Røntgenundersøkelser

Hva er røntgen?

Røntgen henter sitt navn fra oppdageren av røntgenstrålene, Wilhelm Konrad Røntgen. Han oppdaget i 1895 at når man bombardere et metall med elektroner i høy hastighet (slik man nå gjør i et røntgenrør) så oppstår det en elektromagnetisk stråling av svært kort bølgelengde idet elektronene treffer metalloverflaten og bremses opp. Bølgelengden er i typiske tilfeller omkring 1 nanometer. Dette er betydelig kortere bølgelengde enn ultrafiolett lys og mye kortere bølgelengde enn hva det menneskelig øye kan registrere. Elektromagnetiske bølger trenger gjennom materialer som er ugjennomskinnelig for alminnelig lys. Det tok ikke lang tid fra røntgenstrålene ble oppdaget til de ble tatt i bruk for å framskaffe bilder av kroppens indre organer. Stråleskyggebildet som oppstår når røntgenstråler gjennomstråler en legemsdel kan fanges opp ved hjelp av en fotografisk film eller av en fluoriserende skjerm.

Når man undersøker pasienters bløtorganer med røntgen er det alminnelig å ta i bruk røntgen kontrastmidler for å øke billedkvaliteten. Et klassisk røntgen kontrastmiddel er bariumsulfat. Bariumsulfat reflekterer fotoner (barium er et tungmetall), følgelig er det lite gjennomskinnelig av røntgenstråler og derfor "røntgen-tett". Dersom man gir en pasient bariumsulfat å svelge sammen med noe vann, så vil bariumsulfatløsningen framstå godt synlig på et røntgenbilde av magen. På et slikt røntgenbilde kan man se om den bariumholdige magesekken har normalt utseende eller om det foreligger et magesår eller magekreft eller liknende. Venter man en liten stund med å ta bilde, så vil kontrasten befinne seg i tynntarmen og man vil da få billedframstilt tynntarmen. Andre eksempler: fylling av tykktarmen med bariumsulfat ved hjelp av klyster muliggjør å ta røntgenbilder for å undersøke tykktarmen.

Fortolkning og faglig beskrivelse av røntgenbilder gjøres av spesialister i radiologi. Disse legespesialistene har stor kompetanse på detaljvurdering av hvordan indre organer ser ut og hvordan indre organers utseende affiseres ved forskjellige sykdommer. På Gastrokirurgisk avdeling har vi daglige morgenmøter der røntgenlegene framlegger røntgenbilder av pasientene vi planlegger å operere. Informasjon fra disse billeddemonstrasjonene er av sentral betydning for planlegging av en rekke kirurgiske operasjoner. Fordi bildene gir detaljert og pålitelig informasjon om utbredelse og lokalisering av sykdom i indre organer, kan vi på forhånd fatte de nødvendige beslutningene om hvordan operasjonen skal gjennomføres og være optimalt forberedt operasjonsdagen!

Jodholdige kontrastmidler brukes for billedframstilling av blodårer. Slike kontrastmidler sprøytes inn i blodbanen og brukes til å kartlegge forløpet og utseende av arterier (arterie angiografier) eller vener (venografier). Disse kontrastmidlene skilles ut i nyrene. De vil "lade opp" i vev og kan derfor også brukes til å bedre fremstillingen av bløtvev.

Røntgenbilder taes enten som still-bilder (på fotografisk film eller med digitalt registreringsutstyr) eller som filmsekvenser (video-film). Videofilming foregår under kontinuerlig røntgen gjennomlysning. Den faglig-tekniske utvikling beveger seg i dag vekk fra billedgjengivelse ved hjelp av klassisk fotografisk film i retning av billedgjengivelse med moderne digital billedteknikk.

Hva er CT?

CT er en forkortelse som står for Computerised Tomography. De første CT apparatene ble kalt for EMI-CAT-Scan. EMI er navnet på firmaet som startet utviklingen av dem (EMI er ellers mest kjent for sine grammofonplater) - CAT sto for Computerised Axial Tomography og Scan sto for å "scanne" - eller på norsk: å overblikke et område. Forskeren Sir Godfrey Hounsfield fikk ressurser av EMI for å utvikle CT-en, og har senere også fått Nobelprisen for denne innsatsen.

CT-maskinen er bygget opp på den måten at et røntgenrør er montert på en sirkelformet ramme. Pasienten som skal undersøkes plasseres i sentrum av sirkelrammen. Røntgenrøret har et tilhørende følsomt røntgenkamera, en detektor, montert tvers overfor seg (180 grader) på den andre siden av sirkelen. Ved å la sirkelrammen rotere rundt pasienten mens pasienten forblir rolig i sentrum, får man tatt en serie bilder av pasienten fra alle mulige vinkler i rotasjonsplanet. Billedimpulsene som registreres av detektoren settes så sammen av en elektronisk regnemaskin til et bilde som viser et tverrsnitt av pasienten. CT maskinen blir på folkemunne omtalt "trommelmaskinen" fordi CT maskinene kan minne om en stor tørketrommel med pasienten befinnende seg i sentrum. Ved å flytte pasienten trinnvis seg gjennom "trommelen" kan man ta en serie tverrsnittsbilder av pasienten. Tilsammen gir de masse informasjon om hvordan de indre organene ser ut.

Ved spiral-CT så beveges pasienten mens han/hun ligger på et røntgenbord med jevn hastighet gjennom "trommelen" samtidig med at røntgenrøret/detektoren sirkulerer rundt pasienten. På den måten tar maskinen et spiralformet tverrsnittsbilde av pasienten. Dette kan så manipuleres av en elektronisk regnemaskin til å framstille bilder av pasientenes indre organer i et hvilket som helst plan man måtte ønske. De beste spiral CT-maskinen kan disse til og med lage 3 dimensjonale bilder. Slike bilder er veldig nyttige i planleggingen av kompliserte kirurgiske inngrep - så som kreftoperasjoner på leveren. Røntgenavdelingen på Ullevål Sykehus har slike maskiner og den nødvendige know-how.

De mest moderne CT maskinene på markedet er såkalt "multi-slice - CT". Dette er i realiteten en spiral CT maskiner med flere parallelt monterte røntgenrør/kameraer. Fordelen ved å koble sammen flere rør i parallell er at man får en mye raskere maskin som kan kartlegge pasienten i løpet av veldig kort tid. Røntgenavdelingen på Ullevål Sykehus har også dette utstyret.

Hva er ultralyd og hvordan kan man se indre organer ved hjelp av ultralyd?

Ultralyd henter sitt navn fra det faktum at de er lydbølger med ultrahøy frekvens - over 20.000 Hz (20 KHz), for abdominale undersøkelser brukes vanligvis spennet fra 3,5-5 MHz. Dette er langt høyere enn de frekvenser som oppfanges av det menneskelige øre. Ultralyd skapes ved at en høyfrekvent vekselstrøm appliseres på en krystall eller magnet som har den egenskap at den endrer sin fysiske størrelse i takt med de påførte spenningsvingninger. Derved har man en høyfrekvent ultralydkilde. Når ultralydkilden bringes i kontakt med hudoverflaten, vil ultralydbølgene forplante seg innover i kroppen. Når ultralydbølgene treffer strukturer i dybden, lager disse et ekko som kastes tilbake mot lydkilden. Dette kan registreres av en mikrofon montert tett ved siden av lydkilden. Det brukes i dag et såkalt piezo-elektrisk krystall som både sender lyd og mottar reflektert lyd. Fordi lyden beveger seg med en bestemt hastighet gjennom vev, vil tidsforsinkelsen mellom utgående signal og innkommende ekko inneholde informasjon om hvor langt borte ekkokilden er fra ultralydkilden. Man kan sanke inn ekkoer fra et stort antall retninger og ved elektronisk hjelp sette sammen ekkoinformasjonene til et 2-dimensjonalt bilde. Ekkobildet vises på en TV monitor. Ultralyd er en smertefri metode til å studere organer/prosesser som gir godt ekko. Metoden er godt egnet til for eksempel å se etter gallestein i galleblære og nyrestein i urinveiene og svulst i leveren.

Ultralyd- Doppler er en videreutviklet ultralydteknikk. Den brukes til å måle blodstrøm i arterie og vener og i hjertet. Teknikken baserer seg på den såkalte Doppler effekten. Doppler effekten er det fenomen at den observerte bølgefrekvensen fra en fjern bølgekilde varierer ettersom bølgekilden beveger seg i retning fram mot eller vekk fra observatøren. For å ta et dagligdags eksempel: dersom man står ved en jernbaneovergang og er vitne til at et tog tuter idet det suser forbi, så vil man lett merke at tonehøyden på tutesignalet skifter i det toget passerer- tonehøyden faller, dvs blir dypere, når toget passerer forbi og fjerner seg. Fenomenet heter Doppler effekt etter den østerrikske vitenskapsmann C.J. Doppler (1803-1853) som forklarte fenomenet. Doppler-effekten skyldes at lydvolleyene i tonesignalet treffer øret i raskere tempo når togfløyten nærmer seg enn når togfløyten fjerner seg. Prinsippet er allmenngyldig og gjelder for alle slags bølgekilder.

Ved ultralyd Doppler fokuserer man ultralyd på et blodkar - for eksempel en arterie. Flyter blodstrømmen i arterien mot ultralydhodet, så vil ekkoene fra de små røde blodlegemene i blodet gi et ekko som har en noe høyere bølgefrekvens enn frekvensen på ultralyden som lydhodet sendte ut. Frekvensskiftet kan omregnes av en datamaskin til å uttrykke hvor stor den lineære hastighet av blodstrømmen mot lydhodet er. Denne informasjonen kan framstilles på videobilledskjermen med fargekode: for eksempel sterkt rødt dersom blodstrømshastigheten er stor, orange dersom den er moderat og grå/svart dersom det ikke er noen blodstrøm mot lydhodet overhodet (les: intet frekvensskift). Omvendt: er det slik at angjeldende arterie inneholder blod som flyter vekk fra lydhodet så kan dette vises med fargeskala med et fargevalg fra for eksempel grønt til blått og indigo. Med andre ord, et ultralyd Doppler apparat kan kalibreres til å vise bilder av kroppens indre på den måten at stillestående strukturer framstilles i gråtoner mens blodårer der det flyter blod framstilles i farger som angir både strømningshastighet og retning.

Ultralyd Doppler spiller en sentral rolle i å kartlegge blodforsyning til ulike organer. Metoden kan raffineres til å regne ut eksakt blodstrøm i store blodkar. Avanserte ultralyd- Doppler apparater spiller nå en viktig rolle i diagnostikken av hjertelidelser.

Hva er MR?

MR står for magnetisk resonans (MRI = magnetic resonance imaging; NMR = nuclear magnetic resonance). MR er en relativt ny billedteknikk. Det at atomkjerner har kjernespinn er kjent fra 30- og 40-tallet, Bloch og Purcell fikk Nobelprisen for å ha oppdaget atomkjernenes spinn i 1952. Den muliggjør billed-diagnostikk av indre organer med høy presisjonsgrad samtidig som metoden er til minimal plage for den som undersøkes. MR maskiner gjør ikke bruk av røntgenstråler, men lager i stedet bilder på bakgrunn av registrering av elektromagnetisk energi som stråler ut fra atomkjerner i pasienten. Normalt stråler det ikke ut elektromagnetisk energi fra atomkjerner i mennesker. For å få atomkjernene til å stråle ut energi, anbringes pasienten i et kraftig magnetisk felt. Samtidig pulser man radiobølger med en bestemt frekvens gjennom pasienten. Visse typer atomkjerner reagerer på denne pulsingen ved å ta opp i seg radiobølgeenergi og endrer da sitt bevegelsesmønster (såkalt kjernespinn). Skrus radiobølgene av, vil atomkjernene gå tilbake til sitt opprinnelige kjernespinn og avgi den absorberte energi i form av de små mengder elektromagnetisk stråling. Dette kan registreres med følsom elektronisk apparatur og informasjonen brukes til billedframstilling av pasientens indre organer. Teknikken er komplisert og kostbar.

For å ta det hele i litt mer detalj: Teknikken baserer seg på det faktum at atomkjerner (protoner) har egenbevegelse kalt spinn - dvs de roterer rundt sin egne akse. En ladet partikkel med akse som spinner, vil danne et elektromagentisk felt. Hvordan denne aksen er innrettet i rommet er tilfeldig. Spinnet er imidlertid følsomt for sterke magnetfelt og kan ensrettes av et magnetfelt. Dette fenomenet utnytter man i MR teknologien. Man anbringer pasienten som skal undersøkes, i et uhyre kraftig magnetfelt (dvs i midten av en elektromagnet i en MR maskin - denne er utvendig betraktet ikke ulik en CT maskinen - se ovenfor), vanligvis med styrke 0,5-1,5 T. Aksen på kjernespinnet hos protoner i vann inne i pasienten vil da føye seg etter aksen i magnetfeltet. Sender man så inn elektromagnetisk energi i form av høyfrekvente radiobølger på tvers av magnetfeltet, så vil kjernespinnet i atomkjernene (protonene) hos pasienten forandre seg ved at protonene tar opp noe av radiobølge energien, forutsatt at frekvensen for radiobølgen er den rette (herav begrepet resonans). Skrus så radiobølgene av, vil protonene gjenoppta sitt opprinnelige ordnete spinn i magnetfeltet, samtidig som de avgir den energien de tok opp under radiobølge bestrålingen. Energiutslippet registreres av elektronikken i MR maskinen. Enn videre registrerer elektronikken hvorfra i pasienten den elektromagnetiske strålingen kommer fra. Ved hjelp av svær regnemaskinkraft lager så en datamaskin tilkoblet MR maskinen et kart av de elektromagnetiske strålingskildene i kroppen som i stor grad samsvarer med organstrukturene som befinner seg innvendig. MR teknikken kan til og med brukes til å generere 3-dimensjonale bilder av kroppens indre organer. For å få omdannet informasjonen til bilder, brukes noe som i matematikken kalles Fourier transformasjon. Fouriers innsats er et eksempel på genuin grunnforskning, hans matematikk var ikke brukende til noe som helst da han laget sine formler. I 1991 fikk Edward Ernst Nobelprisen for å vist hvordan man kan omforme alle dataene til et bilde ved hjelp Fourier transformasjon.

MR-teknologien har et klart fortrinn: en svulst som i utgangspunktet kan være temmelig lik modervevet den utgår fra, vil allikevel atskille seg fra modervevet med hensyn på elektromagnetiske spinnegenskaper tilstrekkelig klart til at MR maskinen temmelig greitt klarer å skille svulsten fra nabovev omkring. Vi har derfor i MR teknologien en metode for påvisning av svulster i indre organer som er de fleste andre non-invasive metodene overlegen. MR maskiner har i løpet av kort tid fått en framtredende plass i diagnostikk av utbredelsen av kreft i indre organer. Innen vårt fagområde, gastroenterologi, er MR-teknologien verdifull med sin presise kartlegging av utbredelse av kreft i lever og bukspyttkjertel. I tillegg er metoden også til stor hjelp til å kartlegge galleveier (MRCP = Magnet Resonans Cholangio Pankreatikoduktografi), arterier og vener i buken. Ofte gir den kombinerte bruken av CT og MR aller mest informasjon. Og endelig: det kommer stadig nye MR kontrastmidler på markedet som muliggjør former for diagnose som man tidligere ikke drømte om var mulig! De mest brukte kontrastmidlene er basert på gadolinium. Disse gadolinium-chelatene har paramagnetiske egenskaper som gjør at de synes på MR. Disse utskilles via nyrene på samme måte som iodholdige røntgenkontrastmidler. Andre kontrastmidler er de basert på små jernpartikler (for MR-angio, leverspesifikt og lymfknutespesifikt), og manganholdig (leverspesifikt) som utskilles gjennom leveren.