|
|
Aparat do wykonywania badania metodą rezonansu magnetycznego. Pacjent kładzie się na specjalnym ruchomym łóżku i powoli wjeżdża na nim do środka aparatu.
|
Zjawisko to odkryli w drugiej połowie lat czterdziestych amerykańscy fizycy Felix Bloch i Edward Mills Purcell (Nobel z fizyki w 1952 roku). Zauważyli oni, że na jądra atomowe umieszczone w silnym polu magnetycznym można działać falami radiowymi o ściśle określonej częstości. Jądra absorbują energię tych fal radiowych, a potem oddają ją - emitując fale o tej samej częstości. Szybko przekonano się, że można w ten sposób badać chemiczną strukturę substancji. Zjawisko to zachodzi najłatwiej dla jąder wodoru, ponieważ są najlżejsze i stosunkowo prosto jest działać na nie polem magnetycznym i falami radiowymi. Przełomowych odkryć dotyczących wykorzystania rezonansu magnetycznego w medycynie dokonali w latach siedemdziesiątych Paul C. Lauterbur (jest profesorem chemii) i Peter Mansfield (profesor fizyki) i za to otrzymali Nagrodę Nobla z medycyny w 2003 roku.
Obrazowanie za pomocą rezonansu magnetycznego polega na umieszczeniu pacjenta w komorze aparatu, w stałym polu magnetycznym o wysokiej energii. Silne magnesy wytwarzają jednorodne pole, które powoduje, że momenty magnetyczne lub inaczej spiny jąder wodoru (protonów) porządkują się w kierunku pola. Dodatkowe cewki wytwarzają krótkie impulsy promieniowania
|
|
Obraz ludzkiej głowy wykonany za pomocą rezonansu magnetycznego
|
Odebranym sygnałom komputer przypisuje odpowiednią skalę szarości i na ekranie monitora telewizyjnego lub na zdjęciach widać obszary o różnym stopniu zaczernienia. Komputer na żądanie operatora może dokonać też obliczeń w taki sposób, aby przedstawić obraz anatomiczny w dowolnie wybranej płaszczyźnie. Obrazy badanych struktur u poszczególnych pacjentów zapamiętywane są w pamięci stałej komputera, tj. na dyskach optycznych. Obrazy te są także przez specjalną kamerę naświetlane na zwykłej folii rentgenowskiej.
Aby polepszyć obraz stosuje się środki kontrastowe różniące się pomiędzy sobą właściwościami magnetyczni, dzięki którym możliwa jest ocena nie tylko struktury, ale także funkcji tkanek i narządów. Za jego pomocą bada się wydzielanie nerkowe, ogniska zapaleń, ukrwienie tkanek i narządów. Badania z wykorzystaniem
|
|
Obraz uzyskany za pomocą MRI, przemieszczony dysk w kręgosłupie szyjnym (czwarty od góry) uciska rdzeń kręgowy
|
Rezonans magnetyczny jest obecnie najbardziej wszechstronną i precyzyjną metodą w diagnozie raka. Umożliwia odwzorowanie nawet niewielkich zmian nowotworowych w prawie każdym narządzie i tkance ciała. Co więcej pozwala na pokazanie dynamiki tych zmian i stopnia ich złośliwości w stosunku do organizmu.
Drugim istotnym obszarem zastosowań klinicznych rezonansu jest układ mięśniowy i szkieletowy. Ta metoda pozwala uzyskać bardzo dobre obrazy kręgosłupa i otaczających go przestrzeni, a także umożliwia uwidocznienie elementów niedostępnych badaniu za pomocą promieni rentgenowskich np. szpiku kostnego. Duże znaczenie ma także możliwość wykorzystania rezonansu w angiografii czyli uzyskiwaniu obrazu naczyń krwionośnych. Różnice w intensywności sygnałów, jakie emituje krew i ściany naczyń, umożliwiają bardzo dobre uwidocznienie jam serca i mięśnia sercowego.
Jest to badanie całkowicie nieinwazyjne, gdyż w przeciwieństwie do innych badań radiologicznych nie wykorzystuje promieniowania rentgenowskiego, lecz nieszkodliwe dla organizmu pole magnetyczne i fale radiowe, lecz niestety należy do najdroższych badań w radiologii.
Stosowana w badaniach naukowych odmiana tej techniki, czynnościowy rezonans magnetyczny (fMRI) umożliwia badanie szybkości zużywania tlenu przez te komórki, uwidaczniając neurony mózgu aktywne podczas odbierania różnych bodźców lub myślenia.
Obrazowanie płuc metodą rezonansu magnetycznego
|
|
Obrazy płuc wykonane metodą magnetycznego rezonansu jądrowego metodą tradycyjną wykorzystującą jądra atomów wodoru (po lewej) i z użyciem spolaryzowanego helu (po prawej)
|
W tkankach ciała jest bardzo dużo wody, które zawierają wodór i dzięki temu można dokładnie różnicować tkanki w zależności od ich uwodnienia . Płuca są narządem ubogim w wodę i na zdjęciu pochodzącym z obrazowania MRI wyglądają jak czarna plama na tle rozświetlonego ciała ludzkiego, bogatego w jądra atomów wodoru. Sytuacja się zmienia gdy płuca wypełni się neutralnym, nietoksycznym i spolaryzowanym gazem takim jak hel albo ksenon. Po zmodyfikowaniu system MRI przyrząd rejestruje jądra tych gazów. Hel albo ksenon wypełniają płuca i dzięki temu możemy stworzyć nie tylko obrazy statyczne płuc, ale też obserwować rozchodzenie się tych gazów w najdrobniejszych zakamarkach płuc. Obraz staje się jaśniejszy tam, gdzie gazu jest więcej, dlatego jest to doskonałe narzędzie do wyłapywania niedrożnych obszarów płuc, będących objawem postępującej choroby. Oczywiście badanie trwa na tyle krótko, aby pacjent nie udusił się z powodu braku tlenu.
Zjawisko jądrowego magnetycznego rezonansu opiera się na oddziaływaniu jądra atomowego z zewnętrznym polem magnetycznym. Tutaj narzucona zostaje pierwsza cecha, jaką musi mieć jądro atomu umieszczane w skanerze magnetycznego rezonansu, by było " widzialne " musi mieć ono niezerowy moment magnetyczny. Warunek ten spełniają izotopy z nieparzystą liczbą nukleonów: izotop helu 3He (jądro tego izotopu helu składa
|
|
Polaryzator helu 3He wchodzący w skład zestawu MRI
|
W Polsce taki polaryzator znajduje się w Laboratorium Optycznej Polaryzacji Gazów Szlachetnych, mieszczącym się w Instytucie Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz w szpitalu im. Jana Pawła II w Krakowie, gdzie taka metoda obrazowani płuc jest wykorzystywana.
Obraz płuc uzyskany tą metodą jest mniej dokładny niż uzyskany za pomocą tomografii komputerowej ale niestety tomografia jest ona oparta na tej samej zasadzie co rentgenografia, czyli zebranie informacji o tkance wymaga narażenia pacjenta na promieniowanie rentgenowskie, co ogranicza tę metodę ze względu na liczbę możliwych powtórzeń badania w maksymalnie krótkim czasie. Ograniczenie to jest szczególnie ważne w przypadku młodych pacjentów. Obrazowanie metodą rezonansu jądrowego jest nieszkodliwe dla zdrowia więc można to badanie powtarzać wielokrotnie. Pozwala ono również na obserwację zmian dynamicznych, takich jak rozchodzenie się gazu w płucach. Metoda ta zatem może sprawdzić się zarówno w diagnostyce jak i w monitorowaniu zmian wskutek stosowania leków i terapii podczas leczenia, również u młodych pacjentów.
Opracowano na podstawie artykułu: "Metamorfoza soczewki", zamieszczonego w numerze 120 (wiosna 2013) czasopisma Foton, dostępnego w Internecie.
Radioterapia
|
|
Urządzenie do wykonywania radioterapii
|
Radioterapia jest to leczenie przy użyciu promieniowania jonizującego nowotworów złośliwych. Najczęściej stosuje się promieniowanie gamma, rzadziej promieniowanie rentgenowskie i wiązkę elektronów (promieniowanie bata). Radioterapia jest stosowana w leczeniu skojarzonym z chirurgią i chemioterapią oraz w rzadkich przypadkach samodzielnie.
Obecnie w radioterapii stosuje się niemal wyłącznie promieniowanie o bardzo dużej energii. Promieniowanie to wnika głęboko w ciało pacjenta i naświetla zainteresowany obszar. Promieniowanie przechodząc przez tkanki człowieka jonizuje je i może nastąpić śmierć komórki lub zahamowanie procesów rozmnażania. Napromieniowany obszar to guz i najbliższe węzły chłonne ponieważ właśnie przez węzły chłonne następują przerzuty do innych części ciała. Okazuje się, że tkanka nowotworowa w stosunku do tkanki zdrowej ma bardzo małą zdolność do regeneracji uszkodzeń wywołanych działaniem promieni gamma. Promieniowanie o wysokich energiach nie ulega też wybiórczemu pochłanianiu w kościach i chrząstkach, dzięki czemu zmniejsza się ryzyko popromiennego uszkodzenia tych struktur.
W radioterapii najczęściej stosuje się wiązkę promieniowania z zewnątrz. Rzadziej źródło jest umieszczone wewnątrz ciała pacjenta. Wtedy izotopy podajemy dożylnie lub doustnie wprowadzając je do wnętrza organizmu.
|
|
Bomba kobaltowa
|
Zanim nastąpi naświetlenie wybranych tkanek pacjenta muszą być wykonane różne czynności. Pierwszym etapem jest wykonanie indywidualnych siatek (unieruchomień indywidualnych), których celem jest unieruchomienie pacjenta w trakcie napromieniania. Unieruchomienia te są niezbędne, aby nie dochodziło do przesunięcia się pacjenta, gdyż napromienianie musi precyzyjnie dotyczyć jedynie chorej okolicy. W takim unieruchomieniu pacjent jest układany pod symulatorem. Jest to aparat służący do dokładnego określenia okolic, na które ma być podana lecznicza dawka
|
|
Symulator - określanie miejsc będących naświetlanych promieniowaniem gamma
|
Gdy wykonane są wszystkie czynności przygotowawcze rozpoczyna się właściwa terapia promieniowaniem jonizującym. Urządzenia do radioterapii są bardzo precyzyjne. Poruszana pneumatycznie po linii prostej szuflada przemieszcza źródło z pozycji ochronnej do pozycji roboczej i z powrotem. Ponadto gruba warstwa materiałów osłonowych wokół tego toru znacznie zmniejsza ekspozycję personelu obsługującego lub serwisu w przypadku niepełnego wycofania się źródła do pozycji ochronnej.
Ostatnio coraz częściej zamiast źródła radioaktywnego stosuje się naświetlanie elektronami lub fotonami o dużej energii wytworzonymi w akceleratorach czyli urządzeniach przyspieszających naładowane cząstki. Wytworzona wiązka może precyzyjnie naświetlić określone fragmenty ciała ludzkiego. Takie akceleratory medyczne budowane są również w Polsce w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku koło Warszawy.
Obecnie wprowadzane są nowe metody radioterapii: terapia protonowa i mezonowa. Promieniowania tego typu mają większą gęstość jonizacji i nie uszkadzają sąsiednich tkanek zdrowych. Właśnie ta własność czyni je tak interesującymi z punktu widzenia radioterapii. W fazie badania jest również terapia antyprotonowa.
Uczeni amerykańscy i brytyjscy wprowadzają jeszcze inną metodę leczenia raka, mianowicie terapię borowo-neutronową, będąca mniej szkodliwą dla chorego niż tradycyjna chemioterapia. Polega ona na wstrzyknięciu do organizmu związku zawierającego bor, wnikającego wyłącznie do komórek nowotworowych. Po zadziałaniu wiązką neutronów następuje rozszczepienie atomów tego pierwiastka, wyzwalające promieniowanie alfa, które powoduje zniszczenie wyłącznie chorych tkanek.
| « Poprzednia Następna » |