Fakultní nemocnice v Motole Fakultní nemocnice v Motole

přejdi na obsah | přejdi na menu | přejdi na vyhledávání

Technologie: Historie sonografie

Píše se rok 1793, v dusné srpnové noci se v malém italském domě v Padově převaluje Lazzaro Spallanzani na svém kavalci. Nemůže usnout, ostatně jako vždy, když řeší záhady matky přírody. Nakonec rozžehne petrolejku a sleduje tančící hru světla a stínu na stropě svého domu. Abbé Lazzaro Spallanzani je italský katolický kněz, avšak spíše než u oltáře stojí tento velikán vědy u zrodu moderní biologie a fyziologie. Záhada, která nedá zkušenému vědci spát, se může zdát na první pohled prostá. Jak se sovy a netopýři orientují při letu ve tmě? Lazzaro chvíli přemítá, pak zhasne petrolejku a s otevřenýma očima opět dlouze hledí do všeobjímající tmy...  

Ráno si Lazzaro, který už nějakou dobu vyučuje na Padovské univerzitě přírodní vědy, svolá své studenty a rozdá jim úkoly. Studenti se po sobě nechápavě ohlédnou, když jim Abbé Spallanzani poručí přinést kopu zvonků a přikáže jim je tenkými lanky rozvěsit ke stropu potemnělé chodby univerzitního sklepení. Aby Abbé záhadu nočních tvorů vyřešil, připravil si pro ně důmyslný test.

Do temného sklepení nejprve vpustí sovy a pak naslouchá zvonkohře sovích křídel zaplétajících se do připravených pastí. Spallanzani se potměšile usměje, ani sova se při svém lovu neobejde bez jemného svitu nočního nebe. Po odchytu sov vpustí Spallanzani do stejné místnosti netopýry a k překvapení jeho i studentů se ve sklepení rozhostí ticho. Abbé vstoupí do chodby a naslouchá takřka nehlučnému třepotu netopýřích křídel, které se ladně nesou mezi připravenými nástrahami. Chování netopýrů v absolutní tmě sklepení nenechá Spallanzaniho na pochybách - tito tvorové jsou nadáni jedinečnými schopnostmi!

Následuje série dalších pokusů, kdy jsou nebozí netopýři oslepeni a jiní zase ohlušeni. Slepí netopýři jsou schopni letu ve tmě tak jako dříve, ale hluší netopýři se začnou ve sklepení ztrácet. Za svou dlouhou kariéru vědce Spallanzani nestál před tak nečekaným závěrem. Své výsledky se zdráhal publikovat, sám měl problémy závěru své práce uvěřit a stejně tak to měli i jeho kolegové. Na práci Spallanzaniho se podařilo navázat až v roce 1938 dvěma americkým biologům Robertu Galambosovi a Donaldu Griffinovi, kterým se záhadu podařilo definitivně objasnit s pomocí přístroje na záznam zvuku fyzika George Washingtona Pierce. Netopýři během letu vydávají pištivé zvuky, které jsou tak vysoké frekvence, že je lidské ucho není schopno zachytit - tyto akustické vlny zkrátka neuslyšíme. Tyto vysokofrekvenční akustické vlny nazýváme ultrazvuk. Ultrazvuk se odráží od změn v látkovém prostředí, jakými jsou například i stěny netopýří jeskyně nebo zvonky v prostorách univerzitní chodby. Odraz ultrazvuku vytváří tzv. echa - ozvěny, které jsou uši netopýrů schopny zachytit a navigovat tak zvíře v blízkém okolí. Unikátní smysl netopýrů nazvali Galambos s Griffinem echolokací.

Objev echolokace je však jen jedním z důležitých střípků mozaiky, kterými je dlážděna cesta historií sonografie. Lidstvo potřebovalo vyvinout své vlastní nástroje k ovládnutí echolokačních schopností netopýrů.

Základy našich echolokačních nástrojů položil objev piezoelektrického jevu v roce 1880 dalším z velikánů vědy - Pierrem Curiem - slávu si však vysloužil svým podílem na objevu radioaktivity, na kterém spolupracoval se svou možná ještě slavnější manželkou Marií Sklodowskou Curie. Pierre a jeho bratr Paul-Jacque demonstrovali schopnost krystalů různého chemického složení měnit elektrické napětí v obvodu v důsledku změn vnitřního uspořádání krystalů v závislosti na působení mechanických sil. Brzy se zjistilo, že jev funguje i obráceně - změnou elektrického napětí dochází ke změně vnitřního uspořádání krystalu a k uvolnění mechanických sil. Jednoduše řečeno specifické krystaly umí ultrazvukové vlny vytvářet, detekovat a převádět do elektrické podoby. Zde se tak naše příběhy vědeckých objevů v průběhu dvou staletí protínají. Využitím krystalů s piezoelektrickým jevem jsme se i my lidé stali majiteli úžasných netopýřích schopností a dále jsme je rozvinuly! Echolokaci jsme dokázali využít ve vodě, ve vzduchu, ale i v zemi. Netrvalo dlouho a možností echolokace v lidském těle se začali intenzivně zabývat i lékaři.

Zobrazovací metoda uplatňující principy echolokace v lidském těle se nazývá sonografie, ale v Čechách se pro ni vžilo i prostší označení - ultrazvuk. Největší předností metody je vysoká míra bezpečnosti a šetrnosti k pacientovi.

Počátky medicínské sonografie v 50. a 60. letech 20. století byly plné omylů a slepých uliček. Před průkopníky sonografie stála základní otázka - jak netopýří "sluchozrak" srozumitelně přeložit do světa lidských smyslů? Nejúspěšnějším způsobem se ukázalo intenzitu ozvěnotvorby tkáně škálovat do odstínů šedé barvy - světlá barva v obraze představuje tkáň tvořící silnou ozvěnu, tmavá naopak ozvěnu slabou. V této podobě nachází sonografie uplatnění dodnes. Neznamená to však, že by vývoj metody ustrnul, možnosti a aplikace sonografie se stále rozvíjejí. Specializované sonografické přístroje lze dnes využít při klasických a laparoskopických operacích, endoskopii, dokonce i endovaskulárních výkonech. Významným odvětvím sonografie se stala také Dopplerovská sonografie využívající principy Dopplerova jevu k posouzení rychlosti pohybu sledovaných struktur, uplatnění našla především v hodnocení rychlosti průtoku krve cévami.

Výdobytky současné doby mnohdy považujeme za samozřejmé. Až příště půjdete na sonografické vyšetření, vzpomeňte si alespoň krátce na Lazzara Spallanzaniho a jeho netopýry. Jakým nevýslovným zázrakem by pro něj ultrazvukový přístroj asi byl? Od jeho skonu nás dělí 222 let.

text: MUDr. Matěj Štefánek
foto: iStock 

 

Partneři

© Fakultní nemocnice v Motole 2012. Všechna práva vyhrazena.

Odebírejte novinky (RSS)

Mapa webu

This site is protected by recaptcha and the Google privacy policy and terms of service apply.

developed by MEDIA FACTORY