Ιατρική τεχνολογία

Να δεις μέσα χωρίς να ανοίξεις

Για χιλιάδες χρόνια, ο γιατρός είχε μόνο τις αισθήσεις του: κοίταζε, άγγιζε, άκουγε με το αυτί πάνω στο στήθος. Ό,τι γινόταν κάτω από το δέρμα το μάντευε. Σήμερα ένας τομογράφος δείχνει τον εγκέφαλο σε λεπτές φέτες, χωρίς ούτε μία τομή.

Η ιατρική τεχνολογία είναι ένας από τους τεχνολογικούς άξονες του προγράμματος σπουδών: όργανα και συσκευές που βοηθούν να δούμε, να μετρήσουμε και να υποστηρίξουμε το ανθρώπινο σώμα. Σε αυτό το μάθημα τα κοιτάμε όπως ένας μηχανικός: τι στέλνουν στο σώμα, τι μετράνε, και πώς είναι φτιαγμένα. Δεν είναι μάθημα ιατρικής, και δεν δίνει καμία συμβουλή υγείας. Το ποια εξέταση χρειάζεται κάποιος το αποφασίζει πάντα ο γιατρός.

Από το αυτί στη μηχανή

Δύο από αυτούς πήραν βραβείο Νόμπελ ακριβώς για τη μηχανή τους: ο Ρέντγκεν το πρώτο Νόμπελ Φυσικής ($1901$), και ο Χάουνσφιλντ, μαζί με τον Άλαν Κόρμακ, το Νόμπελ Ιατρικής του $1979$ για τον αξονικό τομογράφο.

Πρόσεξε το μοτίβο: κάθε βήμα στέλνει κάτι στο σώμα (ήχο, ακτίνες, μαγνητικό πεδίο) και μετράει τι γυρίζει πίσω. Ο υπολογιστής, από το $1971$ και μετά, έκανε τις μετρήσεις εικόνα.

Τέσσερις τρόποι να δεις μέσα

Ιονίζουσα λέγεται η ακτινοβολία που έχει αρκετή ενέργεια για να «σπάσει» άτομα και μόρια μέσα στα κύτταρα. Οι ακτίνες Χ είναι ιονίζουσες· ο ήχος των υπερήχων και τα ραδιοκύματα της MRI όχι.

Ποιο μηχάνημα δείχνει αυτό;

Διάλεξε τι θέλουμε να δούμε και μετά μια μέθοδο. Δεν είναι ιατρική απόφαση, είναι ερώτηση τεχνολογίας: τι μπορεί να «δει» κάθε μηχάνημα, και με τι κόστος;

Τι θέλουμε να δούμε

Αν έσπασε ένα κόκαλο του χεριούΈνα μωρό μέσα στην κοιλιά της μητέρας τουΈνας σύνδεσμος του γονάτου που ίσως κόπηκεΟι πνεύμονες σε λεπτές φέτες, για μια πολύ μικρή σκιά

Ποια μέθοδος;

ΑκτινογραφίαΑξονική (CT)ΥπέρηχοιΜαγνητική (MRI)

Ποια μέθοδος;

Πόση ακτινοβολία είναι «πολλή»;

Ακτινοβολία δεχόμαστε όλοι, κάθε μέρα, χωρίς καμία εξέταση: από το έδαφος, από τα δομικά υλικά, από το διάστημα, από το ραδόνιο στον αέρα. Αυτή είναι η φυσική ακτινοβολία υποβάθρου, και ο παγκόσμιος μέσος όρος είναι περίπου $2{,}4$ mSv τον χρόνο (UNSCEAR, $2008$). Το mSv (μιλισίβερτ) είναι η μονάδα που μετρά την επίδραση της ακτινοβολίας στο σώμα.

Οι τυπικές δόσεις των εξετάσεων με ακτίνες Χ (RadiologyInfo, ACR και RSNA, στρογγυλεμένες):

Ένας τρόπος να συγκρίνεις τόσο διαφορετικά νούμερα είναι να τα κάνεις μέρες φυσικής ακτινοβολίας: πόσες μέρες ζωής θα χρειαζόσουν για να μαζέψεις την ίδια δόση από το περιβάλλον.

Μία εξέταση = πόσες μέρες φυσικής ακτινοβολίας;

Οι δόσεις του πίνακα, γραμμένες ως μέρες φυσικής ακτινοβολίας υποβάθρου (2,4 mSv τον χρόνο). Πόσες φορές μεγαλύτερη είναι η μεγαλύτερη μπάρα από τη μικρότερη που δεν είναι μηδέν;

02004006008001.000153001.0600

Ακτινογραφία θώρακαΑξονική κεφαλήςΑξονική θώρακαΥπερηχογράφημα

Μεγαλύτερη δόση

Αξονική θώρακα

Μικρότερη δόση

Υπερηχογράφημα

Σύνολο ημερών

1.375

Διαφορά

1.060

Συσκευές που μετράνε και αποφασίζουν

Η ιατρική τεχνολογία δεν είναι μόνο μεγάλα μηχανήματα. Πολλές συσκευές είναι μικρά συστήματα αυτοματισμού, με τα τρία μέρη που είδες στο προηγούμενο μάθημα:

• Το παλμικό οξύμετρο, το κλιπ που μπαίνει στο δάχτυλο, στέλνει κόκκινο και υπέρυθρο φως μέσα από το δάχτυλο και μετράει πόσο απορροφάται. Από αυτό υπολογίζει πόσο οξυγόνο μεταφέρει το αίμα. Η ιδέα είναι του Ιάπωνα μηχανικού Τάκουο Αογιάγκι ($1974$).
• Το έξυπνο ρολόι μετράει τους παλμούς με τον ίδιο τρόπο, με πράσινο φως από την πίσω πλευρά. Είναι αισθητήρας χωρίς ελεγκτή που αποφασίζει για την υγεία σου: δείχνει νούμερα, δεν κάνει διάγνωση.
• Ο βηματοδότης είναι μια μικρή συσκευή με μπαταρία που εμφυτεύεται κάτω από το δέρμα. Ο πρώτος εμφυτεύσιμος μπήκε το $1958$ στη Σουηδία. Μετράει τον ρυθμό της καρδιάς και, όταν χρειάζεται, στέλνει έναν μικρό ηλεκτρικό παλμό.

Ας το κάνουμε μαζί

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Δείξε τη λύση