مدیریت برنامه‌های دانشگاهی علمی (مبدع)

نسخه آزمایشی

طراحی و ساخت دستگاه سی تی اسکن حیوانی و گرفتن تصاویر In Vitro و In Vivo

  • عنوان فارسی مقاله: طراحی و ساخت دستگاه سی تی اسکن حیوانی و گرفتن تصاویر In Vitro و In Vivo

  • فرمت مقاله

    application/pdf

تصویر مطلب طراحی و ساخت دستگاه سی تی اسکن حیوانی و گرفتن تصاویر In Vitro و In Vivo
  • سه شنبه 23 آذر 1395
  • 886

چکیده فارسی

میکرو سی‌تی و مینی سی‌تی در واقع مدل‌های کوچک‌شده دستگاه سی‌تی اسکن کلینیکی می‌باشند که برای تصویربرداری از حیوانات کوچک و تحقیقات آزمایشگاهی گسترش یافته‌اند.

تمام اطلاعاتی که یک دستگاه سیتی اسکن کلینیکی در مورد ریختشناسی[1]، وضعیت بیماری و پیشرفت بیماری در بدن انسان ارائه میدهد، چنین دستگاهی در مورد موجود زنده در ابعاد کوچک، در اختیار قرار میدهد. میکروسیتی ها در زیست پزشکی[2] جهت مطالعه بافت و اندام حیوانات کوچک (مطالعه ساختار استخوان، رگها، تومور و بافتهای نرم مانند شش) مورد استفاده قرار میگیرند. در یک دستگاه سیتی اسکن مینیاتوری، داشتن یک تصویر با قدرت تفکیک بالاتر نسبت به سیتی کلینیکی، نیازمند دوز پرتو ایکس بالاتر و صرف زمان تصویربرداری طولانیتری است که به نوبه خود باعث مشکل شدن استفاده از عوامل کنتراست خارج رگی میشود. اخیراً نمونه هایی از مینی سیتی ها به بازارعرضه شدهاند که با ایجاد یک توازن بین قدرت تفکیک مکانی (µm 200) و زمان اسکن (s 5/0)، امکان اسکن آنژیوگرافی را فراهم کردهاند و در آزمایش‌های اولیه عوامل کنتراست یددار، عملکردی مشابه با عملکرد سیتی کلینیکی نشان دادهاند. به طورکلی، دستگاههای سیتی اسکن حیوانی را میتوان در دو کلاس دسته‌بندی کرد: سیتی اسکن نمونه چرخان و سیتی اسکن گانتری چرخان. سیستمهای معروف به نمونه چرخان شامل چشمه پرتو ایکس و آشکارساز ثابت (معمولاً نصب‌شده بر روی یک میز مکانیکی) هستند. چشمه و آشکارساز روبروی یکدیگر نصب‌شده و دقیقاً با محور مرکزی سیتی تراز شده‌اند. یک میز چرخان، در بین چشمه و آشکارساز و تراز با محور مرکزی سیتی قرار داده میشود که نمونه بر روی آن گذاشته میشود. این میز توسط یک الکتروموتور به حرکت درآورده شده و توسط درایور و رایانه کنترل میشود. در تصویربرداری از بافت زنده حیوانات، حیوان به‌صورت بی‌هوش و بی حرکت در جایگاه درست بر روی میز ثابت میشود، صفحه چرخان با سرعت مناسب چرخیده و اسکن انجام می‌شود. دستگاه سیتی صفحه چرخان علاوه بر سادگی در طراحی هندسی و مکانیکی دارای امتیازات دیگری نیز هست. فاصله چشمه تا مرکز سیتی[3] که به آن فاصله چشمه تا جسم (SOD[4]) نیز گفته میشود، به‌راحتی با جابجا کردن چشمه پرتو ایکس قابل‌تغییر است. همچنین با جابجا کردن آشکارساز در راستای محور مرکزی سیتی میتوان فاصله چشمه از آشکارساز (SDD[5]) را، با ثابت نگه‌داشتن چشمه و یا تغییر موقعیت آن همراه با آشکارساز، تغییر داد. چنین طراحی انعطافپذیری این امکان را به کاربر می‌دهد که هندسه دستگاه را بسته به نیاز خود بهینه کند.

هدف از اجرای طرح: هدف از اجرای پروژه سعی بر ساخت یک دستگاه سی‌تی اسکن حیوانی نمونه چرخان با قدرت تفکیک مکانی و بزرگنمایی متغیر است. قدرت تفکیک مکانی آشکارساز مورداستفاده µm 200 خواهد بود؛ بنابراین در میان سی‌تی‌اسکن‌های حیوانی جزو گروه سیتی اسکن های مینیاتوری به‌حساب خواهد آمد. در این دستگاه سیتی اسکن حیوانی به جای چرخش گانتری، خود نمونه موردبررسی (حیوان، فانتوم) خواهد چرخید و ثابت تیوب پرتوایکس و آشکارساز خواهند بود. لذا، از این منظر نیز در گروه سی‌تی‌اسکن‌های نمونه چرخان جای خواهد گرفت، با این تفاوت که در کلاس نمونه چرخان تنها از یک الکتروموتور جهت چرخاندن نمونه (به‌صورت ثابت) استفاده می‌شود. در این پروژه سعی بر آن است که از سه الکتروموتور برای ایجاد سه نوع حرکت در سه راستا استفاده شود به این صورت که تخت نمونه‌گیری (در اینجا حیوان موردنظر) علاوه برداشتن یک حرکت چرخشی، در دو راستای عمود و موازی با محور مرکزی سیتی نیز قابلیت حرکت داشته باشد. این دستگاه سیتی اسکن با این قابلیت حرکتی، تمام کارایی‌های دستگاههای سیتی اسکن گانتری چرخان را پوشش خواهد داد و از طرفی پیچیدگی‌های مکانیکی و کنترلی سیتی اسکن گانتری چرخان را نخواهد داشت. تجهیز شدن این دستگاه سیتی اسکن به سیستم آشکارسازی صفحه تخت، آن را به یک دستگاه سیتی اسکن صفحه تخت چندکاره تبدیل می‌کند انجام انواع پرتونگاری، توموگرافی رایانهای، آنژیوگرافی و فلوروسکوپی زمان واقعی به سهولت صورت می‌پذیرد. در این مدل پیشنهادی، آشکارساز بر روی یک سیستم چرخش مکانیکی تعبیه خواهد شد به‌طوری‌که تا بتوان با تغییر زاویه آشکارساز نسبت به باریکه تابش (پرتوایکس)، قدرت تفکیک مکانی دستگاه را تغییر داد. تیوب پرتوایکس و محور چرخان آشکارساز بر روی یک سیستم حرکت خطی سوار می‌شوند تا بتوان با تغییر فاصله تیوب و آشکارساز نسبت به مرکز محور چرخش نمونه، بزرگنمایی تصویر را تغییر داد. درواقع این دستگاه را در هیچ‌کدام از دو کلاس شناخته‌شده در جهان نمی‌توان جای داد و در بین دو کلاس توضیح داده‌شده شناور خواهد بود، درحالی‌که از لحاظ مکانیکی و الکترونیکی قادر به پوشش دادن قابلیت‌های هر دو کلاس و همچنین VRX CT می‌باشد.

[1] Morphology

[2] Biomedical

[3] Source to Center Distance

[4] Source to Object Distance

[5] Source to Detector Distance