| كيــــف تعـمل الاجــهزة الطــبية الحديثه معـــززة (بـالصــور )
جهاز التصوير المقطعي (الاشعه المقطعية ) يعد جهاز التصوير المقطعي Computerized Axial Tomography CAT من الاجهزة الطبية الحديثة التي تستخدم اشعة اكس في الحصول على صورة مجسمة لجسم الانسان بدلاً من صور اشعة اكس التقليدية التي توفر معلومات بسيطة عن الهيكل العظمي للانسان وبعض الاعضاء العضوية. وتعتبر اجهزة التصوير المقطعية هي تطور للتصوير والتشخيص باستخدام اشعة اكس واعتمد تطوره على التطور الهائل في الكمبيوتر وسرعته. وباستخدام اجهزة 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 اختصارا بـ CT اي Computerized Tomography (CT). وهو عبارة عن جهاز مسح ينتج اشعة اكس، واشعة اكس هي اشعة ذات طاقة عالية تخترق الانسجة الحية لجسم الانسان ولا تخترق العضام، وتعتبر اشعة 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. وقد تم شرح اشعة اكس واستخدامها في الطب في مقال سابق بعنوان كيف تعمل اشعة اكس.  مخطط توضيحي لفكرة عمل التصوير التقليدية باستخدام أشعة اكس في التصوير العادي باستخدام اشعة اكس يعمل جهاز التصوير باصدار اشعة اكس على الجزء المحدد من جسم الانسان ويتم استقبال الاشعة التي تنفذ من الجسم على الجهة المقابلة على فيلم خاص، والصورة التي تلتقط عبارة عن ظل هذه الاشعة على جسم الانسان وحيث انها تخترق الانسجة 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 ادناه حيث يقف شخص عند احد اركان الغرفة ويحمل في يده اليمنى بالقرب من صدره ثمرة الاناناس وفي يده اليسرى ثمرة موز، فإذا ما تم تسيط الضوء من مصباح في الاتجاه الجانبي للشخص فإن الظل الذي يتكون سوف يوضح لك ان الشخص يحمل الاناناس فقط ولا يعطي اي معلومة اذا ما كان يحمل موزة في اليد الاخرى وكذلك الحال اذا ما سلط الضوء بالاتجاه الامامي للشخص فإن الظل المتكون سوف يظهر لك ان الشخص يحمل الموزة بيده اليسرى بينما لا تملك اية معلومة عن ماذا يحمل بيده اليمنى على افتراض انك لا ترى الا الظل فقط. مراحل تطور جهاز الاشعة المقطعية. اول 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 انتاج اول جهاز تصوير بالاشعة المقطعة وحصل على جائزة نوبل في العام 1979 مع 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 اخذ 160 مقطع لجسم الانسان وكل مقطع يتم اخذ 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 انتاج أول جهاز تصوير مقطعي لتصوير الدماغ وسمي على اسم الشركة EMI Scanner واستخدم في مستشفى اتكنسون مورلي في في ولاية وينبلدون البريطانية واول شخص تم عمل مسح مقطهعي 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. اجيال جهاز المسح المقطعي CT تصنف اجهزة المسح المقطعية إلى عدة اجيال حسب تطور الية المسح وسرعته والمدة الزمنية المستغرقة لتكوين الصورة، وسوف نستعرض هذه الاجيال ونناقش مراحل تطورها. الجيل الأول استخدم الجيل الأول من الماسحات المقطعية شعاع بسمك قلم الرصاص يوجه الى الجسم ويتم رصده بواسطة كاشف واحد او اثنين فقط. والصور يتم تجميعها من خلال مسح دوراني وانتقالي حيث يكون مصدر اشعة اكس والكاشف مثبتان في جهاز يسمى الجانتري gantry ويدوران بالنسبة لبعضهما البعض بحيث يكون جسم الانسان في محور الدوران لهما. وتقدر المدة الزمنية للصورة الواحدة حوالي 4 دقائق حيث يكون الجانتري قد عمل دورة كاملة 180 درجة ثم ينتقل الجانتري لمسح جزء اخر من جسم الانسان. وكان استخدام هذا الجيل يتطلب غمر جسم المريض في حوض مائي لتقليل تعرضه لاشعة اكس.  الجيل الثاني تم تطوير جهاز المسح المقطعي بحيث زاد عدد الكواشف واصبح شعاع اشعة اكس اكثر اتساعاً ليغطي الكواشف المقابلة له. طريقة المسح لا زالت شبيه بطريقة المسح المستخدمة في الجيل الأول عبارة عن مسح دائرة وانتقالي حول جسم الانسان، وزيادة عدد الكواشف وزيادة اتساع اشعة اكس ادى إلى ان تكون دورة المسح لكل مقطع من مقاطع الجسم تغطي 180 درجة بانتقال 30 درجة بدلا من درجة واحدة كما كان في الجيل الأول مما ادى إلى تقليل زمن المسح.  الجيل الثالث طرأ تطور ملحوظ على الجيل الثالث من حيث السرعة في الحصول على الصورة، وذلك بالغاء الحركة الانتقالية وجعل الحركة دائرية فقط، مما جعل زمن المسح ثانية واحدة فقط. وللتخلص من الحركة الانتقالية اثناء المسح في الجيل الثالث تم تصميم الكواشف التي ترصد اشعة اكس التي تنفذ من جسم الانسان على شكل قوس مما يحافظ على مسافة ثابتة بين مصدر اشعة اكس والكواشف اثناء الدوران. كما تم اضافة حواجز بين المريض واشعة اكس وبين المريض والكواشف لنضمن حزمة رقيقة من اشعة اكس التي تنفذ الى جسم الانسان مما يقلل من تعرضه للاشعة. الجيل الرابع تم تصميم الجيل الرابع مشابها للجيل الثالث من ناحية المسح بحركة دائرية فقط، والاضافة التي طرأت هي على الكواشف التي تم تثبيتها على كامل محيط الجانتري والتي بلغ عددها 1000 كاشف، مما جعل الحركة مقصورة على مصدر اشعة اكس فقط مع ثبات الكواشف لانها تحيط كامل الجانتري. هذا التصميم جعل مسح مقطع كامل للجسم لا يستغرق اكثر من ثانية واحدة.  آلية تكوين الصورة بينما يستلقي الشخص المراد تصويره بجهاز المسح القطعي على سرير خاص يتحرك السرير ببطء ليصبح في منتصف جهاز المسح الجانتري ويحتوي الجانتري على جهاز اشعة اكس الذي يدور في حلقة حول المريض ويحتوي الجانتري على الكواشف الحساسة لاشعة اكس في الجهة المقابلة لاشعة اكس، وبالتالي يكون الشخص المستلقي على السرير في مركز الدوران وبين مصدر اشعة اكس والكواشف.  مخطط لجزء من جهاز CAT والمخصص لتصوير المريض يتحكم في دوران اشعة اكس والكواشف داخل الجانتري موتور خاص يتحكم فيه الكمبيوتر ليحدد زاوية وسرعة الدوران. بعد اتمام دورة كاملة يكون الجهاز قد صور مقطع من الجسم فيتحرك السرير بالنسبة للجانتري ويتم مسح وتصوير مقطع اخر من الجسم.  عرفة الكمبيوتر والتحكم بجهاز CAT وبهذه الطريقة يكون الجهاز قد صور باستخدام اشعة اكس كل المنطقة المطلوب تصويرها على شكل مقاطع من خلال انتقال ودوران اشعة اكس داخل الجانتري او ما يشبه الحركة الحلزونية. يتحكم الكمبيوتر في شدة اشعة اكس حسب المنطقة المراد تصويرها من جسم الانسان. وبعد الانتهاء من مسح كل جسم الانسان يقوم الكمبيوتر بتجميع كل المعلومات التي حصل عليها من الكواشف ليكون صورة ثلاثية الابعاد للجسم، والجدير بالذكر انه لا يتم مسح كامل جسم الانسان فعادة الطبيب يحدد للفني المختص الجزء المطلوب مسحه.  وحيث ان تصوير الجسم يتم من خلال مقطع مقطع ومن مختلف الزوايا فإن الصور التي نحصل عليها بواسطة جهاز الاشعة المقطعية تكون اكثر تفصيلاً ووضوحاً بالمقارنة بالتصوير التقليدي باستخدام اشعة اكس.  صورة لمقطع من الكبد وفي النهاية فإن جهاز الاشعة المقطعية اصبح من الأجهزة الاساسية للتشخيص التي يعتمد عليها الاطباء في العلاج. |
||
|
||
| #3 | |||||||||
| |
عمل جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي هو جهاز تصوير مثل جهاز اشعة اكس او جهاز CT ولكن يستخدم المجال المغناطيسي وامواج الراديو للحصول على الصور دقيقة وتفصيلية وثلاثية الابعاد تمكن الطبيب من رؤية الأجزاء الداخلية لجسم الانسان من عظام ومفاصل والدم وخصوصا الانسجة الرقيقة مثل الدماغ بدون استخدام لاشعة اكس أو الحقن بالاصباغ لتعزيز التباين، ومن خلاله يمكن اكتشاف التغيرات التي قد تطرأ على بعض أعضاء الجسم نتيجة لمرض ما وذلك بالمقارنة مع الأعضاء السليمة. وقد جاء اكتشاف هذا الجهاز في الثالث من يوليو عام 1977، حيث اعتبر حدثاً مذهلاً في عالم الطب الحديث. حيث في ذلك التاريخ تم إجراء أول فحص باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي وقد استغرقت عملية التصوير اكثر من 5 ساعات ولم تكن تلك الصورة واضحة المقارنة بتلك التي نحصل عليها في ايامنا هذه. ويرجع التطور في تكنولوجيا التصوير بالرنين المغناطيسي إلى جهود سبع سنوات للعلماء ريموند دامادين ولاري مانكوف ومايكل جولدسميث. وقد اطلقوا على هذا الجهاز اسم Indomitable في بداية الأمر والذي يعني القوي للدلالة على الجهود المضنية التي بذلوها على مدار السبع سنوات من العمل والبحث لجعل جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي حقيقة بعد ان كان مجرد فكرة.  التصوير بالرنين المغناطيسي هي تكنولوجيا معقدة وتعرف باسم MRI وهي اختصار للجملة Magnetic Resonance Imaging والتي في الحقيقة تعتمد على الظاهرة الفيزيائية المعروفة بالرنين المغناطيسي النووي والتي من الأجدر ان يكون اسم الجهاز الرنين المغناطيسي النووي ويختصر NMRI ولكن نظراً للواقع الكلمة النووي على المريض او المستمع فإن العلماء فضلوا الاكتفاء بالاسم MRI، وفي هذه المقالة سوف نتعرف على فكرة عمل هذا الجهاز المتطور وماذا يحدث لجسم الانسان عندما يوجد في داخل هذا الجهاز؟ وماذا نرى بواسطته؟ ولماذا يجب على الشخص ان يبقى ساكنا طوال وقت مكوثه داخل الجهاز اثناء الفحص؟ هذه الاسئلة وغيرها الكثير سنحاول الاجابة عنها في هذه المقالة. الفكرة والاساس يبلغ طول جهاز التصوير بالزنين المغناطيسي (MRI) 3 أمتار وطوله 2 متر وارتفاعه 2 متر كما يحتوي على انبوبة افقية تمتد خلال مغناطيس، يستلقي المريض على ظهره على سرير خاص يمر ببطء من خلال الأنبوبة داخل المغناطيس. وليس بالضروري ان يتم ادخال جسم المريض بالكامل داخل التجويف المغناطيسي وانما يعتمد ذلك على نوع الفحص المطلوب، وتختلف أجهزة MRIبالحجم والشكل حسب الجزء من الجسم المراد فحصه وتصويره حيث يتطلب وجود ذلك الجزء من الجسم في مركز التجويف المغناطيسي.  المجال المغناطيسي لمعرفة كيف يعمل جهاز MRI يجب ان نركز اولاً على المجال المغناطيسي المستخدم في الجهاز والذي يحتوي اسمه على كلمة مغناطيسي، فمصدر المجال المغناطيسي والذي سنتحدث عنه بعد قليل هو العنصر الرئيسي للجهاز ويشكل اكبر جزء فيه تركيبه. وتصل شدة المجال المغناصيسي المستخدم في الجهاز ما يزيد عن 2 تسلا، والتسلا هي وحدة قياس شدة المجال المغناطيسي والتي تساوي 10000 جاوس وللمعرفة تبلغ شدة المجال المغناطيسي للأرض 0.5 جاوس وهذا دلالة على ضخامة المجال المغناطيسي المستخدم في جهاز NMR.  ولذلك قبل ادخال المريض والمختصين الى غرفة الجهاز فإنه يتم اجراء فحص دقيق للتخلص من الأشياء المعدنية التي قد يحملها المريض اما الاشخاص الذين زرعت في اجسامهم قطع معدنية لتثبيت العظام فإنه يسمح لهم استخدام الجهاز لان تلك القطع اصبحت ثابتة ولا يمكن ان تتحرك تحت تأثير المجال المغناطيسي وخاصة اذا مر عليها مدة تزيد عن 6 اسابيع واذا وجد نتيجة الفحص احتواء الجسم على اية معادن قابلة للحركة لايسمح للمريض بالتصوير بجهاز MRI ويتم تحويله الى وسيلة تصوير اخرى مثل CAT.  صور للدماغ باستخدام جهاز MRI لاعمار مختلفة حيث على اليسار لعمر 25 عام والوسط 86 عام واليمين 78 عام لدماغ شخص مصاب بمرض Alzheimer. كذلك لا يسمح للمرأة الحامل باستخدام الجهاز لأنه لحتى الأن لم تجري بحوث على تأثير المجال المغناطيسي على الجنين ويخشى من تأثر خلايا الجنين بالمجال المغناطيسي وخصوصا وانها تكون في طور الانقسام والنمو. أجزاء جهاز MRI ذكرنا في المقدمة أن المغناطيس يعد الجزء الرئيسي للجهاز وبه تجويف لادخال المريض داخله كما يتضح في الصورة وهناك ثلاث انواع من المغناطيسات التي يمكن استخدامها في اجهزة MRI.   صورة MRI لدماغ شخص مصاب بالسرطان في الدماغ أنواع المغناطيس المستخدم (1) المغناطيس الكهربي: ويحتوي على العديد من لفات من سلك حول اسطوانة فارغة ويمرر بالسلك تيار كهربي مما يعمل على توليد مجال مغناطيسي طالما استمر مرور التيار الكهربي في السلك. يتميز هذا النوع من المغاطيس بقلة تكلفته بالمقارنة بالمغناطيس المصنع من المواد فائقة التوصيل المستخدم في النوع الثالث ولكن يحتاج هذا المغناطيس إلى تيار كهربي كبير تصل قدرته إلى 50,000 وات نظراً لمقاومته المرتفعة نسبياً وهذا يجعل تكاليف التشغيل باهظة جدا وخصوصا أذا تطلب الامر الوصول إلى مجال مغناطيسي شدته 0.3 تسلا. (2) المغناطيس الدائم: وهو ينتج مجال مغناطيسي طوال الوقت مما يعنى تكلفة تشغيل قليلة ولكن المشكلة تكمن في حجم المغناطيس ووزنه والذي يصل إلى اكثر من 7 طن لتوليد مجال مغناطيسي شدته 0.4 تسلا وهذا سبب في صعوبة تصنيعه واستخدامه.  ولكن بالرغم من التكليف الباهظة يعتبر هذا النوع من المغناطسات الانسب والافضل للوصول الى 2 تسلا والذي يعني صور في غاية الوضوح والدقة. قد تتسائل الان ما علاقة المجال المغناطيسي بالتصوير ووضوحه؟ وهذا ما سنجيب عنه ولكن بعد ان نكمل الشرح عن باقي اجزاء الجهاز. المغناطيس يجعل الجهاز ثقيل جداً فانماذج القديمة منه كان وزنها يصل إلى 8000 كيلو جرام في حين ان الاجهزة الحديثة والمطورة وصل وزنها إلى 4500 كيلو جرام والجدير بالذكر ان ثمن الجهاز يزيد عن المليون دولار. اذا الجزء الرئيسي من تركيب الجهاز هو المغناطيس الضخم الذي يولد مجالاً مغناطيسياً منتظماً. ولكن هناك نوع اخر من المغناطيس ويعتبر الجزء الثاني من تركيب الجهاز وهو مغناطيس يولد مجالاً مغناطيسيا متزايد بحيث شدته تتغير من 180 جاوس إلى 270 جاوس وهذا لا شك مجال مغناطسي صغير جداً بالمقارنة بما تحدثنا عنه في السابق ولاحقا سيتم شرح وظيفة ودور المجال المغناطيسي المنتظم والمتزايد.  صور MRI للاعضاء الداخلية لجسم الانسان بينما يقوم المجال المغناطيسي المنتظم بغمر كامل جسم المريض فإن المغناطيس الثاني يعمل على توليد مجال مغناطيسي متغير. اما الجزء الثالث من تركيب الجهاز هو مولد امواج الراديو التي تخترق جسم المريض عند اجراء التصوير. والشكل التالي يوضح الاجزاء الرئيسية لتركيب جهاز MRI والاجهزة الالكترونية المتحكمة في تشغيله.  مخطط للاجزاء الرئيسية لتركيب جهاز MRI والاجهزة الالكترونية المتحكمة في تشغيله  كيف نحصل على الصور باستخدام MRI نعلم ان أية مادة ومنها جسم الانسان يتكون من بلايين الذرات المختلفة، ونواة هذه الذرات تتحرك حركة دورانية حول محور كما في الشكل الموضح ادناه حيث تشكل هذه الحركة شكل مخروط حول محور الدوران.  شكل يوضح ذرة الهيدروجين في حركة دورانية حول المجال المغناطيسي ولنتخيل ان هذه البلايين من الانوية عشوائية في حركتها حيث ان كل نواة تتحرك حول محورها بصورة متسقلة عن النواة الأخرى، وكما نعلم ان الجسم مكون من مواد مختلفة وبالتالي من ذرات مختلفة ولكن جهاز MRI سيركز فقط علي ذرة الهيدروجين حيث انها الذرة المثالية لان النواة تحتوي على بروتون واحد وله عزم مغناطيسي كبير نسبياً وهذا يعني انه عندما تتعرض ذرة الهيدروجين إلى مجال مغناطيسي خارجي فإنها سوف تتأثر به بحيث يصبح اتجاه العزم المغناطيسي في اتجاه المجال المغناطيسي الخارجي او في عكسه. كما يحدث للابرة المغناطيسية في مجال مغناطيسي حيث تدور حول محورها وتستقر في النهاية في اتجاه المجال المغناطيسي كما يمكن اجبارها على ان تستقر في عكس اتجاه المجال المغناطيسي.   كل بروتونات ذرة الهيدروجين تترتب في اتجاه المجال أو في عكس اتجاه المجال ولا يمكن ان يكون هناك ترتيب اخر. العدد الأعظم من تلك البوترونات عزومها المغناطيسية تلغي بعضها البعض ولا يبقى إلا القليل كما في الشكل البروتون المميز باللون الأحمر فلا يوجد بروتون اخر بعكس اتجاهه ليلاشي عزمه المغناطيسي. وظيفة امواج الراديو   صورة لدماغ انسان باستخدام MRI وتوضح التباين العالي والوضوح مقارنة بصورة جهاز CT  إذا نستنتج من ذلك ما يلي   مخطط توضيحي لمكونات جهاز التصوير باستخدام الرنين المغناطيسي MRI الحصول على الصور كما في التصوير باشعة اكس او التصوير بالاشع المقطعية فإنه يتم حقن المريض بمادة لزيادة التباين الذي تعمل على توضيح الجزء المراد تصويره في الجسم وتميزه عن الأعضاء المجاورة كذلك هو نفس الحال في حالة التصوير بجهاز الرنين المغناطيسي ولكن المادة المستخدمة في هذه الحالة تختلف، حيث ان المادة المستخدمة في حالة التصوير باشعة اكس او الاشعة المقطعية التي تستخدم اشعة اكس ايضا فإن المادة المستخدمة تتأين اذا تعرضت لاشعة اكس مما يعني انها سوف توقف اشعة اكس من النفاذ من ذلك العضو الذي يحتوي على مادة التباين. وبهذا نحصل على صورة لذلك العضو عن طريق الظل الذي تم تصويره. ولكن مادة التباين المستخدمة في الرنين المغناطيسي لها وظيفة مختلفة تماماً، فهي تعمل على تغير المجال المغناطيسي الموضعي للانسجة التي تفحص، وتصبح استجابة الانسجة الطبيعية مختلف عن الانسجة المصابة بمرض مما تعطي نتائج مختلفة. مزايا جهاز MRI  عيوب جهاز MRI  تطورات مستقبلية متوقع لجهاز MRI تعد اجهزة MRI في اوجها فهي عمرها لا يتعد 20 عاما مقارنة باجهزة اشعة اكس التي مر عليها اكثر من 100 عام ولذلك التطوير على اجهزة MRI يعد محدودا لانها في افضل صورة ممكنة وتعطى نتائج ممتازة وصور دقيقة وواضحة. ولكن من الممكن ان يتم تطوير أجزة MRI اصغر حجماً ومخصصة لوظيفة مخددة مثل ان نجد اجهزة رنين مغناطيسي مخصصة لتصوير بعض اعضاء الجسم مثل تصوير الذراع أو العمود الفقري او الركبة أو الرقبة أو التجويف البطني أو القفص الصدري او الدماغ. كذلك يعمل العلماء على استخدام اجهزة الرنين المغناطيسي على تصوير ذماغ الانسان اثناء قيامه باداء بعض المهام مثل الضغط على كرة او النظر إلى صورة لمعرفة كيف يعمل الدماغ. وبالتالي فإن مستقبل اجهزة الرنين المغناطيسي موجهة إلى الابحاث العلمية التي يمكن ان تتم باستخدامه لفهم العديد من اسرار جسم الانسان. |
||||||||
|
|||||||||
 |
|
| #5 | ||||||||||
|
|
||||||||||
|
||||||||||
|
| #6 | |
ساحة النقاش