تصویربرداری پزشکی

در این مقاله در مورد تکنیک ها و روش های تصویربرداری پزشکی برای بدن انسان به مطالعه میپردازیم. اگرچه تصویربرداری از حیوانات نیز یکی از شاخه های پرکاربرد در تحقیق و توسعه است ولی در این مقاله به این موضوع بسیار جذاب نخواهیم پرداخت. تصویربرداری پزشکی یکی از زیرشاخه های اصلی بیوالکتریک از مهندسی پزشکی است که به توضیح هر یک به مختصر میپردازیم. فهرست مطالب این مبحث را میتوان به شکل زیر مرتب نمود: 1- مقدمه ای بر مهندسی پزشکی 2- تصویربرداری پزشکی 3- تکنیک های تصویربرداری پزشکی 4- دستگاه ها و سیستم های تصویربرداری پزشکی

1-4- رادیوگرافی 4-2- تصویربرداری رزونانس مغناطیسی یا ام آر آی 4-3- تصویربرداری پزشکی هسته ای 4-4- تصویربرداری سونوگرافی 4-5- تصویربرداری توموگرافی یا سی تی اسکن 4-6- تصویربرداری فوتوآکوستیک 4-7- تصویربرداری الاستوگرافی 4-8- تصویربرداری اکو کاردیوگرافی 4-9- تصویربرداری آنژیوگرافی 4-10- تصویربرداری مادون قرمز

5- مراکز تصویربرداری پزشکی 6- نوبت دهی مراکز تصویربرداری پزشکی 7- مراکز تصویربرداری پزشکی بالای 100 کیلوگرم در ایران 8- آیا تصویربرداری پزشکی برای بدن انسان ضرر دارد؟ 9- تصویربرداری پزشکی برای زنان باردار 10- تجهیزات تصویربرداری پزشکی 11- فرمت تصاویر تصویربرداری پزشکی 12- نحوه ذخیره سازی تصاویر در تصویربرداری پزشکی [caption id="attachment_4574" align="aligncenter" width="1140"] تصویربرداری پزشکی[/caption]

1- مقدمه ای بر مهندسی پزشکی

مهندسی یک رشته یا زمینه ای ابتکاری است، مهندسی پزشکی یا مهندسی زیست پزشکی نیز یکی از رشته های مهندسی پر ابتکار با نو آوری های بسیار جذاب است که بر پیشرفتهایی که سلامت انسان و مراقبتهای بهداشتی را در همه سطوح بهبود می بخشد متمرکز است. این رشته به یکی از رشته های جذاب دانشگاهی در ایران و جهان شناخته شده است. رشته مهندسی پزشکی کاربرد اصول و تکنیک های حل مسئله مهندسی در زیست شناسی و پزشکی را بیان میکند. این رشته مهندسی را میتوان به گرایشهای مختلفی با توجه به حوزه فعالیت تقسیم بندی نمود، در ادامه گرایشهای اصلی این رشته را نام میبریم:

• "بیوالکتریک" مهندسی پزشکی با گرایش الکترونیک یا بیوالکتریک
• "بیومکانیک" مهندسی پزشکی با گرایش مکانیک یا بیومکانیک
• "بیوانفورماتیک" مهندسی پزشکی با گرایش کامپیوتر یا بیوانفورماتیک
• "بیومواد" مهندسی پزشکی با گرایش مواد یا بیومواد
• "مهندسی بالینی" مهندسی پزشکی بالینی
• "مهندسی بافت" مهندسی بافت

مهندسین پزشکی با الهام گرفتن از رشته های مهندسی و اصول پزشکی و بیولوژیکی اندامها و ادغام آنها با یکدیگر در تلاش هستند تا بر سلامتی انسان تأثیر گذاشته و از این جهت است که مهندسان پزشکی جنبه های مختلف مهندسی مانند مهندسی مکانیک ، مهندسی برق ، مهندسی شیمی ، علوم مواد ، شیمی ، ریاضیات و علوم کامپیوتر و غیره با زیست شناسی انسان در مهندسی پزشکی برای بهبود سلامت انسان ادغام کرده اند ، خروجی این ترکیبها میتواند یک اندام مصنوعی یا پروتز پیشرفته باشد، یک دستگاه پزشکی، یک دستگاه تشخیصی و یا یک موفقیت در شناسایی پروتئین ها درون سلولها. رشته ها و گرایشهای مهندسی پزشکی آنچنان گسترده هستند که رشته های فرعی بسیاری از این رشته مادر میتوان نام برد: از جمله طراحی و توسعه تجهیزات پزشکی ، تصویربرداری پزشکی ، پردازش سیگنال پزشکی ، پردازش تصاویر پزشکی ، کاشت های ارتوپدی ، مهندسی بافت و سلول های بنیادی و مهندسی بالینی ، دستگاه های پزشکی در حوزه درمان تنها چند مورد اصلی از موارد استفاده از مهندسی پزشکی در سلامت انسانها هستند.

2- تصویربرداری پزشکی چیست؟ تعداد اسکنهای پزشکی در سراسر جهان چه تعدادی است؟

تصویربرداری پزشکی یکی از شاخه های مهندسی پزشکی است. تصویربرداری پزشکی یک تکنیک و فرایند تصویربرداری از فضای داخلی بدن برای تجزیه و تحلیل بالینی و مداخلات پزشکی و همچنین نمایش عملکرد برخی از اندام ها یا بافت ها (فیزیولوژی) است. از تصویربرداری پزشکی میتوان به دنبال کشف ساختارهای داخلی پنهان شده توسط پوست و استخوان ها و همچنین تشخیص و درمان بیماری استفاده کرد. تصویربرداری پزشکی همچنین یک پایگاه داده از آناتومی و فیزیولوژی طبیعی ایجاد می کند تا شناسایی ناهنجاری ها را ممکن کند. تصویربرداری پزشکی را میتوان به عنوان یک رشته و به معنای وسیع آن ، بخشی از تصویربرداری بیولوژیکی دانست که شامل زیر شاخه هایی مانند رادیولوژی ( که از فناوری های تصویربرداری رادیوگرافی اشعه ایکس استفاده میکند) ، تصویربرداری تشدید مغناطیسی یا ام آر آی ، سونوگرافی ، تصویربرداری پزشکی هسته ای ، آندوسکوپی ، الاستوگرافی ، تصویربرداری حرارتی ، گرماسنجی ، عکسبرداری پزشکی و غیره تقسیم بندی کرد. در مورد کاربرد تصویربرداری پزشکی و تعدد استفاده آن در سراسر جهان میتوان آمار زیر را ارائه نمود: در سال 2010 ، 5 میلیارد تصویربرداری پزشکی در سراسر جهان انجام شده است. 42.7 میلیون تصویربرداری پزشکی در انگلیس در سال منتهی به مارس 2018 گزارش شده است. در سال پیش از آن 42.1 میلیون اسکن در انگلیس انجام شده است. طبق آمار سازمان بهداشت قاره آمریکا، دو سوم جمعیت جهان به تصویربرداری تشخیصی دسترسی ندارند. طبق یافته های همین سازمان، بین 70 تا 80 درصد از مشکلات تشخیصی را می توان با استفاده اولیه از اشعه ایکس و یا معاینات سونوگرافی برطرف کرد. طبق بررسی های صورت گرفته توسط سازمان بهداشت جهانی و سازمان بهداشت قاره آمریکا، در کشورهای توسعه یافته از نظر بهداشت، 1700 اسکن رادیولوژیک به ازای هر 1000 نفر در طول سال انجام میگردد، که این تعداد اسکن در آمریکای لاتین و کارائیب به تعداد 400 اسکن، و در کشورهای با توسعه بهداشت کم این تعداد به 30 اسکن در 1000 نفر در طول سال تقلیل مییابد. تصویربرداری پزشکی معمولاً مجموعه ای از تکنیک هاست که به طور غیرتهاجمی ( اصطلاح "غیرتهاجمی" برای نشان دادن روشی استفاده می شود که در آن هیچ وسیله ای به بدن بیمار وارد نمی شود ، که در بیشتر روشهای تصویربرداری مورد استفاده قرار می گیرد ) تصاویری از جنبه داخلی بدن تولید می کند. در اکثر روشهای تصویربرداری پزشکی با استفاده از روشهای حل مسئله معکوس ریاضی میتوان تصاویر را ساخت.

3- تکنیک های تصویربرداری پزشکی

تصویربرداری پزشکی به پزشکان این امکان را می دهد تا داخل بدن انسانها و همینطور بافتهای مختلف بدن را از بیرون ببینند. امروزه تصویربرداری پزشکی یکی از اجزاء غیرقابل جدا از علم پزشکی است. قبل از استفاده از تصویربرداری پزشکی ، تشخیص آسیب ها و بیماری ها اغلب دشوار یا غیرممکن بود. فناوریها و تکنیکهای تصویربرداری پزشکی را میتوان از اولین عکس برداری با اشعه ایکس در سال 1896 تا تکنیک های پیچیده تصویربرداری امروزی توسط دستگاه ها و روشهای تصویربرداری مدرن با فناوری های مختلف تصویربرداری تقسیم بندی نمود. به طور کلی روش های پایه و اساسی تصویربرداری پزشکی که به رادیولوژیست ها و پزشکها در تشخیص و درمان بیماریها کمک می کند را میتوان طبق روشهای زیر نام گذاری کرد: تصویربرداری با اشعه ایکس ، توموگرافی کامپیوتری یا سی تی اسکن ، تصویربرداری با تشدید مغناطیسی یا ام آر آی ، تصویربرداری پزشکی هسته ای یا تصویربرداری مولکولی ، توموگرافی انتشار پوزیترون یا پت اسکن و سونوگرافی.

4- دستگاه ها و سیستم های تصویربرداری پزشکی

به عنوان یک زمینه تحقیقات علمی ، تصویربرداری پزشکی یک رشته فرعی از مهندسی پزشکی ، فیزیک پزشکی یا پزشکی را بسته به زمینه در حال بررسی تشکیل می دهد. تحقیق و توسعه در زمینه دستگاهها و سیستم های تصویربرداری پزشکی ، ابزار دقیق ، دستیابی به تصویر (به عنوان مثال رادیوگرافی ، ام آر آی و مودالیته های دیگر تصویربرداری پزشکی ) ، مدل سازی و کمی سازی در مهندسی پزشکی ، فیزیک پزشکی و علوم کامپیوتر و تحقیقات در مورد کاربرد و تفسیر تصاویر پزشکی از زیر شاخه های تصویربرداری پزشکی به شمار می آیند. به طوریکه بسیاری از تکنیک های تهیه شده برای تصویربرداری پزشکی دارای کاربردهای علمی و صنعتی نیز هستند. امروزه دستگاه های تصویربرداری پزشکی از گستردگی زیادی بهره مند شده اند. این دستگاهها و سیستمهای تصویربرداری را میتوان به دستگاههای گروه رادیولوژی ، ام آر آی ، پزشکی هسته ای ، سونوگرافی یا اولتراسوند و ... تقسیم بندی نمود. به طور کلی تعدد مراکز تصویربرداری پزشکی در سراسر دنیا قابل لمس است. در اوایل دهه 1980 ، در کل 12 دستگاه ام آر آی در دنیا وجود داشت به طوری که همه کسانی که با تصویربرداری ام آر آی کار می کردند یکدیگر را می شناختند. اما امروزه در سراسر جهان ، بیش از 50،000 دستگاه MRI وجود دارد. در حال حاضر سالانه حدود 5000 عدد دستگاه تصویربرداری MRI در سراسر جهان به فروش می رسد. ژاپن بیشترین سرانه واحد MRI را دارد و پس از آن سوئیس ، ایالات متحده آمریکا و آلمان قرار دارند. بازار چین بسیار عظیم و پرتحرک است ، اما به دست آوردن اطلاعات دقیق دشوار است. داده های کشورهایی با سیستم های بهداشتی لیبرال و کنترل نشده مانند ایالات متحده آمریکا به طور گسترده ای در نوسان است. کسانی که دارای سیستم های بهداشتی تحت نظارت دولتی یا نظارتی مانند کانادا یا فرانسه هستند دقیقاً می دانند چند دستگاه MRI کار می کنند ، و سعی می کنند جنبه تجاری مراکز ام آر آی را تحت کنترل داشته باشند. در سال 2019، در آمریکا نزدیک به 12000 عدد دستگاه ام آر آی در حال کار بوده که با توجه به جمعیت آمریکا به ازای هر یک میلیون نفر حدود 40 واحد دستگاه MRI در حال سرویس دهی به بیماران است. در ژاپن حدود 6500 واحد دستگاه ام آر آی در حال کار است که با توجه به جمعیت این کشور به ازای هر یک میلیون نفر حدود 52 واحد دستگاه ام آر در حال سرویس دهی به بیماران است. در آلمان حدود 2800 واحد دستگاه ام آر آی در حال کار بوده که با توجه به جمعیت این کشور به ازای هر یک میلیون نفر حدود 35 دستگاه ام آر در حال سرویس دهی به بیماران است. لازم به ذکر است که سه کشور ژاپن، آمریکا و آلمان بالاترین نرخ نصب دستگاه ام آر آی را در بین کشورهای جهان به خود اختصاص داده اند. با توجه به بررسی های صورت گرفته و آمارهای اداره کل تجهیزات پزشکی ایران حدود 500 دستگاه ام آر آی در ایران در حال کار بوده که به ازای یک میلیون نفر 6 دستگاه ام آر آی در دسترس بیماران قرار دارد.

تعداد سی تی اسکنهای انجام شده در جهان به صورت حدودی

در مورد تعداد دستگاههای سی تی اسکن ( CT Scan ) در کشورهای مختلف جهان نیز میتوان آمار زیر را ارائه داد: سی تی اسکن ( CT Scan )، یک فن آوری پزشکی بسیار حیاتی در بین دستگاههای تصویرگر پزشکی بحساب می آید که در تشخیص و نظارت بر بیماری های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. سی تی اسکن با استفاده از فناوری اشعه ایکس تصاویری از استخوان ها ، رگ ها و سایر اندام های داخلی بدن ایجاد می کند. در سال 2019 ، ژاپن با حدود 112 دستگاه اسکنر سی تی در هر میلیون نفر ، بیشترین تعداد سی تی اسکن را در جهان به ازای جمعیت کشورها داشته است. کشور استرالیا دومین کشور با تعداد حدود 71 اسکنر سی تی در هر میلیون نفر بعد از ژاپن در سال 2019 بود. با توجه به آمار و ارقام موجود برای چند کشوری که بالاترین آمار استفاده از دستگاههای سی تی اسکن و ام آر آی را در دنیا دارند میتوان به این نتیجه رسید که بزرگترین بازارهای تجهیزات تصویربرداری در اختیار ایالات متحده آمریكا و پس از آن اروپا است كه تقریبا یك چهارم كل واحدها را خریداری کرده اند. همچنین طی بررسی های سازمان بهداشت جهانی و سازمانهای فعال در حوزه درمان، دوازده تا پانزده دستگاه ام آر آی در هر یک میلیون نفر کاملاً نیازهای پزشکی مردم را برآورده می کند. با این وجود، تراکم واحدهای تصویربرداری تشخیصی می تواند یکی از معیارهای تعیین کیفیت زیرساخت های مراقبت های بهداشتی یک کشور باشد. طبق آمار و بررسی های جهانی به طور متوسط بعد از هفت سال بسیاری از ماشین آلات و دستگاههای سرمایه ای پزشکی بایستی تعویض یا نوسازی کامل و یا تعمیر مجدد گردند. لذا تعداد کلی دستگاههای فروخته شده نمایانگر تعداد دستگاههای در حال کار و مورد استفاده نیست. نکته بسیار مهمی که بایستی در نظر گرفت، عدم استفاده بیش از حد و بی رویه از روشهای مختلف تصویربرداری پزشکی است به طوریکه، در کشورهایی که بازارهای دستگاههای تصویربرداری پزشکی بیش از حد اشباع دارند ، برای مثال در ایالات متحده آمریکا ، ژاپن ، کره ، سوئیس و آلمان ، خطر استفاده بی رویه از تصویربرداری ام آر آی و دیگر مودالیته های تصویربرداری پزشکی وجود دارد. طبق OECD ، بین سالهای 1997 و 2006 ، تعداد معاینات در ایالات متحده به طرز چشمگیری افزایش یافته است در حالیکه بروز بیماریها ثابت مانده است. بعلاوه، در مواردی که مشوقهای پرداخت به شرکتها و پزشکان اجازه می دهد از مراجعات بهره مند شوند و احتمال استفاده بیش از حد آنها افزایش می یابد. لذا استفاده بیش از حد و غیر ضروری از مودالیته های تصویربرداری پزشکی در بعضی موارد نیز باعث افزایش چشم گیر عوارض جانبی نیز میگردد.