Objev, který před půl stoletím změnil medicínu

Nástup výpočetní tomografie (computed tomography, CT) patří v medicíně k těm nejvýznamnějším zlomům. Za tímto objevem stojí především dva muži. Prvním z nich byl Allan MacLeod Cormack. Tento americký fyzik jihoafrického původu vycházel z předpokladu, že vnitřní strukturu předmětu by bylo možné zjistit tak, že se pod různými úhly „prosvítí“ RTG paprsky a následně se jednotlivé hodnoty absorpce matematicky analyzují. Svou teorii snímkování vrstev a analytické rekonstrukce rentgenového obrazu publikoval v roce 1963 v odborném časopise Journal of Applied Physics. 

Podobně, ale již zcela prakticky, uvažoval anglický fyzik Godfrey Newbold Hounsfield. Ten zkonstruoval první klinicky použitelný výpočetní tomograf. Původní přístroj umožňoval zobrazení s malou rozlišovací schopností s maticí 80 × 80 bodů a dovoloval pouze vyšetření hlavy. Hounsfield jej otestoval nejdříve na preparátu lidského mozku, poté na čerstvém mozku krávy a následně sám na sobě.

První CT zobrazilo cystu v mozku

V září 1971 vstoupila výpočetní tomografie do klinické praxe – první počítačový tomograf (EMI Mark I) v Atkinson Morley Hospital v Londýně úspěšně zobrazil v mozku pacienta cystu. Útvar byl úspěšně odstraněn a bylo potvrzeno, že šlo o cystický astrocytom. Z dnešního pohledu ještě značně neostré snímky dokázaly od samého začátku mnohem lépe než klasický rentgenogram rozlišovat denzitu různých měkkých tkání a odlišit od sebe například šedou a bílou hmotu mozkovou, krevní výrony nebo tekutinu v mozkových komorách. 

Přestože byl skenovací čas pro jeden řez pět minut a pacient musel mít fixovanou mozkovou část hlavy ve vodním vaku, umožnila první generace CT přístrojů diagnostikovat expanzivní procesy a rozhodnout, který pacient potřebuje neurochirurgickou intervenci. První celotělový tomograf (ACTA) pak zkonstruoval Hounsfield v roce 1974.

To, jak rychle odborná veřejnost rozpoznala význam této metody, dokládá fakt, že Cormack s Housfieldem dostali za svůj objev již v roce 1979 Nobelovu cenu za medicínu a fyziologii. V tu dobu bylo po celém světě v nemocnicích instalováno už na tisíc CT přístrojů. Mezi nimi byly i první CT společnosti Philips řady Tomoscan. Skener Tomoscan 300, představený v roce 1977, přinášel inovaci v podobě variabilního zvětšení – zdroj záření a detektor mohly měnit pozici podle toho, jak velké bylo vyšetřovací pole.

Od jedné vrstvy po multiplanární rekonstrukci

S cílem dosáhnout zobrazení celého snímaného objemu byly původní jednovrstvé sekvenční systémy postupně vytlačeny systémy se spirální akvizicí, tedy snímáním. Konstrukce spirálních systémů přinesla revoluci zobrazovacího zařízení (gantry) díky využití nové „slip ring“ technologie. Tato technologie vyřešila problém původní gantry, v níž se nacházely kabely, které by se při 360° snímání při více rotacích v zobrazovacím zařízení zamotaly. Aby se pak při skenování dosáhlo kýžené expozice, musel se stůl s pacientem po každé jedné rotaci přesunout, čímž byla celá procedura značně časově náročnější. 

„Slip ring“ naopak díky elektromechanické technologii umožňuje bezkabelový přenos energie ze stacionárních struktur na struktury rotující a v praxi tím pádem zajišťuje kontinuální a efektivnější rotaci gantry a celkově daleko rychlejší sken.

Cesta ke 3D zobrazení

Další zvyšování požadavků na co nejefektivnější sběr obrazových dat vedlo ke konstrukci „multislice“ CT, které umožňuje snímání ve více vrstvách. V roce 1992 byly místo jedné řady detektorů, které zachycují paprsek rentgenového záření po průchodu tělem pacienta, použity řady dvě, což úroveň výsledných snímků výrazně zlepšilo. Následně docházelo k dalším technologickým zdokonalením a od roku 1998 byly komerčně dostupné až 8vrstvé systémy, což opět významně posunulo kvalitu snímků. Od roku 2002 byly k dispozici CT systémy 16vrstvé a od roku 2003 mají lékaři již možnost pracovat s dokonce 64vrstvými CT. 

Tento vývoj zachytila i společnost Philips se svým 64vrstvým CT Brilliance. Současně se zvětšováním počtu simultánně snímaných vrstev se zkracovala akviziční doba až na cca 0,3 s/360°. Pro srovnání, skenování pomocí 16vrstvého (16-slice) CT s rychlostí rotace 0,5 s je 32krát rychlejší než skenování pomocí single-slice spirálního CT s rychlostí rotace 1 s. Moderní CT tak představují metodu zobrazení objemu (3D). Hovoří se tedy o „volumetrickém CT“. Vzrůstá význam 3D a vícerovinné rekonstrukce obrazu, a tím i požadavek na snímání co nejtenčích tomografických vrstev.

Nejnovější spektrální CT z portfolia Philips, inteligentní systém Spectral CT 7500, poskytuje po celou dobu vyšetření vysoce kvalitní spektrální zobrazení, a to při zachování stejných dávek záření používaných při běžném skenování. Díky tomu přináší pacientům větší komfort i bezpečí, za což si dokonce vysloužil prestižní ocenění Minnie za nejlepší nový radiologický přístroj roku 2021.

Nejnovější technologie v Jablonci nad Nisou

Právě toto CT se u nás v Česku objevilo letos spolu s další prvotřídní medicínskou technikou v Nemocnici Jablonec nad Nisou. „Kolegové z radiologického oddělení jsou natolik dobří a zkušení, že budou schopni kvality nového spektrálního CT využít naplno, což představuje největší přínos pro pacienty,“ je přesvědčen ředitel nemocnice Vít Němeček. Nejen, že se Jablonecká nemocnice stala prvním tuzemským zařízením, které tímto špičkovým přístrojem disponuje, ale především se tak díky němu úroveň pacientské péče pozvedla do zcela nové výše.

Primář radiologického oddělení MUDr. Jaromír Frydrych vysvětluje výhody spektrálního CT: „Dokážeme například lépe rozlišit mezi tekutinou a měkkou tkání, jak moc se daná struktura sytí kontrastní látkou, a tím lépe diferenciovat mezi příslušnými měkkými tkáněmi, což má v důsledku celkově velký význam.“

I když se část původních indikací k CT vyšetření v tomto století přesunula k magnetické rezonanci, celkově se prostor pro výpočetní tomografii stále rozšiřuje. Tato metoda se nyní uplatňuje v různých oblastech diagnostiky v kardiologii, angiologii, traumatologii, neuroradiologii, při zobrazení hrudníku, břicha, malé pánve apod. Zásadně se v posledních letech snižuje dávka záření, což umožňuje opakovaná vyšetření u dětí či použití ve screeningu (CT kolonografie, screening karcinomu plic). 

CT zobrazení se běžně využívá i k navigaci drenáží patologických kolekcí, biopsii tumorů, lokálnímu podání anestetik či radiofrekvenční ablaci tumorů. Diagnostické možnosti CT se stále rozšiřují i díky možnostem rozsáhlého postprocesingového zpracování primárně získaných počítačových dat.

První tuzemské zkušenosti z Hradce Králové

Z dnes již historického hlediska je pozoruhodné, jak malý odstup od prioritního uvedení CT měla česká medicína. První výpočetní tomograf v tehdejším Československu byl uveden do provozu ve Fakultní nemocnici Hradec Králové již v roce 1978. Stalo se tak díky úsilí prof. Leo Steinharta, přednosty Radiologické kliniky LF UK a FN HK, které podpořil zakladatel hradecké neurochirurgie, akademik Rudolf Petr. Cena přístroje tehdy činila astronomických 13,7 milionů Kčs. 

Jak pamětníci vzpomínají, počítače zabíraly místnost velikosti většího obývacího pokoje a jejich klimatizace, která byla v tehdejší době výjimečnou záležitostí, byla v provozu poruchovější než vlastní CT. Pracoviště přitom čelilo obrovskému tlaku žádostí o vyšetření, kterým mohlo vyhovět jen zčásti.

Spolu s technologiemi se během let vyvíjela i organizační stránka věci – a to platí i pro Českou republiku. Dostupnost CT vyšetření se dnes považuje za samozřejmost. V centrech nejvyšší specializované cerebrovaskulární péče, v traumacentrech a komplexních kardiovaskulárních centrech je již standardem mít k dispozici CT přístroje dva, a to v přímé návaznosti na urgentní příjem, aby byl skutečně zajištěn nepřetržitý provoz.

Jedno však platí stále, před padesáti lety jako dnes, ani sebelepší CT přístroje nemohou nahrazovat znalosti lékaře a jeho schopnosti diferenciálně-diagnostické rozvahy.