تاریخچه کامل رادیولوژی

رادیولوژی، شاخه ای از پزشکی است که از پرتو (اشعه) برای تشخیص و درمان بیماری ها استفاده می کند. رادیولوژی در ابتدا شامل استفاده از اشعه ایکس در تشخیص بیماری و استفاده از اشعه ایکس، اشعه گاما و سایر اشکال پرتوهای یونیزان در درمان بیماری‌ها بود. در سال‌های اخیر، رادیولوژی با استفاده از روش اسکن اعضای بدن با استفاده از ایزوتوپ‌های رادیواکتیو و همچنین با پرتوهای غیریونیزان، مانند امواج سونوگرافی و تصویربرداری هسته‌ای، تشخیص را انجام داده است. به طور مشابه، دامنه‌ی درمان با پرتودرمانی گسترش یافته است بطوری که شامل استفاده از عواملی مانند هورمون ها و داروهای شیمی درمانی در درمان سرطان می شود.

مطلب پیشنهادی: رادیولوژی چیست؟ اهمیت، انواع و کاربردها

رادیولوژی و تشخیص

پرتوهای ایکس توسط ویلهلم کنراد رنتگن، فیزیکدان آلمانی، در آزمایشگاه وی در دانشگاه وورزبورگ در 8 نوامبر 1895 کشف شد. در ابتدا، در تشخیص رادیویی، از سه ویژگی اشعه ایکس استفاده می شد: توانایی آن ها برای نفوذ به بافت ها، تأثیر عکاسی و توانایی آن‌ها در قابلیت ایجاد فلورسانس(نمایان شدن) در برخی از مواد خاص. در نفوذ به بافت ها، بسته به تراکم بافت های مورد نفوذ، پرتو به طور متفاوت جذب می شود. بنابراین، پرتوهایی که از بافت‌ها بیرون می‌آیند، تصویری از ساختارهای با تراکم های مختلف در داخل بدن را روی یک فیلم عکاسی یا یک صفحه‌ی فلورسنت ایجاد می‌کنند. عامل محدود کننده در این روشِ تشخیص، شباهت بین تراکم بافت‌های نرم مجاور در داخل بدن است که منجر به عدم تولید کنتراست قابل‌توجهی بین تصاویر ساختارها یا اندام‌های مجاور می شود.

در طول دو دهه‌ی اول پس از کشف، اشعه ایکس عمدتاً برای تشخیص و کنترل درمان شکستگی ها و برای مشخص کردن محل اجسام خارجی مانند گلوله در بدن جنگجویان در طول جنگ جهانی اول استفاده می‌شد. پزشکان با استفاده از این روش ها، مواد حاجب مصنوعی را معرفی کردند. مانند خمیری متشکل از سولفات باریم که هنگام مصرف خوراکی بی اثر و غیرسمی است. هنگامی که یک ماده‌ی حاجب از طریق دهان مصرف می شود یا با تنقیه[1] وارد بدن می شود، قسمت های مختلف دستگاه گوارش را نشان داده و مورد بررسی قرار می گیرند. اصلاحات این تکنیک تا به امروز ادامه دارد و معاینه‌‌ی رادیولوژیک دستگاه گوارش کمکی ظریف و دقیق برای تشخیص بیماری است. در نهایت تعدادی ماده‌ی حاجب دیگر تولید شدند که می توانستند به رگ های خونی تزریق شوند. بنابراین می شد از آن ها استفاده کرد تا عروق (شریان ها یا وریدها) نشان داده شوند یا پس از غلظت انتخابی و دفع آن ها توسط کلیه‌ها، دستگاه ادراری نشان داده شود.

مطلب پیشنهادی: رادیولوژی تشخیصی، مداخله ای و درمانی

در چند ماه اول پس از کشف رنتگن، تلاش هایی برای تولید فیلم هایی از اجسام متحرک انجام شد. بنابراین، فوراً متوجه شد که رادیولوژی ممکن است بتواند عملکردها را به تصویر بکشد و به همین ترتیب عملکردهای فیزیولوژیکی پویا را به جای آناتومی استاتیک، نشان دهد. مشکلات فنی و خطرات دوز بالای پرتو برای بیمار، مانع از توسعه‌ی مناسب این تکنیک شد.

در دهه 1950 یک روش الکترونیکی برای تقویت تصویر موسوم به “تقویت کننده تصویر” ابداع شد، که غلبه بر مشکلات فنی را ممکن کرد و سینمارادیوگرافی به روال روزمره تبدیل شد. در طول کل دوره توسعه‌ی رادیولوژی، تکنیک‌های عکاسی نیز به طور مداوم بهبود یافتند. در ابتدا از صفحات عکاسی تک روکش و سپس فیلم های عکاسی دو روکش استفاده شد. اما در حال حاضر لایه های حساس عکاسی به حدی توسعه یافته اند که می توان سرعت بالا را با وضوح خوب در تصویر ارائه داد. به طور مشابه، روش های پردازش نیز بهبود یافته اند. پردازنده های اتوماتیک اکنون می توانند در 90 ثانیه، یک فیلم خشک کاملاً پردازش شده را تحویل دهند.

شکل جدیدی از تصویربرداری اشعه ایکس، اسکن توموگرافی محوری کامپیوتری (CAT Scan)، توسط گادفری هانسفیلد[2] از بریتانیای کبیر و آلن کورماک[3] از ایالات متحده در طول دهه 1970 ابداع شد. این روش تضعیف اشعه ایکس وارد شده به بدن را از زوایای مختلف اندازه گیری می کند. پس از این اندازه‌گیری‌ها، یک کامپیوتر اندام مورد مطالعه را در یک سری مقاطع یا سطوح بازسازی می‌کند. این تکنیک به بافت های نرم مانند کبد و کلیه اجازه می دهد تا در تصاویر بازسازی شده توسط کامپیوتر به وضوح متمایز شوند. این روش به طور چشمگیری اطلاعات تشخیصی را با استفاده از اشعه ایکس معمولی، فراهم می کند. اسکنرهای CT اکنون در بسیاری از بیمارستان ها و مراکز پزشکی بزرگ در سراسر جهان استفاده می شوند.

مطلب پیشنهادی: تفاوت رادیولوژی و رادیوگرافی چیست؟

روشی که اخیراً توسعه یافته است، اسکن رزونانس مغناطیسی هسته ای[4] (NMR) است (که تصویربرداری رزونانس مغناطیسی یا MRI نیز نامیده می شود)، که در آن امواج رادیویی به بدن فردی که تحت یک میدان مغناطیسی قدرتمند قرار می گیرد، تابیده می شود. اتم های مختلف در بدن، تحت تأثیر میدان مغناطیسی، امواج رادیویی را با فرکانس های مختلف جذب می کنند سپس این امواج توسط یک کامپیوتر برای ساخت تصاویر ساختارهای داخلی اندازه گیری و استفاده می شوند.

یکی دیگر از تکنیک‌های اخیر، توموگرافی گسیل پوزیترون[5] یا اسکن PET است که این فرآیند شامل انتشار ذرات پاد ماده توسط ترکیباتی است که به بدنی که در حال اسکن است، تزریق می‌شوند. این ذرات- پوزیترون ها- توسط متضادهای خود- الکترون ها- خنثی می شوند و انرژی به شکل تابش، آزاد می شود و ماده و پادماده یکدیگر را از بین می برند. تجهیزات و آشکارسازهایی که در اطراف بدن قرار گرفته اند انرژی آزاد شده را دریافت کرده و از آن برای پیگیری حرکات ترکیب تزریق شده و متابولیسم آن، استفاده می کنند.

این تکنیک‌های رادیولوژیکی نسبتاً جدید، ابزار بسیار مطمئن‌تری برای بررسی ساختارهای داخلی بدن فراهم می‌کنند. آن ها همچنین تصاویر دقیق و واضحی را برای پزشک ارائه می دهند و حاشیه خطا را در اقدامات درمانی کاهش می دهند.

مطلب پیشنهادی: رادیولوژیست کیست؟

رادیولوژی و درمان

در پرتودرمانی، از اثرات بیولوژیکی پرتوهای یونیزان استفاده می شود. دوزهای زیاد پرتو، پس از مدتی، باعث قرمزی پوست می شود که ممکن است منجر به تاول و زخم شود. حتی دوزهای مکرر کوچک، اگر به اندازه‌ی کافی تکرار شوند، ممکن است ضایعات جدی پوستی ایجاد کنند. بنابراین، استدلال شد که پدیده ای که چنین آسیبی را به بافت های طبیعی وارد می کند، ممکن است باعث ایجاد بافت های غیر طبیعی و نامطلوب مانند سرطان شود. تحقیقات در مورد ماهیت بنیادی عمل بیولوژیکی پرتو تا به امروز ادامه دارد و نوع جدیدی از دانشمند به نام رادیوبیولوژیست ظهور کرده است.

مطلب پیشنهادی: پرتو درمانی چیست؟

تقریباً همزمان با استفاده از اشعه ایکس برای اولین بار در پزشکی، رادیوم کشف شد و همچنین اهمیت فاکتور زمان به عنوان تعدیل کننده‌ی واکنش بافت به پرتو مشخص شد. بدین ترتیب هنر پرتودرمانی متولد شد که در ابتدا کاملاً مبتنی بر یک رویکرد تجربی بود. به فوریت مشخص شد که پرتوهای یونیزان نیز اثر تسکین کنندگی درد را دارند، بنابراین در طول دوره‌ توسعه‌ی این شکل از درمان، از آن به طور گسترده در درمان اشکال دردناک آرتروز، تورم غدد بزاقی، رشد بیش از حد لوزه های حلقی در کودکان و چندین بیماری خوش خیم دیگر استفاده گردید. با افزایش دانش در مورد اثرات مضر احتمالی پرتوها، بسیاری از این کاربردها، به جز در شرایط خاص و تحت نظارت دقیق، کنار گذاشته شده اند.

بخش اعظم عمل پرتودرمانی مربوط به سرطان است و اینجاست که پیشرفت های بزرگی حاصل شده است. اولین قدم، ایجاد یک واحد اندازه گیری بود. از همان روزهای اولیه، پزشکانی که درمان با پرتوهای یونیزان را انجام می‌دادند، در همکاری نزدیک با فیزیکدانان کار می‌کردند و بسیاری از تحقیقات بنیادی توسط فیزیکدانان پرتویی انجام شده است که در کنار همکاران پزشکی خود مشغول به کار بودند. ایجاد یک واحد اندازه گیری پذیرفته شده بین المللی در استکهلم در سال 1925، واحد رونتگن، فیزیکدانان را قادر ساخت تا کالیبراسیون مشابهی را در مراکز مختلف انجام دهند و وسیله ای برای ابداع یک سیستم دوزیمتری فراهم آورد.

مطلب پیشنهادی: انواع تصویربرداری پزشکی زنان

رادیولوژی و ارتوپدی

ارتوپدی یک تخصص پزشکی است که به تشخیص، درمان و پیشگیری از بیماری ها و ناهنجاری های مربوط به عملکرد سیستم اسکلتی و ساختارهای مرتبط با آن، یعنی استخوان‌ها، ستون فقرات، مفاصل و عضلات دیگر می پردازد.

اصطلاح ارتوپدی در سال 1741 توسط یک پزشک فرانسوی به نام “Nicolas Andry de Bois-Regard” در اثرش به نام L’Orthopédie معرفی شد که شامل یک نقاشی از یک درخت کج با یک تیر و یک طناب است که بعدها به نماد این رشته تبدیل شد. عمل ارتوپدی در دهه های بعد توسط “Jean André Venel”، که مؤسسه ای را در سوئیس برای درمان ناهنجاری های اسکلتی کودکان فلج تأسیس کرد، آغاز شد. دانش فزاینده‌ای در مورد عملکردهای عضلانی و رشد و تکامل استخوان در قرن نوزدهم به دست آمد. پیشرفت‌های قابل توجه در این زمان عبارت بودند از: عمل جدید تنوتومی[6](برش تاندون‌ها که اصلاح ناهنجاری‌ها را آسان‌تر می‌کرد)، اصلاح جراحی پای پرانتزی، اختراع آتل توماس (که پشتیبانی بهتری برای شکستگی‌های استخوان‌های بلند در اندام‌ها فراهم می‌کرد). و معرفی گچ سریع گیر پاریس برای استفاده در بانداژهای ارتوپدی. تلاش های “Sir Robert Jones” و تلفات عظیم جنگ جهانی اول منجر به تأسیس بسیاری از مراکز آموزشی ارتوپدی در اوایل قرن بیستم شد.

مطلب پیشنهادی: میزان اشعه دریافتی از آزمایش های تصویربرداری پزشکی

ارتوپدی مدرن، فراتر از درمان شکستگی‌ها، شکستگی‌ استخوان ها، کشیدگی عضلات، پارگی رباط‌ها و تاندون‌ها و سایر آسیب‌های ناشی از صدمات، به مقابله با طیف وسیعی از ناهنجاری‌های اکتسابی و مادرزادی اسکلتی و اثرات بیماری‌های تخریبی مانند آرتروز گسترش یافته است. ارتوپدی، به عنوان تخصصی که در ابتدا به استفاده از بریس‌ها و آتل‌های سنگین وابسته بود، اکنون از پیوند استخوان و مفاصل پلاستیکی مصنوعی برای لگن و سایر استخوان‌های آسیب‌دیده در اثر بیماری، و همچنین از اندام‌های مصنوعی، کفش‌های مخصوص و بریس‌ها برای بازگرداندن تحرک به بیماران معلول استفاده می‌کند. ارتوپدی علاوه بر طب سنتی و جراحی، از تکنیک های طب فیزیکی و توانبخشی و کاردرمانی استفاده می کند.

مطلب پیشنهادی: اهمیت رادیولوژی در پزشکی و سلامت چیست؟

رادیولوژی و ماده حاجب (کنتراست)

ماده حاجب، ماده ای است که به اشعه ایکس حساس است و وقتی در یک اندام یا بافت وجود دارد، ظاهر روشن تری از آن اندام یا بافت را نمایان و یک تصویر دقیق تر را بر روی فیلم اشعه ایکس ایجاد می کند. برخی از ساختارهای بدن، مانند ریه‌ها، در تصاویر اشعه ایکس و فلوروسکوپی به دلیل تفاوت شدید در توان جذب اشعه ایکس بین هوایی که آن ها را پر می کند و خود بافت ریوی، نمایان می شوند. این تفاوت در قدرت جذب، کنتراست نامیده می شود. قلب که عمدتاً از ماهیچه و خون تشکیل شده است، با ریه های پر از هوای مجاور خود، به شدت و با کبد که زیر آن قرار دارد، کمتر، تفاوت دارد.

استخوان ها از عضلات اطراف و قسمت های مختلف استخوان از یکدیگر، متمایز می شوند زیرا فسفات کلسیم دارند. با این حال، ارزش بالینیِ معاینه‌ با اشعه ایکس، تا حد زیادی به استفاده از مواد حاجب مصنوعی بستگی دارد. پرکاربردترین ماده‌ی حاجب سولفات باریم است. این نمک سنگین نامحلول در آب معمولاً طعم‌دار می‌شود و توسط بیمار برای معاینه‌ی مری و معده خورده می‌شود. همچنین به عنوان تنقیه، از باریم برای بررسی رکتوم، کولون و قسمت انتهایی روده استفاده می شود. از ترکیبات آلی ید زدایی شده، برای معاینه‌ی کیسه صفرا، مجاری ادراری، رگ‌های خونی، طحال، کبد و مجاری صفراوی استفاده می‌شود. یک امولسیون از ethyl iodophenylundecylate نیز در برونکوگرافی[7] و در معاینه‌ی کانال نخاعی (میلوگرافی[8]) استفاده می شود.

مطلب پیشنهادی: انواع تصویربرداری پزشکی

رادیولوژی و نورولوژی (عصب شناسی)

نورولوژی، یک تخصص پزشکی مربوط به سیستم عصبی و اختلالات عملکردی آن است. متخصصان مغز و اعصاب، بیماری ها و اختلالات مغز، نخاع و اعصاب را تشخیص و درمان می کنند.

اولین مطالعات علمی در مورد عملکرد اعصاب، در حیوانات در اوایل قرن 18 توسط فیزیولوژیست انگلیسی Stephen Hales و فیزیولوژیست اسکاتلندی Robert Whytt انجام شد. در اواخر قرن نوزدهم، دانشی درباره‌ی عوامل عدم قدرت تکلم، صرع، و مشکلات حرکتی ناشی از آسیب مغزی به دست آمد.  Jean-Martin Charcot، عصب شناس فرانسوی و William Gowers ، عصب شناس انگلیسی، بسیاری از بیماری های سیستم عصبی را توصیف و طبقه بندی کردند. نقشه برداری از مناطق عملکردی مغز از طریق تحریک الکتریکی انتخابی نیز در قرن نوزدهم آغاز شد. با این حال، با وجود این کمک ها، بیشتر دانش در مورد مغز و عملکردهای عصبی از مطالعات روی حیوانات و از تجزیه و تحلیل میکروسکوپی سلول های عصبی به دست آمد.

الکتروانسفالوگرافی[9] (EEG) که فعالیت الکتریکی مغز را ثبت می کند، در دهه 1920 توسط هانس برگر اختراع شد. توسعه‌ی EEG، تجزیه و تحلیل مایع مغزی نخاعی به‌دست‌آمده از سوراخ کمر(تپ ستون فقرات)، و توسعه آنژیوگرافی مغزی به متخصصان مغز و اعصاب اجازه داد تا دقت تشخیص‌های خود را افزایش دهند و درمان‌ها و اقدامات توانبخشی خاصی را توسعه دهند. کمک بیشتر به تشخیص و درمان اختلالات مغزی، توسعه اسکن توموگرافی محوری کامپیوتری (CAT) در اوایل دهه 1970 و تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) در دهه 1980 بود که هر دو نماهای دقیق و غیر تهاجمی از داخل مغز به دست دادند.

شناسایی عوامل شیمیایی در سیستم عصبی مرکزی و روشن شدن نقش آن ها در انتقال و مسدود کردن تکانه های عصبی منجر به معرفی طیف گسترده ای از داروها شده است که می توانند اختلالات عصبی مختلف از جمله بیماری پارکینسون، ام اس و صرع را درمان یا تسکین دهند. جراحی مغز و اعصاب، به عنوان یک تخصص پزشکی، از سی تی اسکن و سایر روش های دقیق و فزاینده برای مکان یابی ضایعات و سایر ناهنجاری ها در بافت های عصبی بهره برده است.

مطلب پیشنهادی: رادیوگرافی دیجیتال چیست؟

تصویربرداری رزونانس مغناطیسی قلب (CMR)

تصویربرداری رزونانس مغناطیسی قلب (CMR[10] یا MRI قلب)، یک تکنیک تصویربرداری تشخیصی سه بعدی است که برای تجسم قلب و رگ‌های خونی آن بدون نیاز به اشعه ایکس یا سایر اشکال تابش استفاده می‌شود. MRI قلب، از یک میدان مغناطیسی ثابت، یک سیستم انتقال فرکانس رادیویی و فناوری کامپیوتری برای تولید تصاویر دقیق و فیلم‌های کوتاه از ضربان قلب استفاده می‌کند. تصاویر تولید شده، اطلاعات ارزشمندی در مورد ساختار و عملکرد قلب ارائه می دهند. MRI قلب، برای تشخیص انواع بیماری های قلبی، از جمله بیماری عروق کرونر قلب، نقایص مادرزادی قلب، پریکاردیت[11] (التهاب کیسه غشایی که قلب را پوشانده است)، کاردیومیوپاتی[12](ضعف در عضله قلب)، بیماری دریچه قلب آنوریسم (گشاد شدن پاتولوژیک شریان)، آریتمی (ناهنجاری در ریتم قلب) و تومورهای قلبی استفاده می شود.

مطلب پیشنهادی: ام آر آی (MRI) چیست؟

MRI قلب در حالی انجام می شود که بیمار به پشت، روی میز تصویربرداری دراز کشیده است. الکترودهایی روی قفسه سینه بیمار قرار داده می شود تا ریتم قلب را در طول فرآیند کنترل کنند. یک سیم پیچ (حلقه) مخصوص، متشکل از یک فرستنده فرکانس رادیویی در اطراف قفسه سینه قرار داده می شود که این تشکیلات با افزایش قدرت سیگنال رادیویی، کیفیت تصویر را بهبود می بخشد، زیرا سیم پیچ در نزدیکی بافت مورد بررسی قرار دارد. سپس میز تصویربرداری به داخل دستگاه اسکن مغناطیسی استوانه ای منتقل می شود.

یک میدان مغناطیسی پس زمینه برای ترازکردن پروتون ها در هسته‌های اتم‌های هیدروژن در بافت قلب استفاده می شود (هیدروژن به وفور در بافت قلب به شکل آب وجود دارد). سپس میدان فرکانس رادیویی (که اساساً یک میدان مغناطیسی دوم است) روشن و خاموش می‌شود و باعث می‌شود پروتون‌ها تغییر جهت داده و در نتیجه سیگنالی تولید شود که توسط اسکنر شناسایی می‌شود. این سیگنال‌ها به تصویر تبدیل می‌شوند و در طی یک جلسه، پزشک مجموعه‌ای از تصاویر را اغلب از چندین زاویه مختلف جمع‌آوری می‌کند. روش‌های MRI قلب معمولاً بین 30 تا 90 دقیقه طول می کشد. در برخی موارد، برای بهبود تجسم قلب و رگ‌های خونی آن، بیمار ممکن است با یک ماده‌ی حاجب مانند گادولینیوم[13] تزریق داخل وریدی دریافت کند.

مطلب پیشنهادی: سی تی اسکن چیست؟

گاهی اوقات از MRI ​​قلب برای تست استرس استفاده می‌شود، که در آن ضربان قلب یا جریان خون به قلب، به‌طور مصنوعی از طریق تجویز دارو افزایش می‌یابد تا انسداد در عروق کرونر یا سایر رگ‌های قلب شناسایی شود. در افراد مبتلا به بیماری عروق کرونر قلب، MRI قلب ممکن است برای پیش بینی عملکرد قلب، قبل از آنژیوپلاستی یا بای‌پس عروق کرونر استفاده شود. در بیمارانی که تحت این روش‌ها قرار گرفته‌اند، MRI قلبی می‌تواند به عنوان نوعی نظارت برای علائم پیشرفت بیماری، از جمله تنگی مجدد (بازگشت انسداد شریان) استفاده شود. اگرچه خطرات نسبتاً کمی در ارتباط با MRI قلب وجود دارد، این روش می‌تواند با عملکرد ایمپلنت‌های فلزی مانند ضربان‌ساز تداخل داشته باشد و برخی از افراد پس از قرار گرفتن در معرض مواد حاجب، واکنش‌های آلرژیک را تجربه می‌کنند.

1- فرستادن مایعات یا گاز به درون راست روده و رکتوم

[2]– Godfrey Hounsfield

[3]– Allan Cormack

[4]– Nuclear Magnetic Resonance

[5]– Positron Emission Tomography

[6]– Tenotomy

[7]– Bronchography

[8]– Myelography

[9]– Electroencephalography

[10]– Cardiac Magnetic Resonance imaging

[11]– Pericarditis

[12]– Cardiomyopathy

[13]– Gadolinium

منبع: britannica