Kliniczne znaczenie diagnostyki obrazowej
Do lat pięćdziesiątych XX w. terminem radiologia określano trzy subspecjalności wykorzystujące promieniowanie jonizujące w celach diagnostycznych i terapeutycznych.
Były to:
1.rentgenodiagnostyka,
2. radioterapia
3.medycyna nuklearna.
Z czasem radioterapia i medycyna nuklearna wyodrębniły się jako samodzielne działy nauk medycznych. W spółczesna radiologia, zwana również diagnostyką obrazową, posługuje się nie tylko promieniowaniem jonizującym, lecz także ultradźwiękami i zjawiskiem magnetycznego rezonansu. Jej działalność sprowadza się głównie do oceny budowy ciała ludzkiego, a ostatnio także do śledzenia pewnych zjawisk fizjologicznych oraz monitorowania przebiegu niektórych zabiegów leczniczych.
Radiologia ma istotne znaczenie praktyczne i poznawcze. Badania obrazowe, pozwalające na ocenę wielkości, zarysów, struktury wewnętrznej, a często także czynności wielu układów i narządów, stanowią jeden z podstawowych działów diagnostyki medycznej, szczególnie w grupie chorób, które mają największe znaczenie społeczne i są najczęstszą przyczyną zgonów, czyli choroby układu krążenia, nowotwory i urazy. Powszechnie uważa się, że w ponad 50% przypadków badania obrazowe umożliwiają ustalenie rozpoznania, natomiast u dalszych 30% mają znaczenie pomocnicze.
W zależności od podstaw metodycznych można wyróżnić następujące, zasadnicze działy radiologii:
Rentgenodiagnostyka konwencjonalna. Informacje rozpoznawcze uzyskuje się po przejściu wiązki promieniowania X przez ciało pacjenta.
Źródłem promieniowania jest lampa rentgenowska, natomiast stosowanym detektorem - błona rentgenowska.
Rentgenodiagnostyka konwencjonalna służy przede wszystkim do badań układu kostnego, narządów klatki piersiowej, a szczególnie płuc, gruczołu sutkowego, układu żucia, a po podaniu środka cieniującego do badania górnego i dolnego odcinka przewodu pokarmowego oraz układu moczowego
Radiologia naczyniowa i interwencyjna.
Podstawy metodyczne badań są podobne do rentgenodiagnostyki konwencjonalnej, z tym że współcześnie obrazy rejestrowane są w postaci cyfrowej. Dział ten został wyodrębniony ze względu na stosowanie swoistych, inwazyjnych technik badania. Polegają one na przezskórnym nakłuciu tętnicy lub żyły i wprowadzeniu do układu naczyniowego silnie pochłaniającego promienie X cewnika. Następnie, pod kontrolą rentgenoskopii, umieszcza się szczyt cewnika w odpowiedniej jamie serca lub w najbliższej okolicy badanego obszaru naczyniowego. Po podaniu środka cieniującego rejestruje się kolejne fazy przepływu krwi cieniującej.
Rentgenowskie badania naczyniowe najczęściej poprzedzają wewnątrznaczyniowe zabiegi terapeutyczne polegające na rozszerzeniu i protezowaniu zwężeń tętniczych, rzadziej żylnych lub embolizacji tętnic w przebiegu krwotoków, bogato unaczynionych nowotworów, tętniaków i przetok tętniczo-żylnych. Tę nową, szybko rozwijającą się subspecjalność, mieszczącą się na pograniczu radiologii i chirurgii, nazywa się radiologią interwencyjną.
Tomografia komputerowa.
W tomografii komputerowej źródło promieni X (lampa rentgenowska) porusza się ruchem okrężnym wokół długiej osi pacjenta. Osłabienie promieniowania jest rejestrowane za pomocą jednego lub kilku rzędu detektorów umieszczonych na obwodzie okola. Uzyskane w czasie obrotu lampy dane pomiarowe ulegają przetworzeniu i rekonstrukcji za pomocą systemów komputerowych.
Metoda charakteryzuje się znacznie większą niż rentgenodiagnostyka konwencjonalna zdolnością rozdzielczą kontrastową. W przeciwieństwie do innych metod radiologicznych pozwala na uwidocznienie zbiorników płynu oraz różnicowanie tkanek miękkich, zwłaszcza tkanki tłuszczowej, która rozdziela i otacza różne narządy. Na poprzecznych przekrojach ciała uzyskuje się odzwierciedlenie budowy ciała ludzkiego z dokładnością zbliżoną do atlasów anatomicznych.
Tomografia komputerowa znajduje szczególne zastosowanie w badaniach ośrodkowego układu nerwowego, części twarzowej czaszki, narządu słuchu, śródpiersia i płuc oraz narządów jamy brzusznej i miednicy mniejszej. Obecnie, w związku z postępem technologicznym w tej dziedzinie (spiralna tomografia, tomografia komputerowa strumienia elektronów), metoda znajduje szersze zastosowanie w badaniach układu naczyniowego
Medycyna nuklearna.
Stosowana w celach rozpoznawczych, podobnie jak rentgenodiagnostyka, posługuje się promieniowaniem jonizującym. Stanowi ona jednak osobną specjalność kliniczną, gdyż jej podstawy teoretyczne są całkowicie odmienne. Badania polegają na wprowadzeniu substancji promieniotwórczej do tkanek i narządów. Rejestracja promieni y odbywa się za pomocą detektorów umieszczonych poza badanym obiektem. W codziennej praktyce badania izotopowe stanowią cenne uzupełnienie innych technik obrazowych, wnoszą do rozpoznania wiele ważnych informacji, szczególnie na temat czynności różnych narządów.
Medycyna nuklearna znajduje zastosowanie w badaniach mózgu, serca, układu krążenia, układu kostnego, moczowego, wątroby i gruczołów wydzielania wewnętrznego.
Ultrasonografia (USG).
Ta całkowicie bezpieczna i stosunkowo tania metoda wykorzystuje zjawisko częściowego odbicia fal ultradźwiękowych od powierzchni narządów o różnej budowie. Badanie charakteryzuje się bardzo dużą skutecznością rozpoznawczą w ocenie fizjologicznych i patologicznych zbiorników płynu (pęcherzyk żółciowy, pęcherz moczowy, torbiele, ropnie, krwiaki, tętniaki). Aparaty bardziej skomplikowane, wyposażone dodatkowo w urządzenie do badań metodą Dopplera, umożliwiają również ocenę przepływów naczyniowych
Magnetyczny rezonans (MR). Zasada działania techniki magnetycznego rezonansu polega na przemianach energetycznych jąder atomowych. Badaną część ciała umieszcza się w silnym polu magnetycznym. Sygnały rejestrowane są w pamięci komputera, a ich przetworzenie umożliwia odzwierciedlenie budowy anatomicznej badanego bloku tkankowego. Obrazy przekrojów ciała ludzkiego możemy przedstawić w dowolnej płaszczyźnie.
Oprócz oceny stanu morfologicznego tkanek i narządów, magnetyczny rezonans umożliwia badania czynnościowe oraz badanie natężenia przemiany materii w wybranych narządach (spektroskopia MR). Już dziś metody magnetycznego rezonansu znajdują szerokie zastosowanie w diagnostyce medycznej, przede wszystkim w rozpoznawaniu chorób ośrodkowego układu nerwowego, tkanek miękkich, stawów i układu naczyniowego. Jedyną wadą MR są wysokie koszty zakupu i eksploatacji aparatury.
W skali światowej poziom radiologii jest znacznie zróżnicowany. Zależy on głównie od zamożności kraju oraz poziomu cywilizacji i opieki zdrowotnej. Ponad 75% ludności świata żyje w warunkach, w których dostęp do podstawowych badań obrazowych jest niemożliwy lub znacznie utrudniony. W krajach wysoko rozwiniętych wykonuje się ponad 1000 badań obrazowych na 1000 mieszkańców, l aparat rentgenowski przypada na 15-20 tys. mieszkańców. W Polsce w 1995 r. wykonano ok. 800 badań obrazowych na 1000 mieszkańców, z tym że znaczna większość (715) dotyczyła badań radiologicznych z użyciem promieni X. Zdjęcia narządów klatki piersiowej wynosiły 46,2% ogólnej liczby badań, zdjęcia kości długich i stawów kończyn 19,2%, zdjęcia kręgosłupa 13,1 %, natomiast zdjęcia zębów 10,3%. Wszystkie pozostałe badania radiologiczne stanowiły zaledwie 11,2% ogółu.
ZARYS DZIEJÓW RADIOLOGII LEKARSKIEJ
Promienie X wykrył Wilhelm Konrad Roentgen w dniu 8 listopada 1895 r. Właściwości fizyczne nowego rodzaju promieniowania przedstawił on na historycznym posiedzeniu Fizyko-Lekarskiego Towarzystwa w Witrzburgu 23 stycznia 1896 r. Wiadomość o istnieniu nieznanych promieni, które przenikają przez ciała nieprzezroczyste, bardzo szybko stała się przedmiotem zainteresowania nie tylko fizyków i lekarzy, lecz także codziennej prasy.
Na ziemiach polskich promienie Roentgena stosunkowo szybko zostały wykorzystane w medycynie.
W lutym 1896 r. profesor chirurgii A. Obaliński na podstawie zdjęcia rentgenowskiego rozpoznał zwichnięcie w stawie łokciowym (Przegląd Lekarski, Kraków, 22 luty 1896). W tym samym roku lekarz M. Brunner zorganizował pierwszą pracownię rentgenowską w szpitalu Św. Ducha w Warszawie.
Rozwój radiologii lekarskiej, a zwłaszcza zastosowania promieni X w diagnostyce medycznej, można podzielić na kilka zasadniczych etapów.
Lata 1900-1920 stanowią okres intensywnej pracy nad doskonaleniem składowych części aparatury rentgenowskiej, poszukiwaniem nowych, bardziej odpowiednich materiałów światłoczułych oraz środków cieniujących do uwidocznienia szczegółów budowy wewnętrznej narządów, które normalnie nie są widoczne na zdjęciu rentgenowskim. Był to okres pionierskiej pracy lekarzy, fizyków, chemików i przedstawicieli nauk technicznych, którzy niezależnie od granic politycznych i geograficznych, ożywieni wspólną myślą twórczą budowali zręby rentgenodiagnostyki. Stosunkowo szybko stworzono podstawy rozwoju radiologii klinicznej.
W latach 1920-1930 krystalizuje się technika badań rentgenowskich. Rozwija się diagnostyka przewodu pokarmowego, opracowano metody badania układu moczowego, dróg żółciowych i pęcherzyka żółciowego. Badania układu oddechowego zostały wzbogacone wynikami bronchografii i konwencjonalnej tomografii. Stworzono podstawy metodyczne kontrastowych badań serca i układu naczyniowego. Diagnostyczna odma mózgowa, naczyniowe badania mózgu i mielografia tworzą podstawy neuroradiologii.
Lata powojenne są okresem szybkiego rozwoju chirurgii serca i naczyń. Jednocześnie rozwijały się odpowiednie działy rentgenodiagnostyki. Szczegółowa diagnostyka wrodzonych i nabytych wad serca opierała się wówczas na wynikach angiokardiografii i cewnikowania serca.
Rozwój techniki cewnikowania naczyń i wybiórcza arteriografia narządowa znacznie rozszerzyły możliwości rozpoznawcze. W okresie tym, w związku z postępem technicznym, a także rozszerzeniem liczby i większym skomplikowaniem procedur radiologicznych, rozpoczął się znaczący i trwający do dzisiaj wzrost roli technika elektroradiologii.
Podstawy nowoczesnej radiologii zaczęły kształtować się w latach 60. W okresie tym radiologia lekarska wzbogaciła się o zupełnie nowy dział medycyny nuklearnej. Izotopy promieniotwórcze znalazły szerokie zastosowanie w diagnostyce i terapii. Dziś można wymienić wiele narządów, w których badania izotopowe wnoszą nowe, uzupełniające informacje dotyczące anatomii, topografii i stanu czynnościowego.
W tym samym okresie notuje się pierwsze próby zastosowania ultradźwięków w diagnostyce medycznej. Dziś ultrasonografia, jako metoda tania i bezpieczna, powszechnie uznawana jest jako ważne badanie pierwszego kontaktu. Często wykorzystywana jest również jako badanie przeglądowe w populacji osób o zwiększonym ryzyku zapadalności na niektóre choroby. Znajduje ona szczególne zastosowanie w diagnostyce narządów jamy brzusznej i miednicy oraz serca i układu krążenia. Jest badaniem preferowanym w klinikach pediatrycznych, głównie ze względu na całkowicie nieinwazyjny charakter.
Kolejny bardzo ważny etap rozwoju radiologii to lata 70. Na przełomie lat 60. i 70. A. Cormack i G. Hounsfield, późniejsi laureaci Nagrody Nobla, stworzyli podstawy rozwoju tomografii komputerowej. W uzasadnieniu decyzji z 1979 r. Komitet Nagrody Nobla stwierdził m.in., że żadna metoda diagnostyczna nie przyniosła dotychczas tak wydatnego postępu w tak krótkim czasie. Jednocześnie z rozwojem tomografii komputerowej trwały prace nad klinicznym zastosowaniem zjawiska magnetycznego rezonansu.
Pierwsze urządzenie do obrazowania budowy organizmów żywych za pomocą techniki MR skonstruowano w 1973 r., natomiast pierwsze zadowalające obrazy ciała ludzkiego uzyskano w 1977 r. Tomografia komputerowa i technika magnetycznego rezonansu umożliwiły uzyskanie obrazów wnętrza ciała ludzkiego z niespotykaną dokładnością i otworzyły zupełnie nowe możliwości rozpoznawcze.
Najważniejsze wydarzenia w rozwoju radiologii zestawiono poniżej.
1895 - odkrycie promieni X przez Wilhelma Konrada Roentgena. Pierwsze zdjęcie kości ręki żony uczonego - Berty Roentgen.
1896 - rozpoznano złamanie kości przedramienia (17 stycznia, Klingtenberg i Slaby).
1897 - zdjęcie narządów klatki piersiowej - Rosenfield. Badanie przełyku za po-
mocą związków bizmutu - Rumpel. 1900 - ortodiagrafia serca - Moritz.
1904 - badanie przewodu pokarmowego związkami bizmutu - Rieder.
1933 - rentgenokinematografia - Janker.
1952 - zastosowanie ultradźwięków do badania części miękkich ciała ludzkiego -Howry.
1953 - zastosowanie ultradźwięków do rozpoznawania wad zastawkowych serca
1956 - kliniczne zastosowanie termografii - Lawson. - renografia izotopowa - Taplin, Winter.
1957 - uwidocznienie płodu ludzkiego za pomocą ultradźwięków - Donda. 1958 - ultradźwięki w ginekologii i położnictwie - Donald.
- gammakamera - Anger.
1959 - zastosowanie rentgenotelewizji,
- automaty do wywoływania błon rentgenowskich.
- zastosowanie komputera w radiodiagnostyce - Lodwick,
- podstawy matematycznej rekonstrukcji przekrojów ciała ludzkiego
- McCormack.
1968 - tomografia komputerowa - Hounsfie1d.
1973 -pozy tronowa tomograficzna gammakamera - Ter-Pogossian,
- pierwsze urządzenie do obrazowania za pomocą MR - Lauterburg. 1974 - tomografia komputerowa całego ciała - Ladley.
1977 - pierwsze zadowalające obrazy ciała ludzkiego za pomocą MR - Damadian, - szybkie (echoplanarne) sekwencje pomiarowe MR - Mansfield i Mandsley. 1994 - środki cieniujące do techniki MR - Brasch, Car, Weinman.