Подытожим. Если вы – реинкарнация Ивела Книвела[43], который, согласно Книге рекордов Гиннесса, пережил четыреста тридцать три перелома, или у вас имеется протез коленного и тазобедренного суставов вкупе со спондилодезом, готовьтесь к обыску с помощью ручного металлоискателя. Когда металла не так много, все зависит от состава материала и «настроения» машины. Даже если сигнал тревоги сработает, сотрудник службы безопасности помашет перед вами ручным детектором и пожелает счастливого пути.
Еще один из основных способов визуализации скелета тоже связан с радиацией, только не с рентгеновскими лучами, а с короткоживущим радионуклидом в составе препарата, иначе называемого радиофармпрепаратом. Метод называется «сцинтиграфия скелета», или остеосцинтиграфия. Он в корне отличается от денситометрии. В организм пациента вводят препарат, молекулы которого притягиваются к остеобластам. Остеобластов особенно много там, где надо очень быстро сформировать или перестроить кости скелета, и введенное вещество находит путь к ним независимо от того, по какой причине остеобласты трудятся. Затем, используя счетчик Гейгера, врачи полностью обследуют тело пациента и выявляют «горячие точки», где остеобласты вобрали в себя препарат – так можно найти опухоль, очаг инфекции или перелом, даже если они еще не прогрессировали до состояния, заметного на рентгеновском снимке. Сцинтиграфическое исследование не показывает, что именно вызвало активность остеобластов, но оно помогает врачу обратить внимание на пораженную зону (одну или несколько) и запланировать другие визуализирующие исследования или биопсию, чтобы прояснить ситуацию. Возьмем, например, рак простаты, который в поздних стадиях дает метастазы в кости. Рентгеновское исследование всего организма – дорогую и небезопасную для пациента процедуру – лучше заменить на остеосцинтиграфию: она подсветит любой пораженный участок кости, будь то череп или мизинец на ноге. Доза радиации при этом сопоставима с дозой, получаемой при КТ поясничного отдела позвоночника, – гораздо меньше, чем от КТ всего организма. Таким образом, сцинтиграфия позволяет провести комплексный скрининг. Эта методика применяется для выявления признаков физического насилия у детей и взрослых – доказательством будут визуализированные множественные переломы различной давности.
Чтобы избежать риска облучения при визуализации скелета, можно присмотреться к достоинствам МРТ. Она была разработана вскоре после КТ и в 2003 году принесла американцу Полу Лотербуру и британцу Питеру Мэнсфилду Нобелевскую премию, а последнему еще и рыцарское звание. Изначально МРТ называли ядерно-магнитным резонансом, но у некоторых людей слово «ядерный» вызывало содрогание, хотя методика никак не связана с радиацией. Машины для МРТ огромны и стоят столь же огромных денег.
В сущности, это гигантские магниты – настолько мощные, что атомы водорода в молекулах воды в теле человека начинают колебаться. Магнит быстро-быстро включается и выключается, и высокочувствительные датчики выявляют очень слабые электронные сигналы, создаваемые возбужденными частицами. Затем компьютеры обрабатывают эти данные и строят на их основе изображение области, в которой были вызваны колебания. Ткани организма, которые содержат много воды (например, жировая ткань), выглядят на снимке как области белого цвета, а кость и другие ткани, в которых воды меньше, будут темными.
На этой остеосцинтиграмме (вид сзади) определяется повышенное накопление радиоизотопа в правой голени подростка, что характерно для активно растущей опухоли кости. Вид симметричных областей накоплений в коленных, плечевых и запястных суставах типичен для нормального развития скелета
David A. Rubin, MD, Сент-Луис, Миссури, США
МРТ может выявить проблемы в мягких тканях, через которые рентгеновские лучи проходят насквозь, не создавая теней. Это исследование особенно полезно, когда бедный кальцием орган – скажем, мозг или сердце – скрыт в костной коробке, например черепе или грудной клетке. Метод МРТ применяют для диагностики заболеваний связок, хрящей и сухожилий плечевого, тазобедренного и коленного суставов, где из-за большого количества костной ткани рентгеновские снимки получаются менее детализированными.
МРТ позволяет избежать проблем, связанных с радиацией, однако и эта процедура не всегда безопасна. Мощность магнитов такова, что, бывало, металлические стулья и баллоны с кислородом летали по всему кабинету, вызывая катастрофические последствия. То же самое касается и металлических деталей внутри организма: если у вас металлический имплантат в ухе, кардиостимулятор, протез сустава или пластина с винтами, делать МРТ – плохая идея. Следует отметить, что в обширных исследованиях на животных и человеке не обнаружено вредного воздействия МРТ на организм, однако в первые три месяца беременности рекомендуется выбрать другой способ диагностики.
Самые большие сложности, сопровождающие процедуру МРТ, связаны отнюдь не с физикой, а с психикой – и во время обследования, и после него. Я начну с тех проблем, которые при необходимости можно решить с помощью лекарств. Чтобы заставить протоны колебаться, магниты томографа должны находиться рядом с телом пациента. Из-за этого пациентам приходится забираться в узкую трубу и некоторое время лежать абсолютно неподвижно, пока в непосредственной близости громко шумит аппарат. Даже мысль об этом вызывает у меня приступ клаустрофобии. Детям и многим взрослым, безусловно, нужно принимать успокоительные, чтобы снимки получились качественными.
Со второй группой проблем тоже можно было бы справиться с помощью лекарственных препаратов, но большинство людей не испытывает энтузиазма по поводу массового назначения успокоительных, так что остается только просвещение. МРТ, как и КТ, окружает ореол принадлежности к высоким технологиям, и некоторые врачи назначают этот вид диагностики, когда другие методы обследования ни к чему не приводят. Иногда пациенты просят и даже требуют направить их на МРТ, будучи уверенными, что нежелание врача сделать это – признак медицинской некомпетентности и недостаточного усердия. На самом деле неизбирательное применение передовых методов визуализации, будь то КТ или МРТ, вряд ли поможет найти иголку в стоге сена, зато обнаружит совершенно нормальные соломинки, которые кажутся недостаточно идеальными. Такие случайные находки повышают тревожность, заставляют людей проходить повторные исследования, сдавать анализы, подвергаться биопсии и лечить вполне естественные состояния, которые лучше было бы не выявлять, а просто игнорировать. Ненужная диагностика ведет к ненужному лечению, сопряженному с массой медицинских и финансовых рисков. Так что информирование об ограничениях МРТ имеет первостепенную важность.
Еще одна методика визуализации скелетно-мышечной системы – ультразвуковое исследование (УЗИ). Принцип УЗИ в корне отличается от описанных выше методов диагностики. Если крикнуть в каньон, раздастся эхо. Аналогичным образом от наших мягких тканей и костей отражаются звуковые волны высокой частоты. Разные ткани отражают эти звуковые волны по-разному, и на этой основе аппарат создает изображение внутренних органов. При правильном применении ультразвук безопасен даже для плода в утробе матери и, по сравнению с другими методиками визуализации, не вызывает приступов клаустрофобии или проблем с радиоактивным облучением. Звук не может пройти через костную ткань и просто отражается от ее поверхности, поэтому исследование выявляет только поверхностные опухоли и инфекции. Ортопеды прибегают к УЗИ, чтобы увидеть мышцы, сухожилия и связки, но об этом мы поговорим в другой раз.
Еще один способ получить изображение кости – посмотреть на нее через микроскоп или сфотографировать с помощью микроскопа. Разумеется, сначала следует вынуть костную ткань путем биопсии или аутопсии[44]. Ученые активно используют микроскоп с момента его изобретения (а этому прибору более трехсот пятидесяти лет), но из-за того, что кость жесткая, рассмотреть ее под микроскопом непросто.
Чтобы применить световой микроскоп, нужно сделать срез исследуемого объекта – настолько тонкий, что через него будет проходить свет. Толщина слоя биологического образца должна равняться размеру одной клетки. Мягкие ткани погружают в парафин или замораживают, затем срезают ломтик толщиной в паутинку и кладут его на предметное стекло. Кость сразу сломает лезвие, поэтому используется другая тактика. Можно на несколько недель замочить кость в кислоте и дождаться, пока из нее уйдет кальций, а потом погрузить то, что останется от кости, в парафин и сделать срез. Другой способ – окунуть образец в эпоксидную смолу и после застывания нарезать его на мощном станке с таким жестким, тяжелым и острым лезвием, что оно будет резать кость, как масло. Третий вариант – стачивать образец кости до тех пор, пока он не начнет пропускать свет. Во всех трех случаях при подготовке материала к исследованию добавляют определенные химические вещества, которые окрашивают различные составляющие костного образца и позволяют выявить внутриклеточные компоненты, в том числе коллаген и ядра.
В традиционных микроскопах для увеличения и фокусировки применяются стеклянные линзы, которые направляют свет и изображение на сетчатку глаза исследователя или в камеру. Микроскопы, которыми вы пользовались в школе или университете, способны увеличивать объект до пятисот раз и позволяют отлично рассмотреть остеобласты и остеокласты. Если надо приблизить изображение еще больше, ученые обращаются к электронным микроскопам. В этих устройствах магниты фокусируют пучок электронов, который одни части образца пропускают, а другие блокируют. Так возникает изображение. Длина волны в данном случае намного меньше, чем у видимого света (отличие как между тонким визгом и раскатом грома), поэтому электронные микроскопы бывают почти в тысячу раз мощнее, чем стандартные световые. В случае сканирующей (растровой) электронной микроскопии электроны отскакивают от поверхности трехмерных предметов, что позволяет получить потрясающие изображения – одно из них показано на