SME
Nedeľa, 29. november, 2020 | Meniny má VratkoKrížovkyKrížovky
NOBELOVA CENA 2003 ZA FYZIOLÓGIU A MEDICÍNU ODMENILA NEINVAZÍVNU, NEŠKODNÚ A BEZBOLESTNÚ DIAGNOSTIKU – MAGNETICKÚ REZONANCIU

Bezpečné pátranie po príčinách chorôb

Najvyššie tohtoročné „biologicko-medicínske“ vedecké ocenenie získala zdanlivo paradoxná dvojica – fyzikálny chemik a fyzik. I


Bez magnetickej rezonancie si dnes nemožno predstaviť predoperačnú prípravu nijakého zložitého chirurgického zákroku, najmä v mozgu.

FOTO – ARCHÍV

ch výsledky spred vyše štvrťstoročia však umožnili, aby sa zrodilo dnes už lekármi štandardne využívané diagnostické zobrazovanie na základe magnetickej rezonancie.

Rýchla, včasná a správna diagnostika je od nepamäti základom účinnej liečby ľudských chorôb. Kým sa však neobjavili biochemické rozbory telesných tekutín a tkanív, veľakrát sa pohybovala na hranici vedy a umenia. Sčasti je to tak aj dnes.

Tak či onak, prvý novodobý zvrat v lekárskej diagnostike prinieslo začiatkom 20-teho storočia využitie vtedy fyzikmi len nedávno objavených röntgenových lúčov (NC za fyziku v roku 1901). Počas 1. svetovej vojny už lekársky „röntgen“ zachránil množstvo životov. Pravda, neskôr vyšlo najavo, že priveľké dávky ionizujúcich röntgenových lúčov môžu buď priamo poškodiť tkanivá, alebo v bunkách vyvolať zhubné mutácie genetického materiálu.

Od röntgenu k magnetickej rezonancii

Preto sa röntgenografia v lekárskej diagnostike stále používa veľmi opatrne a niekedy ju treba aj obmedziť či celkom vypustiť, aby sa v duchu hippokratovských zásad vylúčilo riziko zhoršenia pacientovho stavu. V istom rozsahu to platí aj o prirodzenom rozvinutí röntgenografie na počítačovú tomografiu v 70-tych rokoch (všetkým dobre známe „cétečko“, tvorcovia ktorého získali NC za fyziológiu a medicínu v roku 1979).

Onedlho po zrode tomografov sa však našlo východisko – ešte výkonnejšia metóda zobrazovania vnútorných orgánov, ktorá nevyužívala potenciálne deštruktívny typ žiarenia, ale fyzikálny jav označovaný ako magnetická rezonancia. O čo vlastne ide?

Atómové jadrá v silnom magnetickom poli rotujú s frekvenciou, ktorá závisí od intenzity poľa. Ich energia sa môže zvýšiť, ak pohltia rádiové vlny tej istej frekvencie (rezonančnej). Keď sa potom rádiové vlny vypnú, atómové jadrá sa vrátia na svoju pôvodnú energetickú úroveň a nadobudnutú energiu spätne vyžiaria.

Americkí fyzici Felix Bloch a Edward Purcell dostali za tento objav Nobelovu cenu za fyziku v roku 1952. Ukázalo sa, že z takto spätne vyžiarených rádiových vĺn možno odvodiť štruktúru chemických látok. Metóda dostala názov nukleárna magnetická rezonancia a začala sa hojne používať. V rokoch 1991 a 2002 boli za jej zdokonalenia udelené Nobelove ceny za chémiu.

Magnetické pole a atómy

Obaja tohtoroční laureáti Nobelovej ceny za fyziológiu a medicínu rozvinuli nukleárnu magnetickú rezonanciu začiatkom 70-tych rokov. Paul Lauterbur objavil, ako vytvoriť dvojrozmerný obraz tým, že sa do základného silného magnetického poľa zaviedli slabšie magnetické polia, aby v ňom vznikli gradienty intenzity. Peter Mansfield vyvinul získavanie rezonančných signálov výberovým vzbudením atómov vo vymedzenej oblasti. Z gradientov magnetického poľa potom presnejšie odvodil rozdiely v rezonancii. Ukázal, ako zachytené rádiové signály rýchlo a efektívne analyzovať a premeniť na ešte úplnejší, trojrozmerný obraz. Vlastne až tým vzniklo praktické medicínske zobrazovanie, MRI (Magnetic Resonance Imaging). Na tom istom princípe dospel k vysokorýchlostnému zobrazovaniu, čo neskôr poslúžilo na sledovanie pohybov v tele, napríklad prietoku krvi, metódou funkčnej magnetickej rezonancie (fMRI).

Voda, voda, voda…

Široké medicínske využitie magnetickej rezonancie vychádza z faktu, že ľudské telo je hmotnostne približne z dvoch tretín voda, teda kombinácia vodíka s kyslíkom. Jednotlivé špecifické tkanivá a orgány sa líšia obsahom vody. Pri mnohých chorobách sa obsah vody mení a vodné molekuly „putujú“ po tele, čo sa zreteľne odráža v magnetickej rezonancii.

Prvé MRI aparatúry sa v medicíne objavili začiatkom 80-tych rokov. Štatistika z roku 2002 udáva, že na svete ich už vtedy bolo okolo 22 000 a ročne sa s nimi vykonalo vyše 60 miliónov vyšetrení.

Podľa súčasných poznatkov je magnetická rezonancia na rozdiel od röntgenografie celkom neškodná. Pacienti s magnetickým kovom v tele alebo s pacemakerom ho však nemôžu využiť. Aj klaustrofóbni pacienti prežívajú pri vyšetrení v „tuneli“ MRI ťažké chvíle.

Kľúčové úspechy

S pomocou magnetickej rezonancie možno zobraziť takmer všetky telesné orgány. Zvlášť užitočné je pri vyšetrovaní mozgu a miechy. Takmer všetky mozgové poruchy totiž vedú k zmenám obsahu vody. Patologický proces odhalí aj minimálna zmena. Magnetická rezonancia veľmi pomáha pri diagnostike a sledovaní roztrúsenej sklerózy, ale aj pri „obyčajných“, no pre pacientov veľmi nepríjemných a pre spoločnosť nákladných bolestiach krížov. Umožňuje rozlíšiť svalovú bolesť od tlaku na nerv alebo miechu.

Bez podrobného trojrozmerného MRI si dnes nemožno predstaviť predoperačnú prípravu pri akomkoľvek zložitejšom chirurgickom zákroku, alebo inom aktívnom zásahu vo vnútri tela, napríklad liečebnom umiestňovaní elektród v mozgu. Osobitne významnú úlohu zohráva magnetická rezonancia pri diagnóze, liečbe a sledovaní rôznych typov rakovinového ochorenia. Dovoľuje zreteľne vymedziť hranice tumorov pred chirurgickým zákrokom či ožarovaním a určiť ich vývojové štádium.

Popri presnosti a rýchlosti je na vyšetrení MRI neoceniteľný jeho neinvazívny charakter. Nahrádza viaceré predtým používané diagnostické metódy, ktoré boli buď priamo bolestivé, alebo pacientom spôsobovali nepríjemné pocity. Napríklad vyšetrenie pankreasu a žlčovodu prostredníctvom injekcie kontrastnej látky a endoskopu niekedy viedlo k vážnym komplikáciám, takisto ako artroskopia – zavedenie optického nástroja do chorého kĺbu. Pre väčšinu pacientov znamená magnetická rezonancia úľavu v ťažkom psychickom stave vyvolanom chorobou.

Samého Lauterbura inšpirovalo k práci na neinvazívnom zobrazovaní pozorovanie kolegov, keď z pokusných potkanov vyberali rezy rakovinového tkaniva na vyšetrenie. Hneď si predstavil diagnostické „kúskovanie ľudí“.

Po oznámení o tom, že získal Nobelovu cenu, prežil pocity uspokojenia a zadosťučinenia. Ale zažil ich už aj predtým: jednak osobne, a tiež sprostredkovane cez svojich najbližších, keď sa od lekára práve vďaka magnetickej rezonancii dozvedel, že sú v poriadku.


FOTO – REUTERS

Sir Peter Mansfield (1933), britský občan, narodený v Londýne. Vyštudoval fyziku na University of London, kde získal doktorát v tom istom odbore. Pôsobil na University of Illinois v USA, potom prakticky celý život na University of Nottingham, dnes ako emeritný profesor v tamojšom stredisku magnetickej rezonancie. Je členom britskej Royal Society (prvá novodobá akadémia vied na svete), nositeľom viacerých prestížnych britských i medzinárodných ocenení v odboroch fyziky a medicíny. V roku 1993 ho kráľovná Alžbeta II. povýšila za vedecké zásluhy do rytierskeho stavu. (zu)





FOTO – REUTERS

Paul Lauterbur (1929), americký občan, narodený v Sidney, štát Ohio. Vyštudoval chémiu na Case Institute of Technology v ohijskom Clevelande, doktorát v tom istom odbore získal na University of Pittsburgh v Pennsylvánii. Pôsobil na State University of New York v Stony Brook a University of Illinois v Chicagu. Momentálne pracuje v laboratóriu pre biomedicínsku magnetickú rezonanciu University of Illinois v Urbana-Champaign. Je členom National Academy of Sciences USA a nositeľom viacerých prestížnych amerických a medzinárodných cien v odbore fyziky, chémie a medicíny.

Skryť Vypnúť reklamu

Najčítanejšie na SME Tech

Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Hlavné správy zo Sme.sk

Vizualizácia projektu Pod Vinicou.
EKONÓMIA ĽUDSKOU REČOU

Lacnejšie tovary a bývanie? Šesť najčastejších mýtov o socializme

Z priemernej mzdy si dnes kúpite násobne viac.

Dubček veril v socializmus s ľudskou tvárou.
Na nákladných vlakoch musia byť čierni pasažieri pripravení na každé počasie, na bod mrazu aj horúčavy. Na snímke je jeden z Aminových spolujazdcov.

Mads Mikkelsen pre SME: Som slávny, som úspešný, ale toto som chcel?

Slávny dánsky herec priznáva, že mu niekedy pomôže pohár vína.

Dánsky herec Mads Mikkelsen.

Neprehliadnite tiež

Podcast Klik

Klik: Vianoce 2020, toto sú naše tipy na technologické darčeky

Sprievodca nakupovaním technologických darčekov.

Podcast Klik.
Tieň sondy Hajabusa 2 na povrchu asteroidu Ryugu.
Podcast Tech_FM

Výpredaje majú problém, všetko skupujú roboty

Čo spôsobujú nové technológie.

Vedátorský podcast

Čierne diery sú sochármi vesmíru

Rozhovor s Norbertom Wernerom.