Wykład dr. hab. Tomasza Wolaka, kierownika Naukowego Centrum Obrazowania Biomedycznego IFPS

Tomografia komputerowa i rezonans magnetyczny są obecnie kluczowym elementem diagnostyki obrazowej w wielu różnych chorobach, m.in. w diagnostyce zaburzeń słuchu, podkreślił dr hab. Tomasz Wolak na wstępie swojego wykładu, precyzując jednocześnie, czym różni się tomografia komputerowa od rezonansu magnetycznego. Urządzenia do wykonywania tych badań wyglądają bardzo podobnie, jednak tomograf komputerowy to technika bardziej optymalna do obrazowania tkanek twardych, zaś rezonans magnetyczny do obrazowania tkanek miękkich. Te dwie techniki są komplementarne – w procesie diagnostyki uzupełniają się. W obydwu wykorzystuje się fale elektromagnetyczne, z tym że tomograf komputerowy wykorzystuje ten zakres promieniowania elektromagnetycznego, który jest promieniowaniem jonizującym. Natomiast w przypadku rezonansu magnetycznego mamy do czynienia z zakresem fal elektromagnetycznych, które wchodzą w zakres tzw. fal radiowych, które nie są szkodliwe dla komórek organizmu, tak jak ma to miejsce przy promieniowaniu jonizującym w tomografii. Z tego względu tomografię można robić 1–2 razy w ciągu roku, a przy rezonansie nie ma podobnych ograniczeń. Rozdzielczość obu technik jest podobna – ok. 1 mm, różnią się one jednak czasem trwania badania. Tomografia komputerowa jest badaniem krótszym, trwa ok. 5–10 minut, natomiast rezonans magnetyczny – ok. 15–30 min.

Badanie tomografem komputerowym opiera się na promieniowaniu rentgenowskim (lampa rentgenowska). W nowszych urządzeniach coraz częściej stosowane są dwie takie lampy (dual source), przez co w trakcie jednego badania otrzymuje się oddzielnie obrazy dla tkanek miękkich i tkanek twardych. Na podstawie tych obrazów można znacznie łatwiej odróżniać od siebie poszczególne tkanki oraz rekonstruować ich trójwymiarowe, fotorealistyczne modele. To przełom w obrazowaniu w tomografii komputerowej i możliwości rekonstrukcji tkankowych, podkreślił dr hab. Tomasz Wolak.

Przebieg badania. Badanie rezonansem odbywa się w długim, wąskim tunelu o średnicy ok. 60–70 cm, a podczas badania skaner generuje dosyć duży hałas (może dochodzić nawet do 100 dB), choć producenci ostatnio wprowadzają nowe techniki obrazowania z tzw. cichymi sekwencjami, wtedy badanie – można tak powiedzieć – odbywa się w ciszy. Przy badaniu tomografem pacjent ma bardziej komfortowe warunki – tunel jest krótszy (poniżej 1 metra), szerszy (ok. 80 cm średnicy) i nie generuje dokuczliwych dźwięków. Pacjent podczas badań pozostaje w bezruchu, dlatego ich przeprowadzanie u dzieci nie jest łatwe. Rezonans magnetyczny u dzieci poniżej 3. r.ż. wykonujemy po wcześniejszym ich uśpieniu, czyli sedacji (ze względu na dłuższy czas badania). Dzieci 5–6-letnie nie muszą być usypiane – podczas wykonywania badania rezonansowego można im wyświetlać bajki. Obecny przy badaniu rodzic może dla uspokojenia trzymać je za nogę. Natomiast tomografię komputerową także u najmłodszych dzieci można próbować wykonać bez uśpienia. Obie techniki obrazowania w niektórych przypadkach wymagają podania kontrastu. W przypadku tomografii jest to kontrast jodowy, rezonansu – gadolinowy.

Przeciwwskazania do badań. W tomografii komputerowej przeciwskazaniem jest ciąża, zaś w rezonansie magnetycznym: klaustrofobia, metalowe obiekty w ciele pacjenta (implanty ortopedyczne, słuchowe, sztuczne zastawki, kardiostymulatory), niekiedy ciąża.

Czego dowiadujemy się z badań obrazowych? Tomografia komputerowa i rezonans magnetyczny mają szerokie zastosowanie w medycynie. W otolaryngologii badania wykonuje się w celu oceny mózgowia i drogi słuchowej. Radiolodzy bardzo skrupulatnie poszukują wszelkiego rodzaju anomalii w budowie struktur ucha środkowego i wewnętrznego oraz nerwów ślimakowego i twarzowego. Tomografię wykonuje się standardowo przed planowaniem operacji związanych z wszczepieniem implantów słuchowych (radiolog określa miejsce, w które można wpasować implant). Można dzięki temu badaniu stworzyć model ślimaka, w który będzie wszczepiony implant w taki sposób, aby był dopasowany anatomicznie, a oprócz tego określić, jaką elektrodę należy w nim umieścić i jak głęboko powinna ona być osadzona. Istnieje też możliwość wykonania tomografii w trakcie operacji wszczepienia implantu tomografem śródoperacyjnym, zaznaczył dr hab. Tomasz Wolak. Natomiast po operacji badanie to pozwala sprawdzić, jak został umiejscowiony implant i jak jest on osadzony w ślimaku (w przypadku implantów ślimakowych) lub kości (w przypadku implantów przewodnictwa kostnego).

Jeśli chodzi o rezonans magnetyczny, to dzielimy skanery ze względu na indukcję pola magnetycznego, np. 1,5 T (tesla – jednostka indukcji pola magnetycznego) lub 3 T. To, jakie mamy możliwości obrazowania, zależy w dużej mierze od wartości pola magnetycznego. Im jest ono większe, tym większą rozdzielczość jesteśmy w stanie uzyskać i w krótszym czasie wykonać badanie. Rzadziej do badań klinicznych używa się urządzeń z niskopolowymi skanerami – poniżej 1 T. Badania są wtedy dłuższe, ale skaner jest bardziej przestronny i pacjenci z klaustrofobią czują się w nim bardziej komfortowo. W przypadku badania głowy pacjent ma na głowie cewkę odbiorczą, która odbiera fale radiowe. Badanemu zakłada się też słuchawki, by nieco wytłumić hałas.

Dzięki technice rezonansu magnetycznego i uzyskanym tą metodą obrazom strukturalnym i funkcjonalnym można zdobyć wiele informacji na temat aktywności mózgu pacjenta, np. o obszarach, które odbierają bodźce z ciała. Można też obrazy segmentować, np. wyodrębnić istotę szarą, istotę białą, płyn rdzeniowo-mózgowy. Dzięki segmentacji obrazów strukturalnych mózgu można m.in. zaobserwować, jak wyglądają obszary zaangażowane w odbiór dźwięków – w pierwotnej korze mózgowej docierają one do tzw. zakrętów Heschla. Ten obszar u niektórych osób jest większy, u innych mniejszy, naukowcy są jednak zgodni co do tego, że można go „kształcić”, często słuchając różnych dźwięków. Pod wpływem takiego treningu będzie się on powiększał i bardziej specjalizował.

Rezonans magnetyczny pozwala obrazować poszczególne funkcje mózgu, m.in. odbiór dźwięków, zapachów, obrazów. W przypadku słuchu ślimak koduje częstotliwości dźwięku i przesyła je przez neurony do mózgu, gdzie powstaje mapa ukazująca, które obszary mózgu reagują na dane częstotliwości. Obrazowanie obszarów mózgu, do których dochodzą impulsy nerwowe ze ślimaka, pozwala nam obserwować, co zmienia się w mózgu przy różnego rodzaju patologiach, takich jak np. częściowa głuchota.

Na podstawie obrazów uzyskanych techniką rezonansu można tworzyć szczegółowe atlasy mózgu – obliczać objętość jego poszczególnych struktur, a także obserwować, które mogą być zagrożone przez rozwijającą się chorobę. Istnieją też bardziej wyspecjalizowane techniki rezonansowe, np. Susceptibility Weighted Imaging (SWI), które pozwalają na badanie ukrwienia mózgu, wykrywają mikrowylewy, zwapnienia, udary, guzy. Jeszcze inną techniką jest spektroskopia wodorowa, dzięki której można analizować skład chemiczny mózgu.

Należy pamiętać, że u pacjentów, którzy są użytkownikami implantów słuchowych zawierających elementy metalowe, wykonywanie rezonansu w obrębie głowy nie jest wskazane. Metal zakłóca pole magnetyczne, dlatego na obrazie powstaje w jego miejscu czarna dziura, a obraz ulega zniekształceniu. Pacjenci z implantami słuchowymi, szczególnie dzieci, powinni mieć jednak możliwość wykonania badań obrazowych w razie takiej konieczności. Dlatego zarówno producenci implantów słuchowych, jak i urządzeń obrazujących poszukują rozwiązań pozwalających na wykonanie badań metodą rezonansu u użytkowników implantów i – jak zaznaczył dr hab. Tomasz Wolak – coraz lepiej dostosowują swoje urządzenia do badań tej grupy pacjentów, nawet w wysokopolowych skanerach MR. Wśród implantów ślimakowych są już takie, które pozwalają bezboleśnie wykonać badanie rezonansu magnetycznego nawet na skanerach wysokopolowych 3 T i to bez konieczności usuwania elementów magnetycznych z części podskórnej implantu. Niestety „dziury” w obrazie wciąż pozostaną, ale nad tym pracują producenci skanerów MR, aby były jak najmniejsze.

Postęp w technikach obrazowych. W podsumowaniu dr hab. Tomasz Wolak podkreślił, że współczesne techniki obrazowania cechuje wysoka rozdzielczość obrazów oraz szerokie możliwości uzyskiwania różnorodnych kontrastów tkankowych. Znaczny postęp w diagnostyce obrazowej wynika z coraz większych możliwości komputerowego przetwarzania obrazów. Coraz większy udział w procesie diagnozowania, obrazowania oraz późniejszej analizy obrazów mają algorytmy sztucznej inteligencji (AI).