Бородатый мужчина на изображении ниже - это человек, чье изобретение позволяет нам, врачам, заглянуть внутрь пациентов. Его звали Вильгельм Конрад Рентген. В 1901 году Рентген получил первую в истории Нобелевскую премию по медицине. Он был крутым ученым и порядочным человеком, а премию отдал на восстановление своей родины - Германии - после войны. Первой мировой. До второй он, к счастью, не дожил. В сети ходит байка, что Рентген не поехал на вручение премии, сославшись на занятость. Если вы дочитаете эту статью до конца, то поймете, почему врачи в Израиле не отправляют больных на рентген, CT, MRI без особой надобности. А бонусом вам будет бородатый анекдот про другого бородатого мужчину.
Лучи, которые открыл Вильям Рентген, названы его именем. Вокруг этого открытия крутились прихлебатели, которые тоже хотели погреться в лучах славы и утверждали, что изобрели то же самое чуть раньше, но не смогли вовремя описать. Не верьте - все это чушь. Рентген именные лучи поимел честно и по праву.
Чисто с точки зрения физики, рентгеновские лучи - это вид электромагнитного излучения. Читать лекции по физике я здесь не буду, но просто напишу в один абзац, чтобы было понятно.
Свет - это тоже электромагнитные волны. Радио - это электромагнитные волны. И рентгеновские лучи. У каждого вида электромагнитного излучения своя частота и своя длина волны. В зависимости от частоты мы называем эти волны радиоволнами, потом микроволнами, потом светом (инфракрасным, видимым или ультрафиолетом). Дальше идет рентгеновское излучение. Вот здесь, с помощью ИИ, я изобразил электромагнитный спектр.
Рентгеновское излучение, оно же Х-лучи, как их называл сам Рентген, - это гамма-лучи. Гамма-лучи возникают при распаде ядер - это практически то же самое, что и рентген, только рентгеновские лучи возникают при сильном торможении заряженных частиц. На самом деле там все не так просто, и, что называется, возможны варианты, но по своей сути это одно и то же. Рентген - это "прирученные" и рукотворные гамма-лучи.
Я не буду сейчас вдаваться в подробные физические объяснения того, почему так происходит, просто примите это на веру. Но если поставить человека между источником рентгеновских лучей и матрицей, на которую они попадают, можно получить изображение. Раньше в роли матрицы выступала фотопленка, сегодня все давно компьютеризировано. То есть результат точнее, и его легче обработать. Любая ткань, любой предмет на пути рентгеновских лучей создает им препятствие, поэтому только часть исходного количества достигает матрицы. Чем более плотная ткань, чем больше атомов стоит на пути лучей, тем меньше из них проходит насквозь, поэтому мы видим на "нормальном" рентгеновском снимке черным то, где ткани почти нет, а белым то, где она есть.
Потом до ученых дошло, что, если ввести контрастное, то есть плохо проницаемое для рентгеновских лучей вещество, например, в желудок, то можно получить его (желудка) форму и рельеф и даже увидеть, нет ли в нем случайно дырочки, через которую все выливается наружу. Или нет ли там препятствия, из-за которого пища не может проходить дальше. Придумали, что в качестве контраста может выступать и воздух. Если ввести его в ткани, он может оттенить определенные вещи.
Потом… потом догадались взять камеру и пленку и начать вращать их вокруг пациента, фотографируя то, что хотели сфотографировать, под разными углами. Можно получить много изображений разом, сложить их вместе, наложив одно на другое, и получить объемное изображение нужного предмета. Не очень качественное, не очень детальное, но лучше, чем плоское. И даже приблизительно рассмотреть, что у человека внутри. "Томос" на греческом - это "срез". И этот метод называется томографией.
Когда у вашего покорного слуги искали в СССР туберкулез, рентгенолог Лев Пейсахович именно так и сделал. Положил меня на стол, а потом долго вращал камеру и пленку вокруг меня. Получилось что-то невнятное и бесформенное внутри другого невнятного и бесформенного. Я тогда был студентом 5-го курса, и мне так казалось. А Лев Пейсахович был крутейшим рентгенологом - и диагноз снял. К моему счастью.
Но это было в СССР, а на Западе в то время уже были компьютерные томографы, которые делали в 100 раз больше снимков и в 100 раз быстрее, а поэтому изображение получалось куда более качественным.
Когда пациент ложится внутрь компьютерного томографа, в это самое колечко, там внутри есть излучатель Х-лучей и электронное фиксирующее устройство, заменяющее фотопленку. И вся эта конструкция очень быстро крутится так, чтобы пациент находился в фокусе. А поскольку сам пациент очень медленно движется по оси кольца, компьютер может видеть его внутреннее устройство в трех измерениях. И получаются картинки в виде срезов, как будто мы сделали сотни параллельных плоскостей с изображением внутреннего строения пациента. Их можно изучать один за другим, а можно составлять трехмерное изображение.
При компьютерной томографии, кстати, тоже можно использовать контрастное вещество, которое вводится в полости тела или внутривенно (нет, это не обязательно одно и то же вещество).
Все это я писал для того, чтобы вы поняли, что такое рентген и что такое CT (на иврите мы произносим по-английски: "си-ти"). И еще для того, чтобы вы поняли, что MRI - это совершенно другая методика и, в отличие от рентгена и CT, при ней нет никакого облучения.
А что это за штука такая, "облучение", и чем она вредна? В начале прошлого века облучение вредным не считали. И нередко даже советовали принимать рентгеновские ванны, ибо "радиация бодрит". Но потом физики, химики и биологи все испортили. Они выяснили, что рентгеновское излучение, как и многие другие виды так называемого ионизирующего облучения, способно повреждать биологические ткани, нарушая структуру молекул и вызывая, кто бы мог подумать, ионизацию.
Чем выше энергия излучения, тем выше потенциальный ущерб тканям. Поэтому один рентгеновский снимок потенциально куда более безопасен, чем компьютерная томография. Но и там есть нюансы, поскольку важно именно количество полученной энергии. А это определяется типом тканей, которые надо "просветить", и типом проверки. Например, рентген грудной клетки, который всегда почти берется в качестве неписаного стандарта, требует гораздо большей энергии, чем панорамный снимок зубов, но гораздо меньше, чем снимок поясничного отдела позвоночника. Та же история и с CT. Только немного сложнее. CT головы дает меньшую дозу, чем CT таза или грудной клетки. Хотя все зависит еще и от качества прибора, на котором делается проверка, и от чувствительности его матрицы, и от способности его электроники распознавать мелкие детали.
Ну вот. Вроде бы разобрались с типами рентгена и с физикой, а теперь немного про биологию.
Что происходит, когда приходит ионизирующее излучение (а рентген - это одна из его разновидностей), и лупит по всяким важным молекулам вроде белков и нуклеиновых кислот? Практически она потому и называется ионизирующей, поскольку выбивает электроны с внешних орбит атомов. Я вас физикой не запугал? Вы помните, что атом немного похож на Солнечную систему и чем дальше электроны от ядра, тем проще их оттуда выбить? И раз отрицательно заряженные электроны улетают в неведомую даль, у нас появляются положительно заряженные ионы, а эти ребята уже химически активны и вступают в реакции направо и налево. И раз так, разрушают все, что находится рядом.
Вы слышали наверняка такое словосочетание "свободные радикалы". В химии радикалы - это молекулы, которые избыточно, агрессивно активны. Молекулам свободных радикалов или недостает электронов, или у них есть лишние, что обуславливает тот факт, что они с бешеной активностью атакуют все вокруг, чтобы либо отдать этот чертов электрон, либо забрать себе еще один. Электроны должны быть парными - так устроена химия. Поэтому свободные радикалы похожи на наркоманов в ломке. Одним все равно, что они порушат, лишь бы добыть дозу, а вторым нужен парный электрон.
Поэтому свободные радикалы вызывают тяжелые повреждения клеток вдобавок к прямому эффекту ионизирующей радиации. Чем быстрее клетка должна делиться, тем больше потенциальный и реальный ущерб от облучения. Часть облученных клеток гибнет. Другие из-за повреждений ДНК слетают с катушек и превращаются в опухолевые. И можно тонны литературы по этой теме написать, да они и написаны.
Но я вам приведу только один пример. В крови есть красные кровяные тельца - эритроциты и белые - лейкоциты. Средний срок жизни эритроцита - 120 дней. А лейкоцита (там есть разные, но все же) - считанные дни. Поэтому, когда костный мозг "ловит" большую дозу радиации, лейкоциты пропадают из крови через несколько дней. А эритроциты начинают снижаться спустя месяцы: их продукция уже катится давно по наклонной, но то, что есть в крови и живо, то будет работать. Пока старики не начнут уходить на покой, а новых нема.
К счастью, в мире не так много пациентов, которые получили большие дозы ионизирующего облучения. Хиросима и Нагасаки случились давно, всякие аварии на атомных реакторах происходят редко, а люди, у которых радуга состоит исключительно из зеленого цвета, больше не проводят учения, в которых солдатиков прогоняют через эпицентр ядерного взрыва, чтобы проверить, что с ними будет потом. И если мы пытаемся что-то строить на основе доказательств, то можно, конечно, ткнуть пальцем в опухоль и достоверно заявить, что она от радиации выросла, но это, извините, только если вы постоянно носите шапочку из фольги.
Здесь нам на помощь приходят медики, только не те, что лечат и диагностируют, а те, что работают с рентгеном, и они могут послужить материалом для исследований. И люди других специальностей, которые тоже работают с облучением. Все специалисты, работающие с рентгеном или другими видами ионизирующей радиации, носят дозиметры, их дозы проверяются, и, если надо, их отстраняют на время от работы. Если полистаете всемирную сеть, найдете одну историю про медсестру, которая работала в конце XIX и начале XX века в рентгеновском кабинете и так облучила свою руку, что потеряла вначале пальцы, потом саму руку, и, в конце концов, умерла от рака. И таких историй тысячи.
Есть нормы облучения, которые считаются относительно безопасными. И они зависят от типа излучения, от глубины его проникновения внутрь организма, от энергии. Но поскольку мы сейчас исключительно про рентген, который обладает высокой энергией и проникает в нас насквозь, то у нас на первых 10 местах в списке важнейших факторов будет энергия. То есть чем больше и чем дольше мы на человека светим рентгеном, тем больше у него будет потенциальных проблем.
Поэтому умные доктора всегда задумываются о том, надо ли облучать пациента еще раз или можно повременить. Либо использовать обследование, которое не сопряжено с облучением и риском - вроде MRI или ультразвука (УЗИ). А некоторые пациенты настойчиво требуют CT, чтобы получить информацию, которая может оказаться им абсолютно бесполезной. Это было и в моей практике. Одна пациентка настойчиво требовала от меня направления на новый CT в клинике боли, хотя мы прекрасно знали, что у нее творится в спине, и никаких изменений в симптоматике у нее не было.
Здесь я сделаю шаг в сторону и скажу еще раз, что процедура MRI не сопряжена с облучением, она безопаснее в этом плане, но она примерно в 10 раз дороже и примерно в 10-15 раз, а то и больше, времени занимает, чем CT. То есть пока вы делаете одному пациенту MRI, можно уже десяток пропустить через CT. Но решения о том, кому сделать одно обследование, а кому - другое, принимают не только доктора, но и люди, которые считают наши (налогоплательщиков) деньги. И прежде чем мы гневно обвиним их в черствости и бездушии, мы скажем, что пирог у нас вполне известного размера и, как его ни режь, больше он не станет. А накормить надо всех.
Ладно. Я обещал бородатый анекдот про бородатого мужчину? Держите. На международном конгрессе по истории медицины читают доклад за докладом, и каждый раз встает представитель СССР и говорит, что вот эти прививки конкретно изобрел не какой-то Луи Пастер, а земский доктор Кузнецов из Вятской губернии, который за 5 лет до француза уже прививал от бешенства. Встает следующий докладчик, и только начинает про Флемминга и пенициллин, как тут же советский представитель опровергает, что еще в тысяча восемьсот непонятном году доктор Петров… и так далее. И когда все уже от этого с ума сходят, кто-то бросает реплику - мол, вы еще скажите, что у вас рентгеновские лучи изобрели. На что советский представитель очень терпеливо объясняет, что рентгеновские лучи открыл царь Иван Грозный, который еще в 1568 году так и говорил своим боярам: "Я вас, сволочей, насквозь вижу!"