کاربر مهمان ||  ورود

مطالب علمی و فنی - ماهنامه مهندسی پزشکی

ماهنامه شماره 209

بررسي روشهاي جديد تصويربرداري پستان؛ تصويربرداري هسته اي و تصويربرداري مادون قرمز

نویسنده: مهندس احسان درخشان نيا derakhshannia@hotmail.com

بررسي روشهاي جديد تصويربرداري پستان؛ تصويربرداري هسته اي و تصويربرداري مادون قرمزدریافت فایل - 815KB

در شماره گذشته، از ميان روشهاي مختلف تصويربرداري پستان، به ماموگرافي، سونوگرافي و ام آر آي پرداختيم. در اين شماره، علاوه بر بررسي مختصر تصويربرداري هستهاي، به موضوع تصويربرداري مادون قرمز يا حرارتي پرداخته ميشود.

تصويربرداري هسته اي
اسپکت يا برشنگاري رايانهاي گسيلِ تکفوتون يک روش تصويربرداري هستهاي است. پت- PET يا برشنگاري گسيل پُزيترون نيز روشي جديد شبيه اسپکت در زمينه تصويربرداري هستهاي است.
نحوه انجام آزمايش به اين صورت است که ابتدا مقدار کمي ماده راديواکتيو که ترِيسِر- Tracer ناميده ميشود به درون وريد بازوي بيمار مورد بررسي تزريق ميشود. اين ماده (که در پت معمولاً يک نوع قند به نام فلورودي اکسيگلوکز است) مقدار کمي پرتو از خود گسيل ميکند. هنگامي که اين ماده راديواکتيو وارد بدن ميشود، بيشتر جذب قسمت هايي ميشود که فعاليت بالاتري دارند. از آنجاکه سلولهاي سرطاني در بدن داراي فعاليت بسيار بالايي هستند، بيشتراز همه، اين سلولها ماده راديواکتيو را جذب ميکنند.
دستگاه پت و اسپکت با اسکنکردن قسمتي از بدن که بايد مورد بررسي قرار گيرد، براساس ميزان دريافت پرتو از نواحي مختلف، تصويري با سطوح خاکستري متفاوت، از اين نواحي توليد ميکنند. در يک تصوير پت يا اسپکت، قسمت هايي از بدن که فعالانه در حال رشد هستند، به صورت نقاط تيره ديده ميشوند. در شکل1 تصوير پت مشان داده شده است. همانطور که در تصوير ديده ميشود، ماده راديواکتيو بيشتر در نواحي قلب و مغز جذب گرديده و در نتيجه پرتو بيشتري را از خود گسيل کرده است.

Derakhshanniya209_01.jpg

شکل۱. تصویرگیری با روش پِت. در این تصویر ماده پرتوزا بیشتر در نواحی قلب و مغز تجمع یافته و در تصویر با رنگ تیره مشخص شده است.
در پِت، در هريک از فرآيندهاي ماده راديواکتيو مورد استفاده، با از بين رفتن يک پزيترون، دو فوتون پر انرژي در دو جهت کاملاً برعکس گسيل ميشوند. بنابراين از ميان فوتونهاي دريافتشده تنها فوتونهايي که تقريباً همزمان (با اختلاف تنها چند نانو ثانيه) و در جهت معکوس يکديگر دريافت شوند، در تشکيل تصوير نهايي شرکت داده ميشوند.
يک دستگاه پِت علاوه بر مجهزبودن به سنسورهاي گيرنده پرتوهاي راديواکتيو، داراي سيستم پردازش الکترونيکي براي تشخيص همزماني دريافت فوتونها است. همين نکته باعث شده کيفيت تصاوير پت نسبت به تصاوير اسپِکت به طورقابل توجهي بالاتر باشد. در شکل2 به صورت شماتيک، فرآيند تشکيل تصوير در سيستم پِت نشان داده شده است.

Derakhshanniya209_02.jpg

شکل۲. فرآیند تشکیل تصویر در سیستم پِت. در این فرآیند سیگنالهای ناشی از دریافت پرتو که توسط آشکارسازها تولید شده اند به واحد پردازش همزمانی انتقال یافته و داده های حاصل در واحد بازسازی تصویر، به تصویر تبدیل میشوند.

پت-سيتي
از آنجاکه پِت يک روش تصويربرداري فيزيولوژيک است، براي داشتن همزمان تصوير آناتوميک و فيزيولوژيک از بدن بيمار، که به تشخيص بهتر کمک ميکند، در برخي مواقع از ترکيب آن با روش تصويربرداري سيتي اسکن استفاده ميشود. به اين روشِ تصويربرداري، پِت-سيتي ميگويند. در شکل3 يک تصوير پِت-سيتي نشان داده شده است.

Derakhshanniya209_03.jpg

شکل۳.  یک تصویر پِت-سیتی. همانطورکه در این تصویر دیده میشود، تصویر علاوه بر به نمایش درآوردن اطلاعات آناتومیک بدن بیمار، نقاط مختلف را برحسب میزان پرتوزایی (فعالیت فیزیولوژیک) با طیفی از چند رنگ نمایش داده است.

جايگاه و کاربردهاي تصويربرداري هسته اي
براي تشخيص اوليه سرطان پستان از پت استفاده نميشود زيرا اين روش در کشف تودههاي 5 تا 10 ميليمتري دقت مناسبي نداشته و قابل اتکا نيست. از روش تصويربرداري پِت در ارزيابي روش درماني انتخاب شده براي بيمار مبتلا به سرطان پستان استفاده ميشود. به عنوان مثال براي يک بيمار ممکن است روش درماني به اين صورت باشد که ابتدا با استفاده از شيميدرماني، اندازه توده را تا حدي کوچک کنند که بتوان در مرحله بعد با جراحي، آن توده را از بدن خارج کرد. براي ارزيابي موفقيت شيميدرماني در کوچک کردن اندازه توده، ميتوان از پِت استفاده کرد.
يکي ديگر از کاربردهاي پِت، بررسي وجود متاستاز در بدن بيمار مبتلا به سرطان است. پِت اين امکان را به پزشک ميدهد که با دقت خوبي اين کار را انجام دهد.
اگرچه اين روش توانايي بالايي در ارزيابي روش درماني بيمارِ مبتلا به سرطان و همچنين بررسي وجود متاستاز در ساير نقاط بدن دارد، اما محدوديتهايي همچون گرانبودن آزمايش، در دسترس نبودن، نياز به مواد راديواکتيو با نيمه عمر کوتاه که بايد در شتابدهنده هاي دَوار هستهاي- Cyclotron توليد شده و به مرکز تصويربرداري منتقل شوند و نياز به آموزش دقيق به پرسنل، از محدوديتهاي استفاده از اين روش تصويربرداري است.

تصويربرداري حرارتي مادونقرمز از سينه
سرطان به بيش از 100 نوع بيماري اتلاق ميشود که باعث رشد سريع و خارج از کنترل سلولها ميشوند. سلولهاي سرطاني بهطور غيرعادي تقسيم شده و توليد مثل ميکنند. در اغلب سرطانها، سلولهاي سرطاني سرانجام به يک توده سرطاني به نام تومور تبديل ميشوند. سلولهاي سرطاني پس از درگيرکردن بافت اطراف خود، از طريق عروق خوني يا لنفاوي به ساير قسمتهاي بدن نيز سرايت کرده، در آنجا هم باعث ايجاد تومورهاي سرطاني ميشوند؛ که به اين پديده متاستاز ميگويند.
ناهنجاريهاي ژنتيکي عموماً در دو دسته از ژنها يافت ميشوند:
1- انکوژنها (Oncogenes): که باعث فعالشدن سلولهاي سرطاني ميشوند. سلولهاي سرطاني خواص جديدي مانند رشد و تقسيم بيش ازحد، مرگ سلولي بيبرنامه و از بينبردن حريم بافتهاي سالم مجاور پيدا ميکنند.
2- ژنهاي سرکوبکننده (Tumor suppressor genes): که باعث ميشوند سلولهاي سرطاني عمليات عادي خود، مانند تکرار DNA دقيق، کنترل روي سيکل سلولي و ارتباط متقابل با سلولهاي محافظ سيستم ايمني را از دست بدهند.
سرطانها بسته به نوع سلولي که تومور را تشکيل ميدهند، دستهبندي ميشوند. دسته کارسينوما (Carcinoma)، شامل تومورهاي بدخيم است که از سلولهاي اپيتليال (Epithelial) بهدست ميآيند. اين دسته معرف بيشترين نوع سرطانهاست و در معمولترين شکل سرطان سينه دخالت دارد.

رگسازي، متابوليزم با نرخ بالا، گشادي رگها
سلولهاي سرطاني گرمتر از سلولهاي سالم هستند. اما چرا؟ سه عامل براي گرمتر بودن سلولهاي سرطاني نسبت به سلولهاي سالم عبارتند از: رگسازي، متابوليزم با نرخ بالا و گشادي رگها.

رگسازي
تومور ممکن است براي تأمين مواد مغذي به بافتهاي اطرافش محتاج شود. فرآيند تکثير رگهاي خوني جهت خون رساني به توده توموري را رگسازي يا Angiogenesis مينامند. تا به حال مطالعات گستردهاي در رابطه با رگسازي تومورها صورت گرفته است. مشاهده شده است که ساختار رگهاي تومورها تفاوت قابل ملاحظه اي با ساختار رگهاي بافتهاي سالم دارد. شبکه هاي رگهاي سالم الگوهايي درختمانند دارند. فاصله هاي بين رگها يک مشخصه دائم و ثابت است درحاليکه در شبکه هاي رگهاي تومورهاي سرطاني چنين مشخصه ثابتي وجود ندارد. رگسازي فقط در دو نمونه زير به صورت سالم و طبيعي صورت ميگيرد:
ترميم زخم که با فرآيند اساسي رشد و گسترش رگهاي خوني کاملاً منظم همراه است.
جنين در حال رشد در رحم مادر که شبکه وسيعي از سرخرگها، سياهرگها و مويرگها به واسطه آن در حال رشد و گسترش هستند.
تابه حال تحقيقات زيادي در رابطه با اثر رگها در تصاوير مادون قرمز سينه صورت گرفته است و مشخص شده است که رگسازي يک رويداد مهم در رشد تومورهاست. فرآيند رگسازي با آزادشدن فاکتورهاي رگسازي (Angiogenesis Factors) يا AF از سلولهاي قبل از سرطانيشدن يا سرطاني آغاز ميشود. در مراحل اوليه رشد تومور، اگر نئوپلاسم (بافت غيرطبيعي ناشي از زايش سلولهاي سرطاني) داراي متابوليک سلولي پايين باشد، آنگاه آزادشدن AF باعث ميشود رگهاي موجود جهت فراهم کردن مواد غذايي براي توده در حال رشد، قدرت انقباض نداشته باشند. هر چه اندازه تومور افزايش يابد، نياز آن به مواد مغذي بيشتر ميشود.AF  نفوذش را با بازکردن رگهاي عادي در سينه شروع ميکند و زماني که اين منبع خوني جهت رشد نئوپلاسم کم باشد، AF باعث تشکيل رگهاي جديد ميشود. اين رگهاي جديد لوله هاي اندوتليال ساده هستند که تومور را به سرخرگهاي موجودِ نزديک متصل ميکند. وسکولارايزيشن به دنبال رگسازي رخ ميدهد که با تکثير و کوچکردن سلولهاي اندوتليال همراه است. اين رگهاي خوني اضافه شده، باعث افزايش درجه حرارت و عدم تقارن عروقي در سينه ميشوند. مبحث رگسازي که در رديابي زودهنگام سرطان سينه اساسي است در سال 1996 توسط Guidi و Schitt تأييد شد. مشاهدات ايشان نشان داد که رگسازي يک رويداد زودهنگام در ايجاد سرطان سينه است.

متابوليزم با نرخ بالا
فرآيند متابوليزم در يک سلول به طورکلي تبادل انرژي و ماده بين سلول و محيط اطرافش است. متابوليزم داراي چهار عمل است:
به دست آمدن انرژي از مولکولهاي سوخت
تبديل مواد مغذي برونزاد به بلوکهاي ساختماني يا مواد متشکله اجزاء سلول مولکولي
رساندن چنين بلوکهاي ساختماني به پروتئينها، اسيدهاي نوکلييک، ليپيدها و اجزاء سلولي ديگر
تشکيل و تنزيل بيومولکولهاي لازم در اعمال خاص سلولي
متابوليزم به دو مرحله اصلي کاتابوليزم (Catabolism) و آنابوليزم (Anabolism) تقسيم ميشود. کاتابوليزم يک مرحله تنزيلي از متابوليزم است که در آن مولکولهاي بزرگ و پيچيده غذايي (کربوهيدراتها، ليپيدها و پروتيينها) به مولکولهاي سادهتر و کوچکتر (اسيد لاکتيک، اسيد استيک، CO2، آمونيا و اوره) تبديل ميشوند. در کاتابوليزم همچنين تبديل بعضي از انرژي مواد مغذي به شکل تريفسفات آدنوزين (ATP) صورت ميگيرد. برعکس، آنابوليزم مرحله ساخت متابوليزم است و طي آن مولکولهاي پيچيده کربوهيدراتها، ليپيدها، پروتئينها و اسيد نوکلييکها از مواد ساده متشکله ساختماني ساخته ميشوند. بيوسنتز مولکولهاي ارگانيک از مواد متشکله ساده نيازمند انرژي شيميايي است. اين انرژي توسط ATP که در مرحله کاتوبوليزم توليد شده تأمين ميشود. انرژي توليدشده در مسيرهاي متابوليکي توسط سلول براي تقسيمشدناش استفاده ميشود. سلولها تقسيم سلولي ميتاتيک- Mitotic ميشوند که فرآيندي است که  طي آن سلول منفرد به سلولهاي فراواني تقسيم ميشود و بافت را تشکيل ميدهد و در ادامه گسترش و رشد ارگانيکهاي چند سلولي را به دنبال دارد. هنگاميکه سلولها تقسيم ميشوند هر قسمت يک سلول بسيار کوچک کامل است که بلافاصله بعد از تقسيم به اندازه سلول اصلي ميرسد. در بدن انسان رشد طبيعي در هر ارگان با تقسيم سلولي ميتاتيک و بهدنبال آن با بزرگشدن و تبديل سلولهاي ايجاد شده به ارگان مربوطه صورت ميگيرد. در سلولهاي سرطاني سلولهاي تقسيمشده توانايي تبديلشدن به ارگان را از دست ميدهند. سلولهاي سرطاني از الگوهاي نرمال تشکيل بافت تبعيت نميکنند و بهصورت تهاجمي رشد ميکنند. اين سلولها يک متابوليزم متفاوت دارند. سلولهاي سرطاني سير تنزيل گليکوليز- Glycolysis را بهصورت غيرقاعده دارند. ميزان اکسيژن مصرفي کمتر از سلولهاي سالم است. سلولهاي بدخيم 5 تا 10 برابر سلولهاي سالم گلوکز مصرف ميکنند که اکثر آن به لاکتيت- Lactate بهجاي پيروويت- Pyruvate تبديل ميشود. لاکتيت يک ترکيب انرژي کم است. درحاليکه پيروويت يک ترکيب انرژي زياد است. مهمترين تأثير اين عدم تعادل متابوليکي در سلولهاي سرطاني، استفاده از مقدار زيادي گلوکز خون و آزاد کردن مقدار زيادي لاکتيت در خون است. لاکتيت در جگر بازيافت و گلوکز دوباره توليد ميشود. تشکيل يک مولکول گلوکز توسط جگر به 6 مولکول ATP نياز دارد درصورتيکه شکست يک مولکول گلوکز به لاکتيت فقط به دو مولکول ATP نياز دارد. سلولهاي سرطاني مانند انگل متابوليکي به جگر وابسته هستند تا از طريق آن انرژي خود را تأمين کنند. به عبارتي، تودههاي بزرگ سلولهاي سرطاني مصرفکننده انرژي حاصل از سوختوساز در عضو ميزبان هستند.
نرخ متابوليکي زياد سلولهاي سرطاني باعث افزايش درجه حرارت محلي نسبت به سلولهاي سالم ميشود.

 گشادي رگهاي محلي
نيتريک اکسايدسنتاز- NOS در سرطان کارسينوما سينه با استفاده از Immunohistochemistry بافت ديده شده است و در تومور در مراحل پيشرفته هم يافت شده است. نيتريکاکسايد مولکولي است که باعث گشادي رگها ميشود و يک راديکال آزاد ساده با واکنش بالاست که به آساني اکسيده ميشود و نيتريت يا يونهاي نيترات را ميدهد. به آساني از بين واسطه هاي آبدوست و آبگريز نفوذ ميکند. نيتريک اکسيد-NO موجود در ناحيه توموري باعث گشادي رگها ميشود. هنگاميکه NO توليد ميشود از بين بافتهاي اطراف داخل و خارج سيستم عروقي نفوذ ميکند و باعث تغييرات وسيع بيوشيمي ميشود. اين تغييرات بستگي به گيرندههاي خاص دارد. NO نفوذش را با اتصال به محلهاي گيرنده در اندوتليوم سرخرگها اعمال ميکند و از تنگي رگهاي سمپاتيک جلوگيري ميکند و در نتيجه، باعث گشادي رگها ميشود.
نتيجه: رگسازي، متابوليزم با نرخ بالا و گشادي رگها در سلولهاي سرطاني باعث ميشود اين سلولها گرمتر از سلولهاي سالم باشند و در تصاوير مادون قرمز بهصورت نقاط يا نواحي پرحرارت ظاهر شوند.

تصويربرداري مادون قرمز
(دمانگاري فروسرخ)

تصويربرداري مادون قرمز يک روش تصويربرداري غيرتهاجمي است که به عنوان يک ابزار تشخيصي بهکار ميرود. منشأ اصلي اشعه هاي مادون قرمز، گرماي برخاسته از بدنهاي مختلف است که دماي آنها از صفر مطلق بيشتر است. بنابراين ترموگرام از يک بيمار، توزيع گرما در بدن را فراهم ميکند. باتوجه به آنچه پيشتر اشاره شد، سلولهاي سرطاني نسبت به سلولهاي طبيعي اطرافشان، دماي بيشتري دارند. بنابراين، ميتوان در تصاوير مادون قرمز، سلولهاي سرطاني را به صورت کانونهاي بحراني نشان داد. ترموگرام، اطلاعات ديناميکي بيشتري از تومور نشان ميدهد زيرا ممکن است تومور کوچک باشد اما بتواند به سرعت رشد کند و درنتيجه بهسرعت در ترموگرام به صورت يک نقطه (ناحيه) با حرارت بالا به نظر برسد. اما در ماموگرافي شرايط متفاوت است و اگر تومور از سايز مشخصي بزرگتر باشد نميتوان آن را نشان داد زيرا اساساً اشعه ي ايکس بدون هيچگونه تأثيري از آن عبور ميکند. اين سبب ميشود تصويربرداري مادونقرمز يک ابزار تشخيصي مؤثر براي تشخيص به موقع سرطان پستان محسوب شود. همچنين گفته شده است که نتايج ترموگرافي (حرارتي) ميتواند 8 تا 10 سال قبل از اينکه ماموگرافي بتواند توده ها را در بدن بيمار تشخيص دهد، معتبر باشد.
پوست، بزرگترين ارگان در بدن انسان است که به تنظيم درجه حرارت هسته بدن در يک بازه کوچک با اصلاح فرآيندهاي انتقال حرارت از بدن به محيط اطراف و برعکس کمک ميکند. براي انتقال حرارت به/از پوست از سه مکانيسم انتقال حرارت استفاده ميشود. اين سه مکانيسم عبارتند از هدايت-Conduction (از ميان لايه هاي بافت)، انتقال گرما (توسط سيستم عروقي) و تابش (عمدتاً به/از محيط اطراف). انتقال حرارت با فرآيندهاي فيزيولوژيکي پيچيدهاي مانند گردش خون، تعرق، ايجاد حرارت متابوليکي و بعضي مواقع اتلاف حرارت توسط موهاي سر يا موهاي سطح پوست، صورت ميگيرد. خواص حرارتي پوست در لايه هاي مختلف متفاوت است. عوامل متنوعي مانند حرارت، آسيبديدگي، فشار، سن و غيره بر فرآيندهاي فيزيولوژيکي و خواص حرارتي پوست اثرگذارند.
به طورخلاصه ميتوان گفت يک ترموگرافِ مادونقرمز، رکوردي از توزيع دماي لايه سطح خارجي پوست است.
در تصويربرداري حرارتي مادون قرمز، تصويربردار انرژي حرارتي غيرقابل رؤيت را به منظور نمايش پروفايل حرارتي شيء به سيگنالهاي الکتريکي تبديل ميکند و معمولاً خروجي يک تصوير است که بهوسيله الگوريتمهاي مختلف رنگي شده است (شکل4).

Derakhshanniya209_04.jpg

شکل۴. نمایی از فرآیند تصویربرداری مادونقرمز

البته بايد توجه داشت که اين شيوه تصويربرداري محدوديت هايي نيز دارد که از آن جمله ميتوان به نسبيبودن دماهاي ارائه شده در تصوير اشاره کرد. نسبيبودن دماها به اين معناست که در تصوير، نقطه يا ناحيه اي به عنوان مبنا، در نظر گرفته ميشود و دماي ديگر نقاط بر اساس درجه رنگشان بر مبناي آن ناحيه، بررسي ميشوند. به عنوان مثال، در تصويربرداري گرمايي براي تشخيص سرطان پستان، گاهي ناحيه شاهرگ گردن به عنوان مبنا در نظر گرفته ميشود و بنابراين دماي نقاط ديگر بدن بر اساس آن محاسبه ميشود.
روش ترموگرافي سينه روشي غيرتهاجمي، بدون درد، با سرعت عمل بالا و هزينه اندک است. در اين روش از هيچ اشعه زيانباري استفاده نميشود  و وسيله تصويربرداري نيز هيچ گونه تماسي با بدن بيمار ندارد. اين روش براي همه زنان با گروه هاي مختلف سني و زنان با اندازه هاي مختلف سينه، مناسب است. اين روش براي زنان با سينه هاي فيبروکيستي يا سينه هاي فشرده و همچنين زنان آبستن و شيرده نيز بسيار قابل اطمينان است. معمولاً وسيله تصويربرداري مادون قرمز قابليت حمل ونقل دارد و دسترسي به تصوير سريع است. تحقيقات نشان ميدهد اگر تومور زود رديابي شود شانس زندهماندن بيمار تا 85 درصد افزايش مييابد. ترموگرافي قادر است سرطان سينه را 8 تا 10 سال زودتر از ماموگرافي رديابي کند.
در طب جديد، ترموگرافي تغييرات فيزيولوژي و ماموگرافي تغييرات آناتومي را رديابي ميکند. لازم به ذکر است که تغييرات فيزيولوژي سرانجام به تغييرات آناتومي ميانجامد. ترموگرافي ميتواند به عنوان يک روش مکمل در کنار ماموگرافي قرار گيرد. ترموگرام سينه نرمال هر زن مانند اثر انگشتش منحصربه فرد است و با گذشت زمان تغيير نميکندو از آن در معاينه هاي معمول استفاده ميشود. در معاينه روتين، نخست يک ترموگرام پايه از بيمار تهيه ميشود و ترموگرامهاي بعدي با اين ترموگرام پايه مقايسه ميشوند. شکل5 معاينه روتين يک مراجعه کننده سالم را نشان ميدهد. همانطور که در تصاوير،مشاهده ميشود پروفايل حرارتي سينه ها در طي دو سال ثابت بوده است. شکل6 ترموگرامهاي يک بيمار مبتلا به داکتال کارسينوما درجا-Ductal carcinoma in situ را نشان ميدهد. ماموگرافي، قادر است اين مورد را در مرحله اي که آخرين ترموگرام گرفته شده است، رديابي کند.

Derakhshanniya209_05.jpg

شکل۵. معاینه معمول یک مراجعه کننده سالم. تصویر سمت چپ بالا: ترموگرام پایه، تصویر سمت راست بالا: ترموگرامِ بعد از شش ماه، تصویر پایین سمت چپ: ترموگرام بعد از یک سال، تصویر آخر: ترموگرام بعد از دو سال


Derakhshanniya209_06.jpg

شکل۶. ترموگرامهای یک بیمار مبتلا به داکتال کارسینومای درجا

دوربين
اولين دوربين هاي مادون قرمز حجيم بودند و استفاده از آنها آسان نبود. همچنين اين دوربين ها براي خنکشدن به نيتروژن مايع نياز داشتند و تنها در حالت افقي قابل استفاده بودند. دوربين هاي امروزي، کوچک و بدون نياز به  کولانت (مايع خنک کننده) هستند و در هر حالتي نيز قابل استفاده هستند. اين قابليتها باعث ميشود تا بتوان در اعمال مختلف، به عنوان مثال در بيهوشي و جراحي قلب هم از آنها استفاده کرد. اغراق نيست اگر گفته شود توسعه يک دوربين ديجيتالِ بينياز به سيستم خنک کننده، انقلابي در پتانسيل ترموگرافي در طب ايجاد کرده است.
از مزاياي اين دوربينها ميتوان به موارد زير اشاره کرد:
1- هزينه پائينتر نسبت به روشهاي ديگر
2- غير تهاجمي بودن
3- عدم تماس مستقيم
4- بدون تابش اشعه
5-کم حجم
6- قابل حمل و قابل استفاده درزواياي مختلف
7- مشخصکردن خصوصيات توده
8- ساخته شده با استفاده از تکنيکهاي قرص سيليکون
9- رزولوشن بالاي دمايي و فضايي
10- به صورت الکتريکي خنکشده يا خنک نشده هستند (برخي از دوربينها ممکن است گرم شوند).
از دوربينهاي حسگر حرارتي که در تصويربرداري مادون قرمز از آنها استفاده ميشود ميتوان به دوربين FLIR مدل A-300 اشاره کرد(شکل7).


Derakhshanniya209_07.jpg

شکل۷. دوربین FLIR مدل A-300
ويژگي هاي خاص اين دوربين در جدول 1 آورده شده است. از ميان اين ويژگيها ميتوان به حساسيت بسيار عالي اين دوربين اشاره کرد.



jadval_Derakhshanniya209.jpg

جدول۱. ویژگیهای دوربین حسگر حرارتی FLIR مدل A-300

تقسيم بندي تصاوير حرارتي
با لحاظ کردن نمونه هاي آزمايشي که در تحقيقات مختلف به دست آمده است ميتوان به نوعي تقسيم بندي در تصاوير حرارتي رسيد.
اين نوع تقسيم بندي براي پزشک از جايگاه ويژه اي برخوردار است. اين دسته بندي شامل موارد زير ميشود:

تصاوير طبيعي يکنواخت بدون عروق
 (Non-Vascular)



Derakhshanniya209_08.jpg


شکل۸: طرحهای رنگ (دمای) سینه ها ملایم هستند
و در مقایسه با یکدیگر تقریباً یکسانند.

 تصاوير طبيعي يکنواخت عروقي


Derakhshanniya209_09.jpg

شکل۹: به شعاع ها (خطوط) متقارن در هر دو سینه دقت کنید (عروق).

تصاوير مشکوک (سؤال برانگيز)


Derakhshanniya209_10.jpg

شکل۱۰. به عروقِ گرم در سینه راست دقت کنید. این نتیجه نیازمند آن است که برای بررسی تغییر، چندین بار تحت نظر گرفته شود و اگر ثابت بماند، یا افزایش یابد، نتایج برای فیزیولوژی این بیمار طبیعی است.


 تصاوير غيرطبيعي

Derakhshanniya209_11.jpg

شکل۱۱. تصویر غیر طبیعی سینه سمت راست به دلیل افزایش دمای (متابولیسم) سینه راست. سه ناحیه مشکوک با دمای بالاتر وجود دارند. ناحیه بسیار عروقی نزدیکتر به نوک پستانِ سمت راست، بیشتر قابل توجه است.

تصاوير به شدت غيرطبيعي


Derakhshanniya209_12.jpg

شکل۱۲. دمای بهشدت افزایش یافته (متابولیسم) و حالت عروقی کل سینه راست. این تصویر مربوط به یک بیمار با غده سرطانی ملتهب در سینه راست است. این تصویر مراقبت و اقدامِ فوری را به بیمار توصیه میکند.


برخي روشهاي شناسايي

شناسايي بر مبناي تصوير
از نخستين اقدامات صورت گرفته، شناسايي سرطان بر مبناي تصوير بود. به طوريکه پزشک به صورت ظاهري با استفاده از تصاوير حرارتي که از بيمار دريافت ميکند سرطان را تشخيص ميدهد. پزشکان بر مبناي تصاويري که به دست ميآورند به کلاس بندي اين بيماري ميپردازند. اين نوع شناسايي هنوز در حال انجام و تحقيقات ميباشد.


Derakhshanniya209_13.jpg

شکل۱۳. شناسایی نواحی مشکوک با استفاده از تصاویر حرارتی توسط پزشک به صورت ظاهری

دلايلي از جمله خستگي پزشک در دقت کامل به تمام تصاوير پزشکي و جزئيات آنها و زماني که براي آنها صرف خواهد شد، باعث ميشوند تا اين روش براي شناسايي در سطح گسترده جمعيتي مفيد نباشد.

جداسازي هوشمندشده
شناسايي به صورت هوشمند و نرمافزاري بر اساس جداسازي تمام نواحي منحصربه فرد از تصوير صورت ميگيرد. دراين روش، اگر چه نواحي استخراج ميشوند اما به دليل اينکه تمام نواحي خارج شده اند نياز به روئيت توسط پزشک دارند. در اين روش، سيستم قادر به جداسازي ناحيه مشخصشده نيست؛ به عبارت بهتر سيستم فقط حالت تفکيک را انجام ميدهد (شکل14).


Derakhshanniya209_14.jpg


شکل۱۴. الگوریتم جداسازی نواحی مشکوک به سرطان جهت بررسی

عدمتقارن
معمولاً اعضاء جفت (سينه ها، دستها، پاها، چشمها) در بدن انسان سالم، به صورت متقارن هستند. مقايسه دو سينه چپ و راست با يکديگر سابقه طولاني در تشخيص سلامتي سينه دارد. راديولوژيستها با مقايسه ماموگرام دو سينه چپ و راست سعي در رديابي ناهنجاريهاي سينه دارند و از آنجا که احتمال وجود تومور به صورت همزمان و متقارن در دو سينه تقريباً صفر است، کشف نامتقارني هاي دو سينه چپ و راست ميتواند در کشف ناهنجاريهاي سينه کمک کند. عدم تقارن، يکي از روش هاي اوليه تشخيص در تصويربرداري هاي حرارتي است اما اين روش به علت کيفيت پائين اين تصاوير در نمونه هاي اوليه و درنتيجه دقت جداسازي پائين، نتوانسته جايگاه مناسبي پيدا کند(شکل15).


Derakhshanniya209_15.jpg


شکل۱۵. جداسازی ناحیه سینه جهت پیبردن به عدمتقارن

شريط استاندارد جهت ترموگرافي سينه

شرايط لازم براي محل (اتاق) تصويربرداري مادون قرمز

1- اتاق بايد به اندازه کافي بزرگ باشد (مثلاً حدود 3 متر در 4 متر) تا درجه حرارت يکنواختي داشته باشد.
2-  درجه حرارت اتاق بايد بين 18 تا 22 درجه سانتيگراد باشد (بهترين درجه حرارت 21 درجه سانتيگراد يا 70 درجه فارنهايت است).
3- رطوبت اتاق بايد کمتر از 65 درصد باشد.
4- تمام پنجره ها بايد توسط پرده هاي مناسب پوشيده باشند تا از نفوذ اشعه مادون قرمز از منابع ديگر به داخل اتاق جلوگيري شود.
5- وسيله روشنايي اتاق نبايد لامپ هاي رشته اي باشد زيرا اين لامپها خود اشعه مادون قرمز توليد ميکنند. بهتر است براي روشنايي اتاق از لامپ فلورسنت استاندارد استفاده شود.
6- بايد درب اتاق دور از فردي که عکسبرداري ميشود باشد زيرا باعث غيريکنواخت شدن حرارت محيط عکسبرداري ميشود.
7- از آنجاکه هنگام عکسبرداري لازم است بيمار کفشهاي خود را درآورد،  لازم است اتاق داراي کفپوش مناسب باشد تا از انتقال حرارت کف اتاق به شخص و برعکس جلوگيري شود.

شرايط لازم براي بيماران
اين شرايط عبارتند از:

1- تصويربرداري بايد در پنجمين تا دوازدهمين روز شروع قاعدگي يا بيست و يکمين روز بعد از شروع قاعدگي انجام شود زيرا در اين زمان درجه حرارت بدن زنان پايدار است و وسکولاريزيشن در پائينترين سطح و با حداقل تراکم خون در عروق است.
2- بيماران نبايد از عطر، دئودرانت، پودر و کرم در اطراف محل تصويربرداري استفاده کنند. اين مواد از هدايت حرارتي پوست جلوگيري ميکنند.
3- بيمار يا مراجعه کننده بايد در حدود 15 دقيقه در اتاق حضور داشته باشد تا پيش از تصويربرداري بدن به درجه حرارت اتاق عادت کند.
4- ازآنجاکه اين تست يک تست فيزيولوژي است بيمار بايد تا حد امکان از عوامل استرس زايي که سبب ناپايداري درجه حرارت بدن ميشود دوري کند.

تهيه پرسش نامه از بيماران
بيماران بايد به اين پرسشها پاسخ دهند:
سن، سابقه فاميلي سرطان سينه، نمونه برداري از سينه، هورمون درماني، وجود ترشحات سر سينه، سن شروع قاعدگي، يائسگي در 50 سال به بالا، اولين زايمان در 30 سال به بالا، چندمين روز از شروع قاعدگي.
اين سؤالات داراي اهميت ويژهاي هستند. عوامل خطر براي سرطان سينه ميتوانند چنين مطرح شوند.
سرطان سينه در زنان جوان شانس کمتري دارد و آمار نشان ميدهد فقط حدود 5 درصد سرطان سينه در زنان کمتر از 40 سال است. زناني که سابقه فاميلي سرطان سينه دارند شانس بيشتري براي سرطان سينه دارند.  هورمون درماني بيش از 5 سال بعد از يائسگي ميتواند يک عامل خطر براي سرطان سينه بهشمار آيد. همچنين ترشحات سينه معمولاً مربوط به حالتهاي خوشخيم هستند. سرطان سينه بهندرت با درد همراه است. معمولاً نشانههاي اوليه سرطان سينه بدون درد است. دردهاي سينه در زنان جوان و در زناني که به سن يائسگي رسيدهاند مربوط به تغييرات هورموني در بدنشان است. زناني که قاعدگي زودهنگام (قبل از دوازده سالگي) يا يائسگي ديرهنگام (بعد از 50 سالگي) دارند شانس بيشتري براي سرطان سينه دارند. زناني که بچهدار نميشوند يا اولين زايمان آنها بعد از 30 سالگي است شانس سرطان سينه بيشتري دارند زيرا حاملگي تعداد دفعات قاعدگي را کاهش ميدهد که ممکن است يکي از دلايل آن باشد.همچنين دوران قاعدگي بر روي درجه حرارت بدن اثر ميگذارد.

منابع

پايان نامه
[1] مهناز اتحادتوکل، «رديابي نامتقارني هاي حرارتي دو سينه و آناليز فرکتالي و غيرخطي در تصاوير مادونقرمز سينه جهت تشخيص تومورها»، رساله دکتراي مهندسي برق دانشگاه صنعتي اصفهان. اين رساله با راهنمايي استاد عاليمقام زنده ياد پروفسور کارو لوکس انجام گرفته است.
[2] ايمان عباسپورکازروني، « شخيص زود هنگام بيماري سرطان پستان با استفاده از تصاوير گرمايي» پاياننامه جهت دريافت درجه دکتري رشته مهندسي برق گرايش الکترونيک دانشگاه حکيم سبزواري
[3] حسين قيوميزاده، « تشخيص سرطان پستان بر اساس ويژگيهاي حرارتي در تصاوير مادون قرمز»، پايان نامه جهت دريافت درجه کارشناسي ارشد رشته مهندسي برق گرايش الکترونيک، دانشگاه تربيت معلم سبزوار
[4] ياسر فخاري، « تشخيص خودکار نقيصه ها در تصاوير ماموگرافي با استفاده از روشهاي پردازش تصوير و تشخيص الگو و مقايسه آن با نتايج تجربي »، پايان نامه ي کارشناسي ارشد رشتهي مهندسي پزشکي گرايش بيوالکتريک دانشگاه اصفهان
[5] فرزانه عيسايي خوش، «مقايسه دوز و کيفيت تصوير در سيتي ماموگرافي با دوز بسيار کم، ماموگرافي معمولي و ماموگرافي ديجيتال با استفاده از فانتوم»، پاياننامه کارشناسي ارشد دانشکده مهندسي مکانيک دانشگاه شيراز.
[6] فاطميرا حسناي، «بررسي صحت روشهاي تصويربرداري دمانگاري کامپيوتري (CRT) و ماموگرافي در تشخيص و پيگيري سرطان پستان» پاياننامه کارشناسي ارشد دانشکده علوم پزشکي دانشگاه تربيت مدرس
مقاله
[7] حسين قيوميزاده و همکاران، تشخيص سرطان پستان به کمک تصويربرداري حرارتي در حوزه پزشکي و هوش مصنوعي: مقاله مروري، مجله دانشکده پزشکي، دانشگاه علوم پزشکي تهران، شهريور 1395، دوره 74، شماره6، صفحه هاي 377 تا 385
[8] جواد حدادنيا و همکاران، شناسايي سرطان پستان براساس الگوي حرارتي در تصاوير مادون قرمز، فصلنامه بيماريهاي پستان ايران، سال چهارم، شماره اول و دوم، بهار و تابستان 1390 مقاله پژوهشي

[9] Ng EYK, Ung LN, Ng FC, Sim LSJ. Statistical analysis of health and malignant breast thermography. Journal of Medical Engineering and Technology 2001; 25(6): 253- 63.

جستجو بر اساس موضوع:
لیست مقالات
rTMS چيست؟ // مقالات علمی و فنی
جستجو بر اساس موضوع: