ما هو التصوير بالموجات فوق الصوتية وكيف يعمل؟

هذه المقالة هي الجزء 5 من 8 في سلسلة دليلك لفهم أساسيات الهندسة الطبية

التصوير «بالأمواج فوق الصوتية – Ultrasounds» هو تقنية تصوير طبي تعتمد على الأمواج ذات التردد العالي والتي لا يمكن لأذن الإنسان سماعها. وينتج عنها صورة دقيقية للجسم الداخلي وتظهر تفاصيل الأنسجة بشكل دقيق. ويعد استخدام التصوير «بالأمواج فوق الصوتية – Ultrasounds» الخطوة الأولى في طريق تشخيص الحالة المرضية.

كيف تعمل تقنية التصوير «بالأمواج فوق الصوتية – Ultrasounds» ؟

تصدر الأمواج فوق الصوتية عن طريق محوّل يعرف باسم «المسبار – Probe». يحتوي المسبار على مصفوفة من الكريستالات البيزوإلكتورنية والتي تقوم بتحويل الجهد إلى أمواج فوق صوتية، والعكس صحيح. يرسل المسبار الأمواج ويستقبل ما ينعكس منها.
الكريستالات البيزوإلكترونية هي عبارة عن كريستالات تستقبل الجهد على طرفيها وتهتز لتولد أمواج فوق صوتية، وفي حال اهتزازها عند عدم وجود جهد على طرفيها تنعكس العملية ويولد الاهتزاز جهد كهربائي.
تعبر الأمواج فوق الصوتية نسيج الجسم، وتستمر في اختراقه حتى تصل إلى الحواجز الفاصلة بين النسيج، مثل الفواصل بين السوائل والنسيج الرخو أو النسيج الرخو والعظام.
عند وصول الأمواج إلى هذه الفواصل فإن جزء منها ينعكس ويرتد. بينما تستمر الأمواج الأخرى بعبور النسيج حتى تصطدم بحاجز آخر تنعكس عنه. باختلاف السرعة والاتجاه والمسافة التي تنتقل بها الأمواج الصوتية بعد ارتدادها، يستطيع الحاسوب ترجمتها إلى صورة ثنائية الأبعاد.
تعتمد شدة وشكل الموجات المنعكسة على قدرة الامتصاص الخاصة بالنسيج، فمثلًا عند مرور الأمواج عبر منطقة مملوءة بالسوائل فلا تنعكس إلا أمواج قليلة وباهتة. بينما تنعكس الأمواج عن الأنسجة الأكثر صلابة كالأورام بقوة ووضوح أكبر بسبب عدم قدرة النسيج على امتصاصها.
يستقبل المسبار الاهتزازات، وتقوم الكريستالات البيزوالكترونية بتحويلها إلى جهود كهربائية والتي يحولها الحاسوب بدوره إلى صورة.[1]

صورة توضح طريقة عمل التصوير بالأمواج فوق الصوتية

كيف يترجم الحاسوب الجهد الكهربي إلى صورة؟

تتعلق قيمة الجهد المتولد تتعلق بشدة الموجة المنعكسة، وبالتالي تتعلق بنوع النسيج الذي ارتدت عنه الأمواج. لذا، ينتج الجهد المنخفض عن اهتزازات ضعيفة ويظهر باللون الأسود. بينما ينتج الجهد المرتفع عن الاهتزازات القوية ويظهر باللون الأبيض. وتتدرج الألوان من الأسود إلى الأبيض بحسب زيادة أو نقصان شدة الموجة.

صورة بالأمواج فوق الصوتية لجنين في رحم الأم

ما هي تطبيقات التقنية؟

تتنوع استخدامات التصوير بالموجات فوق الصوتية ما بين التشخيص والعلاج ولكن الأكثر شيوعًا واستخدامًا هي وسائل التشخيص والكشف. في التشخيص، تستخدم هذه التقنية عادة لتصوير الأجنة في الرحم لمراقبة النمو والكشف عن الحالة الصحية بشكل دوري، كما تستخدم لفحص بعض مناطق الألم أو الأورام في جوف البطن.
تساعد هذه التقنية على كشف مكان الكتل وأيضًا تساعد في التمييز بين الكيس والورم، حيث أن الكيس عبارة عن انتفاخ ينتج عن تجمع السوائل بينما الورم هو منطقة معقدة من الأنسجة والخلايا الحية التي تنقسم بشكل غير طبيعي.
في العلاج، تستخدم التقنية في التحقق من وجود حصى بالكلى أو المرارة وتفتيتها وهذه تعد إحدى الاستخدامات العلاجية للأمواج فوق الصوتية. كما تستخدم في العلاج الطبيعي – الفيزيائي، للعضلات والأربطة وحتى المفاصل. [2]

هل تعد تقنية التصوير بالأمواج فوق الصوتية آمنة؟

تعتبر هذه التقنية من التقنيات الآمنة. إذ لا تنتج تقنية التصوير بالموجات فوق الصوتية إشعاعات مؤينة مثل الأشعة السينية. ومع ذلك، لوحظ أن حالات فرط الاستخدام قادرة على إحداث بعض التغيرات البيولوجية في الجسم ناتجة عن تسخين الجلد، الأمر الذي قد يؤدي إلى تشكل فقاعات تحوي على سوائل أو غازات. لذلك توصي « إدارة الغذاء والدواء الأميركية –FDA » بعدم الاستخدم إلا عند الحاجة الطبية.[3]


المراجع:
[1]- Radiology

[2]- Nibib
[3]- FDA

مقدمة في التصوير الطبي وتقنياته

هذه المقالة هي الجزء 4 من 8 في سلسلة دليلك لفهم أساسيات الهندسة الطبية

تعريف التصوير الطبي

التصوير الطبي هو مجموعة من التقنيات التي تستخدم لعرض جسم الإنسان الداخلي من أجل تشخيص الحالات الطبية أو مراقبتها أو علاجها. كما أنها تعد من أهم المجالات العملية ضمن الهندسة الطبية.

للتصوير الطبي عدد كبير من الأنواع ، يتحدد كل نوع بحسب الطريقة المعتمدة في التصوير وأيضًا بحسب الغرض من التصوير. تعطي كل طريقة نوع معين من المعلومات الطبية حول المنطقة المدروسة. [1]

أهم أنواع طرق التصوير الطبي هي:

  • «الأشعة السينية – X-ray».
  • «الطبقي المحوري -CT».
  • «الرنين المغناطيسي – MRI».
  • «الأمواج فوق الصوتية – Ultrasounds».
  • «التصوير النووي الطبي – Medical Nuclear Imaging ».

الأشعة السينية – X-ray

تعد من أولى طرق التصوير الطبي وتستخدم لتصوير العظام بشكل أساسي، وتعطي صورة ثنائية البعد. تطورت الآشعة السينية مع مرور الزمن للحصول على وظائف أكثر مثل الوظائف العلاجية والتشخيصية.[2]

صورة X-ray للصدر

أنواع التصوير بالأشعة السينية:

الفلورسكوبي – Fluoroscopy

يستخدم حزمة مستمرة من الأشعة السينية لمراقبة المريض أثناء إجراء بعض العمليات مثل زراعة الدعامات أو الناظمات القلبية. ولكنها قد تسبب زيادة لجرعة الأشعة التي يتلقاها المريض، مما قد يسبب ضرر للمريض على المدى الطويل.

الماموغرافي – Mammography

يستخدم لتشخيص سرطان الثدي وذلك عن طريق تعريض الثدي لحزمة أشعة مركزة في منطقة معينة وضعيفة الشدة بنفس الوقت.

صورة ماموغراف للثدي

التصوير البانورامي – Panoramic X-ray

تستخدم لتوليد صورة بانورامية للفكين العلوي والسفلي مما يساعد على دراسة وضع الأسنان التشريحي .[2]

الطبقي المحوري -CT

تستخدم هذه الطريقة الأشعة السينية ولكن يتحرك المنبع بشكل دائري حول المريض وعلى طول المنطقة المدروسة. وبذلك نحصل على صورة ثلاثية الأبعاد. ويستخدم الطبقي المحوري لدراسة الدماغ والأورام السرطانية وحتى حالات الكورونا.

جهاز الطبقي المحوري

الرنين المغناطيسي – MRI

تعتمد هذه الطريقة على استخدام حقل مغناطيسي عالي الشدة لإعطاء صور ثلاثية الأبعاد للجسم. بخلاف الطبقي المحوري، تظهر صور الرنين المغناطيسي تفاصيل النسيج بشكل دقيق جدًا، مما يسمح بدراسته بشكل موسًع. وبالتالي يعطي الرنين المغناطيسي دقة أكبر في تشخيص حالات السرطان في بداياتها قبل أن تصبح خطيرة. كما يسمح برؤية دقيقة للأوعية الدموية وحتى المحيط الداخلي للعين والأذن الداخلية.[3]

صورة الدماغ بوساطة تقنية الرنين المغناطيسي

الأمواج فوق الصوتية – Ultrasounds

تستخدم هذه التقنية الأمواج الصوتية ذات الترددات العالية من رتبة الميغاهيرتز، حيث تقوم كريستالات خاصة بإصدار هذه الأمواج وبعدها تستقبل الأمواج المنعكسة عن الأنسجة الداخلية للجسم، وتقوم بتشكيل الصورة بناءًا عليها.

صورة جنين بواسطةجهاز التصوير بالأمواج فوق الصوتية

وتستخدم الأمواج فوق الصوتية من أجل عدة مهام ومنها [4]:

  • تصوير البطن والكبد والكلى.
  • تصوير فوري وآني للأجنة عند الحوامل.
  • قياس هشاشة العظام.
  • تصوير أنسجة الصدر.
  • مراقبة آنية لضربات قلب الجنين.
  • قياس تدفق الدم.
  • تصوير ومراقبة القلب.

التصوير النووي الطبي – Medical Nuclear Imaging

يستعمل التصوير النووي الطبي في الأغراض التشخيصية والعلاجية، وتستخدم هذه التقنية الخصائص النووية للمواد المشعة في توليد الصور. تقدم الصور النووية معلومات مهمة حول حالات الأورام السرطانية وفي مجال علم الأعصاب، وتعطي معلومات حول أي نشاط نسيجي غير طبيعي متعلق بمرض معين.[5]

صورة بواسطة التصوير النووي تظهر المناطق النشطة حيويًا

وتستخدم كاميرات غاما وتقنيات «التصوير المقطعي بالإصدار البوزتروني -PET» و«التصوير المقطعي وحيد الفوتون -SPECT».

المصادر

[1]-ScienceDirect
[2]-MedlinePlus
[3]-NIBIB
[4]-FDA
[5]-ClevelandClinic

Exit mobile version