Vad är CT-skanningar och hur fungerar de?

Oavsett om du besöker akutmottagningen efter ett grovt utsläpp från din mountainbike eller besöker din hälsoklinik för en rutinmässig cancerscreening, är det troligt att läkaren kommer att begära interna bilder för att exakt utvärdera din hälsa.

Ett av de vanligaste sätten att fånga inre kroppsbilder är med en datortomografi (CT).

CT-skanningar, även kallad CAT-scanningar, använder en roterande röntgenmaskin för att skapa tvärsnittsbilder eller 3D-bilder av vilken kroppsdel ​​som helst, enligt National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIBIB). De ger ett smärtfritt, icke-invasivt och snabbt sätt för läkare att undersöka ben, organ och andra inre vävnader.

Hur CT-skanningar fungerar

Under en CT-skanning ligger patienten på ett bord som rör sig genom en munkliknande ring, känd som en port, enligt NIBIB. Portalen har ett röntgenrör som roterar runt patienten medan det skjuter smala röntgenstrålar genom kroppen. Röntgenstrålarna plockas upp av digitala detektorer mittemot källan.

Efter att röntgenkällan har slutfört en full rotation skapar en sofistikerad dator en 2D-bild av den skivan av kroppen, som vanligtvis sträcker sig från 0,04 till 0,4 tum (1 till 10 millimeter) tjock. Datoren kombinerar sedan flera 2D-skivor för att skapa en 3D-bild av kroppen, vilket gör det lättare för en läkare att fastställa var patientens problem finns. Själva skanningen tar vanligtvis mindre än 15 minuter beroende på kroppsytan som avbildas.

För att göra det lättare att identifiera avvikelser kan patienten ges ett kontrastmaterial. Lösningar som innehåller kontrastmaterial, såsom jod eller barium, införs i kroppen oralt, rektalt eller injiceras direkt i blodomloppet, beroende på målvävnaden. Materialen i lösningen fungerar genom att tillfälligt förändra hur röntgenstrålar interagerar med vissa kroppsvävnader, vilket gör att dessa vävnader verkar annorlunda i den resulterande bilden, enligt Radiologiska samhället i Nordamerika. Kontrasten hjälper läkare att skilja mellan normal och onormal vävnad.

Varför få en CT-skanning

CT-skanningsbilder hjälper läkare att diagnostisera och fastställa infektioner, muskelsjukdomar, benfrakturer, cancer, tumörer och andra avvikelser.

I nödsituationer är CT-skanningar livräddande verktyg som gör det möjligt för läkare att snabbt bestämma omfattningen av inre skador eller inre blödningar, enligt Radiologiska föreningen i Nordamerika.

CT-skanningar är också viktiga för cancerdiagnos, behandling och forskning, enligt National Cancer Institute.

Risker inblandade

Även om CT-skanningar kan vara viktiga verktyg för att bedöma hälsan, finns det risker med skanningen.

Beroende på det område i kroppen som skannas kan det finnas risk för strålningsexponering, enligt American College of Radiology Imaging Network (ACRIN). Röntgenstrålar är en källa till joniserande strålning, vilket kan skada känsliga vävnader som lymfoida organ och blod. CT-genomsökningar runt buken rekommenderas inte för gravida kvinnor på grund av risken att fostret utsätts för skadlig strålning.

Mer tid i CT-skannern kan leda till bilder av högre kvalitet men också en högre strålningsdos, vilket ofta är onödigt, säger Dr. Phuong-Anh Duong, chef för datortomografi och docent vid Emory University Department of Radiology and Imaging Sciences i Georgien. (En CT-undersökning av bara bröstområdet exponerar patienten för cirka 70 gånger strålmängden som en traditionell röntgenstråle för bröstet, enligt Harvard Health Publishing.)

Duong sa att det är viktigt att balansera bildkvaliteten för CT-skanning med mängden strålningsexponering - en praxis som läkare kallar ALARA, eller så låg som rimligt möjligt.

Det finns några sätt att minska strålningsexponeringen, sa Duong. Till exempel avbilda endast när det är nödvändigt och endast kroppsdelen behövs, och använd lägre energistrålning och nyare teknik, till exempel mer känsliga röntgendetektorer.

Ibland kan patienter uppleva allergiska reaktioner på kontrastmaterialen, men större reaktioner är sällsynta. Om allergier är kända i förväg, kan mediciner ges för att minska effekterna av kontrastmaterialet, enligt Radiologiska samhället i Nordamerika. Personer med astma, hösnuva, allergier, hjärtsjukdomar eller problem med njurar eller sköldkörtel tycks ha större risk att utveckla en reaktion på kontrastmaterialet, även om forskare fortfarande är oklara varför.

Nästa generations CT-skannrar

Artificiell intelligens (AI) införlivas i CT-skannrar för att skapa bättre bilder med mindre strålning, berättade Duong .

Tidigare i år införlivade forskare vid University of Central Florida AI i ett CT-scan-system som kunde upptäcka spårmängder av lungcancer.

På ett annat framsteg i år skapade en grupp forskare från Icahn School of Medicine vid Mount Sinai i New York City ett AI-system som undersöker CT-skanningsbilder av hjärnan. Systemet kan upptäcka problem, till exempel en stroke, på så lite som 1,2 sekunder. Teamet publicerade sina resultat i tidskriften Nature Medicine.

Ett annat stort steg framåt inom CT-skanningsteknologi är fotonräknande CT-skannrar. Dessa skannrar har en detektor som räknar och spårar enskilda fotoner från röntgenkällan och upptäcker individuella fotoninteraktioner. Resultatet är en tydligare bild med förbättrad upplösning och kontrast, till skillnad från traditionella CT-skanningsbilder som använder energiintegrerande detektorer för att detektera ett stort antal fotoner åt gången och helt enkelt mäta intensiteten. De fotonräknande CT-skannrarna kan leda till minskade röntgendoser, bättre vävnadsdifferentiering, skarpare bildkvalitet och minskat behov av kontrastmaterial, säger Duong.

CT-scan-maskiner blir också mer specialiserade. CT-maskiner som är specifikt utformade för att skanna bröstvävnad ger information som är jämförbar med traditionella mammogram, men utan behov av bröstkomprimering, och med betydligt mindre strålningsexponering genom bröstet, enligt NIBIB.

Kommer CT-skanningar någonsin att utvecklas så att de liknar en handhållen diagnostisk enhet som "tricorders" från "Star Trek"? Inte riktigt, även om bärbara och mobila CT-skannrar existerar, sa Duong, till exempel den mobila, van-monterade CT-skannern som används av Grady Health System vid Emory University School of Medicine. Men de mindre maskinerna är inte lika effektiva som traditionella CT-skannrar, och det är svårt att skydda åskådare från exponering för strålning.

Vidare läsning:

• Hur CT-tekniken har utvecklats under de senaste 50 åren, från International Society for Computer Tomography.
• CT-avbildning kontra röntgenstrålar, från FDA.
• Mer information om CT-skanningar från Mayo Clinic.