Teorija

Povijest medicinske vizualizacije

Radiologija je grana medicinske znanosti koja se bavi izradom slikovnih reprezentacija dijelova ljudskog tijela koristeći razne tehnologije, u cilju dijagnosticiranja i liječenja bolesti. Nastala je nedugo nakon otkrića rendgenskih zraka krajem 19. st. i razvijala se relativno brzo do početka Drugog svjetskog rata.

Slika 1 – Prva medicinska rendgenska slika; snimljena 1895., predstavlja šaku žene Wilhelma Röntgena

Sredinom 20. st. svoje začetke je imala i nuklearna medicina, čije se tehnike baziraju na uvođenju niskoradioaktivnih kemikalija u ljudsko tijelo. Te se kemikalije zatim rasprostiru po tijelu i ulaze u razne organe, iz kojih emitiraju niske razine radijacije. Vanjski detektori (engl. gamma cameras) registriraju radioaktivne signale i konstruiraju sliku tijela. U tom razdoblju je razvijena još jedna metoda dobivanja slike, temeljena na principima rada sonara (tehnologija koja se vrlo razvila za vrijeme Drugog svjetskog rata) – ultrazvuk. Koristeći odašiljač zvučnih valova (nečujnih, vrlo visoke frekvencije) koji se približi željenom dijelu tijela, emitira valove koji prolaze kroz tijelo i odbijaju se natrag, stroj registrira povratne signale i generira sliku unutrašnje strukture tijela i kontura organa.

1970-ih započinje digitalna era medicinske vizualizacije s izumom računalne tomografije (engl. computed tomography – CT). CT je radiološka metoda koja daje slojeviti prikaz dijela tijela, koristeći ionizirajuće-rendgensko zračenje, specijalni rotirajući okvir i digitalno računalo. Druga velika digitalna tehnologija je magnetska rezonancija (engl. magnetic resonance imaging - MRI) koja se temelji na otkrivenoj pojavi da različiti materijali rezoniraju na različitim intenzitetima magnetskog polja.

Slika 2 – Tipični CT sken ljudske glave

Magnetska rezonanca (MRI)

Za razliku od CT-a, postupak magnetske rezonance (MRI) ne koristi rendgenske zrake, što je velika prednost jer pacijenti ne bivaju izloženi opasnim dozama ionizirajućeg zračenja. MRI se bazira na uporabi snažnih magneta i radio valova za dobivanje slike unutrašnjosti ljudskog tijela.

MRI tehnologija je posebno korisna kod skeniranja sljedećih dijelova tijela:

• Mozga
• Srca i kod analize krvnih žila
• Mišića i zglobova
• Kod detekcije raka

Ako se uz MRI stroj koristi i gradijent (s paramagnetskim svojstvima) moguće je dobiti bolju kvalitetu slike, jer će kontrastna tekućina utjecati na elektromagnetsko ponašanje tkiva.

Princip rada:

• Magnet koji okružuje pacijenta proizvede jako magnetsko polje.
• Pod njegovim se utjecajem jezgre atoma vodika, koji se nalaze po cijelome ljudskom tijelu, poravnaju sa smjerom polja.
• Zatim se emitira kratki puls radio valova koji uzrokuje izbacivanje vodikovih jezgara iz poravnanja s magnetskim poljem.
• Prestankom emitiranja radio valova jezgre se vrate u početni položaj te su opet orijentirani prema magnetskom polju.
• Povratkom u početni položaj, vodikove jezgre emitiraju elektromagnetske signale koji se registriraju i koriste za generiranje slike. Budući da brzina pomicanja vodikovih jezgara ovisi u tkivu u kojemu se nalaze (npr. mišić, masno tkivo, kost, ...) vrijeme potrebno za povratak u početni položaj otkriva karakteristike tog tkiva.

Slika 3 – Koraci u radu MRI stroja