в-к Лечител
в-к Лечител
 

ОБРАЗНАТА ДИАГНОСТИКА БЛЯСКАВО ДОСТИЖЕНИЕ НА ЧОВЕШКИЯ УМ

Брой: 4, 28 януари 2021 - ХОББ

Доц. д-р Димитър ПОПОВ

 Допреди две столетия единственият инструмент за изследване на човешкото тяло бил стетоскопът, изобретен през 1816 година от френския лекар Рене Лаенек - основоположник на аускултацията – регистрирането на звуковите явления в човешкото тяло. Рене имал изключително трудно детство - майка му умира от туберкулоза, когато той бил  на петгодишна възраст, а поради невъзможност да се грижи за него, баща му го поверява на опеката на чичо му – Гийом Лаенек, уважаван лекар в болницата „Dieu” в Нант. Именно чичото вдъхва у младия, хилав, но изпълнен с вътрешна енергия племенник влечение към природните науки – химия, физика, медицина. С ентусиазъм той изучава гръцки, дори свири на флейта. Под влияние на чичо си Рене окончателно избира своето призвание – медицината. Вероятно увлечението му към флейтата изиграва немаловажна роля за знаменитото му откритие. Въпреки разклатеното си здраве от неумолимо настъпващата туберкулоза и хаоса и терора по времето на вихрещата се Френската революция, младият Лаенек успешно завършва медицинското си образование и прави забележителна кариера – през 1804 година защитава докторска дисертация, приет е за член в Société de l’Ecole de Médecine, а през 1822 година е избран за професор в Collège de France и ръководител на клиниката „La Chari”.

Казват, че знаменитото му изобретение е свързано с анекдотичен случай. До Лаенек лекарите долепвали ухото си до гърдите на пациента, за да доловят издаваните шумове. В този паметен за науката ден обаче пациентка на Рене Лаенек била дама с внушителни и пищни форми, което смутило младия тридесет и пет годишен лекар. Тогава той свил на руло сноп листа и така, на дистанция, успял да преслуша сърдечните ѝ тонове. Вдъхновен от откритието си той конструирал първия моноаурален (за едно ухо) стетоскоп, представляващ проста дървена тръба, която с единия край се долепвала до гърдите на пациента, а с другия – до ухото на лекаря. Чрез този тъй прост инструмент Лаенек класифицирал издаваните от гърдите хрипове като свиркащи, звънящи, пискливи и слаби. Тези термини се използват и до днес в медицинската практика. През 1826 година, едва на 45 години, Рене Лаенек окончателно губи битката с туберкулозата.

Названието стетоскоп, предложено от Лаенек, е съчетание между гръцките думи στήθος – „гръд“ и σκοπώ – „гледам“ . Съвременият бинаурален (за двете уши) стетоскоп е изобретен през 1851 г. от Артър Лиърд. Джордж Каман усъвършенствал дизайна на инструмента и през 1852 година започнал неговото масово производство. През 1940 година е предложен нов дизайн на уреда, а по-късно се появяват и електронни спектроскопи с далеч по-широки възможности.

И така, до знаменитото откритие на „всепроникващите” Х-лъчи на немския професор Вилхем Рьонтген през 1895 година в мразовитата нощ в навечерието на Рождество Христово. Призрачната снимка на костите с брачната халка на неговата съпруга Анна Берта се превърнала в световна сензация и с мълниеностна бързина обиколила всички издания на планетата. Така се родил един от най-използваните и до наши дни образно-диагностичен метод – рентгенографичният. Принципът на т.нар.

проекционна рентгенография

се състои в получаване на изображение чрез излагане на изследвания обект на действието на рентгеновите лъчи, с последващо регистриране на т.нар. „сенки” . Този уникален диагностичен метод намира множество приложения - за изследване на костно-ставната и пикочно-половата система, кръвоносните съдове, гръдната кухина и т.н. В диагностичната рентгенографска практика широко се използват т.нар. рентгеноконтрастни вещества – за изследване на органи, които не дават достатъчно плътни „сенки”, поради което получените резултати не са достатъчно убедителни. В зависимост от поглъщателната им способност по отношение на рентгеновите лъчи последните се делят на положителни и отрицателни. Положителните поглъщат лъчите в значително по-голяма степен от тъканите на тялото. Те представляват твърди или течни субстанции, съдържащи тежките елементи барий или йод. Към отрицателните рентгеноконтрастни вещества се отнасят въздухът и кислородът. При тяхното въвеждане в изследвания обект възниква прозрачен фон, който позволява идентифицирането на възникнали изменения в него. Т.нар. венозна урография, например, е прекрасен метод за проследяване на динамиката на функционирането на бъбреците, уретерите и пикочния мехур.

Високотехнологично продължение в развитието на рентгенографския анализ представлява рентгеновата компютърна томография. Названието на този метод съчетава две гръцки думи – τόμος (част, срез) и γράφω (пиша, изобразявам). Това название в пълна степен отразява неговата същност. А тя се състои в рентгенографско изследване на малки „срезове” от изследвания обект и „съшиване” на получените изображения посредством специална компютърна програма, в резултат на което се получава ясен и подробен образ. Чрез компютърната томография могат да се установят незначителни изменения в поглъщането на рентгеновите лъчи, в резултат на което да се види това, което остава невидимо при обикновената рентгенова снимка. Първите математически алгоритми, послужили като основа  за създаването на компютърната томография, са разработени през далечната 1917 година от австралийския математик И. Радон. Половин столетие по-късно американският физик Алън Кормак пътвърдил и доусъвършенствал идеите на австралийския математик, създавайки прецизен алгоритъм, чрез който се съчетават множеството рентгенови изображения , в резултат на което се получавал отчетлив и многопланов образ на изследвания обект. През 1920 година френският Пиер Бокаж лекар изобретил и патентовал първия компютърен томограф (скенер).

Значителен принос за развитието на компютърната томография допринася италианецът Алесандро Валебона – директор на института по радиология в университета в Генуа, който разработил принципа на послойното рентгенологично изследване (томография).  Раждането” на съвремения компютърен томограф е тясно свързано с името на английския инженер Годфри Хаунсфийлд, който през седемдесетте години на миналия век конструирал няколко прототипа. През 1971 година той прави първата томографска снимка на пациент. Следващата година започва серийното производство на най-сполучливия образец. През 1972 година в света заработват над 2000 компютърни томографа. Любопитна подробност е фактът, че изследванията на Хаунсфийлд върху създаването на

компютърния томограф

се финансират от най-известната звукозаписна компания в света - британската EMI (Electric and Music Industries), благодарение на големите печалби от контракта й със знаменитата рок-група The Beatles.

По понятни причини интересът към новосъздадения уникален диагностичен уред нараснал неимоверно и той станал интересен дори за гиганти като General Electric. Ето защо Хаунсфийлд решил да патентова изобретението си. Отговорен специалист в патентната фирма „Cooper & Dunham“, към която той се обърнал, бил българинът Иван Кавръков. С много усилия нашият сънародник успял да регистрира патента, въпреки упоритата съпротива на редица производители на медицинско оборудване, в т.ч. могъщите General Electric, Picker и Technicare.

За забележителното откритие на компютърния томограф през 1979 година теоретикът Алън Кормак и физикът Годфри Хаунсфийлд са удостоени с Нобелова награда по физиология и медицина. На името на Хаунсфийлд е наречена скалата за измерване на плътността на средите по отношение на рентгеновите лъчи, която лежи в основата на компютърната томография. Значителен принос за развитието на т.нар. триизмерна (3D) компютърна томография внася английският микробиолог с литовски произход Аарон Клуг, удостоен през 1982 година с Нобелова награда по химия. В наши дни компютърния томограф е основен диагностичен уред във всяка добра клиника. Този уникален метод дава възможност бързо и точно да се изследват главният мозък, гръбначният стълб, ставите, синусите, челюстта, зъбите, белите дробове, черният дроб, стомахът, червата, бъбреците, далакът, артериите, вените, сърцето и т.н. Благодарение на компютърната томография стана възможно с голяма достоверност да се идентифицират туморни образувания, метастази, кисти, счупвания, травми на опорно-двигателния апарат, цироза на черния дроб, туберкулоза, пневмония, панкреатит, апендицит и т.н.

Като недостатък на този метод се сочи значителното облъчване на пациента с йонизиращото рентгеново лъчение. Получената доза при едно изследване може да бъде до 1000 пъти по-висока от тази при обичайната ренгенова снимка на белите дробове. Например, дозата при ренгненовата снимка обикновено съставлява 0,02 mSv (милисиверта), докато при сканирането на белия дроб с компютърния томограф тя може да достигне 5,8 – 8 mSv. За сравнение естественият радиоактивен фон за година съставлява 2 mSv. Въпреки това водещи специалисти са твърдо убедени, че високата диагностична стойност на това изследване прави риска напълно оправдан.

Междувременно арсеналът от диагностични техники се попълва с такива като ЕКГ, ехография, колоноскопия, фиброгастроскопия, сцинтиграфия и т.н., в които намират приложение върхови постижения в областта на електрониката, физиката, химията, приборостроенето и компютърната техника. 

Изключително важна крачка в развитието на образната диагностика представлява ехографският анализ. Принципът на действие на ехографа се състои в облъчване на изследвания обект на тънки срезове с високочестотни (ултразвукови) вълни от порядъка на 3,5 – 7 МHz (мегахерца) и улавяне на отразените вълни от подходящ датчик, който ги превръща в картина на монитора.

За наличието на звукови вълни, които не се улавят от човешкото ухо, загатвал още в XV век Леонардо да Винчи. Тяхното откриване обаче се приписва на сънародника му Ладзаро Спалациани, който установил, че прилепите се ориентират в пространството излъчвайки неуловими за човешкото ухо звукови вълни.

Впоследствие било установено, че ултразвукът, който е с честота над 20 KHz (килохерца), се среща твърде често в природата – него издават и възприемат някои насекоми и риби, в този честотен диапазон шуми вятърът и морският прибой и пр. Например, за ориентация китовете и делфините използват ултразвуков биосонар, тъй като в подводния свят, който обитават, осветеността е съвсем незначителна. Прагът на звуковото усещане на човека е в границите от 16 Hz до 20 KHz. Горният праг на звуково усещане при кучетата е до 45 KHz, при прилепите – до 110 KHz , а при делфините – до 150 KHz.

Едно от първите приложения на ултразвуковите вълни е свързано със създаването през Първата световна война на уред (сонар) за откриване на подводни лодки и определяне на разстоянието до тях. Преди да намери приложение в хуманната медицина ултразвукът намерил приложение във ветеринарията – за определяне на подкожната мазнина при свинете. През 40-те години на миналия век

ултразвукът бил използван и в хуманата медицина

 - за облекчаване на болките при артрит и язва на стомаха, както и за лечение на астма, екземи, хемороиди и даже стенокардия.

Важна крачка за разработването на ехографа правят през 1800 година френските братя Жак и Пиер Кюри, които откриват т.нар. пиезоелектричен ефект, който лежи в основата на действието на този изключително ценен диагностичен уред. На т.нар. пиезокристал се подава променливо напрежение с висока честота, което води до високочестотното му свиване и разширение, в резултат на което се генерира ултразвук. Всяка структура на човешкото тяло се характеризира с различен интензитет на отразените вълни, т.е. с различен образ на екрана. Отразените вълни се регистрират от т.нар. трансдюсер, който ги превръща в електрически сигнал. Последният се обработва от компютър, който визуализира наблюдавания обект. 

През 1949 година американецът Дъглас Хоури конструира първия ехограф, представляващ резервоар с течност, в който пациентът стоял дълго и неподвижно по време на изследването. Две години по-късно англичаните - хирургът Дж. Уайлд и електроинженерът Дж. Райд, конструират много по-удобен за ползване уред. Далеч по-съвършените ехографи се появяват през 70-те години на миналия век.

Ехографският метод е изключително ценен диагностичен метод, който с изключителен успех се прилага в акушерството и гинекологията за оглеждане на детеродните органи и контрол на бременността. Използва се широко за диагностика на заболявания на черния дроб, бъбреците, панкреаса, простатата, пикочния мехур, щитовидната жлеза, гърдата, както и за оценка на функциите на сърцето и кръвоносните съдове. Вече петдесет години този метод е един от най-използваните в клиничната практика.

Независимо от забележителните възможности на описаните методи на образна диагностика и тяхната невероятна полза за клиничната практика, все пак перла в короната на тези методи е магнитно-резонансната томография, по-известна с наименованието

ядрено-магнитен резонанс

 и абревиатурата ЯМР. Този невероятен метод, който беше създаден през последните години на миналия век, се основава на едно уникално физично явление с витиевато и вдъхващо подсъзнателен респект название „ядрено-магнитен резонанс”. Открито е през 1938 година от американския физик с австро-унгарски произход Исидор Исак Раби, който през 1944 година е удостоен с Нобелова награда по физика „за резонансния метод на измерване на магнитните свойства на атомните ядра“. За съжаление, трябва откровено да признаем, че всеки опит популярно, с прости думи, да опишем същността на това уникално явление, крие огромния риск да предизвикаме кисела гримаса у специалистите в тази област на научното познание, която се докосва до дебрите и тайнствата на материята. Все пак, ръководени от стремежа по някакъв начин да осветлим нещата, ще се опитаме да дадем някаква, поне приблизителна, представа за тяхната същност.

Явлението ядрено-магнитен резонанс се състои в способността на ядрата на определени атоми (1H, 13C, 17O, 19F, 31P, 129Xe и т.н.), когато са поставени под действието на силно и постоянно магнитно поле, да поглъщат променливо електромагнитно лъчение. Връщайки се в основното от възбуденото състояние, в което те остават хилядни части от секундата, те емитират погълнатото т.нар. резонансно лъчение, което предоставя информация за обкръжаващата съответния атом среда. Първото практическо приложение на ядрено-магнитния резонанс е свързано с имената на американския химик Пол Лотербър от университета в Ню Йорк и английския физик сър Питър Мансфийлд – професор в Нотингамския университет. През 1973 година е получено първото ясно и детайлно изображение, благодарение на създадения брилянтен математически алгоритъм от сър Питър Мансфийлд. Първоначално медицинските среди се отнасят скептично към творението на Пол Лотербър и Питър Мансфийлд и дълго време то остава встрани от клиничната практика. Най-вероятно това се дължало на липсата на достатъчно мощни и интелигентни компютри, способни да „преглътнат” сложния математически алгоритъм, съставен от английския учен. Все пак, в крайна сметка светът оценява по достойнство бляскавото достижение на двамата учени и през 2003 година те са удостоени с Нобелова награда по физиология и медицина „за открития, довели до разработката на магнитно-резонансната томография”. Последвалите изследвания са отбелязани с низ от Нобелови награди, свързани с приложението на този метод в химичния анализ, биохимията и, разбира се – в медицината.

Основен интерес, в това число и за клиничната диагностика, представлява т.нар. протонен магнитен резонанс, свързан с поведението на водородният атом в магнитното поле. Естествено, това съвсем не е случайно. Както е известно, в молекулата на водата присъстват два водородни атома, а последната е основен градивен елемент на човешкото тяло, присъстващ в една или друга степен във всички негови органи и тъкани. Последните (мускули, кръвоносни съдове, кости и пр.), бидейки с различно водно съдържание, генерират сигнали с различни характеристики. Както и при компютърната томография и тук изображението се получава чрез „съшиване” на множеството изображения на сканираните тесни участъци (срезове) на обекта. Изключително ценно предимство на ядрено-магнитната томография в сравнение с останалите методи на образна диагностика е невероятната детайлност на изображението, в това число и на меките тъкани, както и каквото и да е лъчево натоварване на пациента. Което, за жалост, не може да се каже за рентгенографските методи, в които се използва йонизиращото и опасно рентгеново лъчение.

Със създаването на магнитно-резонансната томография в ръцете на медиците попада един невероятен неинвазивен и напълно безвреден метод за прецизна клинична диагностика на почти всички части на човешкото тяло. За съжаление, към настоящия момент неговото масово внедряване се препятства от относително твърде високата стойност на изследването и използваната апаратура.



Брой: 4, 28 януари 2021
 
 
Продукти
 
ХЕРИЦИУМ
 
НОНИ (NONI)
 
Комплекс за храносмилане Кубирол
 
Lechitel.BG :::
 
Книга Лечител
Lechitel.BG :::
 
Taloni-otstupki
 
e-shop
 
Dobipress abonament
 
www.lechitel.bg
 
Избери цвят 
© 2007 Лечител ООД