Imagistica modernă: cum funcționează RMN-ul, tomografia și ecografia

Am avut ocazia să discut câteva ore cu doi doctori specialiști în imagistică de la MedLife și astfel să aflu direct de la sursa cea mai bună care sunt diferențele între rezonanță magnetică și tomografie computerizată, cum funcționează fiecare și în ce situații sunt potrivite.

Am adunat mai jos concluziile într-un material bine segmentat. Nu-mi plac interviurile clasice, așa că am luat notițele mele de la discuție și am rescris totul într-un format mai ușor de urmărit.

Ca să începem, sunt trei tehnologii principale de a “vedea” ce se întâmplă în interiorul corpului: prin rezonanță magnetică, prin raze X și prin ultrasunete.

REZONANȚA MAGNETICĂ

Numită la noi Rezonanță Magnetică Nucleară (RMN) și în engleză MRI, pentru mine această tehnologie a devenit exemplu perfect despre cum toată fizica aceea abstractă din școală, toate cercetările pur teoretice făcute de obicei în mediul universitar, nu doar că sunt utile și aplicate în domenii reale, ci chiar salvează vieți prin diagnosticarea unor afecțiuni.

RMN-ul se bazează pe fenomenul prin care atomii de hidrogen emit un semnal atunci când sunt supuși unui câmp magnetic foarte puternic. Atomii de hidrogen sunt prezenți în aproape orice țesut sau organ al corpului nostru (pentru că fac parte din apă și din grăsime), iar prin “ascultarea” și detectarea poziției atomilor ce au emis semnalul ca răspuns la câmpul magnetic al aparatului se poate creiona forma și consistența respectivului organ, inclusiv vedea că, să zicem, într-o anumită parte a sa crește o tumoare.

Ca analogie, închipuiți-vă o cameră în care este beznă totală, cameră plină cu oameni. Aceștia vorbesc, iar un sistem suficient de sensibil făcut posibil de tehnologia modernă poate determina, în funcție de locul din care răsună fiecare voce, forma camerei respective. În funcție de voce, își dă seama dacă sunt bărbați sau femei, înălțime șamd. Ba chiar, dacă dintr-o zonă de 2 x 1 metri nu se aude nimic, poate concluziona că acolo se află un obiect, poate o masă sau o canapea.

Cam așa funcționează RMN-ul.

În practică, aparatele moderne folosesc câmpuri magnetice foarte puternice pentru a genera un răspund din partea atomilor de hidrogen. Aparatele normale generează un câmp de 1,5 tesla, iar cele mai puternice unul de 3 tesla. Cel de mai jos, fotografiat de mine la clinica MedLife de pe Șoseaua Griviței, are 3 T, probabil unul dintre puținele așa de puternice din România, un Siemens Magnetom Trio ce integrează diverse tehnologii ale producătorului pentru a obține rezoluții mari și imagini clare chiar și dacă pacientul se mișcă ușor în interior.

Întreaga cameră în care este amplasat este, apropo, o cușcă Faraday pentru a ține “magnetul” înăuntru. Inclusiv fereastra prin care operatorul monitorizează aparatul este acoperită cu o plasă metalică ce are ochiurile calculate pentru a nu lăsa câmpul electromagnetic să iasă afară. Pe vremuri construiam și eu astfel de camere.

Iată altul, din altă clinică MedLife:

Dacă vreți să intrăm mai în detaliu, de fapt protonii din interiorul atomilor de hidrogen emit acele semnale, de unde și denumirea de “nucleară”. Nu în sensul de bombă nucleară, ci pentru că ține de structura internă a nucleului atomilor.

Protonii din interiorul atomilor de hidrogen, când sunt expuși unui câmp magnetic puternic pentru câteva milisecunde, ies din starea lor de echilibru și se aliniază pe o direcție sau alta. Alinierea lor și, ulterior, relaxarea lor la dispariția câmpului extern, duce la emiterea de semnal radio foarte, foarte, foarte, foarte slab, pe care detectori foarte fini din “inelul” aparatului RMN îl captează. Se analizează de fapt rezultatele a două semnale, iar prin maparea lor se obțin așa numitele imagini T1 și T2, numite după niște timpi de relaxare ai protonilor în schimbărilor lor energetice.

Corpul uman cântă în câmp magnetic puternic, dar cântă cu o voce pe care nu o pot auzi decât acele receptoare foarte fine. Pacientul aflat în interiorul mașinii RMN aude doar niște păcănituri puternice și dese care, de fapt, sunt momentele când bobinele de câmp sunt pornite și oprite.

Și apoi se merge mai departe. Experiența a arătat că există diferențe foarte mici între răspunsurile diverselor tipuri de țesuturi. Dacă știm exact tipul de semnal pe care răspunde grăsimea din corp, putem emite un semnal opus ca formă, care să-l anuleze pe cel al grăsimii, astfel încât la detectorii fini ai aparatului să ajungă doar semnalul de la organul care ne interesează?

Da, fenomenul fiind același ca și la căștile cu anulare de zgomot. Mașinăria generează și semnale ce atenuează sau anulează “imaginea” unor țesuturi tocmai pentru a le putea vedea mai clar pe celelalte, care sunt de interes în analiza cerută de doctorul care a trimis pacientul acolo.

Și se merge și mai departe. Se utilizează o combinație a mecanismelor de mai sus pentru a obține pe rând secțiuni ale organelor, iar apoi un computer le îmbină într-o formă 3D, reprezentând vizual mult mai bine rezultatul pentru doctor. Software-uri moderne colorează imaginile, fac posibilă “navigarea” prin corp, arată informația într-un mod ușor de înțeles de către medic și ajută foarte mult la diagnoză.

Și mai departe: prin combinarea timpilor de repetiție și de ecou, se pot obține diverse contraste de imagine, se pot scoate în evidență anumite zone șamd. Protonii, după un timp, ajung la saturație și refuză să mai răspundă câmpului magnetic, dar chiar și asta poate fi o analiză: se trimit pulsuri de saturație pentru a determina un organ să nu mai răspundă, iar apoi se va primi răspuns doar de la sângele nou intrat în acea zonă, sânge ai cărui protoni încă nu sunt “plictisiți” și emit semnal de răspuns.

Singura contraindicație este că acei magneți foarte puternici fac imposibilă scanarea pacienților cu implanturi magnetice, stimulator cardiac șamd. Tatuajele nu prea mai sunt o problemă, că nu se mai folosesc pigmenți feroși decât rar, dar mai des pacienții descoperă că aveau așchii metalice, șpan, sub piele.

TOMOGRAFIA COMPUTERIZATĂ

Prescurtată TC sau, în engleză, CT, tomografia (din greacă, “tomos” = felie) folosește radiație ionizantă (raze X), ca la o radiografie clasică. Diferența este că tomograful poate face radiografii din orice unghi și folosește un sistem complex de detectori și computere pentru a îmbina imaginile rezultate în unele chiar și 3D.

Aparatul arată ca mai jos. Este unul tot la MedLife în Grivița, dar nu l-am văzut pentru că erau pacienți în așteptare.

În inelul ce reprezintă brațul tomografului se află un emițător de raze X și în partea opusă acestuia un rând de detectoare. Acestea se pot mișca prin acel inel, astfel că pacientul este “fotografiat” din diverse unghiuri. Razele X sunt absorbite diferit de țesuturile prin care trec, astfel încât la detectoarele din partea opusă ajung mai multe sau mai puține raze. Din cât de multă radiație a fost absorbită de țesuturi se poate genera forma oaselor și organelor.

Imaginea de pe Wikipedia cu un tomograf demontat de carcasă arată mai bine totul. Razele X urmează traiectoriile roșii dinspre emițător (T) spre bancul de detectoare (D).

CC BY-SA 3.0, Link

Însuși faptul că se pot utiliza mai multe unghiuri duce la creșterea rezoluției și clarității rezultatului, că poți studia o zonă din mai multe direcții. Vă spuneam că există un șir de detectoare, către care emițătorul emite un evantai de raze X. Computerul compară absorbția razelor de la detectori vecini și își dă astfel seama mai bine de forma internă și neregularitățile diverselor organe sau țesuturi.

Brațul tomografului se mișcă de-a lungul corpului pentru a mapa întreg organul cerut, iar emițătorul și detectoarele se învârt în interiorul brațului pentru a surprinde din diverse unghiuri acțiunea.

Iar apoi a venit tehnologia multislice. În loc de un singur rând de detectoare, există mai multe rânduri. În loc de un evantai de raze X emise, adică în plan, aparatul emite un con de raze X, în spațiu. O cifră curentă este MS64, cu 64 de detectori ce pot genera 128 de multislice, generându-se secțiuni mult mai precise, ajungându-se la rezoluții chiar și de 0,6 mm.

La fel ca la RMN, mașinăria este complementată de software care îmbină “feliile” în imagini 2D sau 3D, le colorează, scoate în evidență sistemul circulator, organele și alte elemente. Față de acum 20 de ani, tehnologia modernă a dus la astfel de metode neinvazive, rapide și performante de diagnostic.

TC-ul are multe avantaje: poate fi utilizat aproape în orice domeniu și pentru orice țesut, poate face reconstrucție 3D a oaselor, se poate face chiar și o colonoscopie virtuală sau analiza în detaliu inima, cu setările potrivite și, uneori, cu substanță de contrast pentru a reliefa mai bine anumite zone.

Da, există un element de iradiere cu raze X, dar puterile sunt destul de mici (pentru că detectoarele sunt foarte bune) și, în plus, când faci TC se presupune că ești bănuit de alte boli mai grave și acesta este riscul cel mai mic.

ECOGRAFIA

Numită și analiză Doppler, pentru că așa îl chema pe fizicianul ce a cercetat propagarea sunetelor și modificarea frecvenței semnalelor. Mare om Doppler, după cum am mai zis cândva; o mulțime de tehnologii (de exemplu și radarele) se bazează pe studiile acestuia.

Ecograful funcționează astfel: ultrasunete sunt trimise, prin piele, în interiorul corpului, unde diversele țesuturi absorb o parte din ele și restul sunt reflectate înapoi spre senzorul aparatului. De aici aparatul determină forma țesuturilor din interior.

În funcție de câte ultrasunete sunt absorbite, se poate determina și tipul unui țesut (sau chist sau nodul). Ecograful este un aparat mult mai ieftin și ușor de utilizat, motiv pentru care a ajuns și foarte popular în lume.

RADIOGRAFIA CLASICĂ

În caz că vă întrebați, radiografia clasică este versiunea “analogică” a tomografiei. Razele X sunt emise dintr-o parte, absorbite de corp și ce iese pe partea cealaltă se imprimă pe placa fotografică. O singură direcție, un singur fascicul.

CARE INVESTIGAȚIE ESTE MAI BUNĂ?

Nu contează. Principalul lucru de reținut este acesta: medicul știe ce analiză este mai potrivită. Degeaba pacientul “știe” că TC-ul este mai performant; dacă medicul îl bănuiește de o afecțiune ce ar putea fi văzută doar pe RMN, atunci trebuie să facă un RMN.

Am văzut chestia asta chiar la taică-miu acum ceva vreme. Era bănuit de un accident vascular cerebral și reacția în familie a fost “trebuie să-ți faci o tomografie”. Abia ajunși la medic am aflat că, în funcție de câte ore sau zice au trecut de la respectivul episod, tomografia nu poate găsi urmele unui AVC minor, dar rezonanța magnetică da. Sau invers, nu mai știu.

Există afecțiuni pe care ambele metode de investigație le pot descoperi, afecțiuni pe care doar tomografia le poate descoperi și afecțiuni pe care doar RMN-ul le poate descoperi.

Diferența între cele două investigații este uneori doar de procedură. Un TC se face rapid, durează cam 25 de secunde ca aparatul să scaneze un om de 170 centimetri. O tomografie a inimii durează doar 6-7 secunde, 3 secunde pentru arterele pulmonare (sau cel puțin aceasta este viteza aparatului de la MedLife), motiv pentru care TC-ul poate fi utilizat uneori și în medicina de urgență.

Sigur că aici se mai adaugă timpi de pregătire, potrivirea pe poziție a aparatului șamd. Un RMN, însă, durează cam 20 de minute pentru că este nevoie de minim 3 secvențe. Procesul acela de expunere a atomilor la câmp magnetic se repetă de multe ori, captându-se de multe ori semnalul lor de răspuns pentru a obține imaginea finală. Asta poate fi lipsit de confort pentru pacient, băgat în interiorul acelui tub cu sunetele sale specifice, dar procesul trebuie urmat până la obținerea imaginii dorite.

Dacă nu ați citit încă despre discuția mea cu un cardiolog despre boli de inimă, mergeți acum și citiți acel articol, este foarte informativ.