კომპიუტერული ტომოგრაფია XXI საუკუნეში სამედიცინო დიაგნოსტიკის ერთ-ერთი ყველაზე ეფექტიანი საშუალებაა. ჟურნალ Harvard Health Publishing-ის მიხედვით მხოლოდ ამერიკის შეერთებულ შტატებში ყოველწლიურად 80 მილიონზე მეტი პაციენტი მიმართავს ამ მეთოდს. თუმცა, ცოტამ თუ იცის, რა მექანიზმი უდევს საფუძვლად აღნიშნული აპარატის ფუნქციონირებას ან როგორ და ვინ შეძლო პირველი კომპიუტერული ტომოგრაფის შექმნა. სტატიაში ამ კითხვებს ვუპასუხებ და ასევე გაგაცნობთ კომპიუტერული ტომოგრაფის ტიპებსა თუ უარყოფით ეფექტებს.

XX საუკუნეში ტექნოლოგიის განვითარებასთან ერთად განვითარდა არაერთი სფერო, მათ შორის ერთ-ერთი უმნიშნელოვანესი მედიცინის სფეროა. მაგნიტო რეზონანსული ტომოგრაფია, ექოსკოპია, რენტგენის აპარატები, კომპიუტერული ტომოგრაფია... ეს გახლავთ მეოცე საუკუნეში მიღწეულის მხოლოდ მცირე ჩამონათვალი.

1972 წელს ბრიტანელმა ინჟინერმა, გოდფრი ჰაუნსფილდმა, EMI (Electric and Musical Industries) ლაბორატორიაში და სამხრეთ აფრიკელმა ფიზიკოსმა ტუფტსის უნივერსიტეტიდან, ალან კორმაკმა, შექმნეს ისტორიაში პირველი კომპიუტერული ტომოგრაფი. ტერმინოლოგია ბერძნულ სიტყვებთან არის დაკავშირებული; Tomos – ფენა ან ნაჭერი, Graphia — აღწერა. თუმცა მხოლოდ ეს სკანერი არ გახლავთ მათ ნამუშევარში მთავარი, არამედ აღსანიშნავია ალგორითმი, რომლის გამოყენებითაც ხდება მონაცემების დამუშავება და შიდა ორგანოების (მათ შორის თავის ტვინის) სურათის რეკონსტრუქცია. ალგორითმს საფუძვლად უდევს XX საუკუნის გენიალური მათემატიკური თეორიები: "რადონის გარდაქმნა" და "ალგებრული რეკონსტრუქციის ტექნიკა".

პირველი CT (კომპიუტერული ტომოგრაფიის) სკანერს თითოეული "ნაჭრის" — სურათის მიღებას რამდენიმე დღე სჭირდებოდა, ხოლო მონაცემების სრულფასოვნად მოგროვებას — საათები. თანამედროვე სკანერებს უკვე 5-დან 10 წამამდე სჭირდებათ, მაგალითად, ადამიანის მკერდის (ორმოცი 8 მილიმეტრიანი "ნაჭერი") სრული სურათის რეკონსტრუქციისთვის.

თავდაპირველად CT სკანერები გამოიყენებოდა მხოლოდ თავის ტვინის გამოსაკვლევად, თუმცა რამდენიმე წლის შემდეგ (1976 წ.) მოხერხდა მთელი სხეულის სკანირებაც. 80-იან წლებში დაიწყო აპარატის ფართო წარმოება, მეთოდმა მალე მოიკიდა ფეხი მთელს სამედიცინო სფეროში და დღემდე მზარდი პოპულარობით სარგებლობს. დღესდღეობით უკვე 30 000-ზე მეტი CT სკანერი არის დამონტაჟებული მსოფლიოს მასშტაბით სამედიცინო დაწესებულებებში. აღსანიშნავია, რომ 1979 წელს ჰაუნსფილდმა და კორმაკმა მიიღეს ნობელის პრემია თავიანთი დამსახურებისთვის მედიცინაში. ამასთან ჰაუნსფილდი თავისი მიღწევის გამო რაინდადაც აკურთხეს...

მუშაობის პრინციპი

როგორც ცნობილია, კომპიუტერული ტომოგრაფიის ტექნოლოგიას საფუძვლად უდევს რენტგენის სხივების გამოყენება. რენტგენის სხივებს აქვთ უნარი განჭოლონ რბილი ქსოვილები, თუმცა ისინი ვერ გაივლიან შედარებით მძიმე, მყარ სტრუქტურებში, როგორებიცაა ძვლები. შესაბამისად დეტექტორი აღიქვამს ძვლების ჩრდილებს, რომლებმაც არ გაატარა გამოსხივება.

ჩვეულებრივი რენტგენის აპარატისგან განსხვავებით, რომელიც იყენებს უძრავ, ფიქსირებულ რენტგენის მილაკს (იხილეთ როგორ მუშაობს რენტგენის აპარატი), კომპიუტერული ტომოგრაფიის სკანერებში გამოიყენება მოტორიზირებული რენტგენის მილაკები, რომლებიც გარს უვლიან მოწყობილობის წრიულ ჭრილს, სადაც პაციენტები თავსდებიან. უშუალოდ რენტგენის წყაროს მოპირდაპირე მხარეს მოთავსებულია ციფრული დეტექტორები.

კვლევის ჩატარებისას პაციენტს ნელა ატარებენ წრიულ სიღრუეში, სადაც ხდება მისი დასხივება რენტგენის სხივებით. მას შემდეგ, რაც რენტგენის სხივები განჭოლავენ პაციენტის სხეულს, ისინი აღიქმებიან ციფრული დეტექტორების მიერ და ხდება ინფორმაციის კომპიუტერისთვის გადაცემა.

თითოეული ფენის დასხივების შემდგომ თანამედროვე მძლავრი კომპიუტერები ახერხებენ დეტექტორებზე აღბეჭდილი მონაცემების ორგანზომილებიან სურათებად გარდაქმნას, რაც იძლევა პაციენტის უპრეცედენტო სიზუსტით გამოკვლევის უნიკალურ საშუალებას. ფენების სისქე 1-დან 10 მმ-მდე მერყეობს და დამოკიდებულია აპარატის გვარობაზე. კვლევის მიზანია მოგროვდეს ამა თუ იმ ორგანოს ფენებად დაყოფის სურათი და შესაძლებელი გახდეს თითოეული ფენის ანალიზი. ასევე შესაძლებელია ორგანოების 3-განზომილებიანი სურათის აღდგენა სპეციალური პროგრამების საშუალებით. ყველა ამ სიკეთის გამო სამედიცინო სპეციალისტებს ეძლევათ საშუალება, შედარებით მარტივად დასვან დროული დიაგნოზი.

ასევე აღსანიშნავია, რომ ყველა ორგანოს გამოკვლევა შეუძლებელია მხოლოდ რენტგენის სხივების საშუალებით, რადგან ადამიანის რბილი ქსოვილი ატარებს რენტგენის სხივებს. ამ პრობლემის გადასაჭრელად იყენებენ სხვადასხვა კონტრასტულ აგენტს, როგორიცაა ბარიუმის ფაფა. ბარიუმის სულფატი არ ატარებს რენტგენის სხივებს, დეტექტორებზე ჩნდება ერთგვარი ჩრდილი, ანალოგიურად ძვლების შემთხვევისა, რაც იძლევა გამოკვლევის საშუალებას.

CT აპარატების ტიპები

სპეციალისტები განასხვავებენ კომპიუტერული ტომოგრაფების სამ სხვადასხვა ტიპს, ესენია: სპირალური CT, ელექტრონული სხივების ტომოგრაფიული აპარატები და სკანერები ორმაგი წყაროთი.

1. სპირალური CT

სპირალური CT სკანერები ყველაზე გავრცელებულია CT აპარატებს შორის. ამ აპარატებში იყენებენ რენტგენის მილაკებს, რომლებიც ბრუნავენ ერთი ცენტრალური ღერძის გარშემო. ცენტრალური ღერძის ადგილას ათავსებენ პაციენტს და დასხივების შედეგად იკვლევენ მას. ისინი ყველაზე ადრეული თაობის CT სკანერებია, ასევე მის შენებასა და შეძენას შედარებით მცირე სახსრებიც ჰყოფნის. მისი უარყოფითი მხარე არის ის, რომ ჯერჯერობით ბრუნვის სიჩქარე არ არის ძალიან ჩქარი, რაც რიგ შემთხვევებში იწვევს სურათების ხარისხის გაფუჭებას. რაც უფრო სწრაფად მოხდება სკანირება, ნაკლები შანსია სურათის უზუსტობის პაციენტის უნებლიე მოძრაობების გამო.

2. ელექტრონული სხივების ტომოგრაფიული აპარატები

როგორც ცნობილია, რენტგენის სხივების წყაროდ გამოიყენება რენტგენის მილაკები. მაღალი ძაბვის მოდებისას კათოდიდან ანოდისკენ ხდება ელექტრონების გამოტყორცნა, ხოლო ელექტრონების დაჯახება ანოდზე იწვევს რენტგენის სხივების წარმოქმნას. ჩვეულებრივ CT სკანერებში გამოიყენებენ მცირე ზომის რენტგენის მილაკს აპარატის წრიული აღნაგობის გამო. ელექტრონული სხივების ტომოგრაფიული აპარატები არ იყენებენ მსგავს მილაკებს, არამედ იყენებენ ელექტრონების ნაკადს, რომელსაც ტრაექტორიას მაგნიტური ველების საშუალებით უცვლიან; ელექტრონების ნაკადი ეჯახება რკალში მოთავსებულ ანოდებს, საიდანაც გამოიტყორცნება რენტგენის სხივები. შესაბამისად, რადგან რენტგენის მილაკების მოძრაობის ნაცვლად ელექტრონების ნაკადის მოძრაობასთან გვაქვს საქმე, ბევრად მოკლე დროში ხერხდება სკანირების ჩატარება.

3. ორმაგწყაროიანი CT სკანერები

ორმაგწყაროიანი სისტემები ერთი რენტგენის მილაკის ნაცვლად იყენებენ ორს, რაც საგრძნობად ამცირებს დასხივების პერიოდს, ეს დიდი უპირატესობაა, ვინაიდან პაციენტთა ნაწილს უჭირს სუნთქვის შეკავება ხანგრძლივი დროის განმავლობაში და ასევე ზოგიერთი მათგანი პულსის დამწევ მედიკამენტებს ვერ ეგუება.

სხვა გამოყენებები

გარდა მედიცინისა და კიდევ არაერთი სფეროსი, CT სკანერების გამოყენება მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ინდუსტრიაშიც. ინდუსტრიული CT სკანერები გამოიყენება სხვადასხვა შიდა კომპონენტის სამგანზომილებიანი სურათის აღსადგენად. ძირითად შემთხვევებში მისი საშუალებით დგინდება სხვადასხვა მექანიზმების ნაკლოვანებები.

CT სკანერებს ასევე იყენებენ კულტურული მემკვიდრეობის არტეფაქტების გამოსაკვლევად, რადგან ზოგიერთი ობიექტის პირდაპირი გამოკვლევა მას ზიანს აყენებს, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მნიშვნელოვანი ისტორიული ნივთების დაზიანება/განადგურება. CT ანალიზის საშუალებით დგინდება მათი შემადგენლობა და შიდა სტრუქტურა.

უარყოფითი ეფექტები

მიუხედავად იმისა, რომ კომპიუტერული ტომოგრაფია ერთ-ერთი საუკეთესო მეთოდია პაციენტების გამოკვლევისთვის, მას თან ახლავს სხვადასხვა გვერდითი მოვლენა.

როგორც ცნობილია, ყველა CT სკანერი იყენებს რენტგენის გამოსხივებას. გამოსხივების დოზა 100-დან 1000-მდე ძლიერია ჩვეულებრივ რენტგენის სხივებთან შედარებით, რაც ზრდის პაციენტში კიბოს განვითარების რისკს. აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ კიბოს განვითარების რისკი სრულიად უმნიშვნელოა იმ სიკეთეებთან შედარებით, რომელსაც ეს გენიალური აპარატი გვთავაზობს.

CT ანალიზის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი გვერდითი მოვლენა კონტრასტულ აგენტებზე ალერგიული რეაქციებია, თუმცა ალერგიები საკმაოდ სუსტად იჩენს თავს. თავდაპირველი ანალიზებისას ანაფილაქსიური შოკი შედარებით ხშირი იყო (1%), ხოლო დღესდღეობით დაიხვეწა და შეიცვალა აგენტების მიღების წესი და მსგავსი შემთხვევები საგრძნობლად შემცირდა (0.01%).

მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს გარკვეული რისკები, რომლებიც გასათვალისწინებელია, CT სკანირება დღემდე რჩება დიაგნოზის დასმის ერთ-ერთ საუკეთესო საშუალებად. ამის მიზეზი მარტივია, CT სკანირება ექიმებს პრაქტიკულად მთელი ორგანიზმის დეტალურად და აკურატულად გამოკვლევის საშუალებას აძლევს. გარდა მოტეხილობებისა და კიბოს გამოააშკარავებისა, ეს ტექნოლოგია ეფექტურად გამოიყენება სისხლძარღვების დაავადებებისა და ინფექციების გამოსაკვლევად.

მეცნიერების სხვადასხვა დარგის განვითარებას, როგორც წესი, მოჰყვება კაცობრიობისთვის მნიშვნელოვანი გამოგონებები; ამის ერთ-ერთი საუკეთესო მაგალითია CT აპარატები, რადგან მის შექმნას დასჭირდა თანამედროვე ფიზიკის, მათემატიკის, ელექტრონიკისა და ინჟინერიის დარგების კოლაბორაცია. კომპიუტერულმა ტომოგრაფიამ დიდი გზა განვლო შექმნის დღიდან დღემდე და არც ისე გასაკვირია, რომ მეცნიერები დღემდე მუშაობენ ამ ტექნოლოგიის დასახვეწად, კერძოდ რადიაციის დოზების ეფექტურად შესამცირებლად, რადგან მთავარ ნაკლოვანებად სწორედ რადიაციის დოზა ითვლება. თუმცა აღსანიშნავია, რომ არებობს დიაგნოსტიკის სხვა მეთოდებიც, რომლებიც რადიაციის რისკს არ შეიცავენ. ამ აპარატებს კი მომდევნო სტატიებში გავეცნობით.