Virtuālais ceļojums pacienta organismā

 

Jaunā digitālā ēra medicīnā, konkrēti, vizuālajā diagnostikā, vispirms iezīmējās radioloģijā pirms gadiem 20. Pašlaik digitālās diagnostikas iekārtas dod radiologiem plašas iespējas informācijas fiksēšanai un glabāšanai, kā arī apmaiņai ar citu slimnīcas nodaļu speciālistiem vai dažādām slimnīcām. Tās dod ārstiem iespēju doties virtuālā ceļojumā pa pacienta organismu, lai izzinātu slimības ainu. Turklāt šobrīd redzams, ka to attīstība ir  bijis viens no priekšnoteikumiem telemedicīnas attīstībai.

Raksts veidots sadarbībā ar a/s Lysoform Balticum datortomogrāfijas aparatūras speciālistu Mārtiņu RUTKI.

 

Nedaudz vēstures

20. gs. sākumā radioloģija (rentgenstaru izmantošana) medicīniskajā diagnostikā radīja apvērsumu klīniskajos izmeklējumos. Rentgenfilmas ar izmeklējumu rezultātiem ievērojami paaugstināja diagnostikas iespējas un ārstēšanas efektivitāti. Kad rentgenaparāts tika papildināts ar tomogrāfiskām iespējām (tehnoloģiju, kas ļauj radiologam aplūkot izmeklējamo orgānu dažādās projekcijās), radioloģijas iespējas paplašinājās. Rentgentomogrāfija kļuva par efektīvu diagnostikas metodi. Atšķirībā no parastā rentgena izmeklējuma tomogrāfiskais dod iespēju veidot telpisku izmeklējamā objekta rekonstrukciju un šajos attēlos ir vairāk diagnostikai derīgas informācijas.

Kovencionālā tomogrāfija tika ieviesta 30. gados, bet tomogrāfijas datu apstrādes iespējas ar datoru teorētiski tika aplūkotas 60. gados. Klīnisko testēšanu pirmais jaunās paaudzes tomogrāfs – rentgena datortomogrāfs – izgāja 1971. gadā. Pēc trim gadiem sāka strādāt pirmie skeneri, kas bija piemēroti visa ķermeņa caurskatei. Mūsdienās tomogrāfijas attēlu ieguvei bez rentgena starojuma izmanto vēl citas metodes - to pamatā ir kodolu magnētiskā rezonanse, ultraskaņas izmantošana, pozitronu emisija u. c. Visas modernās tomogrāfijas iekārtas ir datortomogrāfi, kas nodrošina izmeklējuma laikā iegūto datu matemātisku apstrādi. Diagnostikā izmantojamie attēli sākotnēji ir digitālā (ciparu) formātā un aplūkojami uz datora ekrāna vai izdrukājami. Tā kā vēsturiski pirmais bija rentgendatortomogrāfs, tagad ar terminu datortomogrāfs parasti saprot rentgendatortomogrāfiju.

 

Digitālo attēlu tehnikas

Datortomogrāfijā (DT) rentgenstaru avots (Rtg spuldze) rotē ap objektu (pacientu) un tiek noteikta starojuma absorbcija (vājinājums) dažādos virzienos. Apstrādājot iegūtās absorpcijas vērtību kopas ar datoru, tiek iegūti pacienta aksiāli šķērsgriezuma attēli.

DT sistēmas pašlaik ir ļoti daudzveidīgas: konvencionālās jeb aksiālās (vienas Rtg spuldzes rotācijas laikā tiek iegūts viens šķērsgriezuma attēls), spirāles (Rtg spuldze rotē ap pacientu pa spirāli, tādējādi vienas rotācijas laikā var iegūt vairākus aksiālus attēlus), kā arī daudzšķēlumu sistēmas, kurās vienlaikus var iegūt līdz pat 16 absorbcijas vērtību kopām (nākamās paaudzes aparāti nodrošinās 64). Daudzšķēlumu iekārtas parasti darbojas gan aksiālajā, gan spirāles režīmā, iegūstot līdz 32 attēliem sekundē. Izmantojot aksiālos attēlus, ar datora palīdzību var veikt trīsdimensiju (3D) objektu (orgānu) attēlu rekonstrukcijas, kuras uz monitora var grozīt un aplūkot dažādās projekcijās reālajā laikā. Mūsdienu medicīnā tas ļauj runāt par virtuālo endoskopiju, kura dod iespēju aplūkot dažādus ķermeņa dobumus no iekšpuses, aizvietojot līdz šim tik plaši lietotās zondes.

 

Magnētiskā rezonanse (MR) attēla iegūšanai izmanto kodolu spinu magnētiskās rezonanses efektu, kurš sākotnēji tika izmantots atomu stāvokļa pētīšanai ķīmijā un fizikā. Atšķirībā no DT, kurā pacients tiek pakļauts kaitīgajam Rtg starojumam, MR tomogrāfijas priekšrocība ir tā, ka pacients tiek ievietots nekaitīgā magnētiskajā laukā un apstarots ar salīdzinoši mazkaitīgo augstfrekvences radioimpulsu. Ar MR iegūtu attēlu pirmoreiz demonstrēja 1973. gadā, bet dzīva cilvēka attēli pirmoreiz demonstrēti 1976. gadā. Sākotnēji prognozēja, ka magnētiskās rezonanses tomogrāfija nomainīs rentgentomogrāfiju, bet šobrīd diagnostikā tām katrai ir sava vieta.

Attīstot MR tehnoloģiju, kopš 1983. gada ir iegūta iespēja iegūt pilnu ķermeņa attēlu. Paralēli ir attīstījusies diagnostika, kas balstīta uz ultraskaņas izmantošanu (digitālā ultrasonogrāfija). Medicīniskajā diagnostikā šīs metodes tiek izmantotas dažādās kombinācijās. Tā ārsti iegūst iespēju kvalitatīvi pētīt ne tikai orgānu morfoloģisko stāvokli, bet arī veikt visu orgānu funkcionālo analīzi – izpētīt funkcionēšanas, asinsplūsmas un bāziskās perfūzijas kvantitāti un kvalitāti.

Pēdējais vārds šajā virzienā ir pozitronu emisijas tomogrāfija, kur apvienojumā ar datoru reālajā laikā tiek iegūta cilvēka fizioloģisko procesu  trīs dimensiju karte.

Jaunradīto izmeklējuma metožu uzdevums ir ne tikai dot iespēju ātrāk un precīzāk noteikt ārstēšanas stratēģiju un taktiku, bet arī mazāk kaitēt pacientam. Ar jaunajām metodēm izmeklējumu laiks kļūst aizvien īsāks un starojuma devas – zemākas.

 

Satura un formas pretruna. Tās pārvarēšana ar PACS

80. gados, kad datoru jaudas un datu ietilpība bija maza (vienam izmeklējumam vajadzēja 20–100 MB; mūsdienās daudzšķēlumu aparatūrai vajag pat līdz 500 MB), rentgentomogrāfijas, MR tomogrāfijas un digitālās ultrasonogrāfijas tehnoloģijās iegūtie digitālie attēli aplūkošanai un glabāšanai tika pārvērsti analogā formātā un saglabāti uz filmām. Visi apzinājās, ka tas ir nepareizi, jo radās kvalitātes zudumi, tomēr citu iespēju nebija. Bija jāsamierinās arī ar to, ka filmām ar rentgena izmeklējumiem slimnīcā nepieciešamas ievērojamas arhīvu platības, jo tās tiek glabātas vismaz piecus gadus. Risinājums šai problēmai radās 90. gadu sākumā ar pirmo attēlu arhivēšanas un komunicēšanas sistēmu izveidi (Pictures archiving and communication system jeb PACS), kas kopā ar digitālās informācijas nesēju jaudas palielināšanos un aparatūras un tehnoloģijas cenu samazināšanos radīja priekšnoteikumus digitālajai revolūcijai medicīnā.

PACS izmantošana nozīmē pilnīgu atteikšanos no analogā attēla. Informācija par pacientu ir digitālā veidā, tā glabājas datubāzēs, un visi speciālisti to var nolasīt un caurskatīt uz monitora. (Pašlaik gan tā notiek vienīgi tehnoloģiski attīstītākajās valstīs.)

Digitālo attēlu arhivēšana un turpmākā izmantošana ir ievērojami atvieglota: parastais rentgenfilmu arhīvs aizņem, piemēram, 900 m³, bet digitālam arhīvam tāda paša apjoma informācijas glabāšanai nepieciešami tikai 10 m³. Attēli nepazūd (vecajos arhīvos daudz problēmu radīja arī filmu atrašana, to zudumi bija no 5 līdz 20 procentiem). Digitālajā arhīvā attēli ir viegli atrodami un pavairojami, tie ir daudzkārt izmantojami rekonstrukciju veikšanai.

Aplūkošana uz monitora nodrošina priekšrocības – dažādas pārvietošanas manipulācijas, attēla lieluma, spilgtuma regulēšanu. Tomēr pats svarīgākais ir iespēja pārkārtot darba organizāciju: digitālie attēli dod radiologiem jaunas iespējas informācijas nogādei un apmaiņai ar citu slimnīcas nodaļu speciālistiem un arī starp dažādām slimnīcām. Pasaules ievērojamākās klīnikas atzīst, ka galvenie ieguvumi ir efektīvāka un ātrāka izārstēšana.

 

Informācijas plūsma slimnīcā un PACS

Sākumā PACS sistēmas nodrošināja attēlu glabāšanu, pašlaik tās kalpo attēlu izplatīšanai. Paradokss, kas šīm izplatīšanas sistēmām jānovērš, ir tāds, ka, ja nepastāv vienots datu pārraides tīkls, diagnostikai nepieciešamie ļoti operatīvi un kvalitatīvi iegūtie attēli uz ārstējošā speciālista galda var nonākt pēc dienas vai divām. Turklāt ārsts radiologs strādā uz monitora, bet pārējie speciālisti šo informāciju joprojām saņem analogā veidā – uz filmas ar radiologa rakstisku komentāru. Tāpēc modernākajās slimnīcās darbu reorganizē, izveidojot slimnīcas intranetu, lai ārstējošais speciālists saņemtu informāciju savā datorā dažas sekundes pēc attēla iegūšanas un lai viņš spētu patstāvīgi noteikt diagnozi. Tomēr pašlaik daudzās medicīnas iestādēs digitālā revolūcija apstājas tieši radioloģijas nodaļā, jo slimnīcās nav vienota datortīkla (intraneta) un  nav izveidoti moderni digitālie arhīvi.

 

Latvijas situācija un stratēģija

Datortomogrāfija Latvijā pieejama P. Stradiņa slimnīcā jau kopš 80. gadiem, un pašlaik tur atjaunotajā Radioloģijas institūtā ir attīstīta rentgentomogrāfija, MR tomogrāfija un angiogrāfija. Pēdējos 10 gados ir iegādāti trīs MR tomogrāfijas aparāti. Rīgā ir kāds desmits datortomogrāfu, vēl tikpat daudz ir lielākajās rajonu slimnīcās. Tomēr mūsu slimnīcas pagaidām strādā tradicionāli - radiologs ar datortomogrāfu gan iegūst attēlu uz monitora, bet viņa darba produkts ir filma, uz kuras viņš uzliek vairākus objekta digitālos attēlus, un šādā veidā informācija nonāk pie ārstējošā speciālista.

Diemžēl ierobežotā finansiālā nodrošinājuma dēļ mūsu medicīnas iestādes nespēj ieviest digitālu vizuālās diagnostikas attēlu arhivēšanas sistēmu. Tādējādi ievērojamais digitālo attēlu daudzums, kas tiek iegūts ar moderno aparatūru, tiek pārveidots analogajā formātā un nākotnē to varēs izmantot tikai pasīvi (turklāt, ja konkrēto attēlu izdosies atrast).

Valstij, ja tā apzinās digitālās revolūcijas daudzsološo un jau pavisam reālo nākotnes piedāvājumu (vienotu digitālu sistēmu veidošanu un telemedicīnas iespēju izmantošanu slimnīcas, pilsētas, reģiona, valsts un starpvalstu mērogā), savā tehnoloģiju attīstības stratēģijā būtu jāvadās pēc jaunā piedāvājuma. Ir acīmredzams, ka laiks piespiedīs ieviest digitālo arhivāciju radioloģijā. Latvija ir maza valsts, racionāli būtu tās vajadzībām izveidot vienotu digitālo attēlu arhīvu. Tas, izmantojot mūsdienu tehnoloģijas, dotu ievērojamu līdzekļu ekonomiju (aptuveni 50 procentus) salīdzinājumā ar situāciju, ja tiktu izveidotas lokālas datu bāzes slimnīcās un diagnostikas centros. Līdz ar to lielai daļai ārstu un pacientu šīs modenās tehnoloģijas būtu pieejamas jau tuvākajā nākotnē.

 

Laura KALINKA