צל מערם הכול
צילום רנטגן רגיל הוא צל. קרני רנטגן עוברות דרך הגוף אל גלאי, ובכל מקום שבו הן חוצות עצם, יותר מהן נבלמות, ולכן העצם נראית לבנה. אבל כל נקודה בתמונה רושמת את כל מה שנמצא לאורך קו ישר אחד שעובר דרך הגוף: הצלעות, הלב, עמוד השדרה והריאות נערמים זה על גבי זה. צל לא יכול לומר לכם באיזה עומק נמצא משהו.
סורק CT (טומוגרפיה ממוחשבת; “טומוגרפיה” פירושה ציור בפרוסות) עוקף את הבעיה. שפופרת הרנטגן שלו ושורה מעוקלת של גלאים יושבות משני צדדיה של טבעת, הגנטרי, ומסתובבות סביב המטופל שתיים עד ארבע פעמים בשנייה. המיטה מסיעה את הגוף דרך הטבעת, וכל סיבוב מודד חתך דק אחד.
כל קריאה היא סכום לאורך קו
כל קריאה של גלאי אומרת כמה נחלשו קרני הרנטגן בדרכן מהשפופרת. כל רקמה מחלישה את האלומה בשיעור קבוע לכל סנטימטר, וזה הניחות שלה. עצם מחלישה אותה הכי הרבה, שריר ואיברים עשירים במים פחות, שומן עוד קצת פחות, והאוויר שבריאות כמעט בכלל לא. לאורך מסלול שלם ההחלשות האלה מוכפלות זו בזו, ולכן הלוגריתם של ההחלשה הוא פשוט סכום הניחות לאורך הקו.
סריקה אחת לרוחב הגלאי, כשהשפופרת עומדת בזווית אחת, נותנת הטלה: פרופיל של הסכומים האלה. ערמו את הפרופילים מכל הזוויות, שורה לכל אחד, ותקבלו סינוגרמה. כל נקודה בתוך הגוף משרטטת בה פס בצורת עקומת סינוס, כי הצל שלה זז מצד לצד כשהשפופרת מסתובבת.
מהצללים בחזרה לחתך
איך מבטלים את הסכומים? קחו כל פרופיל ומרחו אותו בחזרה על פני התמונה, לאורך הקווים שעליהם הוא נמדד. במקום שבו מריחות רבות מזוויות שונות מסכימות זו עם זו, חייב להיות משהו צפוף. הטלה לאחור כזאת לבדה נותנת תמונה מטושטשת, ולכן כל פרופיל עובר קודם חידוד במסנן שמגביר פרטים עדינים ומוסיף שקע קל לצד כל שפה. כשמסכמים את כל הזוויות, השקעים מבטלים את הטשטוש בדיוק. הטלה לאחור מסוננת היא מה שהמחשב של הסורק עושה, והמתמטיקה שמאחוריה פורסמה בידי יוהאן רדון בשנת 1917, הרבה לפני שמישהו יכול היה להשתמש בה. גודפרי האונספילד בנה את הסורק הקליני הראשון בשנת 1971.
נסו: בחרו ראש תחת מיקום החתך, קבעו את זוויות הטלה על 6 ובחרו חתך בבניית החתך. אחר כך העלו אותן ל־180 וצפו בפסים נמוגים.
כמה זוויות?
עם מעט הטלות בלבד, כל שפה חדה נמרחת לפסים ישרים שמצביעים בחזרה אל הזוויות שנמדדו, והגולגולת או עמוד השדרה מטילים חישורים על פני החתך כולו. ככל שמוסיפים הטלות, הפסים מכיוונים שונים חופפים ומבטלים זה את זה, והצורות האמיתיות מתגלות: הריאות השחורות, החוליה הבהירה, הכבד והכליות האפורים. סורק אמיתי לוקח כאלף הטלות בכל סיבוב.
המחוון מראה גם למה השיטה מקפידה כל כך על מנת הקרינה. כל הטלה דורשת קרני רנטגן, וקרני רנטגן עלולות לפגוע בתאים. בדיקת CT של החזה נותנת מנת קרינה של כמה מיליסיוורט: בערך שנתיים של קרינת רקע טבעית, ופי כמה מאות מצילום רנטגן של החזה. הסורקים מתוכננים להפיק חתך ברור מכמה שפחות קרני רנטגן.
דרכים אחרות פנימה
CT מראה בחדות עצם, אוויר ורקמה צפופה, אבל רקמות רכות שמחלישות קרני רנטגן כמעט באותה מידה נראות כמעט באותו גוון אפור. MRI (דימות תהודה מגנטית), לעומת זאת, מודד אותות רדיו מגרעיני מימן בתוך מגנט חזק, והוא מבחין בין רקמות רכות בלי קרינה מייננת. אולטרה סאונד מודד כמה זמן לוקח להדים של קול בתדר גבוה לחזור מגבולות שבתוך הגוף; הוא זול, בטוח ומראה תנועה, אבל אינו יכול לראות דרך עצם או גז. הרופאים בוחרים את הכלי לפי מה שהם צריכים לראות.
מה המודל הזה משאיר בחוץ
את פנים הגוף של המטופל מדמה פנטום: אליפסות עם ערכי ניחות קבועים, והאיברים שלו נושאים את ההבהרה של חומר ניגוד מוזרק, כך שהם בולטים מעט יותר משהיו בולטים בלעדיו. הסצנה מחשבת כל הטלה במדויק, בלי רעש פוטונים, בלי קרני רנטגן מפוזרות ובלי הקשחת אלומה (החלק בעל האנרגיה הנמוכה של האלומה נבלע ראשון), ושלושתם מוסיפים גרעיניות וארטיפקטים לתמונות אמיתיות. סורקים אמיתיים מודדים חתכים רבים בבת אחת בעשרות שורות של גלאים, לעיתים קרובות בזמן שהמיטה נעה בסליל, ומשתמשים ברשתות עדינות בהרבה מ־128 × 128. התוף מואט מאוד, ומניפת קרני הרנטגן, שבמציאות אינה נראית, מצוירת בבהירות דחוסה כדי שהצל של הגוף ייראה.