تصویر برداری حجمی پزشکی با دریافت مقدار بسیار کم اشعه ایکس

شفا آنلاین:توموگرافی رایانه‌ای یکی از بزرگترین دستاوردهای تصویر برداری پزشکی بوده است، اما هزینه سی‌تی اسکن برای بیمار بالاست و میزان زیاد اشعه ایکس هم برای بدن ضرر بالقوه دارد. آیا جایگزین بی‌خطرتری برای آن وجود دارد؟

به گزارش شفا آنلاین:محققان اروپایی با اجرای طرح موسوم به «تصویر برداری حجمی پزشکی با دریافت مقدار بسیار کم از اشعه ایکس» قصد دارند جایگزینی برای توموگرافی رایانه‌ای یا سی‌تی اسکن پیدا کنند که امکان تصویربرداری سه بعدی را با اشعه ایکس داشته باشد.
محققان اروپایی در طرح موسوم به «تصویر برداری حجمی پزشکی با دریافت مقدار بسیار کم اشعه ایکس ( وُکسل)» مشغول یافتن راه‌حلی برای مضرات تصویربرداری با اشعه ایکس هستند.
دانشمندان طرح وُکسل (Volumetric medica- X-ray imaging aextremely low dose) می‌خواهند پیش‌نمونه دوربین‌هایی را بسازند که هم با پرتو ایکس نرم کار می‌کند و هم با پرتو ایکس سخت، و ضمن بهره بردن از توان رخنه پرتوهای ایکس در حد نانومتر توان تفکیک‌دهی بالا دارد.
با این دوربین‌ها نیاز به چرخاندن نمونه یا دوربین نیست و مقدار پرتو ایکس که به نمونه می‌رسد بسیار کم است. به این ترتیب این دوربین‌ها در پزشکی و زیست‌شناسی کاربرد فراوان خواهند داشت.
استفاده از دوربین‌های پلونوپتیکی در طیف اشعه ایکس
سی‌تی اسکنر برای ایجاد تصویر سه‌بعدی از یک شیء باید یک دایره کامل دور شیء بزند و هزاران تصویر با اشعه ایکس بگیرد.
مارتا فایاردو، محقق فیزیک پلاسما، و مسئول هماهنگ کننده این طرح تحقیقاتی می‌گوید: «گزینه دیگری که در این پروژه تحقیقاتی بررسی می‌کنیم دوربین معروف به دوربین پلنوپتیکی (تمام اپتیکی) است که امکان می‌دهد با تصویربرداری از فقط یک نقطه، تصویری سه‌بعدی را ثبت کنیم. نشان داده شده که این نوع دوربین با طیف مرئی کار می‌کند و ما اکنون تلاش می‌کنیم این نوع دوربین را در طیف پرتوهای x هم به کار ببریم.»
پژوهشگران با استفاده از لیزر، پرتوهای x نرم می‌سازند که خصوصیت‌های لازم را دارد. باریکه پرتو x در هزارتوی لنزها و آینه‌ها تنظیم شده و به سوی شیئی که می‌خواهیم بررسی کنیم، فرستاده می‌شود. آشکارگری که شبیه به دوربین عکاسی دیجیتال است، تصویری را که پرتوهای x می‌سازند، ضبط می‌کند.
ساخت تصویر سه‌بعدی
اما چطور می‌توان با یک بار تصویربرداری، تصویر سه بعدی ساخت؟
در شرکت کوچک فرانسوی موسوم به «ایمجین اوپتیک» با استفاده از دو چوب‌پنبه بطری سازوکار ساخت تصویر توضیح داده می‌شود. با استفاده از الگوریتم‌های کامپیوتری بازسازی تصویر، می‌توان فاصله کانونی را برای عکسی که گرفته شده، تغییر داد.
اومبلین دو لا روش فوکو، یکی از مهندسان این شرکت توضیح می‌دهد: «با ترکیب لنز (عدسی) اصلی با ماتریس، پرتوها را جمع می‌کنیم. تمام اطلاعات مربوط به مکان و زاویه هم حفظ می‌شود، در نتیجه تمام داده‌های لازم برای بازسازی تصویر سه‌بعدی در این تصویر خام هست.»
امکان کار با اشعه ایکس نرم و سخت
کار با پرتو x سخت‌تر از کار با طیف مرئی است. طیف مرئی (visible spectrum) بخشی از طیف الکترومغناطیسی است که با چشم انسان قابل رویت و تشخیص است. بنابراین برای تصویرسازی سه بعدی از اشیاء نسبتا بزرگ با پرتوهای x، نیاز به چندین سال تحقیق است. اما این رهیافت خاص در میکروسکوپی (ریزنمانی) هم اکنون گزینه جمع و جور و ارزانی به جای استفاده از تاسیسات عظیم پژوهشی مثل سنکروترون است. پرتوهای x نرم که در این پیش نمونه به کار برده می‌شود کمتر به یاخته‌ها و سلول‌ها آسیب می‌رساند و در نهایت خواهیم توانست از یاخته زنده فیلم برداریم.
النا لونگو، دانشجوی دکتری رشته فیزیک می‌گوید: «معمولا تومرگرافی یاخته ها نیاز به دستگاه‌های سرمایشی دارد که امکان ثبت حرکت سلول را ندارد. در مقایسه، سیستم ما امکان می‌دهد یاخته را زنده نگاه داریم و لازم نیست یاخته را منجمد کنیم.»
برخی از نتایج عملی این پروژه تحقیقاتی برای ارائه به بازار آماده است. نانوسکوپ ساده دیجیتال که توان تفکیک و میزان کنتراست دستگاه‌های پرتو x را ندارد، یکی از دستگاه‌هایی است که به بازار عرضه می‌شود. این نانسکوپ می‌تواند بدون نیاز به لنزها و چشمی‌های گرانقیمت کار کند و با نور فرابنفش از شیء‌های کوچک هولوگرام بسازد.
رامونا کورمن، فیزیکدان از «کمیسیون انرژی اتمی و انرژی‌های جایگزین» در فرانسه می‌گوید: «نور مرئی به کار می‌بریم چون از پرتو x خطر کمتری دارد و می‌تواند برای بازسازی سه بعدی نمونه‌های زیستی مفید باشد. می‌توانیم نور مرئی را برای بافت معمولی، میتوکوندری، یا اندامک‌های مختلف زیستی استفاده کنیم.»
این کار تحقیقاتی راه را برای گزینه‌هایی که از توموگرافی کامپیوتری ارزان‌تر است هموار می‌کند، از تصاویر ویدئویی یاخته زنده گرفته تا تصویرسازی پزشکی در آزمایش‌های بالینی.سپید
 EuroNews