هایی برای حرکت تنظیم اتوماتیک تخت محافظ بیمار مورداستفاده قرار میگیرند.این امر به اپراتور اجازه می دهد که سیستم برای برش های متوالی یا برش هایی با فاصله زمانی مشخص ویا تصویر برداری spiral برنامه ریزی کند.

کنسول عملیاتی معمولادارای دو نمایشگراست، نمایشگر اول برای نشان دادن اطلاعات و داده های بسیار(مثل نام بیمار، مدارک پزشکی، جنسیت و...) و نشان دادن مشخصات هر اسکن (مثل تعداد تکنیک موقعیت تخت)می باشد.

نمایشگر دوم برای اپراتور این امکان را فراهم می اورد که بتواند تصویر اسکن حاصله را قبل از فرستادن تصویر به hard copy یا کنسولی که پزشک به مشاهده تصویر می پردازد،ببیند.

تصویر CT چگونه تولید می شود؟

تصویر هر مقطع بدست آمده به اجزاء حجمی ( voxel ) تقسیم می شود که تعداد voxel ها بستگی به نوع سیستم ما دارد ( به طور معمول ۵۱۲*۵۱۲ یا ۱۰۲۴*۱۰۲۴) . در طول هر اسکن تعداد زیادی فوتون اشعه x از هر voxel عبور می کند و شدت اشعه x عبوری توسط دتکتورها اندازه گیری می شود.

با استفاده از اطلاعات بدست آمده از این دتکتورها و مقایسه آن با شدت اولیه اشعه x مقدار تضعیف  رخ داده در هر voxel قابل محاسبه است. با توجه به مقدار تضعیف رخ داده به هر voxel یک مقدار عددی اختصاص می یابد. در تصویر بازسازی شده یک رنگ از مقیاسی خاکستری (بین سفید تا سیاه)، متناسب با عدد هر پیکسل به آن اختصاص داده می شود.

منابع: زومیت،‌ پرتو امید،‌ آکاایران