پزشکی بالینی

عكس‌برداري در پزشكي؛ سفر به اعماق چشم

در بسياري ازحوزه‌هاي پزشكي، عكس‌برداري به عنوان روشي براي  تشخيص و درمان بيماري‌ها استفاده مي‌شود. عكس‌برداري  به وسيله تسخير نور برگشتي از اشياء  بر روي يك وسيله حساس، تصاوير را ايجاد مي‌كند. به علاوه، عكس‌برداري به عنوان يك ابزار پژوهشي مهم عمل مي‌كند. فوتوميكروگرافي به عكس‌برداري در آزمايشگاه بافت يا محيط كشت نمونه در هردو سطح وسيع يا سلولي، مربوط مي‌شود. به طور كليممكن است  هدف از عكس‌برداري   توصيف  اساس آناتومي و فيزيولوژي بدن، درك تغييراتي كه به وسيله گذشت عمر يا بيماري ايجاد مي‌شود و كشف مكانيزم بيماري‌ها باشد.

فوتو گرافي مربوط به چشم ( Ophthalmic Photography)
شـبـكـيـه انـسـان بـيشتر از آنكه نور را منعكس كـنــد،  بــه مـنـظــور تـسـخـيــر كــردن نــور طــراحـي شـده‌اسـت. ايـن عـكـس‌هـا مـمكن است در يك كنتراست ضعيف نتيجه‌شوند  يا ممكن است بر روي عملكرد تشخيصي اثر بگذارند . تحقيقات نشان داده كه خيلي از بيماري‌هاي تهديدكننده بـيـنــايــي شــديــدبــه شـبـكـيــه مــربــوط مــي‌شــونـد. خـوشـبـخـتـانـه براي به دستآوردن عكس‌هاي بـهـتــر، عـكــس‌بــرداري  هــاي پـيـشــرفـتــه و ابــزار تخصصي‌، توسعه يافته‌اند.

 دوربين ته‌چشمي ( The Fundus Camera)
ابزاري كه به طور عمده توسط چشم پزشكان براي ديدن بخش عقبي چشم مورد استفاده قرار مي‌گيرد، دوربين ته‌چشمي است. ته چشم به وسيله يك منبع نور سفيد كه عـكـس‌هـايـي بـا رزولـوشـن بـالا در مـحـدوده مـيـكـرون فـراهـم مـي‌كـند، عكس‌برداري مـي‌شـود. هـمـچـنـيـن ايـن تـصـاويـر مي‌توانند به صورت سه‌بعدي نيز ايجاد شوند. اين ويژگي‌ها باعث مي‌شود عكس برداري ته‌چشمي براي مطالعات باليني بيماري‌هاي خاص مورد استفاده قرارگيرد. مدل هاي متنوعي از دوربين ته‌چشمي مورد استفاده قرار مي‌گيرند: The German Zeiss , Topcon , Olympus, Nikon

اسلوب شناسي كلي براي عكس‌برداري پزشكي
اپراتور تمام وقتي  براي به كار انداختن تجهيزات در يك كلينيك تخصص يافته‌است. براساس مهارت‌هاي اصولي، اپراتور اغلب با آسيب‌شناسي كلينيكي ته‌چشمي آشنا است. اين موضوع جايي براي پزشك سودمند است كه عكس‌ها نياز به تفسير كردن داشته باشند. در عملكرد يك دروبين ته‌چشمي، چندين  توصيه  كلي وجود دارد كه در ادامه  ارائه شده است:
1)مردمك فرد بيمار بايد متسع شود. مردمكي به قطر 8 ميليمتر مطلوب است.
2)عدسي بايد به دقت كانوني شود تا از گرفتن عكس‌هاي خارج از كانون (فوكوس) جلوگيري شود.
3)سـرعـت ديـافـراگـم بـررسـي شـود. سرعت ديافراگم در محدوده 20/1 تا 30/1 ثانيه مي‌توان استفاده شود.
4)عكس‌هايي كه به طور صحيح برچسب‌دار شوند، از به وجود آمدن اغتشاش در آينده جلوگيري مي‌كنند .
5) هنگامي كه  بيمار به راحتي در اين وسيله قرارگرفت، از بيمار بخواهيد تا به ابزار تثبيت شده نگاه كند.
6)پس از اين كه فيلامنت لامپ كاملا  متمركز شـــد، بـــه درون عــدســي چـشـمــي نـگــاه كـنـيــد و رگ‌هـاي شـبـكـيـه را بـه درون كـانـون بـيـاوريـد و ديافراگم را رها كنيد.

عكس هاي سه‌بعدي ته‌چشمي Stereo Fundus Photos
عكس‌هاي ته‌چشمي در حالت سه‌بعدي از عمق، دركي به فرد مي‌دهد كه به شدت عملكرد تفسير را بهبود مي‌بخشد. براي مثال يك عكس سـه‌بعدي مي‌تواند حاشيه تيره ديسك و درجه برآمدگي شبكيه نسبت به اطرافش را نشان دهد. بـيـشـتــر روش‌هــاي رايــج گــرفـتــن عـكــس‌هــاي سه‌بعدي روش وارد كردن نور به قرنيه با زاويه ديـد مـخـتـلـف اسـت كـه تـوسـط اپراتور صورت مـي‌گـيـرد. بـراي گـرفـتـن عـكس سه‌بعدي، ابتدا عكس بايد از سمت گيج‌گاهي مردمك و سپس از سـمـت بـيـنـي گـرفـتـه شـود. مـيـزان جـابه‌جايي دوربـيـن از اين عكس به عكس بعدي مي‌تواند عـمـق‌هـاي مـتـغـيـري را ايجاد كند. دوربين‌هاي تخصص‌يافته تجاري موجود هستند كه به طور هـمـــزمــان عـكــس‌هــاي تــه‌چـشـمــي ســه‌بـعــدي مـي‌گـيـرنـد امـا كـيـفـيـت بـه وضـوح كـاهـش يافته است.

تصويربرداري ديجيتالي (Digital Imaging)
چـنـدي قـبـل عـكـس‌هـاي تـه چشمي در فيلم عكاسي ثبت مي‌شد و عكاس بايد ساعت‌ها و روزهـا بـراي ديدن نتايج منتظر مي‌ماند. امروزه دوربين‌هاي ته‌چشمي عكس‌هاي ديجيتالي را مـي‌گـيـرنـد كـه در هـمـان لحظه مي‌توان آن‌ها را بـررسي‌كرد و به صورت ديجيتالي ذخيره‌كرد. يــك عـكــس نـمـونـه بـه صـورت 24 بـايـتـي كـه از رنگ‌هاي قرمز، سبز و آبي(RGB) تشكيل شده و داراي  كـيـفيت 2000 *2000 پيكسل است. يك سيستم ديجيتالي عكس‌برداري در عين حال كه كيفيت بالايي دارد، تكثير بدون نقصي را ايجاد مي‌كند. عكس‌ها مي‌توانند به وسيله فايل‌هاي ديـجيتالي در فرمت‌هاي مختلف ذخيره شوند. در فـشـرده‌سـازي عـكـس، عـكس‌ها توسط يك الـگــوريـتــم فـشــرده‌ســازي بــه يـكــديـگـر مـتـصـل مـي‌شـونـد كـه ايـن مـوضـوع بـه عـكـس‌هـا اجـازه مي‌دهد تا بر اساس همان اطلاعات جزئي احيا شوند. اين نتيجه يك تجديد كامل از آن عكس نيست اما براي مقاصد تشخيصي كافي است. 

‌ارزيابي كلينيكي AMD توسط عكس‌هاي ته‌چشمي
(Clinical Evaluation of AMD in Fundus Photos)
دوربـيـن تـه‌چـشـمـي مـعـمـولا بـراي مـقـاصـد تـشـخيصي مورد استفاده قرار مي‌گيرد (مـطـالعات كلينيكي بيمارانAMD) كه علت بسيار مهم نابينايي در جهان توسعه يافته است. در روش ديجيتالي با آناليز تصاوير به كمك كامپيوتر به نتيجه‌اي با دقت بالاتر، به واقعيتي نزديك تر و تكرار پذيرتر مي‌رسيم. اما طراحي كردن الگوريتم براي اين هدف بـسيار دشوار است. در 20 سال گذشته روي روش‌هاي بسياري تلاش شده‌است اما نتايج رضايت بخش نبوده‌است. در اين روش تصوير به قطعاتي با اندازه‌هاي مختلف تقسيم مي‌شود و در درون هر قطعه، يك هيستوگرام مكاني مورد استفاده قرار مي‌گيرد تا عدم تقارن در آن  بررسي  و تعيين شود كه آيا پوشش خلفي قرنيه در آن موجود است يا خـيـر. بـه هـر حـال در يـك آسـتـانه نادرست، اين روش اغلب گمراه كننده خواهد بود. بنابراين نظارت اپراتور و گام هاي پردازشي به اين روش اضافه شده است.
يك روش حل مشكل توسط اسميت (Smith) به وجود آمد. اين روش سطح‌بندي كـردن قـابـلـيـت انـعـكاس پس زمينه‌ لكه‌دار است كه مي‌تواند به طور قابل توجه‌اي با مسافت بيشتر از 100-50    ميكرومتر تغييركند. وي دريافت كه قابليت انعكاس پس‌زمينه يـك عـكـس تـه‌چـشـمـي عـادي را مـي‌تـوان بـه صـورت هـنـدسـي مـدل كرد. اين تكنيك تركيب‌كردن هيستوگرام‌ها به صورت خودكار و مدل‌سازي تحليلي پس زمينه لكه‌دار،  روش كاملا خودكاري  براي اندازه‌گيري پوشش خلفي قرنيه را به وجود آورد. ايده اصـلـي سطح‌بندي كردن پس‌زمينه به صورتي بود، كه قابليت انعكاس در تمامي لكه يكسان باشد. او  يك مدل رياضي چند منطقه‌اي براي احيا كردن اين لكه پيشنهاد كرد. كه آن مـدل هـر منطقه لكه را به نواحي مختلف شبيه به شبكه و حلقه تقسيم مي‌كند. اين سطوح پيكسل خاكستري به عنوان ورودي كه براي ورود به نرم‌ افزار مناسب شده‌اند، استفاده مي‌شود. اين كار براي ايجاد كردن يك الگوريتم خودكار، ابزاري مفيد و با قيمت مناسب در آزمايش هاي كلينيكيAMDاست.

افتالموسكوپ اسكن كننده ليزري
(SCANNING LASER OPHTHALMOSCOPE)
  ‌عكس برداري اغلب به همراه يك منبع نور سفيد صورت مي‌گيرد. به هر حال، منابع نـور تـك رنـگ در يـك طـول مـوج خاص در افتالموسكوپ اسكن كننده ليزري، قابل اسـتـفـاده هـسـتـنـد. ايـن روش در اصـل بـه عـنـوان يك ابزار پژوهشي مورد استفاده قرار مي‌گرفت، اما اكنون به طور افزاينده‌اي مورد تاييد ديگر استانداردهاي عكس‌برداري كلينيكي قرار گرفته است. از طرف ديگر در اين روش اتساع مردمك غير‌ضروري است و در طـي عـمـلـيـات سـطـوح نـوري تـاريـك هـسـتـنـد. ايـن روش براي تصويربرداري از لايه‌هاي مشيميه مناسب است. در عكس برداري‌هاي خودكار فلوئورسانس (AF) از يك منبع ليزر 488 ميليمتري به همراه يك فيلتر مرزي 500 ميليمتري استفاده مي‌شود. ايـن مـنـبـع نـورانـي، ساختارهايي  را كه ذاتا فلوئورسانس (اصولا به علت ليپوفاسين و فلئوروفور، E2A) هستند  آشكار مي‌كند.

(‌تصويربرداري و استفاده از پزشكي راه دور TELEMEDICINE)
با توجه به افزايش ميانگين سني افراد در كشورهاي توسعه‌يافته، تعداد افراد كهنسالي كه نياز به معاينات چشم دارند بسيار زياد شده است. به علت كمبود پزشك در اين زمينه (در ايـالات مـتـحـده)، كـمـتـر از نـصـف جمعيت ديابتي معاينه‌ ساليانه چشم را دريافت مي‌كنند. يكي از اهداف پزشكي از راه دور، اين است كه فاصله بين مكان‌هايي كه بيماران مي‌توانند ارزيابي شوند و مكان‌هايي كه به بيماران ارائه خدمات مي‌دهند كوتاه شود. با ظهور پزشكي از راه دور و عكس‌برداري ديجيتالي، ديگر لزومي ندارد كه بيمار و پزشك در يـك مـطـب بـاشـنـد.  ‌در يـك دوربـيـن تـه‌چـشـمـي پـزشـكـي از راه دور (مثل اسكوپ ديجيتالي)، هدف ايجاد يك شيوه مناسب به منظور فراهم كردن معاينات چشمي براي مركز مراقبت‌هاي اوليه است. با توجه به هزينه پايين براي ساخت اين ابزار، جذب آن براي مطب پزشكان مراقبت‌هاي اوليه افزايش يافته‌است. اپراتور با لمس صفحه نمايش با سيستم ارتباط برقرار مي‌كند. وظايف اپراتور به كارهاي ابتدائي محدود مي‌شود (مثل توضيح دادن روش كار، تشويق كردن بيمار براي مقاوم بودن براي پلك زدن در برابر نور و بـررسـي كـردن كـيـفـيت تصوير.) به هرحال دوربين‌هاي نسل جديد كه تصاويري با رزولـوشـن بـالاتـري را مـي‌گيرند و همراه با توانايي سه‌بعدي ديجيتالي كردن تصاوير هستند، ممكن است اين چنين موانع را در آينده حذف كنند.

فوتوميكروگرافي (PHOTOMICROGRAPHY)
فـوتـومـيـكروگرافي در زيست‌پزشكي، خلق تصاوير زيست ماده با بزرگ‌نمايي است. بافت و مـحـيـط كـشـت نـمـونه، مي‌تواند در هردو سطح گسترده با سلولي ثبت شوند. تصاوير به منظور مـقـاصـد بـايـگـانـي شـدن يـا براي تجزيه و تحليل مورد استفاده قرارمي‌گيرد.

دوربين‌هاي ديجيتالي (Digital Cameras)
بيشتر دوربين‌هاي ديجيتالي شامل انواعي از صفحه نمايش(LCD)صفحه نمايش كريستال مايع  هستند. اين صفحه نمايش مي‌تواند جهت نـمـايـش دادن عـكـس درسـت بـلافـاصـله پس از گـرفـتـن آن اسـتـفاده شود تا كاربر نتايج مختلف تـنـظـيـمـات دوربـين را   ارزيابي كند و تنظيمات لازم را انـجـام دهـد. عـلاوه بـر ايـن دوربين‌هاي ديجيتالي تصاوير را روي يك فرمت ديجيتالي و بـر روي يـك كـارت حـافـظـه قابل حمل، ذخيره مي‌كنند. فرمت‌ها به صورت  JPEG ‌يا  TIFF در مـي‌آيـند. دوربين‌هايCCD، در ريزبيني‌هاي با نور بي‌نهايت كم بسيار مفيد هستند.  
سيستم ميكروسكوپ كامپيوتري كه به طبقه موتوري و دوربين ديجيتالي  CCD تجهيز شده اسـت، بـه وسـيـلـه كـابـل مـخـصـوص مـستقيما به كامپيوتر متصل مي‌شود

منابع
1. Elsner AE. Reflectometry with a Scanning Laser Ophthalmoscope. Appl Opt 1992; 31:3697-3710.
2. Bird AC, et al. An international classification and grading system for age-related maculopathy and age-related macular degeneration. The International ARM Epidemiological Study Group. Survey Ophthal 1995; 39(5):367-374.
3. Otsu N. A threshold selection method from gray-level histograms. IEEE Trans Systems Man Cybernetics 1979; 9(1):62- 66.
4. Elsner AE, Weiter JJ, Jalkh AE. New Devices for Retinal Imaging and Functional Evaluation. In: Freeman WR, ed. Practical Atlas of Retinal Disease and Therapy. New York: Raven Press; 1993. pp. 19-35.
5. Smith RT. Retinal Imaging and Angiography, Basic Science Course. New York: Eye Institute, Columbia University; 2005.
6. Coates CG, et al. Optimizing low-light microscopy with backilluminated electron multiplying charge-coupled device: enhanced sensitivity

منبع: نشریه مهندسی پزشکی شماره ۱۰۲