Zanim wejdziemy w świat wyrafinowanych obrazowych metod diagnostycznych, pomyślmy najpierw o najprostszych obrazach. Tych, które są nam dostępne codziennie.

Elastyczny światłowód

– Czy czujesz się dobrze? – kierujemy pytanie do naszego dziecka. – Jesteś taki blady... To najprostsze i najbardziej oczywiste badanie obrazowe. Na podobnej zasadzie działają zaawansowane metody diagnostyczne, takie jak bronchoskopia, gastroskopia czy też kolonoskopia. Metody te odniosły tak ogromny sukces w momencie, gdy pojawił się elastyczny światłowód. Jest to rodzaj elastycznego przewodu z włókna szklanego lub tworzyw sztucznych, umożliwiający przekazywanie obrazu z kamery umieszczonej na końcu światłowodu. Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki właśnie za „przełomowe osiągnięcia dotyczące transmisji światła we włóknach optycznych” otrzymał w 2009 r. Charles K. Kao.

W przypadku bronchoskopii bronchoskop jest wprowadzany pacjentowi przez nos lub jamę ustną. W takim badaniu lekarz może obejrzeć – w dosłownym znaczeniu – płuca od środka. Podobnie wyglądają gastroskopia i kolonoskopia. W pierwszym przypadku badane są przełyk i żołądek, a w drugim – jelito grube. Badanie może zostać zapisane w formie wideo, co umożliwia szczegółową analizę zarejestrowanego obrazu. W tych wszystkich badaniach, co warto podkreślić, źródłem informacji jest światło (fotony) odbite od badanego obiektu.

Promieniowanie i plasterki tkanki

Kolejnym badaniem obrazowym, z którym większość z nas już się spotkała, jest badanie rentgenowskie. Na detektorze obrazu rejestrujemy promieniowanie X osłabione przez ciało człowieka. Promieniowanie X to znowu fotony, tylko o dużo wyższej energii niż fotony z poprzednio omawianych badań. W tym przypadku jednak istota badania jest inna.

Zarejestrowany obraz reprezentuje osłabienie promieniowania, które przeszło przez ciało pacjenta. Dlaczego na zdjęciach rentgenowskich widać dobrze kości? Dlatego że kości znacznie silniej pochłaniają promieniowanie rentgenowskie niż inne tkanki. Złożenie wielu takich zdjęć (projekcji) wykonanych podczas obrotu lampy RTG wokół pacjenta, poczynionych bardzo zaawansowanymi metodami matematycznymi, pozwala stworzyć dwuwymiarowy obraz. Takie badanie to nic innego jak rentgenowska tomografia komputerowa – jedno z najczęściej wykonywanych badań obrazowych.

Jest jeszcze jedno badanie, niezwykle ważne, wręcz kluczowe dla diagnostyki chorób nowotworowych. Jest nim badanie histopatologiczne. Polega ono na oglądaniu pod mikroskopem cienkiego plasterka wyciętej z ciała tkanki. Te plasterki tkanki są barwione różnymi metodami, co sprawia, że taki wycinek wygląda trochę jak perski dywan. To obecnie najważniejsze badanie w diagnostyce nowotworowej. Bez jego wyniku trudno podjąć jakiekolwiek decyzje terapeutyczne.

Patologia czy norma?

Jest jeszcze wiele innych badań obrazowych, ale ze względu na ograniczenia artykułu pozostańmy przy opisanych powyżej. Jak lekarz diagnosta odróżnia normę od patologii? Niby to oczywiste, ale warto się przyjrzeć, jak w ogóle rozpoznajemy obrazy.

Okazuje się, że informacją zawartą w obrazie, która pozwala nam stwierdzić, że np. na zdjęciu ta osoba jest naszą ciocią, a nie kimś innym, są brzegi (potocznie – kontury). W interpretacji zdjęcia w minimalny sposób mogą pomóc nam inne jego cechy, np. kolory. Drugie bardzo ważne spostrzeżenie to fakt, że właściwe rozpoznanie wymaga uczenia. W odniesieniu do podanego przykładu oczywiste jest, że aby na zdjęciu rozpoznać ciocię, musieliśmy ją wcześniej widzieć, najlepiej wiele razy. Z punktu widzenia rozpoznawania obrazu to proces uczenia! Jeśli przywołaną tu ciocię widzieliśmy wielokrotnie, to jej postać rozpoznamy nawet wówczas, gdy przedstawiona będzie na rysunku jedynie za pomocą kilku kresek, zewnętrznych brzegów ciała. Podobnie przebiega rozpoznawanie obrazów, czyli stawianie diagnozy przez lekarza diagnostę.

Najpierw musi obejrzeć dziesiątki obrazów, na których wcześniej ktoś wskazał obiekty (zwykle ich kontury, kształt) świadczące o występującej patologii. Potem, po takim zwykle długo trwającym szkoleniu podejmuje się samodzielnego interpretowania (rozpoznawania) obrazów. Szczególnie trudna jest interpretacja obrazów histopatologicznych, w których często bardzo subtelne różnice każą postawić zupełnie inną, decydującą o leczeniu, diagnozę.

Grzyby i piksele

Wszyscy uczymy się rozpoznawać obrazy. Jednym z takich życiowych przykładów jest rozpoznawanie grzybów. Osobiście nie jestem fachowcem w rozpoznawaniu grzybów, nie podejmuję się np. odróżnienia kani od muchomora sromotnikowego, szczególnie gdy są młode. Jednakże silnie trujące grzyby są jedynie wśród grzybów blaszkowych. Dlatego zbieram tylko te drugie, bez blaszek. Z punktu widzenia obrazu te dwa rodzaje grzybów różnią się wzorem. Blaszkowe w obrazie składają się z odcinków promieniście biegnących ku środkowi grzyba, a rurkowe – z punktów lub małych kółek. Tę różnicę bez problemu rozpoznaje nasz mózg, diagnosta amator. Innymi słowy – te dwa obrazy różnią się wzorcem.

Długo informacja obrazowa rozumiana jako wzorzec nie była użyteczna. Zmieniło się to diametralnie, gdy obraz zaczął być rejestrowany w formie cyfrowej. Wówczas możliwa stała się matematyczna, zautomatyzowana analiza obrazu. Ma to ogromne znaczenie, gdyż ilość gromadzonej medycznej informacji obrazowej jest niewyobrażalna. Z kolei liczba lekarzy diagnostów jest ograniczona. Zauważmy, że skoro jedno badanie tomograficzne może zawierać 1000 pojedynczych obrazów, to oczywiste jest, że uważne przeanalizowanie setek tak wykonywanych codziennie badań jest zadaniem karkołomnym. Gdyby program komputerowy podpowiadał lekarzowi, jaką część obrazu powinien przeanalizować w sposób szczegółowy, byłoby to wielkie wsparcie. Prace nad tym trwają.

Ewangeliczna wskazówka

Posługujemy się obrazem na co dzień, np. robiąc zdjęcia i zapisując je na naszych telefonach komórkowych. W rozmaity sposób analizujemy te obrazy. A jednak nie zawsze umiemy właściwie wykorzystać to, co widzimy. Mówi o tym w sposób bardzo mocny Jezus:

„Gdy ujrzycie chmurę podnoszącą się na zachodzie, zaraz mówicie: «Deszcz idzie». I tak się dzieje. A gdy wiatr wieje z południa, powiadacie: «Będzie upał». I bywa. Obłudnicy, umiecie rozpoznawać wygląd ziemi i nieba, a jakże chwili obecnej nie rozpoznajecie? I dlaczego sami z siebie nie rozróżniacie tego, co jest słuszne?” (Łk 12, 54-57). Ten fragment Ewangelii zawsze mnie bardzo dotykał. Mobilizuje mnie do uważnego patrzenia na otaczającą rzeczywistość Bożymi oczami.

Autor jest profesorem fizyki medycznej.