Zaglądanie do wnętrza ciała

W minionym roku ukazała się moja nowa książka. Ma dość długi tytuł: "Pozyskiwanie obrazów medycznych oraz ich przetwarzanie, analiza, automatyczne rozpoznawanie i diagnostyczna interpretacja". Można się z niej dowiedzieć tego, jak jest zbudowana i jak funkcjonuje aparatura pozwalająca odkrywać i wręcz zwiedzać wnętrze ludzkiego ciała. Współautorem książki jest mój były doktorant dr Jacek Śmietański. Książka ta przeznaczona jest wprawdzie dla studentów kierunku studiów inżynieria biomedyczna, ale została napisana bardzo przystępnie, więc zainteresowani Czytelnicy tych felietonów też mogą do niej zajrzeć.

Jest fascynujące i imponujące, jak w ciągu zaledwie kilkudziesięciu lat udało się dokonać przełomu w diagnostyce medycznej. Na początku XX wieku lekarz musiał zgadywać, co się dzieje we wnętrzu ciała pacjenta. Możliwości obserwacji kończyły się na powierzchni skóry. To, co było w głębi, można było wymacać, opukać, osłuchać - ale nie obejrzeć.

Ludzkie ciało ma jednak pewną liczbę otworów, więc dosyć wcześnie zaczęła się rozwijać endoskopia, czyli technika zaglądania do tych otworów. Była to penetracja na przykład przełyku wraz z żołądkiem (tzw. gastroskopia) albo tchawicy wraz z oskrzelami (tzw. bronchoskopia). Ale te techniki dostarczały bardzo fragmentarycznych danych, będąc równocześnie bardzo uciążliwymi dla pacjenta. Pierwsze endoskopy były budowane jako układy rur i luster, więc ich stosowanie wymagało dużej zręczności lekarza i wielkiej cierpliwości pacjenta. Dzisiejsze endoskopy oparte na technice światłowodowej, wykorzystujące kamery telewizyjne i komputery są doskonalsze i bezpieczniejsze, lecz ich używanie nadal wymaga dużych umiejętności lekarza, a z punktu widzenia pacjenta nadal jest niemiłe. No i endoskopem nie wszędzie można dotrzeć…

Na szczęście obok doskonalenia technik endoskopowych wynaleziono, a potem udoskonalono bardzo liczne systemy techniczne, które pozwalają obejrzeć nawet najdrobniejsze i najbardziej ukryte zakątki wnętrza ludzkiego ciała - w dodatku w sposób bardzo mało uciążliwy dla pacjenta. Ten rozwój doprowadził do znaczącego zaawansowania obrazowych technik diagnostyki medycznej. Konstrukcje, takie jak tomografy rentgenowskie lub tomografy rezonansu magnetycznego, ultrasonografy, a ostatnio tomografy PET, dały wprost niewiarygodne możliwości obrazowania wnętrza ludzkiego organizmu. Urządzenia te wprowadziły też nową jakość do diagnostyki medycznej: lekarz zamiast na podstawie zewnętrznych objawów odgadywać deformacje chorych narządów wewnętrznych, ma do czynienia z ich dokładnymi obrazami, pozwalającymi wykryć patologiczne zmiany oraz dokładnie zlokalizować źródło problemu (na przykład guz albo krwiak).

Co więcej, technika sprawiła, że lekarz może zobaczyć rzeczy, których nie byłby w stanie dojrzeć nawet wtedy, gdyby miał chory organ w swoich rękach i mógł go oglądać własnymi oczami. Urządzenia rentgenowskie pokazują obrazy narządów zarejestrowane poza zakresem widzialnego promieniowania, urządzenia ultrasonograficzne mogą zbadać nie tylko ich wygląd, ale także ich elastyczność i twardość, rezonans magnetyczny poprzez odwzorowanie czasu relaksacji atomów wodoru w badanej tkance pozwala odróżnić tkankę zdrową od nowotworowej. Co więcej, wiele metod obrazowania medycznego pozwala obserwować nie tylko kształty wewnętrznych narządów, ale także ich funkcjonowanie. Metody izotopowe ujawniają wędrówkę określonych substancji chemicznych wewnątrz ciała, a PET wykrywa aktywne i nieaktywne obszary mózgu z zadziwiającą precyzją.

Ważną cechą większości współcześnie pozyskiwanych obrazów medycznych jest to, że przedstawiają one przekroje wewnętrznych narządów lub organów. Dzięki temu ich jakość i przy- datność diagnostyczna są dużo większe niż w przypadku obrazów rzutów tych narządów na płaszczyznę (generowanych np. przez klasyczne aparaty rentgenowskie), bo narządy nie przesłaniają się nawzajem. Co więcej, technika komputerowa pozwala te przekroje odpowiednio łączyć i interpretować, co powoduje, że diagnosta może operować obrazami przestrzennymi, a także ruchomymi. Może na przykład obserwować trójwymiarowy obraz dziecka w łonie matki i śledzić jego ruchy!

Z medycznego punktu widzenia celem analiz zarejestrowanych obrazów jest wykrycie zmian chorobowych i charakterystyka różnego rodzaju tkanek. Zależy to oczywiście bardzo mocno od rodzaju problemu medycznego, jaki zamierzamy rozwiązać. Inaczej ogląda się kości złamanej nogi, a inaczej pracę serca, inne środki można zastosować w przypadku osoby dorosłej, a inne - dziecka. Są nawet sposoby na to, żeby bezpiecznie obejrzeć dziecko w łonie matki, chociaż rentgen jest w takim przypadku absolutnie wykluczony, i są sposoby, żeby zobaczyć, jak pracuje mózg przy rozwiązywaniu zadania matematycznego. I o tym właśnie mówi wzmiankowana na początku książka. Warto do niej zajrzeć!

***
Autor: biocybernetyk, automatyk, prof. dr hab. inż., trzykrotny rektor AGH, członek wielu organizacji krajowych i zagranicznych, m.in. PAN, PAU, Rosyjskiej Akademii Nauk Przyrodniczych.

Wybieramy najlepszego piłkarza i trenera Małopolski! Weź udział w plebiscycie!

Konkurs dla matek i córek. Spróbuj swoich sił i zgarnij nagrody!

Która stacja narciarska w Małopolsce jest najlepsza? Zdecyduj i oddaj głos!

Codziennie rano najświeższe informacje z Krakowa prosto na Twoją skrzynkę e-mail. Zapisz się do newslettera!