Ιατρική Απεικόνιση με ΑΜΣ και Υπερήχους

Η ακτινολογική απεικόνιση είναι μια από τις πιο διαδεδομένες πρακτικές που εφαρμόζονται στην σύγχρονη ιατρική. Η ακτινολογική απεικόνιση στηρίζεται στις ιδιότητες των ιοντίζουσων ακτινοβολιών. Είναι όμως γνωστό ότι ακόμη και αν οι ιοντίζουσες ακτινοβολίες παρέχουν υψηλής ακρίβειας και ποιότητας ιατρική εικόνα, σε ορισμένες περιπτώσεις μπορούν να έχουν μακροπρόθεσμα επιπτώσεις στην υγεία των εξεταζομένων. Για το λόγο αυτό υπήρξε επιτακτική η ανάπτυξη της κατάλληλης τεχνολογίας που θα επέτρεπε την ιατρική απεικόνιση, υπερβαίνοντας τα εμπόδια που θέτει η ακτινολογική απεικόνιση αλλά και τους ενδεχόμενους κινδύνους. Η αλήθεια είναι πως η τεχνολογία έχει για ακόμα μια φορά “παντρευτεί” με την ιατρική με τον ιδανικότερο τρόπο και έδωσε τεχνολογικές καινοτομίες που επιτρέπουν την ιατρική απεικόνιση χωρίς ιοντίζουσες ακτινοβολίες (ΑΜΣ & Υπέρηχοι).

Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού – ΑΜΣ – MRI

Θα ξεκινήσουμε με την ίσως πιο σύνθετη και εντυπωσιακή μέθοδο, την Απεικόνιση Μαγνητικού Συντονισμού – ΑΜΣ – MRI. Πρόκειται για μια απεικονιστική μέθοδο η οποία έχει ως βάση της το φαινόμενο του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού. Ο πυρηνικός μαγνητικός συντονισμός, απλοϊκά, είναι ένα φαινόμενο κατά το οποίο όταν τυχαία προσανατολισμένοι πυρήνες ατόμων, υπό την επίδραση ενός ισχυρού εξωτερικού μαγνητικού πεδίου ευθυγραμμίζονται. Η ιδιότητα αυτή των πυρήνων καθιστά δυνατή την λήψη της ιατρικής εικόνας με την μέθοδο MRI. Το σύστημα που χρησιμοποιείται για την λήψη ιατρικής εικόνας με MRI είναι ο μαγνητικός τομογράφος. Σήμερα το σύστημα αυτό χρησιμοποιείται για παραπάνω από 20 εκατομμύρια τέτοιες απεικονίσεις ετησίως και αυτό γιατί εμφανίζει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλες απεικονιστικές μεθόδους.

Κατ’αρχάς το MRI δίνει πολύ καλής ποιότητας εικόνες, στις οποίες μπορούν εύκολα να παρατηρηθούν οι διάφορες δομές του ανθρώπινου σώματος. Έπειτα, η μέθοδος του μαγνητικού συντονισμού επιτρέπει την απεικόνιση πολλών και διαφορετικών τμημάτων του σώματος. Τέλος το σημαντικότερο πλεονέκτημά της σε σχέση με άλλες απεικονιστικές μεθόδους είναι ότι δεν χρησιμοποιεί ιοντίζουσες ακτινοβολίες. Έτσι δεν επιβαρύνεται η υγεία του εξεταζόμενου με ακτινοβολία. Για τον συγκεκριμένο λόγο το MRI χρησιμοποιείται κατά κόρον για την απεικόνιση οργάνων όπως ο εγκέφαλος και της σπονδυλικής στήλης.

Δομή και αρχή λειτουργίας του Μαγνητικού Τομογράφου

Ο μαγνητικός τομογράφος αποτελείται από πολλά εξαρτήματα που συμβάλλουν στην συνολική του λειτουργία. Καταρχάς διαθέτει έναν μαγνήτη ο οποίος προκαλεί το ισχυρό μαγνητικό πεδίο που προσανατολίζει τους πυρήνες ατόμων. Επίσης διαθέτει ένα σύστημα τριών βαθμιδωτών μαγνητικών πεδίων, η ανάλυση και κατανόηση των οποίων απαιτεί εξειδικευμένες γνώσεις φυσικής. Ο μαγνητικός τομογράφος έχει επιπλέον πηνία, ελατήρια, τα οποία είναι υπεύθυνα για την λήψη ραδιοσυχνοτήτων. Τέλος διαθέτει ένα σύστημα απεικόνισης στο οποίο πραγματοποιείται η ανακατασκευή και η παρουσίαση των εικόνων.

Με λίγα λόγια όταν ο μαγνητικός τομογράφος τεθεί σε λειτουργία τότε ο μαγνήτης γεννά ένα πανίσχυρο μαγνητικό πεδίο. Έτσι προκαλείται το φαινόμενο του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού στους πυρήνες υδρογόνου του σώματος του εξεταζομένου. Με την βοήθεια αυτού του φαινομένου τελικά παράγονται οι εντυπωσιακές εικόνες της μαγνητικής τομογραφίας. Ο μαγνητικός τομογράφος παρέχει ιδιαίτερα εντυπωσιακές εικόνες οι οποίες παρέχουν υψηλής ακρίβειας πληροφορία για διάγνωση.

Βιολογικές επιδράσεις και ασφάλεια της ΑΜΣ

Γενικά οι βιολογικές επιδράσεις και η ασφάλεια της ΑΜΣ σχετίζονται σε μεγάλο βαθμό με τα εξαρτήματα και τον τρόπο λειτουργίας του μαγνητικού τομογράφου.

Πρώτα από όλα θα πρέπει να αναφερθεί πως η βραχυπρόθεσμη έκθεση στο στατικό μαγνητικό πεδίο του Μ.Τ. δεν έχει σημαντικά βιολογικά αποτελέσματα. Ενδεχομένως να εμφανιστούν στους ασθενείς συμπτώματα όπως ναυτία, ίλιγγος, πονοκέφαλοι, μούδιασμα και οπτικές διαταραχές. Τα συμπτώματα αυτά όμως διαρκούν μόνο όσο διαρκεί η εξέταση και μετά το πέρας της εξαφανίζονται. Σημαντική θα ήταν και η αναφορά σε εγκυμονούσες γυναίκες. Γενικά δεν έχουν παρατηρηθεί δυσμενείς επιδράσεις στην υγεία της μητέρας και του κυήματος από την ΑΜΣ. Για τον λόγο αυτό η ΑΜΣ είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται για απεικόνιση σε εγκύους. Συνήθως ακολουθείται ο κανόνας των τριών μηνών, δηλαδή δεν θα πρέπει η μητέρα να κάνει κάποια τέτοιου είδους εξέτασης στο πρώτο τρίμηνο της κύησης. Παρόλα αυτά, αν είναι επιτακτικό να γίνει αυτή τότε θα επιλεχθεί η ΑΜΣ πάνω από όλες τις άλλες μεθόδους.

Η ασφάλεια της ΑΜΣ σχετίζεται και με την ύπαρξη εμφυτευμάτων ή συσκευών στο σώμα του ασθενούς. Μέχρι σήμερα έχουν ταυτοποιηθεί πολλά υλικά ανάλογα με τον τρόπο αλληλεπίδρασής τους με το μαγνητικό πεδίο. Παρόλα αυτά το ισχυρό μαγνητικό πεδίο μπορεί να προκαλέσει τη σωστή λειτουργία συσκευών που βρίσκονται μέσα στο σώμα του ασθενούς, όπως για παράδειγμα βηματοδότες ή αντλίες γλυκόζης. Το ισχυρό μαγνητικό πεδίο ίσως να μετακινήσει αντικείμενα που έχουν σιδηρομαγνητικές ιδιότητες. Αυτά κατά την κίνησή τους μπορούν να προκαλέσουν τραυματισμούς στον ασθενή αλλά και να καταστρέψουν το σύστημα της ΑΜΣ. Επίσης, θα πρέπει από τον χώρο του μαγνητικού τομογράφου να απουσιάζει οποιοδήποτε ογκώδες αντικείμενο με σιδηρομαγνητικές ιδιότητες γιατί μπορεί να προκληθεί σοβαρό ατύχημα. Σήμερα οι κανόνες ασφαλείας τηρούνται αυστηρά για αυτό δεν συμβαίνουν τέτοια περιστατικά.

Υπέρηχοι

Με τον όρο υπέρηχοι αναφερόμαστε σε ηχητικά κύματα με συχνότητα μεγαλύτερη από 20.000 Hz. Οι υπέρηχοι στην ιατρική χρησιμοποιούνται κατά κόρον για την ιατρική απεικόνιση αλλά και για την θεραπεία. Η εκτεταμένη χρήση τους οφείλεται στις μοναδικές τους φυσικές ιδιότητες. Γενικά οι υπέρηχοι που χρησιμοποιούνται στην ιατρική κυμαίνονται σε συχνότητες μεταξύ 1 και 5ο MHz. Οι ιατρικοί υπέρηχοι παράγονται από ειδικές συσκευές που λέγονται ηχοβολείς ή μεταλλάκτες. Οι συσκευές αυτές μοιάζουν γενικά με τα συνηθισμένα μεγάφωνα, παρόλα αυτά έχουν την δυνατότητα να παράγουν ήχους τους οποίους δεν μπορούμε να ακούσουμε.

Η ιατρική απεικόνιση με την βοήθεια υπερήχων στηρίζεται στις ιδιότητες των ηχητικών κυμάτων όσον αφορά την αλληλεπίδρασή τους με την ύλη. Γενικά η απεικόνιση με τους υπερήχους είχε μια μεγάλη εξελικτική πορεία. Κάθε νέα μέθοδος υπερήχων, όμως, στηριζόταν στην ανάκλαση των ηχητικών κυμάτων πάνω στις διάφορες εσωτερικές δομές του σώματος. Εκτός από αυτό, ανάλογα με το σημείο του σώματος που θέλουμε να απεικονίσουμε, θα χρησιμοποιήσουμε διαφορετικής συχνότητας υπερηχητική δέσμη, έτσι ώστε η μελέτη να είναι αποδοτική και χρήσιμη.

Δοκιμασία με Φαινόμενο Doppler

Η πιο εντυπωσιακή εφαρμογή των υπερήχων στην ιατρική απεικονιστική είναι η δοκιμασία με φαινόμενο Doppler. Το φαινόμενο Doppler εν ολίγοις είναι ένα φυσικό φαινόμενο κατά το οποίο ένας παρατηρητής αντιλαμβάνεται ήχο διαφορετικής συχνότητας από αυτόν που παράγει μια ηχητική πηγή αν βρίσκεται σε σχετική κίνηση με αυτή. Η πηγή υπερήχων παράγει μια δέσμη η οποία ταξιδεύει μέσα στον οργανισμό. Στην περίπτωσή μας οι κινούμενοι παρατηρητές είναι τα ερυθρά αιμοσφαίρια του αίματος. Έτσι η υπερηχητική δέσμη που παράχθηκε από την πηγή με συχνότητα f1 φτάνει ανακλάται πάνω στα αιμοσφαίρια και επιστρέφει σε αυτήν με μια συχνότητα f2. Έχοντας την διαφορά αυτή, το υπολογιστικό σύστημα της συσκευής υπερήχων μπορεί να υπολογίσει τον τρόπο ροής του αίματος μέσα στα αγγεία. Υπάρχει επίσης η δυνατότητα αντιστοίχισης του τύπου της ροής του αίματος με ένα χρώμα, με αποτέλεσμα να παίρνουμε μια πολύχρωμη εικόνα. Η δοκιμασία αυτή λέγεται έγχρωμη απεικόνιση Doppler.

Τρισδιάστατη απεικόνιση με υπερήχους

Με την βοήθεια της πηγής υπερήχων – που λειτουργεί και ως ανιχνευτής – μπορούμε να τραβήξουμε πολλές εικόνες του κυήματος από πολλές οπτικές γωνίες. Με την βοήθεια εξελιγμένων υπολογιστικών συστημάτων οι αλλεπάλληλες αυτές εικόνες ανασυνδυάζονται και είτε μπορούν να δώσουν ένα 2D βίντεο ή μπορούν να δώσουν μια εντυπωσιακή 3D εικόνα του κυήματος. Η μέθοδος αυτή χρησιμοποιείται σε μαιευτικές εφαρμογές έτσι ώστε να ελεγχθεί η θέση του εμβρύου πριν τον τοκετό.

Βιολογικές επιδράσεις και ασφάλεια των υπερήχων

Η απεικόνιση με υπερήχους έχει αποδειχθεί ότι είναι η πιο ασφαλείς από όλες τις άλλες μεθόδους απεικόνισης, δεδομένου ότι δεν έχει καμία δυσμενή επίπτωση στην υγεία του ασθενούς. Γενικά η μόνη άμεση επίδραση των υπερήχων στο σώμα είναι η τοπική αύξηση της θερμοκρασίας, λόγω της απορρόφησης ενέργειας. Οι υπέρηχοι μπορούν να προκαλέσουν περιορισμένες σωματικές βλάβες μόνο σε πολύ υψηλές συχνότητες οι οποίες δεν χρησιμοποιούνται στην ιατρική.

Δείγμα λήψης υπερήχων

MRI καρδιάς