CT SCAN – سی تی اسپیرال

تصاویر بوجود امده توسط CT SCAN در مقابل یک رادیوگرافی ساده کیفیت بالاتر و دقت بسیار زیاد تری دارند . این تصاویر می تواند اشکال مختلف استخوان ها و بافت های موجود در دیگر اندام های بدن بیمار را به خوبی و وضوح بالایی نشان دهد .

دیدن داخل استخوان ها نیز با بهره گیری از این تکنیک در صورت نیاز برای تشخیص بهتر توسط پزشک معالج امکان پذیر است .

امروزه سی تی اسکن ها اکثرا به صورت Spiral ( مار پیچی ) می باشند و در واقع این بدان معناست که در این سیستم ها منبع اشعه ایکس یا تیوپ اشعه ایکس به صورت مارپیچ وار دور بدن بیمار حرکت میکند و تصاویری از جهات مختلف با کیفیتی قابل قبول بدست می دهند .

تصاویر سی تی اسکن های امروزی بسیار دقیقتر از قبل شده و سرعت این دستگاه ها هم زیاد شده است بطوریکه معمولا انجام یک تصویربرداری سی تی اسکن چند دقیقه بیشتر طول نمیکشد.

در سال ۱۹۸۹ spiral CT  برای آزمون های پیشرفته رادیولوژی معرفی گردید. نام spiral که ممکن است helical هم نامیده شود، به علت حرکت تیوپ پرتو X در طول اسکن کردن مورد استفاده قرار میگیرد. شکل مقاومت چرخشی معمولی تیوب پرتو X و چرخش spiral را نشان می دهد. هنگامی که ازمون شروع می گردد، تیوب پرتو X بدون تغییر دادن جهت چرخش خود به طور پیوسته شروع به گردش می کند، در حالیکه تیوب پرتو X بطور مداوم چرخش می کند  و داده ها بطور پیوسته جمع آوری میگردند.

این داده ها را می توان تحت هر محور z دلخواه باز سازی کرد.

سی تی اسپیرال

الگوریتم درون یابیinterpolation algorithms:

توانایی بازسازی یک تصویر در هر موقعیت محور z منجر به درون یابی interpolation میگردد که تخمین یک مقدار ما بین دو مقدار مجهول است.شکل (۴-۸۰) مفهوم درون یابی interpolationو برون یابی extrapolation  را نشان می دهد.

در هنگام spiral CT اطلاعات تصویر بطور پیوسته بوسیله نقاط اطلاعاتی در شکل دریافت میگردد.پس از آنکه تصویر بازسازی گشت و داده های کافی برای بازسازی نیست ،داده ها باید در این صفحه بوسیله درون یابی تخمین زده شوند. این امر باعث استفاده از برنامه کامپیوتری خاصی که الگوریتم درون یابی نامیده می شود انجام میگیرد.

اولین الگوریتم درون یابی از درون یابی خطی ۳۶۰ درجه ای استفاده می کند. صفحه تصویر بازسازی پس از هر بار چر خش از روی داده های اخذ شده درون یابی می گردد. این الگوریتم از آنجایی که رابطه بین نقاط اطلاعاتی یک خط راست فرض می شود خطی نامیده می شود نتیجه یک تصویر عرضی تقریبا مشابه با CT معمولی است.

هنگامی که این تصاویر در زاویه دید coronal sagittal قرار گیرند، در مقایسه با CTمعمولی ممکن است که محو شدگی در تصویر بوجود آید. یک راه حل برای این مشکل استفاده از درون یابی ۱۸۰ درجه ای نصف دور است این منجر به بهبود قدرت تفکیک و بهبود بسیار زیاد زوایای دید می گردد.

انواع مختلف الگوریتم های درون یابی وجود دارند. درون یابی خطی ساده  و درون یابی مرتبه بالا. عیب الگوریتم های درون یابی ۱۸۰ درجه ای نسبت به الگوریتم درون یابی ۳۶۰ درجه ای و تصویر برداری با CT معمولی افزایش نویز تصویر است.

این نویز زیاد مهم نیست ولی استفاده از بعضی از الگوریتم های درون یابی مرتبه بالا می تواندbreakup artifact  را در واسطه های با کنتراست بالا مثل استخوان و بافت نرم ایجاد کند. Breakup artifact ظاهری پله مانند دارد.درون یابی خطی ۱۸۰ درجه بهبود قدرت تفکیک را در راستای محور z به همراه دارد.

 Pitch گام:

نسبت spiral pitch  که به طور ساده pit نام می گیرد رابطه بین حرکت تخت بیمار و تنظیم باریکه پرتو X است.
حرکت تخت در هر ۳۶۰درجه = pitch movement every 360 degrees(mm)
ضخامت قطعه  slice thickness(mm)
Pitch به صورت نسبت بیان می گردد. یک Pitch با نسبت ۱:۰٫۵ منجربه روی هم افتادگی تصاویر و افزایش دوز بیمار می گردد. یک Pitch2:1 مورد تصویربرداری را در یک زمان افزایش می دهد.

این امر مزیت و حسن spiral CT است. توانایی به تصویر کشیدن یک حجم بزرگتر از بافت در یک لحظه را دارد. این مزیت خصوصا در آنژیوگرافی برای درمان با پرتو مفید است.

رابطه بین حجم بافت مورد تصویر برداری و Pitch بصورت زیر است:
Tissue=collimation*pitch*imaging time
مجهول این رابطه را برای زمان تصویر برداری ثابت و ضخامت مقطع ثابت بیان می کند اگر زمان چرخش گنتری ۳۶۰ درجه در ۱ثانیه نباشد حجم بافت مورد تصویر برداری بصورت زیر است.

Tissue imaging=collimation pith*image time
Gantry rotation time

اگر زمان چرخش گنتری به ۰٫۵۵ کاهش یابد، جدول (۱-۳۰) به جدول (۲-۳۰) تغییر می یابد.
متاسفانه اگر Pitch از ۲٫۰:۱ مقدارش تجاوز کند، قدرت تفکیک محور z بسیار کم میگردد.

طراحی اسکنر:

Pitch بوسیله تکنولوژی حلقه لغزان ساخته میگردد. پیشرفت های مداوم پروتکل های مدرن تصویربرداری همچنین منجر به بهبود در تیوپ پرتو X ژنراتور ولتاژبالا و آرایه آشکار ساز شده است.

پارامترهای منحصر به فرد دستگاه سی تی اسکن اسپیرال(HELICAL CT SCAN PARAMETER)

پیچ(PITCH RATIO)

:عبارست از مسافتی که تخت به ازای چرخش ۳۶۰ درجه تیوب طی می کند تقسیم بر ضخامت مقطع.یعنی زمانی که ضخامت مقطع۱۰MM ومسافتی که تخت به ازای چرخش۳۶۰ درجه تیوب طی می کند۱۰MM باشد پیچ برابر ۱ می شود.

-هر چه سرعت حرکت تخت بیشتر باشد صورت کسر بیشتر می شود. نسبت پیچ بیشتر از ۱ می شود.

-هر چه سرعت حرکت تخت کمتر از ضخامت مقطع باشد نسبت پیچ کمتر از ۱ می شود

افزایش و کاهش یچ چه مزایا و معایبی دارد؟

بالاترین کیفیت تصویر را در پیچ(PITCH) 1 داریم.یعنی زمانی که مسافتی که تخت به ازای چرخش ۳۶۰ درجه تیوب طی می کند و ضخامت مقطع برابر باشند بالاترین کیفیت تصویر را داریم.

در سی تی اسکن کانونشنال ابتدا وانتهای یک تصویر مانند یک حلقه بسته می باشد.ولی در سی تی اسکن اسپیرال ابتدا و انتهای یک تصویر در یک نقطه قرار نمی گیرند.

مانند یک النگوی شکسته می باشد و دو رویه یک اسلایس با هم موازی نیستند.اگر این حالت اصلاح نشود،این پروفایل غیر مسطح ایجاد ارتیفکت حرکتی می کند و بصورت رگه هایی در تصویر دیده می شود.جهت جلوگیری از این حالت از الگوریتمهای مخصوص بازسازی تصویر استفاده می شود که باعث می شود ابتدا و انتهای یک اسلایس روی هم بیافتد.

در سی تی اسکن اسپیرال نیاز است از الگوریتمهای مخصوص پردازش استفاده کنیم چون تخت حرکت می کند و توسط الگوریتم شکل پروفایل ایجاد شده را بشکل نرمال در می اورد.

جهت نیل به این خواسته در دستگاهای مالتی اسلایس از الگوریتمهای مخصوص بازسازی تصویر استفاده می شود.یکی از الگوریتمهای بازسازی تصویر میان یابی(interpolation) می باشد.

میانیابی به این معنیست که بجای اینکه مستقیما ضریب تضعیف خطی یک نقطه را بدست بیاوریم بوسیله الگوریتم ضریب تضعیف نواحی بینابینی را بدست می اوریم.

مثلا اگر نقطه ای عدد ۳ و نقطه دیگر عدد ۵ باشد ممکن است است بگویم بینابین این دو عدد عدد ۴ می باشد و یا ممکن است بگویم عدد ۲/۳ که در این حالت درصد خطا کمتر است و اعداد کمتری بین ۳ و ۵ قرار دارد.اما زمانی که گفته شود بین عدد ۳ و ۱۰ یک عدد بگو درصد خطا بیشتر است و اعداد بیشتری بین ۳ و ۱۰ وجود دارد.

نتیجه گیری می شود با افزایش پیچ(pitch)کیفیت تصویر افت می کند.چون حلقه بازتر است و اعداد بیشتری در این نواحی وجود دارد.

تعریف میانیابی: یعنی تخمین و پیش بینی یک مقدار که بین دو مقدار معلوم قرار گرفته است.در سی تی اسکن به دو شکل میانیابی می کنیم.

۱-الگوریتم میانیابی خطی ۱۸۰ درجه

۲-الگوریتم میانیابی خطی ۳۶۰ درجه

در الگوریتم میانیابی خطی ۱۸۰ درجه.ضریب تضعیف خطی یک نقطه را یا ۱۸۰ درجه جلوتر از ان نقطه یا ۱۸۰ درجه عقبتر از ان نقطه می گیریم.و در الگوریتم میانیابی خطی ۳۶۰ درجه ضریب تضعیف یک نقطه را یا ۳۶۰ درجه جلوتر و یا ۳۶۰ درجه عقبتر نسبت به ان نقطه بدست می اوریم.

در واقع می خواهیم بوسیله این الگوریتم یک اسلایس که پروفایل ان مسطح نیست و به شکل یک رینگ شکسته است بصورت مسطح در اوریم.

الگوریتم میانیابی ۳۶۰ درجه(LINEAR INTERPOLATION 360 DEG)

در میانیابی ۳۶۰ درجه فاصله دو نقطه بیشتر است وضخامت مقطع متوسط که به تصویر کشیده می شود بیشتر از حالتی است که روی دستگاه انتخاب کرده ایم.مثلا اگر ضخامت مقطع را ۵mm انتخاب کنیم توسط این الگوریتم ضخامتی که به تصویر کشیده می شود ۱۲mm می باشدودر این حالت چون حجم وکسل کمتر است(چون سطح مقطع بیشتر شده) باعث کاهش رزولوشن و افزایش SNR وافزایش کنتراست و کاهش نویز می شود.

نویز(NOISE) :تعداد فوتونهایی که در واحد زمان از حجم وکسل خارج می شود.

-هر چه حجم وکسل کمتر باشد،ضخامت مقطع کمتر و متعاقب ان تعداد فوتونهایی که به واحد حجم برخورد می کند کاهش می یابد ونویز افزایش می یابد

– همیشه نویز و رزولوشن در دو جهت عکس می باشند.

-در سی تی اسکن هر چه سطح مقطع یا ضخامت مقطع کوچکتر و ماتریکس سایز بزرگتر باشد رزولوشن بهتر است و نویز بیشتر است البته دستگاه جهت جلوگیری از این حالت بصورت اتوماتیک مقداری MAS را بالا می برد.

-هر چه ماتریکس سایز بزرگتر باشد رزولوشن بهتر است ولی دز بیمار بیشتر است

الگوریتم میانیابی ۱۸۰ درجه(LINEAR INTERPOLATION 180 DEG)

در این میانیابی ضخامت مقطع متوسط که به تصویر کشیده می شود کمتر از ان مقداری است که روی دستگاه انتخاب کرده ایم.

این نوع میانیابی رزولوشن بهتری می دهدولی چون ضخامت مقطع کوچکتری می دهد نویز بیشتر می شود.وای میانیابی بیشتر در جاهایی که بخواهیم رزولوشن بهتری داشته باشیم استفاده می شود.

– معایب سی تی اسپیرال

۱- این وسیله از اندام های در حال حرکت مثل قلب قادر به تصویربرداری نیست.

۲- این وسیله مقاطعی با فاصله های ۵ تا ۱۰ میلی متر از عضو موردنظر تهیه می کند. در صورتی که ضایعه یی در فاصله بین دو مقطع وجود داشته باشد از دید پزشک دور می ماند.

۳- تنها در برخی موارد با بازسازی مقطع های موجود تصویر سه بعدی تهیه می شود، در حالی که بررسی های دقیق شکستگی های داخل مفصلی یا قاعده جمجمه به تصاویر سه بعدی نیاز دارد.