સી.ટી. સ્કૅન

સી.ટી. સ્કૅન : નિદાનલક્ષી ચિત્રણો (images) મેળવવાની એક પદ્ધતિ. તેનું અંગ્રેજી પૂરું નામ computed tomography એટલે કે સંગણિત અનુપ્રસ્થ છેદચિત્રણ છે. તેને અગાઉ સંગણિત અક્ષીય અનુપ્રસ્થ છેદચિત્રણ (computed axial tomography) કહેવાતું. તેમાં કોઈ લાંબા દંડ અથવા માનવશરીરમાં આડો છેદ કરીને ઉપરથી જોવામાં આવે તેવી રીતનું ચિત્રણ મળે છે. તે એક પ્રકારે આડછેદ મૂક્યો હોય અને તે પછી ચિત્રણ મેળવાય તેવું વીક્ષણ (scanning) હોય છે. જ્યારે કોઈ વસ્તુ કે વિસ્તારના ઘટકોનું એક પછી એક ક્રમાનુસાર નિરીક્ષણ-પરીક્ષણ કરાય ત્યારે તેને વીક્ષણ કહે છે. જો શાક(દા.ત., કાકડી)ને આડું કાપીને પીતું (slice) મેળવાય તો તે પછી આવા પીતાને ઉપરથી જોવાથી કાકડીના આડા છેદનો (અનુપ્રસ્થીય) દેખાવ જોવા મળે છે. તેવી જ સ્થિતિ માનવશરીર માટે ઍક્સ-રેચિત્રણોના સમન્વયથી સર્જાય છે. પીતાને ગ્રીકમાં ‘tomos’ કહે છે અને ‘graphy’ એટલે ચિત્રણ મેળવવાની પ્રક્રિયા. અનુપ્રસ્થ ચિત્રણ મેળવવા એક ધરી(અક્ષ, axis)ની આસપાસ ઍક્સ-રેના સ્રોતમૂળ(source)ને ગોળ ફેરવીને અનેક ઍક્સ-રે ચિત્રણો મેળવાય છે. તેમાંથી અંકીય (digital) ભૌમિતિક પ્રક્રિયા વડે ત્રિપરિમાણી દૃશ્ય-સૂચક ચિત્રણ મેળવી શકાય છે. તેને સંગણિત અનુપ્રસ્થ છેદચિત્રણ (C.T. scan) કહે છે. તેમાં પુષ્કળ માહિતી હોય છે માટે જે તે પેશી અંગે માહિતી મેળવવા માટે તેની ઍક્સ-રે-રોધિતાને આધારે એક અંકીય (digital) પ્રક્રિયા કરાય છે. તેને દ્વારિકન (windowing) કહે છે. તેથી ફક્ત હાડકાં કે લોહીની નસોનાં ચિત્રણો પણ મળી શકે છે. અગાઉ ફક્ત અક્ષીય કે અનુપ્રસ્થ સપાટીમાં ચિત્રણો મળતાં હતાં, પરંતુ હવે કોઈ પણ સપાટીમાં તેમજ ત્રિપરિમાણી દૃશ્ય સૂચવે તેવાં ચિત્રણો પણ મળે છે.

ઇતિહાસ : પહેલું સી.ટી. સ્કૅન યંત્ર હાઇન, ઇંગ્લૅન્ડની THORN EMI કેન્દ્રીય સંશોધન-શાળામાં ગોડફ્રેડ ન્યૂબોલ્ડ હાઉન્સફિલ્ડે ઍક્સ-રેની મદદથી બનાવ્યું. તેમને તેનો વિચાર 1967માં આવ્યો, જે 1972માં જાહેર કરવામાં આવ્યો. તેનું વિક્રમ રૂપનું વેચાણ થયું હતું. એલેન મેડિલઓડ કોર્મેકે ટફ્ટ યુનિવર્સિટીમાં સ્વતંત્ર સંશોધનથી સી.ટી. સ્કૅન બનાવ્યું હતું. તે બંનેને સન 1979માં નૉબેલ પારિતોષિક અપાયું હતું.

આકૃતિ 1 : અક્ષ, અનુપ્રસ્થ છેદ, અક્ષીય અને અનુપ્રસ્થ સપાટીઓ

સન 1971ના પ્રથમ આદિરૂપ (prototype) યંત્રમાં 1°ના અંતરે 180 ખૂણાઓમાંથી ચિત્રણો લેવાતાં હતાં. દરેક વીક્ષણ (scan) આશરે 5 મિનિટ લેતું. આ વીક્ષણ દ્વારા મેળવાયેલાં ચિત્રણો પર બીજગણિતીય પુનર્રચના ક્રિયાકલાપ (algebric reconstruction techniques) વડે મોટા કમ્પ્યૂટર(સંગણક)માં  કલાક સુધી પ્રક્રિયા કરીને સી.ટી. સ્કૅનનાં ચિત્રણો મેળવાતાં હતાં. પ્રથમ વ્યાપારી ધોરણે ઉપલબ્ધ યંત્ર ઈએમઆઇ-વીક્ષક (EMI-scanner) કહેવાયું. તે દર 4 મિનિટે ચિત્રણ મેળવતું અને તેનો સંગણનકાળ 7 મિનિટનો હતો. તેમાં દર્દીનાં માથા આગળ પાણી ભરેલી રબરની ટાંકી મૂકવી પડતી હતી. તેનાં ચિત્રણો 80  80 ચિત્રાંશો (pixels) ધરાવતાં હતાં અને આમ તે પ્રમાણમાં ઝાંખાં હતાં. સન 1972માં પ્રથમ દર્દીમાં તેનો ઉપયોગ થયો હતો (વિમ્બલ્ડન, ઇંગ્લૅન્ડ).

ત્યારબાદ જોર્જ્ય ટાઉન યુનિવર્સિટીના રૉબર્ટ લેડ્લીએ પાણીની ટાંકી વગરના અને આખા શરીરના કોઈ પણ ભાગનાં ચિત્રણો લઈ શકે તેવું સી.ટી. સ્કૅન બનાવ્યું. તે એસીટીએ વીક્ષક (ACTA scanner) કહેવાતું. ત્યારબાદ વિવિધ પેઢીનાં સી.ટી. સ્કૅનરો (વીક્ષકો) ઉપલબ્ધ થયાં. (જુઓ સારણી 1.)

સારણી 1 : સી.ટી. સ્કૅનરો(વીક્ષકો)ની પેઢીઓ

પેઢી (gene-ration)	સંરૂપણ (configuration)	નિર્દેશકો (detect-ors	પુંજ (beam)	વીક્ષણકાળ (scan time)
1.	ભાષાંતરી-ચક્રચાર (translate-rotate)	1-2	પેન્સિલ જેવો પાતળો	2.5 મિનિટ
2.	ભાષાંતરી-ચક્રચાર	3-52	સાંકડો પંખાકાર	10 સેકન્ડ
3.	ચક્રચાર-ચક્રચાર	256-1000	પહોળો પંખાકાર	0.5 સેકન્ડ
	(rotate-rotate)
4.	ચક્રચાર-સ્થાપિત	600-4800	પહોળો પંખાકાર	1 સેકન્ડ
	(rotate-fixed)
5.	વીજકણપુંજ	12-84	પહોળો પંખાકાર	50 મિલી
	(electron beam)		વીજકણપુંજ	સેકન્ડ

આમાંથી ત્રીજી અને ચોથી પેઢીનાં યંત્રો લગભગ એકસાથે વિકસ્યાં હતાં. કેટલાક વિદ્વાનોએ 7 પેઢીઓ સુધી તેમને વિભાજિત કર્યાં છે. પ્રથમ 2 પેઢીનાં યંત્રોમાં 360° અથવા 180°ના આખા ક્ષેત્રનું એક સ્થાનેથી વીક્ષણ (scanning) શક્ય ન હતું. તે ક્ષતિ ત્રીજી અને ચોથી પેઢીમાં દૂર થઈ છે. ત્રીજી પેઢીનાં યંત્રોના નિર્દેશકો(detectors)ની સ્થિરતાની સમસ્યા મહત્ત્વની હતી. તેનો ઉપાય કર્યા પછી તે 4થી પેઢીનાં મોઘાં યંત્રો કરતાં વધુ ઉપયોગી નીવડ્યાં છે. હાલ ઉપલબ્ધ સી.ટી. સ્કૅનરો ત્રીજી પેઢીનાં છે.

આકૃતિ 2

બહુ–આડછેદી (અનુપ્રસ્થ) સી.ટી. : તેનો મુખ્ય ઉપયોગ નિદાન માટે થાય છે. હાલ મોટા આંતરડાના કૅન્સર જેવા રોગોના વહેલા નિદાન માટે ‘સ્ક્રિનિંગ’ પદ્ધતિ વાપરવાના પ્રયત્નો થયા છે. તેમાં સી.ટી. સ્કૅનરનો ઉપયોગ કરાયો છે. આ યંત્ર વડે માથું અને ડોક, છાતી, પેટ, શ્રોણી (pelvis) તથા હાથપગનાં આડછેદી ચિત્રણો લઈ શકાય છે.

માથાના સી.ટી. સ્કૅન વડે મગજમાં લોહી વહેવું, મગજની નસમાં લોહી જામી જવું, તેમાં ગાંઠ થવી, માથાના અન્ય ભાગોમાં ગાંઠ થવી, ડોકના થતા રોગો વગેરેનું નિદાન શક્ય બને છે. ગાંઠના નિદાન માટે નસ વાટે ઍક્સ-રે-રોધી દ્રવ્ય (contrast) આપવું જરૂરી બને છે. માથાને થયેલી ઈજા-સમયે ખોપરીનાં હાડકાંના અસ્થિભંગ તે સારી રીતે દર્શાવી શકે છે. તેનો ઉપયોગ મગજ, માથું કે ડોકમાંની ગાંઠોની સારવારના આયોજનમાં થાય છે.

છાતીનું સી.ટી. સ્કૅન ફેફસાં અને તેની આસપાસનું આવરણ તથા છાતીની દીવાલના રોગો વિશે માહિતી આપે છે; દા.ત., ન્યુમોનિયા, ગાંઠ વગેરે. તેના માટે ઍક્સ-રે-રોધી દ્રવ્યની જરૂર હોતી નથી. ફેફસાંની અંતરાલીય પેશીના વિકારો(દા.ત., ફેફસીતંતુતા, pulmonary fibrosis)માં પાતળા આડછેદોવાળાં વધુ આવૃત્તિજન્ય ચિત્રણોની જરૂર પડે છે. મધ્યવક્ષ (mediastium) કે ફેફસીદ્વાર(hilum)માંની ગાંઠોને દર્શાવવા નસ દ્વારા ઍક્સ-રે-રોધી દ્રવ્ય અપાય છે.

સંગણિત આડછેદી વાહિનીચિત્રણ (CT angiography) નામની પદ્ધતિની મદદથી ફેફસાંની ધમનીમાં લોહીનો ગઠ્ઠો સ્થાનાંતરણથી જામી જવો (pulmonary embolism) કે મહાધમનીની દીવાલ ઊભી ચિરાઈ જવી (aortic dissection) જેવા રોગોનું નિદાન શક્ય બને છે. તે માટે ઍક્સ-રે-રોધી દ્રવ્યનું સમયબદ્ધ ઇન્જેક્શન તથા અતિત્વરિત હેલિકલ યંત્રની જરૂર પડે છે.

હૃદયના રોગો માટે એક સેકન્ડથી પણ ઓછા સમયમાં ચક્રભ્રમણ (rotation) કરતા બહુ-આડછેદી સી.ટી. સ્કૅન (64 આડછેદો – slices) યંત્રનો ઉપયોગ કરાય છે. હાલ 256 આડછેદોવાળાં યંત્રો પણ ઉપલબ્ધ થયાં છે. તેના વડે હૃદયને લોહી પહોંચાડતી મુકુટધમનીઓ(coronary arteries)નાં સુંદર ચિત્રણો મેળવી શકાય છે. જોકે આ પદ્ધતિમાં વ્યક્તિને 400 ઍક્સ-રે-ચિત્રણો જેટલા વિકિરણ સાથે સંસર્ગ થાય છે. આવા વિકિરણ-સંસર્ગથી સ્તનના કૅન્સરનું જોખમ વધે છે કે નહિ તે નિશ્ચિત નથી. આ પદ્ધતિ 82 % કિસ્સામાં હકારાત્મક પૂર્વનિર્દેશ (positive prediction) અને 93 % કિસ્સામાં નકારાત્મક પૂર્વનિર્દેશ (negative prediction) કરે છે. તેની નિદાન-સંવેદનશીલતા (sensitivity) 81 % છે અને નિદાનનિશ્ચિતતા (specificity) 94 % છે.

સી.ટી. સ્કૅનનો વ્યાપક ઉપયોગ પેટ અને શ્રોણી(pelvis)નાં દર્દોના નિદાનમાં થાય છે. પથરી, ચેપ, ગૂમડું, ગાંઠ, નસોનું પહોળી થવું, આંતરડાંમાં અવરોધ થવો, અવયવોમાં ચેપ વગરનો પીડાકારક સોજો આવવો (શોથ, inflammation) વગેરે વિવિધ રોગોના નિદાનમાં તે ઉપયોગી છે. તે મહત્ત્વના ઘન અવયવોની ઈજામાં પણ નિદાન કરવા માટે ઉપયોગી છે. જઠર-આંતરડાને સુસ્પષ્ટ રીતે દર્શાવવા મુખમાર્ગે કે ગુદામાર્ગે ઍક્સ-રે-રોધી દ્રવ્ય (બેરિયમ સલ્ફેટ) અપાય છે. જો આંતરડાંમાં ઈજા થયેલી હોય તો બેરિયમને બદલે આયોડિનનો ક્ષાર વપરાય છે. આ ઉપરાંત જઠર માટે તેના ઉપરાંત પાણી અને આંતરડાં માટે હવા કે અંગારવાયુનો ઉપયોગ કરાય છે. શ્રોણી (ખાસ કરીને સ્ત્રીઓમાં) સી.ટી. સ્કૅન કરતાં સૉનોગ્રાફી વધુ ઉપયોગી નીવડે છે.

સી.ટી. સ્કૅનનો ઉપયોગ હાથપગનાં ગાંઠ, અસ્થિભંગ કે સાંધાના રોગોના નિદાનમાં કરાય છે.

લાભ અને ગેરલાભ : તેમાં જે અવયવ કે વિસ્તારને દર્શાવવો હોય તેના પર આસપાસની સંરચનાઓ, અવયવો કે વિસ્તારોની છાયા હોતી નથી. તે સુસ્પષ્ટપણે દર્શાવી શકાય છે. વળી જો પાસપાસની પેશીઓની ભૌતિક ઘનતા 1 %થી પણ ઓછા પ્રમાણમાં અલગ હોય તોપણ તેમને અલગ અલગ સુસ્પષ્ટ રીતે દર્શાવી શકાય છે. કોઈ એક નાગવલયી (helical અથવા coil-like) સીટી સ્કૅન-ચિત્રણ અથવા અનેક સળંગ ચિત્રણોમાંથી વિવિધ સપાટીમાં સંભવિત દેખાવ દર્શાવતાં ચિત્રણો જોઈ શકાય છે; દા.ત., અક્ષીય સપાટી (axial plane), મુકુટીય સપાટી (coronal plane) અથવા અગ્રાપશ્ચ સપાટી (anterioposterial અથવા sagittal plane). આ પ્રક્રિયાને બહુસપાટીય પુનર્વિરચિત ચિત્રણ (multiplannar reformated imaging) કહે છે.

તેનાથી થતો વિકિરણનો સંસર્ગ મધ્યમથી વધુ પ્રકારનો હોય છે. ક્રિયાકલાપી વિકાસ(technological advance)થી વિકિરણનનું જોખમ ઘટે છે; પરંતુ વધુ સૂક્ષ્મ માહિતી દર્શાવવા માટે પણ વિકિરણન વધારવું પડે છે. તેના આ ગેરલાભ સામે અન્ય લાભ પણ છે; જેમ કે, સી.ટી.-વાહિનીચિત્ર(CT-angiography)ની મદદથી નસોને સુસ્પષ્ટ રીતે દર્શાવી શકાય છે. વળી તે માટે તેમાં નિવેશિકાનળી-(catheter)ને પ્રવેશ આપવાની સંભવિત જોખમી પ્રક્રિયાની જરૂર રહેતી નથી. સી.ટી.-સ્થિરાંત્રચિત્રણ(CT-colonography)માં બેરિયમ-બસ્તી (enema) જેવી નૈદાનિક સુસ્પષ્ટતા મળે છે. વળી વિકિરણની માત્રા ઓછી રહે છે. તેમ છતાં, એકંદરે તેનાથી મળતી વિકિરણની માત્રા બેરિયમ વડે લેવાતી સાદી સ્થિરાંત્ર ચિત્રાવલી અથવા બેરિયમ બસ્તી(barium enema)નાં ચિત્રણો કરતાં તો ઘણી વધારે હોય છે. સન 2000-01માં યુકેમાં નિદાન-ચિત્રણોના કુલ ઉપયોગના 7 % કિસ્સામાં સી.ટી. સ્કૅન વપરાયું હતું, પણ તેનાથી અપાયેલી વિકિરણ-માત્રા 47 % હતી. વિકિરણ-સંસર્ગનું પ્રમાણ વીક્ષણ કરાયેલા વિસ્તારનું કદ, દર્દીના શરીરનો બાંધો, વીક્ષણ-શૃંખલાઓની સંખ્યા અને પ્રકાર, ચિત્રણના સુસ્પષ્ટન(resolution)ની કક્ષા તથા ચિત્રણની ગુણવત્તા પર આધારિત છે. આ ઉપરાંત યંત્રની તરંગવાહક-નળીની લંબાઈ તથા તરંગની મુખ્ય આવૃત્તિ (dominant frequancy) એટલે કે પ્રધાનાવૃત્તિ(pitch)માં વધઘટ કરીને પણ વિકિરણ-સંસર્ગ ઘટાડી શકાય છે. બાળકોમાં (નહિવત્ કરતાં) વધુ પ્રમાણમાં કૅન્સર થવાની સંભાવના હોવાથી નિવહન-ગોઠવણી (current setting) ઘટાડવી જરૂરી ગણાય છે.

સારણી 2માં વિવિધ નિદાનપ્રણાલીઓ અને તેની વિકિરણમાત્રા દર્શાવ્યાં છે.

ક્યારેક તપાસમાં વપરાતાં ઍક્સ-રે-રોધી દ્રવ્યો સામે તીવ્ર અને જીવનને જોખમ કરે તેવી વિષમોર્જા (allergy) થઈ આવે છે. ક્યારેક તે મૂત્રપિંડને ઈજા કરે છે. જો દર્દીને મૂત્રપિંડનો વિકાર હોય તો તે વધુ જોખમી રહે છે. મૂત્રપિંડના મંદ વિકારના દર્દીએ થોડાક કલાકો માટે પુષ્કળ પાણી લીધા પછી જ સી.ટી. સ્કૅનની ઍક્સ-રે-રોધી દ્રવ્યવાળી તપાસ કરાવવી જોઈએ એવું સૂચવાય છે. મૂત્રપિંડના મધ્યમ તીવ્રતાવાળા વિકારમાં અન્ય નિદાનપદ્ધતિ વાપરવી સલાહભરી ગણાય છે. જો દર્દી પારગલન(dialysis)ની સારવાર લેતો હોય તો આયોડિનયુક્ત ઍક્સ-રે-રોધી દ્રવ્ય તેના દ્વારા બહાર નીકળી જઈ શકે છે; તેથી તેનો ઉપયોગ સાવચેતી સાથે કરવાનો રહે છે.

સારણી 2 : વિવિધ વીક્ષણો (scans) અને વિકિરણમાત્રા (dose)

ક્રમ	નૈદાનિક તપાસ	સંભવિત વિકિરણ-માત્રા (mSv)	છાતીના સાદા ઍક્સ-રે ચિત્રણ કરતાં કેટલા ગણું વધારે ?
1.	છાતીનું ઍક્સ-રે-ચિત્રણ	0.02	1
2.	માથાનું સી.ટી. સ્કૅન	1.50	75
3.	પેટનું સી.ટી. સ્કૅન	5.3	265
4.	છાતીનું સી.ટી. સ્કૅન	5.8	290
5.	છાતી, પેટ અને શ્રોણીનું સી.ટી. સ્કૅન	9.9	495
6.	હૃદયની મુકુટધમનીનું સી.ટી.-વાહિની-ચિત્રણ	6.7થી 13.0	335થી 650
7.	સી.ટી.-સ્થિરાંત્ર-ચિત્રણ અસ્થૂલ (virtual) સ્થિરાંત્રનિરીક્ષા (colonoscopy)	3.6થી 8.8	180 થી 440

આકૃતિ 3 : (અ) ઍક્સ-રે કિરણોનો દર્દી પર આવતો પુંજ; (આ) ઉપસંવેદકો દ્વારા ઝિલાતી છાયાનો માર્ગ

પ્રક્રિયા : ઍક્સ-રેના સ્રોતમૂળ(source)ને વ્યક્તિની કાલ્પનિક ધરીની આસપાસ વર્તુલીય ભ્રમણ કરાવાય છે. ઍક્સ-રેના ઉપસંવેદકો (sensors) આ વર્તુલપથમાં બરાબર સામે છેડે હોય છે અને તે વિપરીત દિશામાં વર્તુલીય ભ્રમણ કરે છે. વ્યક્તિ આ વર્તુલપથના કેન્દ્રમાંથી પસાર થતી નિદાનશય્યા (gantry) પર સ્થિર સૂતો હોય છે અને તેની નિદાનશય્યા ધીમે ધીમે ઍક્સ-રે-વર્તુળમાં ખસે છે. ભ્રમણ કરતા ઍક્સ-રે-સ્રોતમૂળમાંથી નીકળતા અને ઍક્સ-રે-ઉપસંવેદકો દ્વારા ઝિલાયેલા તરંગો પરથી સરકતી નિદાનશય્યા પર સૂતેલા દર્દીના જે તે ભાગનાં ચિત્રણોની વિપુલ અંકીય માહિતી મળે છે. તેને ગાણિતિક પ્રક્રિયા વડે આડછેદ-ચિત્રણના સ્વરૂપે મેળવવામાં આવે છે.

નવાં યંત્રોમાં ઝડપી કમ્પ્યૂટરપ્રણાલી અને નવી ક્રિયાસામગ્રી (software) ઉપલબ્ધ હોય છે, જે અલગ અલગ આડછેદોનાં ચિત્રણો ઉત્પન્ન કરવાને બદલે જેમ જેમ નિદાન-શય્યા સરકતી જાય તેમ તેમ સળંગ ચિત્રણો મેળવે છે. તેમાં ઍક્સ-રે-સ્રોતમૂળનું વર્તુલીય ભ્રમણ એક રીતે નાગવલયી (helical) ભ્રમણ બને છે; તેથી આવા સી.ટી. સ્કૅનને નાગવલયી (helical અથવા spiral) સી.ટી. સ્કૅન કહે છે. આવા યંત્રમાં મળેલી અંકીય માહિતીને ત્રિપરિમાણી ચિત્રણ-સ્વરૂપે નિયંત્રણકક્ષના દર્શક-પટલ (monitor) પર જોઈ શકાય છે. નસો, આંતરડાં વગેરે પોલાં અવયવોને દર્શાવવા ઍક્સ-રે-રોધી દ્રવ્ય અથવા માધ્યમ(contrast medium)નો ઉપયોગ કરાય છે.

શિલીન નં. શુક્લ