Rezonans magnetyczny MRI i radiologia

Aparat do wykonywania badania metodą rezonansu magnetycznego. Pacjent kładzie się na specjalnym ruchomym łóżku i powoli wjeżdża na nim do środka aparatu.

Obrazowanie za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI - magnetic resonance imaging) uwidaczniają subtelne fluktuacje w magnetycznych właściwościach jąder wodoru.
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 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 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

elektromagnetycznego o częstotliwości radiowej. Jądra wodoru absorbują energię tych fal radiowych, zmieniają swój stan, a potem oddają energię emitując fale o tej samej częstości (zachodzi więc zjawisko rezonansu). Sygnały te odbierane są przez aparat i można precyzyjnie zlokalizować miejsce, w którym zachodzi emisja. Szybkość emisji zależy od typu cząsteczek i jest różna dla tłuszczów, białek, wody i innych bogatych w wodór związków, co pozwala rozróżnić typy i gęstości tkanek.
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 rezonansu magnetycznego

Obraz uzyskany za pomocą MRI, przemieszczony dysk w kręgosłupie szyjnym (czwarty od góry) uciska rdzeń kręgowy

rezonansu magnetycznego są bardzo podobne jak w przypadku , ale jest jeszcze dokładniejsze i wnosi więcej informacji, choćby dlatego że dostarcza wiadomości na temat wielkości, kształtu i umiejscowienia różnych zmian chorobowych. Zachodzi to dzięki możliwości trójwymiarowego obrazowania oraz większej czułości kontrastowej.
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.

Radioterapia

Urządzenie do wykonywania radioterapii

Radioterapia jest to leczenie przy użyciu promieniowania jonizującego nowotworów złośliwych. Najczęściej stosuje się , rzadziej 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.

Bomba kobaltowa

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.
Do leczenia promieniami zewnętrznymi, jako źródło źródła promieniowania gamma najczęściej wykorzystuje się aparat kobaltowy (bomba kobaltowa) wykorzystujący promieniowanie izotopu kobaltu ⁶⁰Co o czasie połowicznego rozpadu 5,26 lat lub bomby cezowe wykorzystujące izotop ¹³⁷Cs o czasie połowicznego rozpadu 30 lat. Do leczenia miejscowego niewielkich zmian nowotworowych położonych w narządach takich jak oskrzela, przełyk, narząd rodny, mózg używa się również źródła irydowego, wykorzystującego izotop irydu ¹⁹²Ir o czasie połowicznego rozpadu 73,8 lat. Do wytwarzania wysokoenergetycznych wiązek elektronów stosuje się akceleratory liniowe (jest to przyspieszacz czyli urządzenie przyspieszające naładowane cząstki).
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

Symulator - określanie miejsc będących naświetlanych promieniowaniem gamma

symulatorem. Jest to aparat służący do dokładnego określenia okolic, na które ma być podana lecznicza dawka promieniowania. Pod symulatorem ustala się również okolice, które muszą być chronione przed działaniem promieniowania, a leżą bardzo blisko obszaru guza, czyli obszaru wysokiej dawki. W tym celu zbiera się dane z tomografii komputerowej oraz systemu komputerowego obsługującego symulator i wykonywane są niezbędne pomiary.
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.
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 .
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.

Medycyna