Od dłoni Berthy do PETa

Autor: Andrzej Bęben • • 15 maja 2008 10:09

Dzięki tomografii pozytonowej 30 tys. Polaków może pokonać chorobę nowotworową

Nie byłoby dziś skomputeryzowanych narzędzi do prowadzenia diagnostyki obrazowej, gdyby nie dokonania Wilhelma Conrada Röntgena, który 8 listopada 1895 r. odkrył nowy typ promieniowania, nazywając je promieniowaniem X (ponieważ "X" oznacza niewiadomą). Za to odkrycie w roku 1901 został uhonorowany pierwszą Nagrodą Nobla z dziedziny fizyki. Słynne zdjęcie dłoni jego żony, Berthy, powstało tak:
"Pewnego grudniowego wieczoru, po kolacji, uśmiechnął się do żony i poprosił, by zechciała zejść z nim do laboratorium. W pracowni Röntgen poprosił Berthę, aby położyła lewą dłoń na drewnianej kasecie zawierającej nienaświetloną płytę fotograficzną. Na czwartym palcu Bertha miała złoty pierścionek. Następnie umieścił lampę Crookesa powyżej jej dłoni. Włączył prąd, poczekał około sześciu minut, wyłączył i poprosił żonę, żeby poczekała, aż wywoła płytę. Po kilku minutach przyniósł ją, jeszcze mokrą: - Zobacz, tu jest zdjęcie twojej dłoni, wykonane za pomocą moich nowych promieni X - powiedział triumfalnie.
- O mój Boże, widzę własne kości. Zupełnie, jakbym ujrzała własną śmierć! - krzyknęła Bertha, bardziej wystraszona niż ucieszona tym widokiem.
Zaraz po wykonaniu historycznego zdjęcia Röntgen postanowił pracować w najgłębszej tajemnicy. Orientował się teraz, choćby tylko patrząc na zdjęcie dłoni Berthy, że dokonał jednego z największych odkryć w historii ludzkości...".
Na dorobku Röntgena bazuje dziś diagnostyka obrazowa. Najpopularniejsze narzędzia w niej stosowane to tomograf komputerowy, rezonans magnetyczny, ultrasonograf (nie działający na zasadzie detekcji promieniowania) i mammograf.
Czy wiecie, że...

Pierwszy mammograf...,

a właściwie jego praprototyp został użyty w badaniu piersi w 1951 r. Prototyp współczesnego aparatu (wytwarzającego promieniowanie w zakresie 25-40 kV, czyli tzw. promieniowanie miękkie) skonstruowano z początkiem lat 60. we Francji. Dziś aparaty te, emitujące tyle promieniowania, co przy prześwietleniu zęba, są podstawowym narzędziem diagnostycznym w chorobach sutka.

Pierwszy tomograf komputerowy...

natomiast - tzw. EMI scanner - zbudował w 1968 r. sir Godfrey Newbold Hounsfield z firmy EMI Ltd z Wielkiej Brytanii. Podstawy matematyczne tego wynalazku stworzył austriacki matematyk Johann Radon. W 1917 r. udowodnił, że obraz dwu- i trójwymiarowego obiektu można odtworzyć w sposób zupełny z nieskończonej ilości rzutów tego przedmiotu.
Pierwszy działający tomograf komputerowy (TK) przeznaczony był wyłącznie do prześwietleń mózgu. Głowę pacjenta otaczała woda. Była ona potrzebna do ograniczenia ilości promieniowania docierającego do detektorów. Urządzenie składało się z obrotowego statywu utrzymującego lampę rentgenowską po jednej stronie, a po przeciwnej dwa detektory rejestrujące. Pojedyncze prześwietlenie trwało 4-5 minut. Typowe badanie ok. 25 minut. Zdjęcia były rekonstruowane przez mikrokomputer Data General Nova. Obróbka jednego zdjęcia zajmowała ok. 7 minut (prototypowi zajmowało to 2,5 godziny). Uzyskany obraz miał rozdzielczość 80 na 80 pikseli i obejmował stały obszar 27 na 16 centymetrów.
Pierwszy tomograf zainstalowano w szpitalu Atkinson Morley Hospital w Wimbledonie w Wielkiej Brytanii.
Pierwszy pacjent został przebadany w 1972 roku. W USA sprzedawano go w cenie 390 000 USD, a pierwszy zamontowano w 1973 roku w Mayo Clinic i Massachusetts General Hospital.
Pierwszym tomografem komputerowym, mogącym badać dowolną część ciała i nie wymagającym zbiornika wodnego, był ACTA scanner, zaprojektowany przez Roberta Ledley’a z Georgetown University.
W swej krótkiej historii TK reprezentowały dotychczas cztery generacje.

  • Aparaty pierwszej generacji: używały cienkiej wiązki równoległej skierowanej na jeden lub dwa detektory. Obraz uzyskiwano poprzez ruch translacyjno-obrotowy lampy rentgenowskiej i detektora. Te zaś były nieruchome względem siebie. Po każdym obrocie lampa i detektory wykonywały ruch translacyjny i dokonywały serii naświetlań wzdłuż badanego obiektu. Detektorami były scyntylatory z jodkiem sodu połączone z fotopowielaczem.

  • TK drugiej generacji miały zwiększoną liczbę detektorów, a kształt wiązki zmieniono na wachlarzowaty. Pozostawiono ruch translacyjno-obrotowy. Czas potrzebny na wykonanie badania znacząco uległ skróceniu dzięki zwiększeniu kąta pojedynczego obrotu lampy (detektora) do 30° oraz wielu detektorów. Czas pojedynczego skanu wynosił od 10 do 90 sekund.

  • TK trzeciej generacji były przełomem dla techniki tomografii komputerowej. Wachlarzowata wiązka promieniowania skierowana była na zestaw detektorów (obecnie ponad 700) nieruchomych względem lampy rentgenowskiej. Wyeliminowanie ruchu translacyjnego pozwoliło na skrócenie czasu skanowania do 10 sekund (obecnie nawet poniżej sekundy). Czas badania stał się na tyle krótki, że umożliwił zobrazowanie płuc i jamy brzusznej; poprzednie generacje ograniczały się do głowy i kończyn.

  • Aparaty czwartej generacji: zaistniały prawie równolegle ze sprzętem trzeciej generacji. Dają podobne rezultaty, co trzecia generacja. Zamiast rzędu detektorów poruszających się w ślad za lampą, zastosowano tu pierścień detektorów (składający się nawet z ponad 2 tys. detektorów, np. w tomografach firmy Picker PQ5000 jest 4,8 tys. detektorów). Ruchoma jest tylko lampa rentgenowska.

Pierwszy USG...

powstał w 1951 r. Był to skaner obrazujący badane organy tzw. prezentacji dwuwymiarowej z modulacją jasności, tzw. B-mode. Zaczęto badać guzy sutków, kamienie w pęcherzykach żółciowych i nerkach, guzy mózgu. To był począteki diagnostyki ultrasonograficznej w położnictwie. Pionierem pierwszych praktycznych zastosowań ultradźwięków w medycynie był Karl T. Dussik, neurolog-psychiatra z Uniwersytetu Wiedeńskiego. On to w 1942 r. po raz pierwszy użył reflektoskopu do wykrywania guzów mózgu.
W 1954 r. - Szwedzi zbudowali pierwszy kardiologiczny skaner ultradźwiękowy pracujący w trybie M-mode, umożliwiający zobrazowanie ruchu zastawek serca. W rok później Japończycy przeprowadzili pierwszą analizę ruchu zastawek serca z wykorzystaniem efektu Dopplera. Powstaje wiele firm produkujących USG.
W 1965 r. Siemens Medical System wypuszcza na rynek Vidosona, pierwszy ultrasonograf czasu rzeczywistego. W Polsce pierwszy aparat, UG-1, opracowano i skonstruowano w 1965 r. (czwarty tego rodzaju na świecie) i zainstalowano w II Klinice Położnictwa i Chorób Kobiecych AM w Warszawie, kierowanej wówczas przez prof. Ireneusza Roszkowskiego.

PET przyszłości

Emisyjna tomografia pozytonowa (Positron Emission Tomography) to technika obrazowania, w której rejestruje się promieniowanie powstające podczas anihilacji pozytonów. Źródłem pozytonów jest podana pacjentowi substancja promieniotwórcza, ulegająca rozpadowi beta plus. Substancja ta zawiera krótko żyjące izotopy promieniotwórcze, dzięki czemu większość promieniowania powstaje w trakcie badania, co ogranicza powstawanie uszkodzeń tkanek wywołanych promieniowaniem. PET ma zastosowanie przy badaniach mózgu, serca, stanów zapalnych niejasnego pochodzenia oraz nowotworów.
Jednym z najnowszych osiągnięć w dziedzinie obrazowania diagnostycznego jest połączenie pozytonowej tomografii emisyjnej z tomografią komputerową, tzw. PET/CT. W Polsce mają je ośrodki w Bydgoszczy, Gliwicach, Wrocławiu i Warszawie. Zgodnie z ministerialnymi założeniami, w sumie PET/CT ma mieć w kraju osiem ośrodków. Szacuje się, że dzięki tomografii pozytonowej ok. 30 tys. Polaków może pokonać chorobę nowotworową...

Podaj imię Wpisz komentarz
Dodając komentarz, oświadczasz, że akceptujesz regulamin forum