Bekukkantás a testünkbe, ultrahanggal

Ma már mindennapos dolog, hogy aki babát vár, az ultrahangos vizsgálatnak köszönhetően már a terhesség ideje alatt megpillanthatja a kicsit. A vizsgálat révén megtudhatjuk, hogy a baba rendben fejlődik. Az ultrahangos vizsgálatot máshol is használják, így például, amikor azt kell kideríteni, hogy nem tört-e el valamelyik csontunk, vagy hogy nem növekszik-e bennünk valahol egy ciszta, esetleg daganat.

A 20-dik század tudományának egyik legnagyobb ajándéka, hogy erőteljesebb beavatkozás, illetve veszély nélkül beleláthatunk az emberi testbe, aminek lehetőségét a röntgensugár felfedezése nyitotta meg még 1895-ben. Ezt azonban csak korlátozottan használhatják az orvosok, hiszen a sugárveszély miatt a terhes kismamákat nem röntgenezik. A „testbenézés” általános gyakorlatát tehát az ultrahang tette lehetővé, amelynek használata jóval kevesebb veszéllyel jár, mint a röntgenezés. Ezért mára az ultrahangos vizsgálat az orvosi munkák szerves részévé vált.

Miért kellett több idő az ultrahangos vizsgálatok bevezetéséhez? 

Ultrahangnak a 20 kHz-nél nagyobb frekvenciájú hangot, vagyis a nagy frekvenciájú hanghullámot nevezzük. Ez emberi füllel már nem hallható, de néhány állat, mint például a denevér vagy a delfin jól ismeri, és maga is elő tudja állítani. Emellett a kutyák is érzékelik. Megismerésének elméleti alapjait a 19-dik században fektették le.

Itt elsősorban az osztrák Christian Doppler és az angol báró John William Strutt (más néven Lord Rayleigh) nevét kell említeni, akik a hanghullámok természetével és matematikájával foglalkoztak. Mellettük ugyanilyen fontos szerepük volt a Curie-fivéreknek (Jacques és Pierre), akik 1880-ban felfedezték a piezoelektromosságot. (Ennek leírását lásd még itt.) Ez utóbbi ismerete nélkülözhetetlen volt ahhoz, hogy az ember maga is elő tudjon állítani ultrahangot, mesterséges úton.

A huszadik század elejére már ismert volt, hogy amikor az ultrahang egyik közegből a másikba lép, épp úgy viselkedik, mint a többi hullám – vagyis az elnyelődés miatt csökken az energiája és a terjedésének iránya megváltozik, azaz megtörik és akár vissza is verődik –, ám ugyanakkor a különlegesen nagy frekvenciájú hangot a különféle anyagok más-más mértékben, rendkívül differenciáltan verik vissza. Ezért kis gyakorlat után a visszaverődésekből következtetni lehet arra, hogy a kibocsátott hang milyen tárgyakba ütközött bele.

Ez pedig lehetővé teszi, hogy az ultrahangot olyan helyzetekben is felhasználják, amelyekben más típusú hullámokkal sokkal kevesebb, vagy semmilyen információkhoz nem jutnának. Ezért is erősödött fel az ultrahang iránti érdeklődés a Titanic elsüllyedése után (1912. április 15.), amikor sokan reménykedtek abban, hogy ha a hajókat felszerelik ultrahangos mérő-eszközökkel, akkor a jövőben megelőzhetik az ilyen katasztrófákat.

Ugyanígy a haditengerészetben is használhatnak olyan szonárokat (hangot kibocsátó keresőkészülékeket), amelyekkel a tengeralattjárókat tudják érzékelni, és persze a régészek is nagy hasznát veszik ezeknek, amikor rejtett üregekben vagy ugyancsak víz alatt lévő tárgyakra szeretnének rátalálni.

Az orvoslás területén azért kecsegtetett haszonnal az ultrahang alkalmazása, mert a frekvenciatartománya és energiaszintje elég alacsony ahhoz, hogy ne tegyen kárt az emberi szövetben, ugyanakkor elég magas ahhoz, hogy a képernyőn a legfinomabb részleteket is pontosan jelenítse meg. Kezdetben mégis lassabban haladt a bevezetése, mint másutt, mert ehhez kifinomultabb műszereket és eljárásokat kellett kifejleszteni, és a képalkotás módját sem volt könnyű megoldani. És bár a húszas-harmincas években olykor már használták keringési problémáknál és koponyavizsgálatoknál, de igazán csak az ötvenes évek elejétől jelent meg bevett módszerként is az ultrahang, valamint a szülészetben is csak ekkor kezdték alkalmazni. (Erről részletesen ebben a tanulmányban olvashatsz: dr. Erős Fanni Rebeka: A szülészeti ultrahang-diagnosztika fejlődéstörténete.)

A szülészeti ultrahangos vizsgálat úttörője: Ian Donald

Ian Donald (1910-1987) szülészorvosi pályát a háború idején kezdte. 1942 májusában besorozták a Királyi Légierőbe általános orvosi tisztnek. Mivel a repülők gyakran szonárokat használtak a partok felé közeledő német tengeralattjárók felderítéséhez, így Donald is gyakran találkozott ezekkel az eszközökkel. 1943-ban közvetlenül is dolgozott abban a tengeralattjáró-felderítő kampányban, amelyben a szonárok technológiájának fejlesztése volt a legfőbb cél. Mivel Donaldot ez mindennél jobban érdekelte, felfüggesztette az orvosi gyakorlatát, és inkább a szonárokkal, illetve emellett a stressztől és a fáradtságtól szenvedő katonák ápolásával foglalkozott.

A képen Ian Donald látható az egyik legelső Diasonograph-fal. A hetvenes években még jóval nagyobbak voltak a gépek a maiaknál. (Kép forrása)

A háború után ismét szülészorvosként helyezkedett el. Az ultrahang iránti érdeklődése azonban változatlanul megmaradt, amit ráadásul indokolt is, hogy a nők méhében vagy mellében keletkező rendellenességeket a hagyományos módszerekkel különösen nehéz felderíteni.

1954-ben Donald találkozott egy olyan biológussal, John Wilddal, aki már bevetette az ultrahangot az emberi mell rendellenes szöveteinek megjelenítésére, és egy korszerű ultrahangos hibadetektort is használt. Az ő hatására Donald is elhatározta, hogy kipróbálja az ultrahangot a saját területén, és ebben még a véletlen is segítette. 1955 tavaszán ugyanis az egyik páciense révén megismerkedett egy olyan cég igazgatójával, ahol szintén az ultrahang felhasználási lehetőségeivel foglalkoztak, és meg is hívták őt, hogy közvetlenül tanulmányozhassa a készülékeket.

Ezek éppen olyan hibaérzékelők voltak, amelyekkel a hegesztési varratokat és az acéllemezek repedéseit tárták fel. Egy technikus itt megmutatta neki, hogy az ultrahangsugár a hüvelykujjában lévő csontról is ugyanúgy visszaverődik, és annak a képét is tisztán kiadja, vagyis, hogy a hibadetektorok a biológiai anyagokra is ugyanolyan jól alkalmazhatók. Ezután már csak egy mérnök-technikust kellett szereznie maga mellé.

1957-től aztán az akkor még csak 23 éves Thomas Brownnal, valamint egy McVicar nevű orvossal együtt közösen munkálkodtak azon, hogy Donald minél több kutatást végezhessen el a modern műszerekkel.  A következő években valóban sikerült is nagyon magas szintre fejleszteniük a berendezéseiket, és így egyre több sikert értek el a gyógyításban.

A mindenki számára meggyőző áttörést az hozta meg, hogy egy alkalommal a csoportjuk egy olyan nőt vizsgált meg, akiről már mindenki lemondott, mert úgy látták, hogy gyomorrákja van, amelyet már nem lehet megoperálni. Az ultrahangos képek szerint azonban a nőnek nem a gyomrában nőtt rákos daganat, hanem az egyik petefészkében volt egy nagy ciszta. Ezután a beteget mégis megműtötték, a petefészek-cisztát sikeresen eltávolították, és ezzel megmentették az életét.

A következő évben egy szintén daganatgyanús beteg ultrahangos vizsgálata során Donald és McVicar azt vették észre, hogy ott sem daganatról van szó, hanem arról, hogy a beteg méhében egy tizennégy hetes magzat fejlődik. Ekkor az egyik orvosi lapban közzétették az ezt bemutató, első ultrahangfelvételeket, ami hatalmas szenzációt jelentett a nyilvánosságban. Az említett cikk leírása szerint ettől kezdve királyi út nyílt az ultrahangos vizsgálati módszerek számára.

Mind a szekennerek továbbfejlesztése, mind pedig maga az orvosi munka jelentős támogatást kapott, és a következő években Donald, McVicar és Brown kulcsfontosságú technológiákat fejlesztett ki. Mindezeken túl Donald egy további kollégájával, Maureen Younggal az újszülött-kori légzési nehézségek kezelésével is foglalkozott, és ott is hasonló sikereket értek el. Donald az akkor rendelkezésre álló légzőkészülékek hatékonyságán is dolgozott, és ezeknél fejlesztett ki egy jobb konstrukciót, amellyel ugyancsak csecsemők százainak életét lehetett megmenteni.

A hatvanas évek végétől pedig újfajta műszerrel, a Diasonograph-fal követte a magzati fejlődés fázisait. Ezzel lehetővé tette, hogy minden egyes rendellenességet időben felfedezzenek, és ha lehetséges, segítsenek is a gondon.

A nagyszerű orvos és tudós 1987-ben szívelégtelenségben meghalt, a céljai azonban akkora már visszavonhatatlanul megvalósultak. Technikáit a hetvenes évektől széles körben alkalmazták, az ultrahangos vizsgálat azóta is a terhesgondozás része.

És hogy hogyan néz ki egy ultrahangos felvétel? Így:

Lévai Júlia