ecomail.cz

Od röntgenu k počítačovej tomografii - Lúče X v službách ľudstva


Vědecký výzkum druhé poloviny 19. stol. se intenzivně zabýval šířením elektrického proudu v plynech a ve vakuu. Německý fyzik Wilhelm Conrad Röntgen při svých výzkumech navíc objevil neznámé paprsky, které dokázaly proniknout i tkáněmi lidského těla.


Zásadní objev na tomto výzkumném poli se povedl Röntgenovi koncem roku 1895 na univerzitě ve Würzburgu. Protože byl kromě jiného velmi pečlivým experimentátorem, zaznamenal do té doby neznámé paprsky, které působily na fotografické desky, pronikaly různými materiály, a dokonce i tkáněmi lidského těla. Paprsky pojmenoval paprsky X. Mezi prvními snímky pořízenými těmito paprsky byla ruka jeho manželky a část hlavně lovecké pušky. Jediná veřejná přednáška o X paprscích se konala 23. ledna 1896 ve Fyzikálním ústavu pro würzburskou Fyzikálně-lékařskou společnost. Röntgen svůj objev prezentoval snímkem ruky svého kolegy, profesora fyziologie a anatomie, Alfreda von Koellikera. Ten byl tímto objevem tak nadšen, že navrhl, aby se paprsky X nazývaly Röntgenovy, což se všeobecně ujalo, vyjma anglosaských zemí, kde se stále užívá označení paprsky X (X rays). Röntgenův objev vyvolal velkou pozornost a našel ihned široké uplatnění, nejdřív v medicíně a zanedlouho i v dalších vědeckých a technických oborech. Během jediného roku po objevu rentgenového záření bylo ve světě publikováno více než tisíc prací věnovaných tomuto záření. Již v roce 1897 byl továrně vyroben první rentgen. Profesor Wilhelm Conrad Röntgen obdržel v roce 1901 za svůj objev vůbec první na světě udělovanou Nobelovu cenu za fyziku. Zakladatelem rentgenologie u nás je dr. Rudolf Jedlička, který jako první v českých zemích využil již v roce 1897 rentgen v diagnostice pacientů před chirurgickým zákrokem. V té době se také prováděly první pokusy s použitím rentgenových paprsků k léčbě rakoviny.

První rentgen byl vyroben v roce 1897.

Prakticky do doby než byl vyvinut a vyroben rentgen, nebylo dost dobře možné zjistit, jak to vypadá s jednotlivými orgány v těle pacienta. Lékař byl při diagnóze odkázán jen na vnější projevy choroby a jedinou možností, jak se reálně podívat na pacientovy útroby, byla takzvaná diagnostická operace. Pacient byl operován pouze proto, aby se lékař podíval na jeho orgány a aby posoudil, co vlastně pacientovi je. Rentgenové (rtg) paprsky zobrazují především kosti, protože obsahují prvky, které více pohlcují rtg záření a na stínítku nebo na rtg filmu jsou kontrastní proti měkkým tkáním organizmu. Aby bylo možno zobrazit i duté orgány těla (žaludek, cévy, močový měchýř atp.), začaly se používat kontrastní látky. Ty díky obsahu některých prvků (jód, baryum) zvyšují kontrast obrazu. Po druhé světové válce technika velmi pokročila. Byl objeven zesilovač rentgenového obrazu, který umožnil větší rozlišení a další vývoj, např. rentgenové televize.

Nevýhodou klasického rentgenu je, že se jednotlivé orgány na výsledném obrázku překrývají a není možné získat obraz skutečného „anatomického“ řezu tělem. Proto výzkum a vývoj pokračoval hledáním ještě dokonalejšího zobrazení jednotlivých částí organizmu. Zásadním objevem byla výpočetní tomografie. Teorii výpočetní tomografie, tzn. matematickou rekonstrukci příčného řezu tělem, vypracoval a v roce 1963 zveřejnil fyzik Allan Cormack. První použitelný tomograf, EMI mark I, sestrojil anglický inženýr Godfrey Newbold Hounsfield v roce 1971. V roce 1979 byla Cormackovi i Housfieldovi udělena Nobelova cena v kategorii fyziologie a lékařství, za objev výpočetní tomografie.

Tomograf zobrazuje řezy pacientovým tělem.

Tomografie znamená v překladu zobrazování v řezech, které odpovídají daleko přesněji skutečnému anatomickému zobrazení, než je tomu u klasického rentgenu. Také díky citlivým detektorům rtg záření jsou na výsledném obraze lépe viditelné i měkké orgány, což klasická rentgenologie umožňuje jen velmi nedokonale. Zařízení používané pro tomografii se nazývá tomograf a výsledný obraz tomogram. Princip vyšetření výpočetní tomografií (Computer tomography – CT) spočívá v tom, že jsou proti sobě umístěny rentgenová lampa a na opačné straně jsou scintilační detektory. Celá tato soustava se otáčí kolem těla pacienta. Signály zachycené detektorem záření pak zpracovává počítač a vytváří z nich výsledný obraz. S výpočetním tomografem pracuje radiologický asistent, speciální techniky jako např. podání kontrastních látek a interpretaci snímků provádí lékař z oboru radiodiagnostika. Samotný pojem tomograf pak může v principu označovat jakýkoliv přístroj, který zobrazuje řezy pacientovým tělem. Úkolem výkonného počítače, který bývá součástí počítačového tomografu, je zrekonstruovat plošný řez vyšetřovaným objektem. Tento úkol v zásadě spočívá ve vyřešení (vypočítání) velké soustavy rovnic. Jako všechno, co může sloužit, může v podstatě i škodit – a to se týká i rentgenového záření. To může způsobit odumírání buněk organizmu, tzv. nemoc z ozáření, případně může dojít k mutaci buněk a následně ke zhoubnému bujení. To pionýři v začátcích rentgenologie nevěděli a nijak se proti záření nechránili. Mnoho jich to odneslo poškozeným zdravím, někteří na následky záření dokonce zemřeli. Jednou z hlavních problematik, kterou se obor rentgenologie a radiologie zabývá i dnes, je zajistit maximální bezpečnost jak pacientů, tak vyšetřujícího a ošetřujícího personálu. V této souvislosti jsou stanoveny limity dávek záření pro každé jednotlivé vyšetření. Také zavedení citlivých scintilačních detektorů do rentgenologie umožnilo snížit radiační zátěž pacienta a obsluhy rentgenu na minimum. Rentgenové záření se uplatnilo kromě medicíny v mnoha nejrůznějších praktických i vědních oborech. Díky rentgenovému záření známe nejen stavbu mnoha desítek tisíc anorganických krystalických látek (kovů, slitin, polovodičů, minerálů apod.), ale např. i strukturu bílkovin, nukleových kyselin, penicilinu, cholesterolu, vitamínu B12. Využívá se k nedestruktivnímu zkoušení nejrůznějších materiálů, zkoumání historických objektů, při analýze maleb, v kriminalistice atd.

Autor: prevzaté z časopisu Sféra