VIII Nowoczesne metody
diagnozowania chorób
układu nerwowego

Tomografia

komputerowa

Tomografia komputerowa, TK (ang. Computed Tomography –

CT) jest metodą rentgenowską pozwalającą na uzyskanie
obrazów tomograficznych (przekrojów) badanego obiektu.

Wykorzystuje ona złożenie projekcji obiektu wykonanych z

różnych kierunków do utworzenia obrazów przekrojowych
(2D) i przestrzennych (3D).

Urządzenie do TK nazywamy tomografem, a uzyskany obraz

tomogramem. Tomografia komputerowa jest szeroko
wykorzystywana w medycynie i technice.

Geneza

Pierwszy tomograf, tzw. EMI scanner, został

zbudowany w 1968 roku przez sir Godfreya
Newbolda Hounsfielda, z firmy EMI Ltd, z Wielkiej
Brytanii.

Podstawy matematyczne tego wynalazku są zasługą

austriackiego matematyka Johanna Radona.

W 1917 roku udowodnił on, że obraz dwu- i

trójwymiarowego obiektu można odtworzyć w
sposób zupełny z nieskończonej ilości rzutów tego
przedmiotu.

W 1956 roku, Ronald N. Bracewell użył tej metody do

stworzenia map słonecznych.

Pierwsze urządzenia próbujące wykorzystać idee Radona

budowali: w 1961 William Henry Oldendorf, w 1963 Allan
MacLeod Cormack (Tufts University), w 1968 David Kuhl i
Roy Edwards. Wszyscy oni przyczynili się do końcowego
efektu osiągniętego przez Hounsfielda, który jako pierwszy
stworzył działający system do diagnostyki i zaprezentował
jego unikalne możliwości.

Hounsfield i Cormack otrzymali w 1979 roku Nagrodę Nobla za

wynalezienie i budowę tomografu komputerowego.

Pierwszy tomograf zainstalowano w szpitalu

Atkinson Morley Hospital, w Wimbledonie, w
Wielkiej Brytanii. Pierwszy pacjent został
przebadany w 1972 roku.

W USA sprzedawano go w cenie 390 000 USD, a

pierwszy zamontowano w 1973 roku w Mayo
Clinic

i Massachusetts General Hospital.

Techniki tomograficzne:



"klasyczne" tomograficzne zdjęcie rentgenowskie



dwuwymiarowa ultrasonografia (USG 2D)



tomografia komputerowa (CT, KT, TK)



tomografia rezonansu magnetycznego (MRI, MR, NMR, MRT)



pozytonowa tomografia emisyjna (PET)



tomografia emisyjna pojedynczego fotonu (SPECT)



koherentna tomografia optyczna (OCT)

TEORETYCZNE I TECHNICZNE
PODSTAWY BADANIA

Badanie za pomocą tomografu komputerowego jest

jednym z rodzajów badań radiologicznych
wykorzystujących promieniowanie rentgenowskie.

Pacjent umieszczony na specjalnym ruchomym

stole jest przesuwany do wnętrza aparatu (do tzw.
gantry). We wnętrzu gantry na specjalnej ramie,
dookoła ciała pacjenta porusza się lampa
wytwarzająca promieniowanie rentgenowskie.

Promieniowanie to, przechodząc przez

poszczególne tkanki ciała pacjenta, ulega
osłabieniu.

Stopień osłabienia promieniowania zależy od

rodzaju tkanki, np. przechodząc przez kości -
fala rentgenowska ulega silnemu osłabieniu,
natomiast przechodząc przez powietrze -
osłabienie to jest minimalne

Dzięki temu zjawisku można dobrze zróżnicować między sobą

poszczególne tkanki w ciele pacjenta.

Dodatkowo, dzięki temu, że lampa rentgenowska poruszając

się dookoła ciała człowieka w gantrze powoduje naświetlanie
pacjenta dokładnie z każdego punktu wokół jego długiej osi,
uzyskuje się możliwość otrzymania na monitorze obrazu
wybranej warstwy ciała pacjenta.

Dawka promieniowania rentgenowskiego jest stosunkowo

duża (np. przy badaniu jamy brzusznej porównywalna z
badaniem radiologicznym przewodu pokarmowego).

Powstające obrazy z każdego obrotu lampy wokół

ciała pacjenta (360o) są następnie sumowane
przez komputer i przedstawiane na monitorze jako
obraz struktur anatomicznych z poszczególnej
warstwy poprzecznej ciała osoby badanej.

Dodatkowo istnieje możliwość tzw. wtórnej obróbki

obrazu, polegającej m.in. na ustawieniu i
obliczaniu odpowiedniego stopnia szarości obrazu,
pomiarów odległości, pola powierzchni, itp.

Możliwa jest także tzw. rekonstrukcja obrazu w

innej niż poprzeczna płaszczyźnie (np.
płaszczyźnie czołowej) lub nawet w obrazach
trójwymiarowych.

Wszystkie te możliwości wtórnej obróbki obrazu

dokonywane są przez komputer.

Ryc. Badanie przy użyciu tomografii
komputerowej

Czasami, w celu dokładniejszej oceny danego

obszaru, pacjentowi podaje się dożylnie
odpowiedni środek cieniujący.

Zwykle stosuje się środek cieniujący, który

bardzo osłabia promieniowanie rentgenowskie
(tzw. środek cieniujący pozytywny).

Podanie badanemu takiego środka powoduje, że fale

rentgenowska jest prawie całkowicie pochłonięta w
tych tkankach (np. naczynia żylne), w których znajduje
się środek cieniujący.

Zjawisko to obserwowane jest na ekranie komputera jako

jasne pole, odpowiadające w tym przypadku naczyniom
żylnym wypełnionym środkiem kontrastowym.

Środki kontrastowe używane do badania TK można

podzielić na: środki podawane dożylnie, doustnie i
doodbytniczo.

WSKAZANIA DO WYKONANIA BADANIA

Wskazania do wykonania badania TK w trybie

natychmiastowym:



Podejrzenie krwawienia śródczaszkowego.



Podejrzenie kliniczne ropnia mózgu.



Podejrzenie udaru mózgu



Urazy głowy i kanału kręgowego.

Pozostałe wskazania



Podejrzenie nowotworu pierwotnego i wtórnego

mózgowia.



Choroby przysadki mózgowej i oczodołu nie

dające się wyjaśnić innymi badaniami.



Wady wrodzone ośrodkowego układu

nerwowego.



Zmiany naczyniopochodne w mózgowiu (krwiak,

udar).



Ocena anatomiczna struktur kanału kręgowego.



Zmiany zwyrodnieniowe kręgosłupa i przepukliny

jąder miażdżystych.



Urazy rdzenia kręgowego.



Choroby kości czaszki, zatok, jam nosa, gardła i

krtani.



Zaburzenia neurologiczne o niewyjaśnionej

etiologii.

Zagrożenia

Rentgenowska tomografia komputerowa wykorzystuje

promieniowanie rentgenowskie do wykonywania
przekrojowych zdjęć obiektów.

Promieniowanie to jest promieniowaniem jonizującym, co

wiąże się z potencjalnym zagrożeniem dla życia i zdrowia
organizmów żywych w wypadku nadmiernej ekspozycji.

W niewielkim, ale zauważalnym stopniu wzrasta ryzyko raka.
Ponadto niektórzy pacjenci uczuleni są na środki cieniujące,

które zwykle zawierają związki jodu.

Innym mogą one uszkodzić nerki. Jeśli środek kontrastowy

otrzyma kobieta karmiąca piersią, to przed wznowieniem
karmienia musi odczekać przynajmniej 24 godziny.

MOŻLIWE POWIKŁANIA PO
BADANIU

Czasami mogą pojawić się powikłania po

podaniu środka kontrastowego.

Objawy takie jak: zaczerwienienie, obrzęk skóry,

wysypka, nudności, wymioty, zawroty głowy,
nagłe osłabienie powinny być niezwłocznie
zgłoszone lekarzowi.

Korzyści

Badanie za pomocą tomografu komputerowego jest

bezbolesne i nieinwazyjne.

Dostarcza bardzo szczegółowych informacji, które można

przetworzyć cyfrowo na obrazy trójwymiarowe.

Ma stosunkowo szybki i prosty przebieg, może więc uratować

komuś życie, ponieważ pozwala wykryć obrażenia
wewnętrzne.

Tomografy komputerowe nie wpływają negatywnie na

działanie wszczepionych aparatów medycznych.

Inne odmiany tomografii
komputerowej



CAT – Computerized Axial Tomography – komputerowa
tomografia osiowa – tomografia, w której oprócz ruchu
lampy rentgenowskiej występuje również podłużny
(osiowy) ruch łoża z pacjentem. Dzięki temu, lampa w
każdym momencie prześwietla kolejny fragment,
warstwę, ciała pacjenta



HRCT – High Resolution Computed Tomography –
nazwa używana w odniesieniu do tomografów o bardzo
wysokiej rozdzielczości rekonstruowanego obrazu



Wielorzędowa tomografia komputerowa

MRI – magnetic

resonance imaging

Obrazowanie rezonansu magnetycznego (ang. MRI – magnetic

resonance imaging) to nieinwazyjna metoda uzyskiwania
obrazów odpowiadających przekrojowi przez określoną
strukturę ciała żyjącego człowieka.

Ma ogromne zastosowanie w medycynie, gdzie jest jedną z

technik tomografii, która służy diagnostyce i ukazaniu
prawidłowości, bądź nieprawidłowości w zakresie tkanek i
narządów.

Metoda ta jest również z powodzeniem wykorzystywana w

badaniach naukowych wszędzie tam, gdzie istnieje potrzeba
uzyskania danych anatomicznych żyjącego człowieka.

Obrazowanie rezonansem magnetycznym opiera

się na zjawisku jądrowego rezonansu
magnetycznego, które było wcześniej i jest nadal
z powodzeniem stosowane w spektroskopii
jądrowego rezonansu magnetycznego w
laboratoriach fizycznych i chemicznych.

W istocie obrazowanie rezonansem magnetycznym

jest tomografią z zastosowaniem spektroskopii
rezonansu magnetycznego dla jąder atomów
wodoru zawartych w cząsteczkach wody.

Woda znajduje się we wszystkich miękkich

tkankach ludzkich, jednak w różnych
proporcjach w stosunku do innych związków
chemicznych.

Powoduje to dające się zarejestrować zmiany

sygnału emisji rezonansowej pochodzących z
atomów wodoru obecnych w cząsteczkach
wody, zawartych w tych tkankach

Zjawisko to odkryli w drugiej połowie lat

czterdziestych amerykańscy fizycy Felix Bloch i
Edward Mills Purcell (Nobel z fizyki w 1952 roku).

Zauważyli oni, że na jądra atomowe umieszczone w

silnym polu magnetycznym można działać falami
radiowymi o ściśle określonej częstości.

Jądra absorbują energię tych fal radiowych, a potem

oddają ją - emitując fale o tej samej częstości.
Szybko przekonano się, że można w ten sposób
badać chemiczną strukturę substancji. Zjawisko to
zachodzi najłatwiej dla jąder wodoru, ponieważ są
najlżejsze i stosunkowo prosto jest działać na nie
polem magnetycznym i falami radiowymi.

Przełomowych odkryć dotyczących

wykorzystania rezonansu magnetycznego w
medycynie dokonali w latach
siedemdziesiątych Paul C. Lauterbur (chemik)
i Peter Mansfield (fizyk) i za to otrzymali
Nagrodę Nobla z medycyny w 2003 roku.

Obrazowanie MRI największe zastosowanie znajduje

w badaniach głowy, a zwłaszcza mózgu.

Umożliwia nie tylko ogólny ogląd struktury mózgu,

lecz także pozwala na dokonanie w miarę
precyzyjnego pomiaru objętości mózgu, rozmiarów
poszczególnych płatów i innych struktur itd.
(wolumetria), co wcześniej było możliwe tylko w
pośmiertnym badaniu mózgu.

Obrazowanie za pomocą rezonansu

magnetycznego polega na umieszczeniu
pacjenta w komorze aparatu, w stałym polu
magnetycznym o wysokiej energii. Silne
magnesy wytwarzają jednorodne pole, które
powoduje, że momenty magnetyczne lub
inaczej spiny jąder wodoru (protonów)
porządkują się w kierunku pola.

Dodatkowe cewki wytwarzają krótkie impulsy

promieniowania elektromagnetycznego o
częstotliwości radiowej.

Jądra wodoru absorbują energię tych fal radiowych,

zmieniają swój stan, a potem oddają energię
emitując fale o tej samej częstości (zachodzi więc
zjawisko rezonansu).

Sygnały te odbierane są przez aparat i można

precyzyjnie zlokalizować miejsce, w którym
zachodzi emisja. Szybkość emisji zależy od typu
cząsteczek i jest różna dla tłuszczów, białek, wody
i innych bogatych w wodór związków, co pozwala
rozróżnić typy i gęstości tkanek.

Odebranym sygnałom komputer przypisuje

odpowiednią skalę szarości i na ekranie
monitora telewizyjnego lub na zdjęciach widać
obszary o różnym stopniu zaczernienia.

Komputer na żądanie operatora może dokonać

też obliczeń w taki sposób, aby przedstawić
obraz anatomiczny w dowolnie wybranej
płaszczyźnie.

Obrazy badanych struktur u poszczególnych

pacjentów zapamiętywane są w pamięci stałej
komputera, tj. na dyskach optycznych.

Obrazy te są także przez specjalną kamerę

naświetlane na zwykłej folii rentgenowskiej.

Aby polepszyć obraz stosuje się środki

kontrastowe różniące się pomiędzy sobą
właściwościami magnetyczni, dzięki którym
możliwa jest ocena nie tylko struktury, ale
także funkcji tkanek i narządów. Za jego
pomocą bada się wydzielanie nerkowe,
ogniska zapaleń, ukrwienie tkanek i narządów.

Badania z wykorzystaniem rezonansu

magnetycznego są bardzo podobne jak w
przypadku tomografii

komputerowej, ale jest jeszcze dokładniejsze i

wnosi więcej informacji, choćby dlatego że
dostarcza wiadomości na temat wielkości,
kształtu i umiejscowienia różnych zmian
chorobowych.

Rezonans magnetyczny jest obecnie najbardziej

wszechstronną i precyzyjną metodą w
diagnozie raka. Umożliwia odwzorowanie
nawet niewielkich zmian nowotworowych w
prawie każdym narządzie i tkance ciała. Co
więcej pozwala na pokazanie dynamiki tych
zmian i stopnia ich złośliwości w stosunku do
organizmu.

Obrazowanie MRI może być przeprowadzone w

różnych sekwencjach. Pozornie nieznaczne
zmiany w ustawieniu podstawowych
parametrów obrazowania mogą doprowadzić
do uzyskania nieco odmiennych danych,
mających różne możliwości diagnostyczne.

Głównymi sekwencjami
są:



obrazy T1-zależne, najlepiej oddające wizualnie

strukturę anatomiczną mózgu, gdzie istota biała
jest ukazywana w jasnych kolorach, zaś istota
szara w ciemnych, płyn mózgowo-rdzeniowy,
ropień i guz na ciemno, a miąższ wątroby na
jasno.



obrazy T2-zależne, na których istota biała

ukazywana jest w ciemniejszych barwach, zaś
istota szara – w jaśniejszych, płyn mózgowo-
rdzeniowy, guz, ropień, naczyniak wątroby i
śledziona – na jasno, a wątroba i trzustka – na
ciemno.



FLAIR (ang. Fluid Light Attenuation Inversion

Recovery), pewna modyfikacja sekwencji T2-
zależnej, gdzie obszary z małą ilością wody
ukazywane są w ciemniejszych barwach, zaś
obszary z dużą ilością wody – w jaśniejszych.
Obrazowanie w tej sekwencji znajduje dobre
zastosowanie w wykrywaniu chorób
demielinizacyjnych.



Obrazowanie dyfuzyjne mierzy dyfuzję

molekuł wody w tkance.



Wyróżnia się tutaj następujące techniki:

obrazowanie tensora dyfuzji (ang. DTI –
diffusion tensor imaging), które może być
zaadoptowane do obrazowania zmian w
istocie białej,



oraz obrazowanie zależne od dyfuzji (ang.

DWI – diffusion-weighted imaging), które
wykazuje się dużą skutecznością w
obrazowaniu udarów mózgu.

Zagrożenia

Jeśli pacjent otrzymuje środek cieniujący, istnieje

niewielkie ryzyko wystąpienia reakcji alergicznej. Ale
jest ono mniejsze niż w wypadku substancji
kontrastowych zawierających jod i powszechnie
stosowanych podczas zdjęć rentgenowskich oraz
tomografii komputerowej.

Poza tym nie stwierdzono innych zagrożeń dla zdrowia

pacjenta. Ponieważ jednak badanie to wiąże się z
oddziaływaniem silnego pola magnetycznego, może
nie być wskazane u tych, którym wszczepiono jakieś
aparaty lub metalowe implanty.

Korzyści

Obrazowanie za pomocą rezonansu

magnetycznego nie wymaga użycia
potencjalnie szkodliwego promieniowania
rentgenowskiego i jest szczególnie przydatne
do wykrywania zmian chorobowych w
tkankach, zwłaszcza zasłoniętych kośćmi.

EEG

(elektroencefalog

ram)

EEG

(elektroencefalogram)

Komórki nerwowe komunikują się przy pomocy

impulsów elektrycznych o niewielkim napięciu
i natężeniu.

Elektroencefalografia (EEG) - nieinwazyjna metoda

diagnostyczna służąca do badania bioelektrycznej
czynności mózgu za pomocą elektroencefalografu.

Badanie polega na odpowiednim rozmieszczeniu na

powierzchni skóry czaszki elektrod, które rejestrują
zmiany potencjału elektrycznego na powierzchni
skóry, pochodzące od aktywności neuronów kory
mózgowej i po odpowiednim ich wzmocnieniu
tworzą z nich zapis - elektroencefalogram

Jeśli elektrody umieści się bezpośrednio na

korze mózgu (np. podczas operacji) badanie
nosi nazwę elektrokortykografii (ECoG).

Pierwszy polski zapis EEG został zarejestrowany

przez Adolfa Becka na Uniwersytecie
Jagiellońskim, który swoją pracę opublikował
w 1890 r. Pierwsze badanie EEG u człowieka
przeprowadził Hans Berger, psychiatra z Jeny.

Metodyka badania EEG

W standardowym badaniu umieszcza się 19

elektrod należących do systemu 10-20,
zalecanego przez Międzynarodową Federację
Neurofizjologii Klinicznej IFCN:



osiem elektrod nad każdą półkulą



trzy elektrody w linii pośrodkowej

Są one oznaczane:



siedem elektrod nad korą płatów czołowych: Fp1,

Fp2, F3, F4, F7, F8, Fz



trzy elektrody na granicy płatów ciemieniowych i

czołowych: C3, C4, Cz



trzy elektrody nad płatami ciemieniowymi: P3, P4,

Pz



cztery elektrody nad płatami skroniowymi: T3, T4,

T5, T6



dwie elektrody nad płatami potylicznymi: O1, O2

Oraz dwie elektrody referencyjne przymocowane do

płatka ucha A1, A2

Pierwszy zapis sygnału EEG człowieka,
sporządzony w 1929 roku przez Hansa
Bergera

Rodzaje aktywności

mózgu

Prawidłowy elektroencefalogram osoby dorosłej

w czuwaniu przy zamkniętych oczach składa
się z dominującej rytmicznej, regularnej
czynności alfa prawidłowo zróżnicowanej
przestrzennie, tzn. o amplitudzie malejącej od
potylicy ku przodowi; w odprowadzeniach
przednich- czołowych dominuje
niskonapięciowa czynność beta.

Jedna sekunda zapisu
EEG

W warunkach fizjologicznych powstają fale

mózgowe o częstotliwości w zakresie 1-100 Hz
oraz amplitudzie od 5 do kilkuset µV

W przypadku jakiejkolwiek patologii (np.

zniszczone neurony lub upośledzone
przewodzenie chemiczne) będzie się opóźniać
lub przyspieszać szybkość ich przepływu,
zwiększać lub zmniejszać amplituda, zmieniać
ich kształt lub konfiguracja.

Fale delta (δ) mają częstotliwość do 4 Hz.

Obserwowane są głównie w 3. i 4. stadium snu
(stadium NREM)

Fale theta (θ) mają częstotliwość od 4 do 8 Hz.

Aktywność theta może być zaobserwowana
podczas stanów hipnotycznych takich jak trans,
hipnoza, lekki sen.

Związane są z 1. i 2. stadium snu NREM. Odmienny

rodzaj fal theta jest związany z aktywnością
poznawczą ─ w szczególności uwagą a także
procesami pamięciowymi (tzw. rytm FMθ - frontal
midline theta). Jest on obserwowany głównie w
przyśrodkowej części przedniej części mózgu.

Fale alfa (α) mają częstotliwość od 8 do 13 Hz. Ich

amplituda wynosi około 30-100 µV.

Fale alpha są dobrze widoczne przy braku bodźców

wzrokowych (w warunkach zamkniętych oczu u
osoby badanej). Ich stłumienie następuje podczas
percepcji wzrokowej.

Fale alfa związane są również ze stanem relaksu i

obniżonym poziomem aktywności poznawczej.

Fale beta (β) mają częstotliwość od 12 do około 30

Hz, mają amplitudę poniżej 30 µV. Obrazują one
zaangażowanie kory mózgowej w aktywność
poznawczą.

Fale beta o małej amplitudzie występują podczas

koncentracji uwagi. Dodatkowo, mogą być
wywołane przez różne patologie oraz substancje
chemiczne takie jak benzodiazepiny.

Fale gamma (γ) występują w zakresie

częstotliwości około 26–100 Hz.

WSKAZANIA DO WYKONANIA BADANIA



Różnicowanie czynnościowych i organicznych
schorzeń mózgu.



Napady padaczkowe.



Urazy czaszkowo-mózgowe.



Niedorozwój umysłowy.



Monitorowanie czynności mózgu podczas operacji
(tętnicy szyjnej i serca).



Śpiączki.



Zaburzenia snu.



przy stwierdzaniu śpiączki oraz śmierci mózgu

Uproszczone aparaty elektroencefalograficzne

wykorzystywane są w treningu umysłu - biofeedbacku.