Az orvosi képalkotás fejlődése az utóbbi évtizedek egészségügyi-technológiai forradalmának egyik leglátványosabb fejezete – áldásait gyakorta igénybe vesszük, bár a dolog természetéből fakadóan nem a legnagyobb örömmel. A többnyire high-tech, gépi képalkotás csupán egy része az általános biológiai képalkotásnak, az bennük a közös, hogy vagy valamiféle külső hatást (röntgensugárzást, elektromágneses teret vagy hanghullámot), vagy bevitt radioaktív anyagot használnak az emberi test megismerése érdekében.
Röntgen, hagyományos radiográfia
A legrégebbi képalkotó eszköz azóta használatos, hogy 1895-ben felfedezték az utóbb Wilhelm Röntgenről (1845–1923) elnevezett, nagy energiájú elektromágneses sugárzást. Noha valóban a német tudós tanulmányozta először szisztematikusan az elektromágneses spektrum e tartományát, már előtte is észlelték a zárt vákuumcső katódjából kiinduló nagy energiájú elektronnyaláb becsapódása nyomán gerjesztett sugárzást. A korai röntgengépek (úgy 1920-ig) is vákuumcsőből kialakított hideg katódos berendezést használtak sugárforrás gyanánt, ám ezt később felváltották az úgynevezett Coolidge-féle, melegített katódos röntgencsövek. A máig elterjedt kétdimenziós röntgendiagnosztikának két formája használatos az orvosi képalkotásban: a projekciós radiográfia és a fluoroszkópia, amelyet főleg a katéterezéskor használnak. Elterjedtségüknek három oka van: viszonylag olcsók, magas felbontóképességgel rendelkeznek, és alacsonyabb sugárzási dózis jellemzi őket, ami – mint később látni fogjuk – nem lebecsülendő tényező.
A projekciós radiográfiát, avagy a hagyományos röntgensugárzást leggyakrabban arra használják, hogy meghatározzák egy csonttörés típusát és kiterjedését, de alkalmas a tüdőben kialakult kóros elváltozások kimutatására is. Emellett még mindig a fogröntgenből tudja meg kezelőorvosunk, mit kell fúrnia-faragnia, s továbbra is az egyik legfontosabb korai rákdiagnosztikai eljárás a mammográfia. Megfelelő kontrasztanyagok (például báriumvegyületek) segítségével használják a gyomor és a belek struktúráinak láthatóvá tételére, így kimutathatók fekélyek vagy akár béldaganatok is. A fluoroszkópia a radiográfiához hasonlóan a test különböző struktúráiról alkot valós idejű kétdimenziós képeket, de állandó intenzitású röntgensugarakat alkalmaz alacsony dózisban. A szív- és érrendszer vizsgálatához használt speciális eljárást angiográfiának hívják. Kontrasztanyagként bárium-, jódvegyületeket vagy éppen levegőt használnak, hogy láthatóvá tegyék a belső szerveket működés közben. Az eljáráshoz szükség van egy receptorra is, amely a sugarakat képpé konvertálja, miután azok szétterjedtek a megfigyelni kívánt területen.
A röntgensugárzás úgynevezett ionizáló elektromágneses sugárzás, s akadnak egészségügyi kockázatai. Leginkább az, hogy a sugárdózissal növekvő mértékben rákkeltő hatású, és azt sajnos nem támasztják alá a vizsgálatok, hogy akadna-e valamiféle küszöbérték, amely alatt nem jelent kockázatot; becslések szerint 75 éves korig a röntgendiagnosztikából adódó bónusz sugárzás 0,6–1,8 százalékkal növeli meg annak kumulatív kockázatát, hogy rosszindulatú daganat alakuljon ki a szervezetben. Persze nem mindegy, hogy a kisebb kockázatú sima átvilágításról vagy fluoroszkópiáról, pláne a később tárgyalandó CT-vizsgálatról beszélünk. Ám, hogy képet alkossunk egy sima tüdőröntgen kockázatáról, eláruljuk, hogy ilyenkor akkora sugárdózist kapunk, mint amennyi normál földi háttérsugárzás ér minket tíz nap alatt, a fogröntgen pedig 1 napi háttérsugárzással egyenértékű.
Komputertomográfia (CT)
Ilyenkor számítógép-vezérléssel készülnek felvételek, a vizsgált részt mintha felszeletelnék, majd e képekből rafinált matematikai algoritmusok segítségével állítják össze a háromdimenziós tomogramot. Nem csupán röntgensugárzással lehet ilyen orvosi képeket előállítani, a pozitronemissziós és a mágneses rezonanciás berendezésekkel is hasonló logika szerint, habár más-más fizikai elv alapján készülnek a képek. Míg a röntgenes CT típusú orvosi képalkotás diagnosztikai előnyeit aligha kell hosszasan ecsetelnünk, a kockázatokról mintha megfeledkeznénk. A vizsgálat során egy hagyományos radiográfiai vizsgálat sokszorosát kapja meg szervezetünk, s ez két-három nagyságrenddel emelheti meg egy esetleges rákbetegség kialakulásának kumulatív kockázatát. Például egyetlen mellkasi CT-vizsgálat során annyi sugárzást kapunk, ami megfelel 2-3 évi természetes radioaktivitásból származó háttérsugárzásnak – az egész testünkre vetítve. Egy amerikai becslés szerint a jelenleg diagnosztizált rákbetegségek 0,4 százaléka köthető CT-vizsgálatokhoz, noha a technológia csak az utóbbi évtizedekben terjedt el. Mivel a magzatra egy ilyen bitang nagy röntgendózis még veszélyesebb, különösen terhesség esetén kell mérlegelni a kockázatokat és az esetleges diagnosztikai előnyöket. Azt már félve említjük, hogy egy koponya-CT úgy 40 évnyi háttérsugárzásnak felel meg,
A mágneses rezonanciás vizsgálatok (MRI vagy MR)
Ilyenkor erős mágnesesmező-hatásnak tesszük ki a szervezetünk vízmolekuláiban található hidrogénatomok magját, ami e gerjesztésre megfelelő sugárzási frekvencia felvételével az eredeti sugárforrás lekapcsolása után jól detektálható jel, többnyire rádiósugárzás kibocsátásával válaszol. A vizsgálathoz háromféle elektromágneses mezőt kell előállítani: egy nagyon erős állandót, ami a protonokat gerjeszti és polarizálja, egy gyengébb, időben változó, úgynevezett gradienst a protonok helyzetének térbeli kódoláshoz, és egy szintén gyenge, térben állandó rádiófrekvenciásat, amellyel a hidrogénmagok manipulálhatók, majd e kölcsönhatások nyomai egy antennával összegyűjthetők. Az MRI voltaképpen egy egész berendezéscsoportot jelöl, amelyek rendre hasonló logikával működnek. Jellemző, hogy Isidor Isaac Rabi amerikai fizikus (1898–1988) még 1938-ban írta le az eljárás elméleti alapját, a mágneses magrezonancia jelenségét, s a felfedezéseiért 1944-ben fizikai Nobel-díjat kapott. A számítógépes képrekonstrukcióhoz elsőként 1975-ben Richard Ernst alkalmazta a megfelelő matematikai módszert, az úgynevezett Fourier-transzformációt, őt 1991-ben díjazták kémiai Nobel-díjjal, míg a mágneses rezonancián alapuló képalkotásért Paul Lauterburnak és Peter Mansfieldnek 2003-ban megosztva ítélték oda – a változatosság kedvéért – az orvosi Nobel-díjat.
| ||
Az MRI több előnnyel bír a röntgenalapú CT-vel szemben, ugyanis nemcsak transzverzálisan (azaz a test hosszanti kiterjedéséhez képest „keresztben”), hanem bármilyen tetszőleges síkban tud képet előállítani. Emellett jobb kontrasztú felvételeket készít a lágy szövetekről, mivel az ezekben található sűrű, de puha matéria blokkolja a röntgensugárzást; ráadásul megfelelő súlyozásokkal a vizsgálat szempontjaihoz igazított képet biztosít. Arra is képes, hogy a CT-hez hasonlóan vékony szeletekről sorozatfelvételt készítsen, sőt az újabb gépek már tudnak közvetlenül is háromdimenziós képet alkotni. Noha az MRI-t tartják a legjobban használható képalkotó eljárásnak, ennek is vannak hátulütői. A milliméteresnél kisebb elemek már nem elemezhetők vele, ráadásul hosszadalmas, időigényes és igen drága. Az sem válik hasznára, hogy a páciens akaratlanul izeg-mozog a felvétel készítése közben, ami megnehezítheti a felvétel elemzését, amúgy pedig a mágneses rezonanciás vizsgálatnál igen rossz a jel-zaj arány, ami ugyancsak rontja a statisztikák megbízhatóságát.
Az viszont kétségkívül előny, hogy nem használnak nagy energiájú ionizáló sugárzást, ezért kisebbek a kockázatok. Persze így is sokan félnek az elektromágneses tereknek való kitettségtől, de ezzel kapcsolatban nem mutattak ki komoly egészségügyi kockázatra utaló jelet (lásd még: Balhitek vonzásában, Magyar Narancs, 2016. szeptember 15.). Igaz ugyan, hogy a berendezés (kicsit a mikrohullámú sütőhöz hasonló logikával) melegít, és bántóan zajos, de ezeket el lehet viselni. A gondok akkor jelentkeznek, ha a páciensben mágnesezhető fém található (például implantátum vagy repesz), esetleg olyan berendezés, melynek működését megzavarná az elektromágneses mező. Ezért a vizsgálat során alapelv, és ettől csak nagyon ritkán és megfelelő óvintézkedések árán térnek el, hogy pacemakeres beteget nem lehet MRI-nek alávetni, bár már dolgoznak a szívritmus-szabályozókat védő futurisztikus nanoborításon. Nem utolsósorban pedig sajnos nem csak a filmekben fordul elő az MRI-berendezések környezetében a lövedékhatás: a közelben felejtett mágnesezhető tárgyak valóban nagy sebességgel repülnek a berendezés közepébe, s ez többször vezetett halálesethez is!
Nukleáris képalkotás
A riasztó elnevezésű diagnosztikai csoportba számos, a radioaktivitás nyújtotta előnyöket kihasználó képalkotó eljárás tartozik. Ide sorolható a SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography – fotonemissziós komputertomográfia), amikor úgynevezett gamma-kamerát, azaz nagy energiájú elektromágneses sugárzást kibocsátó radioaktív anyagot juttatnak célzottan a páciens szervezetébe. Innentől kezdve már a vizsgált személy a sugárzó objektum, amelynek gamma-fotonjait egy berendezés detektálja, s így hasonlóan háromdimenziós kép készülhet, mint például az MRI-vel. A PET (pozitronemissziós tomográfia) működése is hasonló: itt a bomlása során pozitront kibocsátó fluor-18 izotópot építenek be a glükózmolekulákba, ami a szervezetben a gyorsan növekedő, nagy energiaigényű pontokon hasznosul, és így jól azonosíthatók vele tumorok, áttétek, de fertőzések is. A nukleáris diagnosztikát gyakran használják MRI-vel vagy hagyományos CT-vel kombinálva, így a kettő előnyei összeadódnak. Ugyanígy a kockázatok is, elvégre ismét csak sugárzásnak van kitéve a szervezet, ami lehet, hogy kevesebb kockázattal bír, mint egy röntgen CT-nél, de ezt sem szabad lebecsülni. Már csak azért sem, mert még mindig keveset tudunk az ilyen alacsony intenzitású radioaktivitás hosszú távú hatásairól.
Termográfia, ultrahang
E két különböző képalkotó folyamat mostani tudásunk szerint teljesen ártalmatlan, kockázatmentes, mégis hatékony eljárás. Az infravörös képalkotás esetén hőkamera érzékeli a szervezetben a hőmérséklet-emelkedést, ami kötődhet például egy tumor növekedéséhez, míg az ultrahangos (precízebben: az ultraszonográfiás) képalkotásnál magas frekvenciájú, széles sávú hanghullámokat használnak. Ezeket a szövet különböző mértékben veri vissza, s ebből így képeket lehet nyerni.
| ||
A legtöbben talán a fejlődő magzatról alkotott vibráló ultrahangfelvételre asszociálnak, de használják a szívről, a mellről, hasi szervekről, az izmokról, az inakról, az artériákról és a vénákról való képalkotásra is. Kevésbé alkalmas aprólékos anatómiai részletek vizsgálatára, mint a CT vagy az MRI, így ezeket nem fogja kiszorítani, noha számos elönye is van velük szemben. Például a mozgó struktúrák működése jobban vizsgálható valós időben, sőt az úgynevezett Doppler-ultrahangvizsgálat lehetővé teszi az artériás és vénás áramlás értékelését is. Ehhez képest működés közben nem bocsát ki ionizált sugárzást, viszonylag olcsó és könnyen kezelhető.
