26 mai 2007

Temo de mia laboro

Pli antaŭe en tiu ĉi blogo mi promesis skribi ion pri temo de esploro kiun nun mi faras. Jen, mi provos fari tion sen enui la legantojn per tro da teknikaj detaloj. Antaŭ ĉio, mi ŝatas unue citi tiun eldiron de Arthur C. Clarke, la angla sciencisto kaj verkisto de sciencfikciaĵoj. Li diras:
Ĉiu sufiĉe altnivela teknologio estas nedistingebla disde magio.

Ang. Any sufficiently advanced technology is indistinguishable from magic.
Tio veras. Kelkfoje la teknologiaj produktoj eĉ por mi kiel studanto de la scienco kaj persono kiu scias (aŭ almenaŭ devas scii) principojn de ilia funkcio ŝajnas tute magiaj. Dum la sciencfikciaj verkoj prezentas niajn aspirojn (kaj iam timojn) rilate progreson de la homaro, scienco komisias movi nin direkte al ĝi. Kiam mi komencis studi temon de mia nuna esploro, mi tuj ekpensis pri la sciencfikcia tv-serio StarTrek [esp. interstela vojaĝo]. Ĉu vi memoras, ke en tiu serio medicinisto tenis malgrandegajn aparatojn direkte al pacientoj kaj tiel ekzamenis ilin? Fakte tio estas ĉiama revo de medicinistoj.

Medicino en tv-serio StarTrekMedicinistoj ĉiam deziris vidi internon de korpo, sen havi bezonon distranĉi ĝin. Niaj okuloj ne povas fari tion, ĉar la videbla lumo ŝajne ne kapablas trapasi la barilon de haŭto. Tiel medicinistoj devis atendi malkovron de iks-radioj per Wilhelm Conrad Röntgen en 1895. La iks-radioj eniras korpon kaj povas disponigi informojn pri ĝia interno. Tamen la unuaj radiologiaj fotoj nur povis ebligi distingon de ostoj disde aliaj partoj de korpo. Hodiaŭ la radiologia teknologio estas ege disvolvita kaj per ĝi oni povas vidi multajn pliajn detalojn pri la interno de korpo. Depost 1970-aj jaroj iu nova teknologio nome iks-skanografio [ang. Computerized Tomography - CT] estas disvolvita kaj permesas akiri multe pli detalajn informojn pri la korpa interno. Malgraŭ tio ĉio, la radiologiaj teknologioj havas iun gravan malavantaĝon; iks-radioj jonigas molekulojn kaj povas damaĝi vivajn ĉelojn. Pro tio, oni ne devas ripete fari radiologian ekzamenon (maksimume 2 fojojn ĉiu jare).

Jam delonga tempo oni uzas ultrasonajn ondojn por medicinaj celoj. En 1952, la brita J. J. Wild kaj la usona, J. M. Reid prezentis la unuan foton de du dimensia sekcio de brusto farita per ultrasono. Ili mem proponis la nomo eĥografio [ang. echography] por la nova metodo. En eĥografio oni sendas akustan ondon (kiu estas ondo da mekanika premo) tra la korpo. Oni povas studi aŭ ondon post ĝi trapasis la korpon (en alia flanko) aŭ studi ĝian reflektiĝon (en la sama flanko). Avantaĝo de la eĥografio estas tio, ke la uzataj akustaj ondoj ne damaĝas organismon (ne kun frekvenco kaj forto uzataj en tiu metodo, tamen sufiĉe forta ultrasono nepre povas damaĝi la vivan organismon). Bedaŭrinde eĥografio ne disponigas altan kontraston inter diversaj strukturoj de la organo. Tiel eblas, ke la medicinisto preteratentos lezon.

Alia metodo por rigardi la internon de korpo estas bildofarado per magneta resonanco [ang. Magnetic Resonance Imaging - MRI]. En tiu metodo la korpo metiĝas en forta magneta kampo. Tiu magneta kampo kunordigas magnetan momanton de protonoj kiuj estas en hidrogenaj atomoj (hidroganeja atomoj estas en molekuloj de akvo kaj korpo ĉefe konsistas el akvo). Nun aplikante altfrekvencan elektromagnetan impulson oni kaŭzas ŝanceliĝon de tiuj protonoj. Post la impulso la protonoj revenas al siaj unuaj ordoj sed dum tiu procezo elsendas radian ondon kies daŭro kaj frekvenco dependas de ĉirkaŭaĵo en kiu la protonoj situas. Tiel oni povas ricevi informojn pri histoj kaj organoj. La magnetan resonanco disponigas detalajn bildojn de la korpo. Ankaŭ la magneta kampo kaj radioelsendoj uzataj en ĝi ne estas danĝeraj (krom se la paciento havas metalan objekton en sia korpo – ekz. enplantitan protozon). Bedaŭrinde aparato por fari bildon per magneta resonanca estas granda kaj multekosta. Ankaŭ la procezo mem por la paciento estas malagrabla ĉar li/ŝi devas dum kelkdekoj da minutaj resti enfermita kaj senmova.

En la nuklea medicino, oni uzas radioaktivajn izotopojn kiuj elsendas gama-radiojn kaj uzas tiujn radiojn por fari bildon de la interno de korpo. Tiaj metodoj havas saman malavantaĝon kiel la iks-radiologio.

Antaŭe mi diris, ke ŝajne lumo ne povas penetri la haŭton. Tio ne veras. Fakte lumo povas penetri la haŭton kaj eĉ trapasi maldikajn organojn (kovru poŝlampon kun via mano kaj rigardu la alian flankon de via mano. Ja! lumo trapasas ĝin). Tial ekde tre longtempa antaŭ medicinistoj interesiĝas uzi lumon por ekzameni la internon de korpo. Jam en 1831, la brita R. Bright raportis kiel li en kazo de hidrocefala paciento povis observi kranion per lumo de kandelo malantaŭ li (aŭ ŝi). En 1843 la londona medicinisto T. B. Curling priskribas metodon por ekzameni tumorojn de testikoj uzante kandelon por lumigi ilin (de malantaŭ) kaj okulojn kiel detektilo. Feliĉe por ni kaj bedaŭrinde por medicinistoj ni ne povas vidi la internon de korpo ĉar unue fotonoj de lumo penetras tre mallonge en la histoj kaj due ĉar kiam ili reflektiĝas aŭ trapasas histojn, ili ege difuziĝas. Tial la sciencistoj konsideras histojn kiel ege difuzigaj medioj [ang. turbid]. Malgraŭ tio, la niatempa teknologio; potencaj komputiloj, fortaj laseroj kaj modernaj elektronikaj aparatoj ebligas ekstrakti utilajn informojn el lumo kiu trapasas aŭ reflektiĝas el histoj. Optika kohereco- tomografio [ang. Optical Coherence Tomography - OCT] estas potenca metodo kiu lastatempe ege disvolviĝas. Ĝi uzas kvalitojn de lumo kaj interferometriajn metodojn por fari bildojn de la interno de organoj.

Mi tamen esploras pri alia metodo. Ĝin oni nomas optikakustika bildfarado [ang. Optoacoustic Imaging]. En ĝi, oni sendas laseran impulson [kiu ne damaĝas la organismon] al la organismo. La impulso eniras histojn kaj sorbiĝas en profundo de ili. Tiu sorbiĝo kaŭzas kreiĝon de varmo, pliiĝon de temperaturo kaj ekspansion de la sorbinta loko. Tiu ekspansio kreas preman (akustikan ondon) kiu propagiĝas tra la histo kaj atingas surfacon de la organo. Tie oni detektas ĝin per detektilo de ultrasono. Nun eblas krei bildon tiel kiel, oni faras en eĥografio. Parto de informoj kunportitaj per la akustika ondo devenas de diferencoj kiuj ekzistas inter optikaj kvalitoj de diversaj parto de la organo. La alia parto estas pro diferencoj kiuj ekzistas inter mekanikaj kvalitoj de diversaj strukturoj tra kiuj la ondo estas propagita. La problemo estas ege komplika kaj rilatas la optikon, mekanikon kaj termodinamikon. Mi disvolvas metodojn por pli bone kompreni mekanismojn kiuj funkcias dum la optikakustika bildfarado.

La fina celo de ĉiuj esploroj en la medicina fiziko povas esti kreon de aparato simila al tiu de tv-serio StarTrek por observi internon de korpo kaj ricevi utilajn informojn pri ĝia stato.

5 commentaires:

Animdeziro a dit...

Tre bona artikolo!!!

Kaj tre interesa blogo!

Nur unu gxustigo: oni diras "kuracisto", anstataux "medicinisto".

Salutojn!

becxjo a dit...

Kara Animdeziro,

La vorto "Medicinisto" ne estas malgxusta au kontrau fundamento. Tio estas afero de gusto kaj stilo. Bonvole estu pli tolerema pri la lingvajxoj.

Animdeziro a dit...

Ah, tre bone, mi nur sugestis tute tolereme. :)

Animdeziro a dit...

Bonvolu legu pri cxi tiu inventajxo el la nacia inventa konkurso de Argentino; mi kredas, ke gxi povas helpi vin pri via laboro:

http://www.innovar.gov.ar/index.php?id=147

Mi klopodos traduki ghin:

Nov-generaciaj iks-radiajhoj
Kompakta pulsa generatoro je iks-radioj, kapabla elsendi radian pulson tre mallongan (50 nanosekundoj), suficxe intensan por trapasi metalajn murojn dikajn je 25 mm. Oni povas uzi gxin por atingi imagojn de movantaj objektoj, sen perdi klarecon. Cele al la internan observon deziratan, oni priuzas la produktadon je alt-potencaj elektraj desxargxoj, realigitaj sur aro de elektrodoj enigitaj en gason maldikan entenitan je premo inter 1 kaj 10 milibaroj.

becxjo a dit...

Kara Animdeziro,
Dankon pro la informo. Ja tio estas tre interesa. Mi pliposte sercxos por anglalingvaj au franclingvaj tekstoj pri gxi cxar bedaurinde mi ne scipovas la hispanan. Tamen mia esploro tute ne temas pri iks-radiologio. Kiel mi skribis, mi esploras pri akustikoptika bildfarado de korpo.