Βιοϊατρικά Συστήματα Πραγματικού Χρόνου

Transcript

1 Βιοϊατρικά Συστήματα Πραγματικού Χρόνου

2 1. Οργάνωση παρουσίασης

3 2 Διαγνωστικά Συστήματα Ακτίνες Χ Αξονική τομογραφία Τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων αξονική τομογραφία Υπέρηχοι Μαγνητική τομογραφία Λειτουργική μαγνητική απεικόνιση Ενδοσκοπική κάψουλα Holter monitor

4 2.1 Ακτίνες Χ (X Rays) Iοντίζουσα ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με ενέργειες φωτονίων από λίγα kev μέχρι πολλά MeV. Μήκος κύματος ακτίνων Χ: 10 8 έως μέτρα. Σκοπός της Διαγνωστικής Ακτινολογίας με τη χρήση των ακτίνων Χ είναι ο σχηματισμός εικόνων της εσωτερικής ανατομικής δομής του ανθρωπίνου σώματος Ανάμεσα στον εκπομπό και το στόχο, τοποθετείται ένα λεπτό μεταλλικό φύλλο (φίλτρο), στο οποίο αποκόπτεται ένας αριθμός φωτονίων, κυρίως χαμηλής ενέργειας Ελάττωση έντασης της δέσμης και αύξησης της μέσης ενέργειας. Φάσμα Η/Μ ακτινοβολίας

5 2.1.1 Εφαρμογή στην ιατρική Η απεικόνιση των δομών βασίζεται στο φαινόμενο της απορρόφησης της ακτινοβολίας Χ από το ακτινοβολούμενο σώμα και της αποτύπωσής της σε ένα σύστημα καταγραφής εικόνας (φιλμ, ενισχυτής εικόνας, κ.λπ.). Όσο μεγαλύτερη ποσότητα ακτινοβολίας Χ προσπίπτει στο φιλμ, τόσο μεγαλύτερη είναι η αμαύρωση σ αυτό. Ο τρόπος αποτύπωσης των δομών στο φιλμ σχετίζεται με την απορρόφηση της ακτινοβολίας Χ κατά τη διέλευσή της από το σώμα του εξεταζόμενου, κατά την οποία η δέσμη των ακτίνων Χ εξασθενεί. Καταγραφή στο σύστημα σχηματισμού εικόνας της διαφορετικής εξασθένισης ανάλογα με τις διάφορες ανατομικές δομές Εξετάζοντας μια ακτινογραφία, μπορούμε να δούμε διάφορες ανατομικές δομές στο φιλμ. Τα οστά απεικονίζονται «λευκά» καθώς η ακτινοβολία απορροφάται απ αυτά ενώ ο αέρας μέσα στους πνεύμονες απεικονίζεται «μαύρος», καθώς η ακτινοβολία εύκολα τον διαπερνά.

6 2.1.2 Χρησιμότητα και προβλήματα Χρήσιμες τόσο στη διάγνωση βλαβών του σκελετικού συστήματος, αλλά και στη διάγνωση πολλών άλλων συχνών ασθενειών, όπως πνευμονία, καρκίνος, πνευμονικό οίδημα (ακτινογραφία θώρακος) κ.ά. Παραδείγματα ακτινογραφιών Σε ορισμένες περιπτώσεις η χρήση της ακτινογραφίας είναι συζητήσιμη (π.χ. σε περιπτώσεις πέτρας στα νεφρά όπου δεν είναι πάντα ορατή με ακτινογραφία). Χρήση αξονικής τομογραφίας (CT), της μαγνητικής τομογραφίας (MRI) και των υπερήχων (Ultrasound).

7 2.1.3 Ακτίνες Χ ως βιοϊατρικό σύστημα πραγματικού χρόνου (1) Τα συστήματα ακτίνων Χ ενσωματώνονται σε διαγνωστικά ή και θεραπευτικά απεικονιστικά συστήματα πραγματικού χρόνου, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται για αγγειογραφία (angiography), αγγειοπλαστική (angioplasty), στεφανιογραφία (coronary angiogram), εμβολισμοί (embolisms) κ.ά. Χορήγηση ραδιογραφικής ουσίας υψηλής πυκνότητας στον ασθενή, για καλύτερη απεικόνιση ώστε του εξεταζόμενο οργάνου στον κατάλληλο αισθητήρα. Yψηλός ρυθμός καταγραφής και επεξεργασίας των απεικονιστικών δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, (15 30 εικονοπλαισίων ανά δευτερόλεπτο (frames/sec)) απαιτείται στις περιπτώσεις διάνοιξης αγγείων σχετιζόμενων με τη λειτουργία της καρδιάς.

8 2.1.3 Ακτίνες Χ ως βιοϊατρικό σύστημα πραγματικού χρόνου (2) Υπάρχουν ήδη τέσσερις αρκετά διαδεδομένες τεχνολογίες συστημάτων με ακτίνες Χ, ενώ άλλες τέσσερις παρουσιάζουν αυξημένο ενδιαφέρον ως προς τις προοπτικές τους 1. Χαρακτηριστικό παράδειγμα σύγχρονου αισθητήρα αποτελεί ο αισθητήρας LANMIT, με έμφαση στη μείωση του θορύβου που προέρχεται από τις ακτίνες Χ 2. Οι αλγόριθμους επεξεργασίας των παραπάνω εικονοπλαισίων πρέπει να ταυτοποιούν τις διαφορετικές δομές των αγγείων και να διαχωρίζοντυν τα οστά που απεικονίζονται στις συγκεκριμένες διαδοχικές ακτινογραφίες. Χαρακτηριστική τεχνική στο συγκεκριμένο πεδίο αποτελεί η ψηφιακή αφαιρετική αγγειογραφία (Digital Subtraction Angiography DSA) όπως και η τρισδιάστατη ψηφιακή (3D) αφαιρετική αγγειογραφία. Απαραίτητη διόρθωση της εικόνας στο χρόνο ώστε να εξαλείφονται οι περιστροφές και οι ολισθήσεις που οφείλονται σε μικρές μετατοπίσεις του ασθενή. 1 Σύνοψη των διαφορετικών τεχνολογιών των ψηφιακών αισθητήρων για ακτίνες Χ: icon.com/pdf/radicon_an02.pdf 2

9 2.2 Αξονική τομογραφία H εξέλιξη της τρισδιάστατης απεικόνισης ήταν επιτακτική δεδομένου ότι στις ακτίνες X: για να γίνει διάκριση δύο δομών στην απεικόνιση τους πρέπει να διαφέρουν σε αντίθεση (contrast) κατά 2% τουλάχιστον (αδύνατη απεικόνιση δομών όπως τα αγγεία ή ανατομικών λεπτομερειών οργάνων όπως η καρδιά). υπάρχειαπώλειατηςμίαςδιάστασης, δηλαδή του βάθους καθώς ότι οι στερεές (τριών διαστάσεων) δομές του σώματος απεικονίζονται σε επίπεδο (στο φιλμ). Τομογραφική απεικόνιση: τομογραφία διέλευσης (transmission tomography) (π.χ.ct), τομογραφία εκπομπής (emission tomography) (π.χ.spect,pet) μαγνητική τομογραφία (Magnetic resonance imaging, MRI)

10 2.2.1 Τομογραφία διέλευσης αξονική (υπολογιστική) τομογραφία (1) Πηγή ακτίνων Χ περιστρέφεται γύρω από το υπό εξέταση αντικείμενο, ενώ αντιδιαμετρικά προς την πηγή βρίσκονται οι αισθητήρες ακτίνων Χ. Λαμβάνονται εγκάρσιες εικόνες των εσωτερικών δομών του σώματος με υψηλή ποιότητα. Mεγάλο πλήθος μετρήσεων (> ) μεγάλης ακρίβειας που αφορούν τη διέλευση των ακτίνων Χ μέσα από το σώμα του εξεταζόμενου, ελέγχοντας πλήρως τη γεωμετρία των μετρήσεων. Οι μετρήσεις κατόπιν υπόκεινται σε επεξεργασία από εξειδικευμένο λογισμικό ώστε να υπολογίζονται οι εγκάρσιες τομές, οι οποίες αφορούν σε διαφορετικά επίπεδα των δομών στόχων της απεικόνισης. o Επίλυση του προβλήματος της απώλειας της διάστασης του βάθους.

11 2.2.1 Τομογραφία διέλευσης αξονική (υπολογιστική) τομογραφία (2) Ένα σύστημα τομογραφίας διέλευσης περιλαμβάνει: o ικρίωμα (πηγή και αισθητήρες ακτίνων Χ και το σύστημα συλλογής δεδομένων (data acquisition system DAS) o ένα τραπέζι ασθενούς, o μία κονσόλα ελέγχου o έναν υπολογιστή Εμπνευστής ο Hossefield (τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ για την συνεισφορά του).

12 2.2.1 Τομογραφία διέλευσης αξονική (υπολογιστική) τομογραφία (3) Στο παρελθόν: Συνδυασμός μίας λυχνίας και ενός αισθητήρα ακτινοβολίας Λήψη των τομών βάσει περιστροφική κίνηση και την παράλληλη μετατόπιση του συνδυασμού λυχνίας αισθητήρα. Σοβαρό μειονέκτημα της CT αποτελεί η συνολική ακτινική επιβάρυνση (ενεργός δόση)(αντιστοιχεί σε 400 απλές ακτινογραφίες θώρακα).

13 2.2.2 Νεότερες εξελίξεις σπειροειδής ελικοειδής τεχνική Τεχνικές σπειροειδούς ελικοειδούς σάρωσης (spiral helical scanning) (spiral helical scanning) και πολλαπλών τομών Ταυτόχρονης οριζόντιας μετακίνησης του τραπεζιού ασθενούς ενόσω η πηγή και οι αισθητήρες των ακτίνων Χ περιστρέφονται γύρω του Προσφέρουν: εικόνες εξαιρετικής ευκρίνειας σημαντική μείωση του διάρκειας της εξέτασης (~ λεπτά), ενώ πριν 20 χρόνια η διάρκειά της ήταν αρκετές ώρες. συλλογή δεδομένα για ~100 τομές δυνατότητα σύνθετης τρισδιάστατης εικόνας με επεξεργασία μέσω λογισμικού (χωρίς πρόσθετη ακτινοβολία για τον ασθενή). Ελικοειδής αξονικός τομογράφος

14 2.2.2 Παραδείγματα αξονικών τομογραφιών Αξονική τομογραφία εγκεφάλου Αξονική τομογραφία θώρακος

15 2.2.3 Η αξονική τομογραφία ως βιοϊατρικό σύστημα πραγματικού χρόνου Ενσωματώνει το σύνολο των λειτουργιών πραγματικού χρόνου που έχουν υλοποιηθεί στην περίπτωση των κλασικών ακτίνων Χ. Επιπλέον, η υπολογιστική τομογραφία δίνει τη δυνατότητα για την υλοποίηση ελάχιστα παρεμβατικών (minimally invasive) συστημάτων. Η ενσωμάτωση ρομποτικών συστημάτων καθώς και η αξιοποίηση της δυνατότητας δημιουργίας 3D απεικονίσεων εισάγει περιορισμούς πραγματικού χρόνου και απαιτεί ταχύτερους αλγορίθμους.

16 2.3 Τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων αξονική τομογραφία Συνδυασμός Τομογραφίας Εκπομπής Ποζιτρονίων (Positron Emission Tomography, PET) (τεχνολογία αιχμής Πυρηνικής Ιατρικής) και Αξονικής Τομογραφίας (CT) σε ένα μηχάνημα. Λήψη εικόνων : CT που καταδεικνύουν την ανατομία των οργάνων του οργανισμού και PET, που αναδεικνύουν τη λειτουργία των ίδιων οργάνων σε μια συνεδρία και χωρίς τη μετακίνηση του ασθενούς. Ρεαλιστική απεικόνηση των ζώντων υγιών και παθολογικών ιστών Απεικόνιση CT Απεικόνιση PET Συνδυασμένη Απεικόνιση PET CT Αξονικός τομογράφος πολυτομικής ελικοειδούς τεχνολογίας και τομογράφος ποζιτρονίωνμε κρυστάλλους LSO τελευταίας γενεάς («βιογράφος»(biograph βιολογικός καταγραφέας))

17 2.3.1 Χρήση τομογράφου PET/CT Καλύτερη διερεύνηση ογκολογικών και νευρολογικών παθήσεων, αλλά και στη διάγνωση βιωσιμότητας του ισχαιμικού μυοκαρδίου Στον καθορισμό του σταδίου του κακοήθους όγκου σε ογκολογικές παθήσεις (δηλ. στο πόσο εκτεταμένη είναι η νόσος και αν επιδέχεται ή όχι χειρουργική θεραπεία) και στην αξιολόγηση της ανταπόκρισης στη θεραπεία (ακτινοθεραπεία ή και χημειοθεραπεία) Στη διάγνωση διαφόρων τύπων ανοιών και επιληπτικών εστιών, προκειμένου να επιλέγεται η κατάλληλη αγωγή, αλλά και η έγκαιρη έναρξη θεραπείας.

18 2.3.2 Αρχές λειτουργίας τομογραφίας εκπομπής ποζιτρονίων Χρησιμοποιεί την ουσία Fluorodeoxyglucose (FDG) που περιέχει το ραδιοϊσότοπο «φθόριο 18», το οποίο εκπέμπει ποζιτρόνια Τα καρκινικά κύτταρα προσλαμβάνουν πολύ έντονα την ουσία FDG Η PET μπορεί να απεικονίζει την υψηλή συγκέντρωση FDG στα καρκινικά κύτταρα, συλλαμβάνοντας τα εκπεμπόμενα ποζιτρόνια Αλλαγή σχεδιασμένης στρατηγικής αντιμετώπισης μετά τα αποτελέσματα της απεικόνισης με τη μέθοδο PET/CT (σε ποσοστό 30% 35% των ασθενών με καρκίνο). Οφέλη για τους ασθενείς και οικονομικά οφέλη για το σύστημα Υγείας.

19 2.3.3 Η τομογραφία PET/CT ως βιοϊατρικό σύστημα πραγματικού χρόνου Ανατομική και λειτουργική πληροφορία για τα εξεταζόμενα όργανα Κύριες προκλήσεις για την επέκταση χρήσης της συγκεκριμένης μεθόδου: η δυναμική ανανέωση της εικόνας που προέρχεται από τη σύντηξη των δεδομένων PET και CT η δημιουργία της τρισδιάστατης πληροφορίας για την απεικόνιση σε πραγματικό χρόνο Συνθήκες λειτουργίας πραγματικού χρόνου: αναπνοή, καρδιακός παλμός και μικρομετακινήσεις του ασθενή Προκλήσεις: ακρίβεια διάγνωσης, σταδιοποίησης και σχεδιασμού των μελλοντικών παρεμβάσεων στον ασθενή Discovery PET/CT 710 της εταιρίας GE: Χαρακτηριστικό σύστημα στο οποίο λαμβάνονται υπόψη οι ανωτέρω παράμετροι.

20 2.4 Υπέρηχοι Μορφή ενέργειας που αποτελείται από μηχανικές ταλαντώσεις, με συχνότητες υψηλότερες από το ακουστικό εύρος. Κατώτερο όριο της συχνότητας φάσματος ~20 khz περίπου όμως οι περισσότερες διαγνωστικές εφαρμογές χρησιμοποιούν εύρος συχνοτήτων 1 15MHz. Χρήσιμη μέθοδο για την ιατρική διαγνωστική: επιτρέπει την απεικόνιση εσωτερικών δομών του ανθρώπινου ιστού. Το μέσο διάδοσης για τον υπέρηχο είναι ο ανθρώπινος ιστός. Ευρέως διαδεδομένες μέθοδος που χρησιμοποιείται εδώ και 50 χρόνια. Αρκετά οικονομική (ειδικά αν συγκρίση με τη μαγνητική τομογραφία (MRI) και την αξονική τομογραφία (CT)). Μη ιοντίζουσα ακτινοβολία:«ασφαλής μέθοδος» Η συχνή χρήση της ιοντίζουσας ακτινοβολίας μπορεί να προκαλέσει σοβαρές συνέπειες ακόμη και την εμφάνιση καρκίνου.

21 2.4.1 Χρησιμότητα (1) την πρόβλεψη της ημερομηνίας γέννησης, διάγνωση του φύλου του παιδιού, προσδιορισμό της θέσης του εμβρύου, έλεγχο πολλαπλής εγκυμοσύνης, έλεγχο σοβαρών φυσικών ανωμαλιών, έλεγχο καρδιακών παθήσεων (υπερηχοκαρδιογράφημα), αντιμετώπιση εγκεφαλικών επεισοδίων, διάγνωση αντιμετώπιση καρκίνου (π.χ. του μαστού), οφθαλμολογία (μέτρηση μήκους οφθαλμού που αξιοποιείται στη διάγνωση πολλών διαταραχών της όρασης, παροχή δεδομένων για εγχειρίσεις καταρράκτη κ.λπ.).

22 2.4.1 Χρησιμότητα (2) Eξέταση του υπερηχογραφήματος Έμβρυο 12 εβδομάδων και 3 ημερών Έμβρυο 14 εβδομάδων

23 2.4.2 Αρχές λειτουργίας απεικονιστικός εξοπλισμός Συσκευήπομπού δέκτηπουπαράγειυπερήχουςστην περιοχή συχνοτήτων 1 15 MHz. Οι υπέρηχοι στη διαδρομή τους μέσα από το ανθρώπινο σώμα ανακλώνται μερικώς όταν συναντούν αλλαγές πυκνότητας, π.χ. στη σύνδεση μυών με τα οστά, σε μικρές δομές εντός των οργάνων, αιμοσφαίρια εντός του πλάσματος κ.λπ. Μερικές από αυτές τις αντανακλάσεις επιστρέφουν στη συσκευή πομπού δέκτη και με βάση τη διαφορά χρόνου εκπομπής λήψης και τη συχνότητα των υπερήχων που λαμβάνονται εντοπίζεται η θέση και η κίνηση των ανακλουσών επιφανειών. Το σήμα των υπερήχων που επιστρέφει, κατόπιν κατάλληλης επεξεργασίας, οδηγεί στην αποτύπωση τηςεικόναςτωνανακλουσώνεπιφανειώνκαθώςκαι της ροής εντός του κυκλοφορικού συστήματος. Απεικονιστικός εξοπλισμός υπερήχων

24 2.4.3 Υπέρηχοι Doppler (1) Eξειδικευμένη εφαρμογή των υπέρηχων για την εξέταση και απεικόνιση της ροής του αίματος μέσα στο κυκλοφορικό σύστημα. Επιτρέπουν στους ιατρούς να εκτιμήσουν τη ροή του αίματος στις μείζονες αρτηρίες και φλέβες, όπως π.χ. αυτές των χειρών, των ποδιών και του λαιμού. Εξέταση με Doppler Αναδεικνύει ελαττωμένη ροή μέσω στενώσεων στις αρτηρίες του λαιμού, συνθήκη που μπορεί να οδηγήσει σε εγκεφαλικό. Εντοπίζει θρόμβους σε φλέβες των ποδιών που αν αποκολληθούνείναι δυνατόν να εμποδίσουν τη ροή αίματος στους πνεύμονες, προκαλώντας πνευμονική εμβολή. Χρησιμοποιούνται ακόμα στην εγκυμοσύνη για να ελεγχθεί η ροή αίματος στο έμβρυο. Σημαντική είναι επίσης η συνεισφορά τους στον έλεγχο και την παρακολούθηση της λειτουργίας της καρδιάς.

25 2.4.3 Υπέρηχοι Doppler (2) Τέσσερις βασικοί τύποι υπερήχων Doppler: Doppler συνεχούς κυματομορφής (continuous wave Doppler). Ο πομποδέκτης παράγει ακουστικά σήματα με μεταβαλλόμενη τονικότητα, τα οποία παρακολουθεί ο ιατρός για να εκτιμήσει αν υπάρχει πρόβλημα στην εξεταζόμενη περιοχή. Πρόκειται για μία τεχνική με χαμηλό κόστος και χρησιμοποιείται για ταχείες εκτιμήσεις. Διπλό (Duplex) Doppler. Παράγει εικόνες των αιμοφόρων αγγείων και των οργάνων που τα περιβάλλουν καθώς και γραφήματα που δίνουν πληροφορίες σχετικά με την ταχύτητα και την κατεύθυνση της ροής του αίματος στα εξεταζόμενα αγγεία. Doppler με χρωματική κωδικοποίηση. Μέσω τυπικών μεθόδων υπερήχων απεικονίζονται τα αγγεία, ενώ μέσω επεξεργασίας των σημάτων σε υπολογιστή κωδικοποιείται χρωματικά η ταχύτητα και η κατεύθυνση της ροής και η χρωματική κωδικοποίηση υπερτίθεται στην εικόνα του αγγείου. Power Doppler. Η τεχνική αυτή χρησιμοποιείται κυρίως για την εξέταση των αγγείων που βρίσκονται εντός στερεών οργάνων, όπου οι άλλες τεχνικές Doppler δεν δίνουν ικανοποιητικά αποτελέσματα.

26 2.4.3 Υπέρηχοι Doppler (3) Υπερηχογράφος Doppler Ληφθείσα εικόνα με χρωματική κωδικοποίηση

27 2.4.4 Οι υπέρηχοι ως βιοϊατρικό σύστημα πραγματικού χρόνου ΤασυστήματαυπερήχωνκαιιδιαίτερατασυστήματαυπερήχωνDoppler, ενσωματώνουν ένα πλήθος από αλγόριθμους αυτόματης επεξεργασίας και ανάλυσης των περιοχών που απεικονίζονται. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν τα συστήματα Doppler όπου συνήθως απαιτείται η ανάλυση των αιμοδυναμικών και μηχανικών χαρακτηριστικών μιας αρτηρίας ώστε να εκτιμηθεί η αιματική ροή και η κινητικότητα του ιστού. Η επεξεργασία γίνεται σε πραγματικό χρόνο και οι συντιθέμενες εικόνες προβάλλονται στην οθόνη του υπερηχογράφου. Μία ακόμη εφαρμογή των υπερήχων όπου εκτελείται επεξεργασία πραγματικού χρόνου αφορά στη φυσικοθεραπεία και αποκατάσταση ατόμων που πρέπει να ενδυναμώσουν τους μυς της κοιλιακής χώρας, της πλάτης και των γοφών. Οι υπέρηχοι σε αυτή την περίπτωση αποτυπώνουν τον φόρτο που εισάγεται στους διάφορους μυς κατά την άσκηση, επιτρέποντας στους ιατρούς να καθοδηγήσουν τους ασθενείς στην εκγύμναση ώστε να εξασκούνται οι σωστοί μυς και με το κατάλληλο κάθε φορά φορτίο.

28 2.5 Μαγνητική τομογραφία (MRI) Magnetic Resonance Imaging, MRI: απεικονιστική τεχνική που παράγει υψηλής ποιότητας εικόνες του εσωτερικού του ανθρώπινου σώματος. Bασίζεται στις αρχές του μαγνητικού πυρηνικού συντονισμού: ο φασματοσκοπική τεχνική που χρησιμοποιείται από τους πυρηνικούς επιστήμονες για να ανακτήσουν πληροφορίες για χημικές και φυσικές ιδιότητες των μορίων σε μικροσκοπικό επίπεδο. Αρχικά απεικόνιζε μόνο τομές του ανθρώπινου σώματος, έχει ωστόσο εξελιχθεί σημαντικά παρέχοντας τη δυνατότητα να απεικονίζεται και ο όγκος, να παράγονται δηλαδή τρισδιάστατες εικόνες του εσωτερικού του ανθρώπινου σώματος. Οι σύγχρονες τεχνικές έχουν μειώσει αισθητά τον χρόνο εξέτασης Aνοικτού τύπου τομογράφοι διευκολύνουν την εξέταση ασθενών με αυξημένο άγχος ή κλειστοφοβία σε σχέση με κλειστού τύπου ( σωλήνα ) τομογράφους

29 2.5.1 Αρχή λειτουργίας Xρησιμοποιεί τις ιδιότητες των ατόμων υδρογόνου (Η)για να διαχωρίσει τους ιστούς εντός του ανθρώπινου σώματος. Το ανθρώπινο σώμα αποτελείται κυρίως από άτομα υδρογόνου (63%), οξυγόνου (26%), άνθρακα (9%), αζώτου (1%) και μικρότερα ποσοστά φωσφόρου, ασβεστίου κ.λπ. H εξέταση γίνεται υπό επίδραση μαγνητικού πεδίου μεταξύ 1,5 3 Tesla (> φορές μεγαλύτερο από το μαγνητικό πεδίο της γης):οι πυρήνες των ατόμων του υδρογόνου στρέφονται είτε: προς την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου (κατάσταση χαμηλής ενέργειας) είτε προς την αντίθετη κατεύθυνση (κατάσταση υψηλής ενέργειας ή διεγερμένη κατάσταση). Οι περισσότεροι πυρήνες μεταπίπτουν στην κατάσταση χαμηλής ενέργειας Δημιουργίασυνολικούμαγνητικούπεδίούτοοποίοείναικαιαυτόπουπαρέχειτο προς επεξεργασία σήμα (κάθε άτομο Η δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο, λόγω της περιστροφής του πρωτονίου του πυρήνα του γύρω από τον εαυτό του). Το σήμα συλλέγεται από κατάλληλους αισθητήρες και κατόπιν υπόκειται σε υπολογιστική επεξεργασία. Ιστοί με μεγαλύτερη συγκέντρωση σε νερό απεικονίζονται με πιο ανοικτό χρώμα, αντανακλώντας τη μεγαλύτερη ένταση του μαγνητικού πεδίου που παράγουν.

30 2.5.2 Σημαντικότερες διαφορές αξονικής μαγνητικής τομογραφίας και εφαρμογές MRI Χρησιμοποιεί μη ιοντίζουσας ακτινοβολίας, σε αντίθεση με την επιβαρυντική για τον οργανισμό ιοντίζουσα ακτινοβολία (CT). Xρησιμοποιείται άφοβα όσο συχνά απαιτείται για την εξέταση του ασθενούς. Προσφέρει καλύτερη απεικόνιση των σπλάχνων, τωνμυώνκαιόλωντωνάλλωνμαλακώνιστώντου οργανισμού. Xρησιμοποιείται σε πληθώρα εξετάσεων όπως εξετάσεις εγκεφάλου, αγγειογραφίες, εξετάσεις σπονδυλικής στήλης, εξετάσεις άνω κάτω κοιλίας, ορθοπαιδικές εξετάσεις, μυελογραφίες, κ.λπ. Έχει σημαντικά υψηλότερο κόστος σε σχέση με την CT. Μαγνητική τομογραφία ανθρώπινου εγκεφάλου Μαγνητική τομογραφία αυχένα

31 2.6 Λειτουργική μαγνητική απεικόνιση Functional Magnetic Resonance Imaging (fmri): τεχνική για τη μέτρηση της εγκεφαλικής δραστηριότητας Eντοπίζει τις αλλαγές στην οξυγόνωση και τη ροή του αίματος που προκύπτουν ως ανάδραση στη δραστηριότητα των νευρώνων: Ενεργότερη περιοχή εγκεφάλου μεγαλύτερη κατανάλωση οξυγόνου άρα αυξημένη ροή του αίματος προς την περιοχή αυτή. Η Λειτουργική Μαγνητική Απεικόνιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία χαρτών ενεργοποίησης, οι οποίοι δείχνουν τα τμήματα του εγκεφάλου που μετέχουν σε κάποια συγκεκριμένη νοητική διαδικασία. Σημαντικά πλεονεκτήματα: είναι μη επεμβατική και δεν περιλαμβάνει ακτινοβολία: ασφαλής για τον εξεταζόμενο. διαθέτει εξαιρετική ανάλυση στον χώρο και καλή χρονική ανάλυση. είναι εύκολη στη χρήση για τον εξεταστή.

32 2.6 Λειτουργική μαγνητική απεικόνιση Ιδιαίτερα δημοφιλής απεικονιστική μέθοδος της λειτουργίας του εγκεφάλου. Σημαντικά ευρήματα στην έρευνα σχετικά με το πώς σχηματίζονται οι αναμνήσεις, τους εγκεφαλικούς μηχανισμούς που σχετίζονται με τη γλώσσα, τον πόνο, τη μάθηση, την κίνηση, τα συναισθήματα κ.τ.λ. Χρήση στην νευροχειρουργική, οδηγώντας τους νευροχειρουργούς ώστε να αφαιρέσουν το μεγαλύτερο δυνατό μέρος του όγκου χωρίς να βλάψουν τους υγιείς νευρώνες, περιορίζοντας έτσι τις εγκεφαλικές δυσλειτουργίες μετά την επέμβαση. Εφαρμογές αναφορικά με τη διάγνωση της νόσου Alzheimer, αλλά και άλλες ασθένειες που περιλαμβάνουν εγκεφαλικές αλλοιώσεις. Συσκευή fmri Απεικόνιση fmri

33 2.6.1 Αρχή λειτουργίας Χρησιμοποιεί τα μαγνητικά πεδία από τα άτομα υδρογόνου για να επιτύχει την απεικόνιση. Η φαιά ουσία έχει περιεκτικότητα 80% σε νερό, η λευκή ουσία 70% και το εγκεφαλονωτιαίο υγρό είναι σχεδόν στο σύνολό του νερό: απεικόνηση συστατικών κρανιακής κοιλότητας με διαφορετικό χρώμα. Αξιοποιεί τις μαγνητικές ιδιότητες της αιμοσφαιρίνης (Hb) Το οξυγόνο μεταφέρεται στους νευρώνες μέσω της Hb στα ερυθρά αιμοσφαίρια. Αυξημένη δραστηριότητα νευρώνων αυξάνει αυξημένη ζήτηση για οξυγόνο Αύξηση ροής του αίματος προς τις περιοχές με αυξημένη δραστηριότητα. Hb: διαμαγνητική (έχει δηλαδή την ιδιότητα να απωθείται ελαφρώς από εξωτερικά μαγνητικά πεδία) όταν είναι οξυγονωμένη. Hb: παραμαγνητική (έχει δηλαδή την ιδιότητα να έλκεται ελαφρώς από εξωτερικά μαγνητικά πεδία) όταν δεν είναι οξυγονωμένη. Διαφορές του σήματος μαγνητικού συντονισμού από το αίμα, ανάλογα με το βαθμό της οξυγόνωσης ο οποίος κυμαίνεται ανάλογα με τα επίπεδα δραστηριότητας των νευρώνων: Αξιοποίηση διαφορών για ανίχνευση εγκεφαλικής δραστηριότητας.

34 2.6.2 Η μαγνητική τομογραφία ως βιοϊατρικό σύστημα πραγματικού χρόνου Σύστημα RTS: MRI και κυρίως η fmri όπου απαιτείται ανίχνευση συγκεκριμένων διεγέρσεων σε πραγματικό χρόνο για τη χαρτογράφηση της λειτουργικότητας περιοχών του εγκεφάλου, αλλά και άλλων περιοχών του σώματος. Εξειδικευμένοι αλγόριθμοι στοχεύουν στη ανάλυση και επεξεργασία σε πραγματικό χρόνο των σημάτων που λαμβάνονται. Χαρακτηριστικά επίσης παραδείγματα εφαρμογών πραγματικού χρόνου αποτελούν τα συστήματα μελέτης της αλληλεπίδρασης εγκεφάλου υπολογιστή (Brain Computer Interaction).

35 2.7 Ενδοσκοπική κάψουλα Eνδοσκοπική κάψουλα (endoscopic capsule) ή κάμερα χάπι (pill camera), η οποία χρησιμοποιείται για την καταγραφή και μετάδοση εικόνας από το εσωτερικό των ασθενών. μέγεθος περίπου όσο μια πολυβιταμίνη και διαθέτει μία κάμερα με ευρυγώνιο φακό, ο οποίος είναι προσανατολισμένος προς το πλαϊνό μέρος της κάψουλας. Η κάμερα λαμβάνει φωτογραφίες καθώς η κάψουλα κινείται κατά μήκος τουπεπτικούσυστήματος. H κάψουλα περιστρέφεται γύρω από τον άξονα περιστροφής της με αποτέλεσμα οι φωτογραφίες να αποτυπώνουν όλη την περίμετρο των τοιχωμάτων του γαστρεντερικού συστήματος. Διάταξη δεκτών τοποθετημένων στο γιλέκο, καθώς και συσκευή καταγραφής Mέγεθος κάψουλας σε σχέση με μέγεθος των χεριών ενός ενήλικα

36 2.7.1 Δυνατότητες και χαρακτηριστικά του συστήματος Οι φωτογραφίες αποστέλλονται μέσω ειδικού πομπού που είναι ενσωματωμένος στην κάψουλα και λαμβάνονται από δέκτες, οι οποίοι είναι τοποθετημένοι σε ένα γιλέκο που φορά ο ασθενής, και από τους δέκτες προωθούνται σε μία συσκευή καταγραφής. Aνάλυση κάθε φωτογραφίας είναι εικονοστοιχεία (pixels) Ρυθμός λήψης των φωτογραφιών είναι 30 φωτογραφίες το δευτερόλεπτο φωτογραφίες σε διάστημα λειτουργίας 8 ωρών Eπεξεργασία εικόνων από εξειδικευμένο λογισμικό, για να συντεθεί η πλήρης εικόνα των τοιχωμάτων του γαστρεντερικού συστήματος. To λογισμικό «συρράπτει» τις φωτογραφίες, φροντίζοντας για τη διόρθωση της παραμόρφωσης που εισάγει ο ευρυγώνιος φακός στα άκρα της κάθε φωτογραφίας. Η ενδοσκοπικής κάψουλα Sayaka (σχήμα) δεν περιλαμβάνει μπαταρίες, σε αντιδιαστολή με άλλες αντίστοιχες κάψουλες. Μείωση όγκου κάψουλας: η κάψουλα λαμβάνει την απαραίτητη για τη λειτουργία της ενέργεια μέσω επαγωγικής φόρτισης, όπου το πρωτεύον πηνίο (πηνίο φορτιστή) βρίσκεται στο γιλέκο και το δευτερεύον πηνίο (πηνίο φορτιζόμενης συσκευής) βρίσκεται εντός της κάψουλας.

37 2.7.2 Πλεονεκτήματα έναντι της συμβατικής ενδοσκόπησης μικρή ταλαιπωρία, δεν απαιτεί νάρκωση με αποτέλεσμα να μην υπάρχουν οι πιθανές καρδιοπνευμονικές διαταραχές (που σχετίζονται με τη νάρκωση), προσφέρει μια απλή, ασφαλή και με ελάχιστα παρεμβατική εναλλακτική λύση στη γαστροσκόπηση, ικανοποίηση του ασθενή, αφού η κάψουλα καταπίνεται εύκολα και νιώθει άνετα κατά τη διάρκεια της εξέτασης, άμεση ανάρρωση του εξεταζόμενου, η ενδοσκοπική κάψουλα προτιμάται από τον ασθενή σε σχέση με την παραδοσιακή ενδοσκόπηση, δεν απαιτείται συνεχής παρουσία ιατρού, ασύρματη ενδοσκόπηση.

38 7.2.8 Holter monitor

39 2.8.1 Αρχή λειτουργίας Παρόμοια με αυτή του ηλεκτροκαρδιογραφήματος. Καταγράφει τα ηλεκτρικά σήματα της καρδίας με τη βοήθεια μίας σειράς ηλεκτροδίων τα οποία είναι συνδεδεμένα στο στήθος του ασθενή. Ο αριθμός των ηλεκτροδίων ποικίλει ανάλογα με το μοντέλο. Σύνδεση ηλεκτροδίων με μια μικρή συσκευή η οποία προσαρμόζεται εύκολα στη ζώνη του ασθενή και είναι υπεύθυνη για την καταγραφή της ηλεκτρικής δραστηριότητας. Σε παλιότερες συσκευές χρησιμοποιούταν κασέτα για την αποθήκευση των δεδομένων ενώ σε πιο σύγχρονες συσκευές τα δεδομένα καταγράφονται σε ψηφιακά μέσα αποθήκευσης. Τα δεδομένα φορτώνονται στον ενσωματωμένο επεξεργαστή ο οποίος αυτόματα αναλύει τα σήματα εισόδου και υπολογίζει στατιστικά στοιχεία όπως παλμοί ασθενούς/δευτερόλεπτο. Όλα τα δεδομένα είναι διαθέσιμα για περαιτέρω ανάλυση από το θεράποντα ή και άλλον ιατρό. Τοποθέτηση ηλεκτροδίων σε σημεία του στήθους που υπάρχουν οστά: περιορισμός παρεμβολών από τη μυϊκή δραστηριότητα.

40 3 Θεραπευτικά Συστήματα Καρδιακός βηματοδότης Προγραμματιζόμενη αντλία έγχυσης φαρμάκου Σύστημα παρακολούθησης επιπέδων γλυκόζης και αυτόματης χορήγησης ινσουλίνης σε πραγματικό χρόνο Βιονικό χέρι Βιονικό μάτι Χειρουργικό σύστημα da Vinci Σύστημα παρακολούθησης καρδιάς, θερμοκρασίας και υγρασίας ανθρωπίνου σώματος Στερεοτακτική ακτινοχειρουργική Χειρουργική ματιών με laser Ακουστικό βαρηκοΐας

41 3.1 Καρδιακός βηματοδότης Εκπέμπει ηλεκτρικά σήματα, τα οποία οδεύονται στους καρδιακούς μυς μέσω ηλεκτροδίων με στόχο να ρυθμίσει την καρδιακή λειτουργία. Τοποθετείται: α) για αντιμετώπιση βραδυκαρδίας (κατάσταση όπου ο καρδιακόςρυθμόςείναιυπερβολικάβραδύς(<60 παλμοί/λεπτό) &μπορεί να προκαλέσει κόπωση, ζάλη, απώλεια των αισθήσεων κ.τ.λ.) και β) όταν υπάρχει πρόβλημα στο ηλεκτρικό σύστημα της καρδιάς. Ο πρώτος βηματοδότης κατασκευάστηκε ~1930 (από τον Albert Hyman) και ήταν μία εξωτερική συσκευή όπου το ρεύμα παραγόταν με χειρωνακτική περιστροφή μιας μανιβέλας. Σήμερα υπάρχουν διάφοροι τύποι εμφυτευόμενων βηματοδοτών, με μικρό μέγεθος και αυξημένες δυνατότητες: προσαρμόζουν τον καρδιακό παλμό στις ανάγκες του σώματος (άσκηση, ανάπαυση), προγραμματίζονται από τους ιατρούς ώστε η λειτουργία τους να ταιριάζει καλύτερα στον οργανισμό τους ασθενούς στον οποίο τοποθετούνται.

42 3.1.1 Τύποι βηματοδοτών κυριότεροι τύποι: εξωτερικός ή διαδερμικός βηματοδότης (transcutaneous pacemaker), χρησιμοποιείται για την αρχική σταθεροποίηση του ασθενούς διάταξη με δύο ηλεκτρόδια που τοποθετούνται στον θώρακα του ασθενούς το ένα ηλεκτρόδιο τοποθετείται στο πάνω μέρος του στέρνου και το άλλο ηλεκτρόδιο τοποθετείται κάτω από την αριστερή μασχάλη, πλησίον των κάτω πλευρών προσωρινός εσωτερικός ή διαφλεβικός βηματοδότης (temporary internal pacing ή transvenus pacemaker) και μόνιμο βηματοδότης (permanent pacemaker), Σημαντικές διατάξεις: αμφικοιλιακός βηματοδότης (Biventricular Pacing, BVP) καρδιακός απινιδωτής (Implantable Cardioverter Defibrillator, ICD).

43 3.1.1 α) Εξωτερικός ή διαδερμικός βηματοδότης (transcutaneous pacemaker) Χρησιμοποιείται σε έκτακτες περιπτώσεις στις οποίες κινδυνεύει η ζωή του ασθενούς. Διάταξη με δύο ηλεκτρόδια που τοποθετούνται στον θώρακα του ασθενούς Το ένα ηλεκτρόδιο τοποθετείται στο πάνω μέρος του στέρνου και το άλλο ηλεκτρόδιο τοποθετείται κάτω από την αριστερή μασχάλη, πλησίον των κάτω πλευρών Όταν μία ηλεκτρική παλμώθηση μεταβαίνει από το ένα ηλεκτρόδιο στο άλλο, θα διέλθει μέσω των ιστών που βρίσκονται ανάμεσα στα άκρα των ηλεκτροδίων και θα διεγείρει τους σχετικούς μυς, στους οποίους περιλαμβάνεται ο καρδιακός μυς και οι θωρακικοί μυς. Η διέγερση ενός μυός προκαλεί τη σύσπασή του. Η διέγερση των θωρακικών μυών συνήθως θα προκαλέσει τη σύσπαση τους στον ρυθμό που έχει ρυθμιστεί ο βηματοδότης. Ο χειριστής παρέχει ηλεκτρικό ρεύμα στα ηλεκτρόδια και αυξάνει την ένταση μέχρι να αντιμετωπιστεί η βραδυκαρδία του ασθενούς. Η χρήση του εξωτερικού βηματοδότη δεν μπορεί να παραταθεί επί μακρόν. Προκαλεί δυσφορία λόγω της συνεχούς σύσπασης των θωρακικών μυών. Η διέγερση των θωρακικών μυών δεν συνεπάγεται και την κατάλληλη διέγερση του καρδιακού μυός.

44 3.1.1 β) Προσωρινός εσωτερικός ή διαφλεβικός βηματοδότης Eφαρμόζεται στον ασθενή χρησιμοποιώντας: μια εξωτερική γεννήτρια παλμών, ένα καλώδιο και ένα καθετήρα. Η μια άκρη του καλωδίου ενώνεται στην καρδιά του ασθενή με τη βοήθεια του καθετήρα H άλλη άκρη του ενώνεται στη γεννήτρια παλμών για την παροχή του ρεύματος. Xρησιμοποιείται συνήθως ως ενδιάμεσο στάδιο για την τοποθέτηση του μόνιμου. Mπορεί να εφαρμοστεί σε ασθενείς που χρειάζονται μόνο προσωρινή ρύθμιση της καρδιακής λειτουργίας (ως εναλλακτική στον διαδερμικό).

45 3.1.1 γ) Προσωρινός εσωτερικός ή διαφλεβικός βηματοδότης Aποτελείται από καλώδια, η μία άκρη των οποίων συνδέεται σε μια γεννήτρια ρεύματος ενώ η άλλη άκρη συνδέεται με σημεία της καρδιάς για την παροχή παλμών ρεύματος σε κατάλληλα χρονικά διαστήματα του καρδιακού κύκλου Η γεννήτρια είναι μια ερμητικά κλειστή συσκευή η οποία τοποθετείται στο ανθρώπινο στήθος. Kατασκευάζεται συνήθως από τιτάνιο δ) Αμφικοιλιακός βηματοδότης θεραπεία επανασυγχρονισμού καρδιάς (cardiac resynchronization therapy, CRT) Δίνει ρυθμό σε δύο κοιλίες της καρδιάς. Έτσι επανασυγχρονίζει μια καρδιά που παρουσιάζει αρρυθμίες, κάτι το οποίο είναι κοινό σε ασθενείς που έχουν υποστεί έμφραγμα. Βελτιώνει σε σημαντικό βαθμό την ποιότητα ζωής των ασθενών που έχουν υποστεί έμφραγμα και να μειώνει τα ποσοστά θνησιμότητας. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με εμφυτεύσιμους απινιδωτές (Implantable Cardioverter Defibrillators ICD).

46 3.1.1 ε) Καρδιακός απινιδωτής Χρησιμοποιεί γεννήτρια ηλεκτρικών παλμών ρεύματος προκειμένου να μπορεί να διοχετεύει παλμούς σε ασθενείς ασθενείς υψηλού κινδύνου με πιθανότητα του αιφνιδίου καρδιακού θανάτου Εμφυτεύεται στο σώμα του ασθενή όπως ακριβώς και οι προηγούμενοι βηματοδότες Δυνατότητα ενσωμάτωσης τρόπων αντιμετώπισης των καρδιακών αρρυθμιών. Παρακολουθεί συνεχώς τον ρυθμό της καρδιάς και προσφέρει «θεραπεία» υπό τη μορφή ηλεκτρικών παλμών. Μπορεί να διαχωρίσει καταστάσεις όπως όταν πρόκειται για συνηθισμένη ταχυπαλμία ή προβληματική λειτουργία των κοιλιών της καρδιάς και προσφέρει τους κατάλληλους παλμούς σε κάθε περίπτωση. Χρησιμοποίηση συνδυασμού των παρακάτω μεθόδων για την εκτίμηση της πηγής μιας κοιλιακής αρρυθμίας: Διάκριση σχετικού ρυθμού (Rate Discrimination) Σύγκριση λειτουργίας των κόλπων της καρδιάς με τη λειτουργία των κοιλιών. ρυθμός λειτουργίας των κοιλιών 1τότε πιθανότερα έχουμε παθολογική κατάσταση ρυθμός λειτουργίας των κόλπων Διάκριση ρυθμού (Rhythm Discrimination) Το σύστημα αποφασίζει κατά πόσο μια ταχυπαλμία είναι φυσιολογική ή όχι. Μη φυσιολογικός ρυθμός οφείλεται κυρίως σε ένα μη φυσιολογικό ρυθμό στις κοιλίες. Διάκριση μορφολογίας (Morphology Discrimination) Σύγκριση της μορφολογία κάθε κοιλιακού κτύπου με τους κτύπους που η συσκευή ICD θεωρεί «φυσιολογικούς» για τον ασθενή. Οι παλμοί που θεωρεί η συσκευή ως φυσιολογικούς προκύπτουν συνήθως από τον μέσο όρο του πλήθους των κτύπων που έχουν ληφθεί στο πρόσφατο παρελθόν.

47 3.2 Προγραμματιζόμενη αντλία έγχυσης φαρμάκου Programmable drug infusion pump: ηλεκτρονική συσκευή η οποία χρησιμοποιείται για την έγχυση φαρμάκου σε ασθενείς. Μπορεί να προγραμματιστεί από τον ιατρό ή τη νοσοκόμα προκειμένου να χορηγεί τις κατάλληλες ποσότητες του φαρμάκου στις κατάλληλες χρονικές στιγμές. Περιέχει μία δεξαμενή (reservoir) μέσα στο οποίο τοποθετείται το φάρμακο το οποίο πρέπει να χορηγηθεί στον ασθενή. Το δοχείο με το φάρμακο είναι κατάλληλα κατασκευασμένο ώστε να διογκώνεται ή να συρρικνώνεται ανάλογα με την ποσότητα φαρμάκου που περιέχει. Η περιοχή γύρω από το δοχείο φαρμάκου γεμίζεται με αέριο. Εσωτερική και εξωτερική όψη αντλίας έγχυσης φαρμάκου SynchroMed II

48 Διαδικασία έγχυσης φαρμάκου Σε κανονικές θερμοκρασίες σώματος το αέριο διογκώνεται και πιέζει το δοχείο φαρμάκου. Η πίεση αυτή προωθεί το φάρμακο στην αντλία. Το ηλεκτρονικό κύκλωμα που τροφοδοτείται με μπαταρία και το μηχανικό μέρος, αναγκάζουν το σκέλος κυλίνδρων που βρίσκεται στην αντλία να περιστραφεί, ωθώντας ακριβώς την προγραμματισμένη ποσότητα φαρμάκου στον καθετήρα του ασθενή, μέσω της εξόδου καθετήρα της συσκευής (catheter port). Μια βαλβίδα προστατεύει το δοχείο φαρμάκου από την υπερχείλιση και από τη μη αναμενόμενη αύξηση της πίεσης Είσοδος πρόσβασης καθετήρα (Catheter Access Port, CAP) Επιτρέπει άμεση πρόσβαση στον καθετήρα και θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και για διαγνωστικούς ελέγχους. Έχει σχεδιαστεί κατά τέτοιο τρόπο ώστε να επιτρέπει τη διέλευση μόνο μικρών σε μέγεθος βελόνων.

49 7.3.3 Σύστημα παρακολούθησης επιπέδων γλυκόζης και αυτόματης χορήγησης ινσουλίνης σε πραγματικό χρόνο Σακχαρώδης διαβήτης: ασθένεια του σύγχρονου δυτικού τρόπου ζωής. Απαιτείται η παρακολούθηση των επιπέδων γλυκόζης των ασθενών καθώς επίσης και η χορήγηση ινσουλίνης σε κατάλληλες χρονικές στιγμές (στα υψηλά επίπεδα γλυκόζης). Μέχρι σήμερα είχε επικρατήσει η παρακολούθηση της συγκέντρωσης της γλυκόζης κατά τακτά χρονικά διαστήματα (~2 φορές ημερησίως) και η χορήγηση ινσουλίνης σε ενέσιμη μορφή. Οι υπογλυκαιμίες των ασθενών με σακχαρώδη διαβήτη ήταν αναπόφευκτες. Επιτακτική ανάγκη η παρακολούθηση των επιπέδων γλυκόζης καθ όλη τη διάρκεια της ημέρας και χορήγηση ινσουλίνης μόνο όταν αυτό είναι απαραίτητο. Την ανάγκη αυτή των ασθενών ήρθαν να καλύψουν τα συστήματα παρακολούθησης επιπέδων γλυκόζης και αυτόματης χορήγησης ινσουλίνης σε πραγματικό χρόνο (real time insulin pump and continuous glucose monitoring).

50 3.3.1 Ανάλυση συστήματος Το σύστημα προσαρμόζεται στα ρούχα του ασθενή, ενώ ο αισθητήρας εφαρμόζεται στο σώμα του. Ο αισθητήρας γλυκόζης τοποθετείται εξωτερικά στο στομάχι του ασθενή και παρακολουθεί συνεχώς τη συγκέντρωση της γλυκόζης στο αίμα, αποστέλλοντας τα αποτελέσματα με ασύρματο τρόπο στο τμήμα που ασχολείται με την επεξεργασία των δεδομένων κάθε 5 λεπτά σε 24ωρη βάση Εκεί, τα αποτελέσματα υπόκεινται σε επεξεργασία και όταν κριθεί απαραίτητο, χορηγείται στον ασθενή ινσουλίνη μέσω μιας αντλίας ινσουλίνης (insulin pump). Η δόση της χορηγούμενης ινσουλίνης μπορεί να καθοριστεί από τους χρήστες, σε συνεργασία με τους θεράποντες ιατρούς, ανάλογα με τα επίπεδα της γλυκόζης και τα γεύματά τους. Σύστημα μέτρησης σακχάρου και χορήγησης ινσουλίνης Αντλίας έγχυσης ινσουλίνης και υπολογιστικού μηχανισμού προσαρμοσμένα σε ασθενή

51 3.3.2 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του συστήματος Πολλά σημαντικά πλεονεκτήματα στον ασθενή: του επιτρέπει να γνωρίζει ανά πάσα στιγμή τις επιπτώσεις των διαφόρων τροφών στα επίπεδα γλυκόζης του αίματος, καθώς επίσης και να γνωρίζει τις επιπτώσεις διαφόρων ενεργειών του ασθενή όπως είναι η γυμναστική. τον βοηθά να αποφεύγει τις υπογλυκαιμίες και τις υπεργλυκαιμίες τον ειδοποιεί για τα επίπεδα του σακχάρου στο αίμα του καθώς και για τις απότομες μεταβολές τους. επιτρέπει την αποθήκευσης στατιστικών στοιχείων κάθε τρίωρο και κάθε εικοσιτετράωρο τα οποία θα μπορούν να αξιολογηθούν από τον θεράποντα ιατρό. εύκολο χειρισμό και ασύρματη μετάδοση δεδομένων. Μοναδικό μειονέκτημα: ο αισθητήρας της γλυκόζης χρειάζεται αλλαγή το αργότερο κάθε 3 συνεχόμενων ημέρες χρήσης. Αναζητείται τρόπος χορήγησης ινσουλίνης μη ενέσιμος.

52 7.3.4 Βιονικό χέρι Τα βιονικά μέλη είναι πολύ σημαντικά για τους ανθρώπους εκείνους οι οποίοι έχουν χάσει κάποιο μέλος τους, συνήθως από κάποιο ατύχημα. Τα πρώτα βιονικά μέλη παρουσιάζουν χαμηλή λειτουργικότητα λόγω: τα περισσότερα τεχνητά άκρα είναι τροφοδοτούμενα από μυο ηλεκτρικά σήματα τα οποία ξεκινούν από ένα ζευγάρι μυών και καταλήγουν στο ακρωτηριασμένο άκρο. Αυτό όμως επιτρέπει στο τεχνητό άκρο να πραγματοποιεί μόνο μία κίνηση τη φορά, π.χ. σε ένα βιονικό χέρι πρώτα πρέπει να γίνει μία κίνηση του αγκώνα και μόνο όταν αυτή ολοκληρωθεί θα μπορεί να γίνει η κίνηση του καρπού. Αυτή η μέθοδος είναι εξαιρετικά αργή και απογοητευτική για τους χρήστες, δεδομένου ότι η κανονική ανθρώπινη λειτουργία των χεριών περιλαμβάνει τη συντονισμένη μετακίνηση του χεριού, του καρπού και του αγκώνα. Επίσης, οι συμβατικές μέθοδοι μυοηλεκτρικού ελέγχου υψηλού επιπέδου δεν παρέχουν φυσική αίσθηση, δεδομένου ότι οι κινήσεις δικέφαλων και τρικέφαλων μυών δεν συσχετίζονται άμεσα με την περιστροφή του καρπού και με το άνοιγμα/κλείσιμο του ανθρώπινου χεριού.

53 Βιονικό χέρι RIC (Rehabilitation Institute of Chicago) Σε περίπτωση που ένα ανθρώπινο μέλος χαθεί, τα σήματα τα οποία ελέγχουν το μέλος παραμένουν προσβάσιμα από τα νεύρα της γειτονικής περιοχής (σύμφωνα με επιστήμονες του Ινστιτούτου Αποκατάστασης). Ηεμφύτευσητωννεύρωναυτώνσε«πλεονάζοντες» μύες (δηλ. μύες με περιορισμένη λειτουργικότητα) δίνει τη δυνατότητα παραγωγής πρόσθετων σημάτων ελέγχου, τα οποία μπορούν να προσφέρουν παράλληλη εκτέλεση πολλαπλών λειτουργιών σε τεχνητά μέλη, επιτυγχάνοντας πιο φυσική αίσθηση. Έπειτα από ανάπτυξη νεύρων που ελήφθησαν από τον ώμο του ασθενή και κατεύθυνση τουςστοστήθοςτουασθενήυπόφυσιολογικέςσυνθήκεςκατέληγανστοχέρι). Όταν ο ασθενής σκεφθεί να κάνει μια κίνηση με το χέρι του, τότε η σκέψη αυτή θα αποτυπωθεί σαν μια σειρά παλμών σε ένα τμήμα του στήθους (εκείνου με τα εμφυτευμένα νεύρα). Οι παλμοί αυτοί γίνονται αντιληπτοί από ηλεκτρόδια που τοποθετούνται στον θωρακικό μυ και έπειτα μεταφέρονται στον επεξεργαστή του βιονικού χεριού προκειμένου να το καθοδηγήσουν σύμφωνα με τη σκέψη (επιθυμία) του χρήστη. Η παραπάνω μέθοδος είχε ενθαρρυντικά αποτελέσματα στους ασθενείς που εφαρμόστηκε. Σημαντική βελτίωση όσον αφορά τη λειτουργικότητα που είχε σαν αποτέλεσμα να μπορούν να εκτελούν πολλές καθημερινές τους εργασίες. Η συγκεκριμένη μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί & σε περίπτωση ακρωτηριασμών μελών του σώματος εκτός χεριών Ασθενής με βιονικό χέρι

54 7.3.5 Βιονικό μάτι Χρησιμοποιείται για μερική επαναφορά οράσεως σε ασθενείς που την έχουν χάσει. Βασίζεται στη διέγερση των οπτικών νεύρων ενός προβληματικού οφθαλμού με ηλεκτρικούς παλμούς από ένα εμφυτευμένο μικροολοκληρωμένο στο μπροστινό ή στο πίσω μέρος του αμφιβληστροειδούς. Μπορεί να εφαρμοστεί μόνο όταν το οπτικό νεύρο είναι ανέπαφο επιχειρεί να υποκαταστήσει τη λειτουργία των προβληματικών ραβδίων και κονίων του οφθαλμού με αντίστοιχη λειτουργικότητα τεχνητών υλικών, όπως π.χ. φωτοευαίσθητων κεραμικών φιλμ που αντιδρούν στο φως με τον ίδιο τρόπο που αντιδρούν τα ραβδία και τα κωνία. Στην παρούσα φάση, δεν επιτυγχάνεται πλήρης αποκατάσταση της όρασης: οι ασθενείς βλέπουν περιγράμματα και κάποια χρώματα ακόμη όμως και αυτό το επίπεδο αποκατάστασης μπορεί, μετά από κατάλληλη εκπαίδευση, να αξιοποιηθεί από τους ασθενείς ώστε να αυξήσουν την αυτονομία τους.

55 3.5 Βιονικό μάτι Εμφύτευμα στον οφθαλμό. Χρησιμοποιείται όταν: α) το οπτικό νεύρο, β) ο βολβός του ματιού και γ) οαμφιβληστροειδήςχιτώναςείναιανέπαφοι μελαγχρωστική αμφιβληστροειδοπάθεια είναι η πιο κοινή περίπτωση. Βιονικό μάτι Ενσωματωμένη κάμερα πάνω σε γυαλιά: Η εικόνα μεταδίδεται, μέσω υψίσυχνων σημάτων, σε ένα ολοκληρωμένο που είναι εμφυτευμένο στον αμφιβληστροειδή χιτώνα. Τα ηλεκτρόδια του ολοκληρωμένου μετατρέπουν τα σήματα αυτά σε ηλεκτρικούς παλμούς, προκειμένου να διεγείρουν τα κύτταρα στον αμφιβληστροειδή χιτώνα που συνδέονται στο οπτικό νεύρο (προϋποθέτοντας έτσι κάποια λειτουργικά κύτταρα στον αμφιβληστροειδή χιτώνα αλλά όχι έναν ανέπαφο βολβό).

56 3.6 Χειρουργικό σύστημα da Vinci (1) Αποτελείται από: τη χειρουργική κονσόλα (surgeon s console), το χειρουργικό τραπέζι στο οποίο τοποθετείται ο ασθενής (patient side cart) και το οποίο περιέχει τέσσερα μηχανικά χέρια, ένα υψηλής απόδοσης σύστημα παρακολούθησης (InSite Vision System) και χειρουργικά εργαλεία (EndoWrist Instruments) τα οποία συνδέονται στα μηχανικά χέρια.

57 3.6 Χειρουργικό σύστημα da Vinci (2) Χειρουργική κονσόλα (surgeon s console) Ο χειρουργός χρησιμοποιώντας τη χειρουργική κονσόλα παρακολουθεί την περιοχή του ασθενή σε 3D απεικόνιση και εκτελεί την εγχείρηση χρησιμοποιώντας μοχλούς ενώ βρίσκεται καθισμένος Οι κινήσεις του, μεταφράζονται με ακρίβεια και σε πραγματικό χρόνο σε κινήσεις των χειρουργικών οργάνων (EndoWrist Instruments) τα οποία βρίσκονται στο εσωτερικό του ασθενή. Χειρουργικό τραπέζι Περιλαμβάνει 3 ή 4 μηχανικά «χέρια» (το ένα χρησιμοποιείται για ενδοσκόπηση) τα οποία εκτελούν τις εντολές του χειρουργού που δίνονται από τη χειρουργική κονσόλα. Τα μηχανικά χέρια χρησιμοποιούνται σε λαπαροσκοπικές μεθόδους, όπου οι τομές έχουν διαστάσεις 1 2 εκατοστά, με αποτέλεσμα να μην τραυματίζονται σε μεγάλο βαθμό οι ιστοί του ασθενή, όπως με τη συμβατική χειρουργική. Στο χειρουργικό τραπέζι υπάρχει και βοηθητικό προσωπικό, το οποίο θα επιβλέπει την όλη διαδικασία, θα αλλάζει τα εργαλεία (EndoWrist Instruments) στα μηχανικά «χέρια» ανάλογα με το είδος της χειρουργικής επέμβασης και θα δημιουργεί την τομή (ή τιςτομές) στο σώμα του ασθενή.

58 3.6 Χειρουργικό σύστημα da Vinci (3) Χειρουργικά εργαλεία Μεγάλη γκάμα χειρουργικών εργαλείων (EndoWrist instruments) καθένα από τα οποία έχει τη δική του χρήση (π.χ. σύσφιξη, ραφή). Έχουν σχεδιαστεί να διαθέτουν επτά βαθμούς ελευθερίας στην κίνησή τους, παρέχοντας έτσι μεγαλύτερο εύρος κινήσεων από αυτό του ανθρώπινου χεριού. Προσθαφαιρούνται από τα μηχανικά χέρια με εύκολο τρόπο, έτσι ώστε η αλλαγή εργαλείων να γίνεται γρήγορα στη διάρκεια της χειρουργικής επέμβασης. Σύστημα παρακολούθησης Το σύστημα παρακολούθησης (ΙnSite vision system) αποτελείται από ένα υψηλής τεχνολογίας ενδοσκόπιο (που βρίσκεται στο ένα από τα τέσσερα μηχανικά χέρια) το οποίο παρέχει τρισδιάστατες εικόνες. Οι εικόνες υπόκεινται σε ψηφιακή επεξεργασία χρησιμοποιώντας διάφορα φίλτρα, ενισχυτές κ.λπ. και προβάλλονται στις οθόνες υψηλής ανάλυσης, παρέχοντας με αυτό τον τρόπο υψηλής ποιότητας τρισδιάστατες εικόνες στο βοηθητικό προσωπικό και στον χειρουργό.

59 3.6.5 Πλεονεκτήματα χειρουργικού συστήματος davinci έναντι ανοιχτού χειρουργείου Καλύτερη απεικόνιση, έλεγχος και ακρίβεια σε σχέση με το συμβατικό ανοικτό χειρουργείο. Υψηλής ανάλυσης ψηφιακές εικόνες, οι οποίες επιτρέπουν όχι μόνο τη λεπτομερειακή παρακολούθηση της περιοχής που χειρουργείται, αλλά δίνουν και τη δυνατότητα στον χειρουργό να παρακολουθεί τη γύρω περιοχή προκειμένου να μην προξενήσει βλάβες σε αυτή. Τα μηχανικά «χέρια» μπορούν να χρησιμοποιηθούν έχοντας ακρίβεια και έλεγχο κινήσεων τα οποία υπερβαίνουν εκείνα των ανθρωπίνων χεριών (ξεπερνά την ακρίβεια του συμβατικού ανοιχτού χειρουργείου αλλά και ελαττώνει την απαιτούμενη βοήθεια από το προσωπικό). Μείωση κούρασης του χειρουργού καθώς βρίσκεται καθιστός στην κονσολα. Επιπρόσθετα, η χειρουργική κονσόλα (surgeon s control) επιτρέπει τη φυσική ευθυγράμμιση του ανθρωπίνου ματιού χεριού, προσφέροντας έτσι καλύτερη εργονομία από τις παραδοσιακές λαπαροσκοπικές μεθόδους. Το κράτημα και η σταθεροποίηση του ενδοσκοπίου από μηχανικά «χέρια» ενδεχομένως να οδηγεί σε μικρότερης έκτασης καταστροφή ιστών του δέρματος κατά την επέμβαση, με συνέπεια ένα μικρότερο τραύμα στον ασθενή.

60 3.7 Σύστημα παρακολούθησης καρδιάς, θερμοκρασίας&υγρασίας ανθρωπίνου σώματος Τα καρδιακά νοσήματα κατέχουν μια από τις πιο υψηλές θέσεις στην κατηγορία των θανατηφόρων νοσημάτων. Σε πολλούς ανθρώπους τα καρδιογραφήματα που λαμβάνονται σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές αδυνατούν να αναδείξουν κάποιες συγκεκριμένες ευπάθειες. Το σύστημα παρακολούθησης καρδιάς, θερμοκρασίας και υγρασίας ανθρωπίνου σώματος πραγματικού χρόνου απευθύνεται κυρίως σε άτομα που έχουν παρουσιάσει κάποιο καρδιακό πρόβλημα και τα οποία απαιτούν συνεχή παρακολούθηση της καρδιακής λειτουργίας. Σύστημα συλλογής δεδομένων ασθενή

61 3.7.1 Ανάλυση συστήματος Σύστημα με έναν υπολογιστή (OS LINUX), μια ηλεκτρονική πλακέτα και αισθητήρες. Οι αισθητήρες παρέχουν δεδομένα που αφορούν τη θερμοκρασία και την υγρασία του σώματος του ασθενή καθώς και ηλεκτροκαρδιογράφημά (electrocardiogram, ECG). Η διαδικασία εκτίμησης ποιων μετρήσεις εμπεριέχουν ενδείξεις για προβλήματα βασίζεται σε τεχνικές ασαφούς λογικής (fuzzy logic) και μοντέλα εκτίμησης αποθηκευμένων στο σύστημα δεδομένων. Τα δεδομένα αποστέλλονται ασύρματα σε έναν εξυπηρέτη (server) προς επεξεργασία τους από τον θεράποντα ιατρό του ασθενή. Ο εξυπηρέτης μπορεί επίσης να ρυθμίσει παραμέτρους του περιβάλλοντος του ασθενούς, όπως π.χ. θερμοκρασία και υγρασία, εφ όσον υπάρχουν οι κατάλληλες διατάξεις ρύθμισης στον χώρο ασθενή. Το σύστημα αποστέλλει e mail ή/και sms, προκειμένου ο ιατρός να μπορεί να είναι συνεχώς ενήμερος για την κατάσταση του ασθενή ακόμα και σε περίπτωση απουσίας Σημαντικό βοήθημα για τον ιατρό και το νοσοκομειακό προσωπικό καθώς και ψυχολογικό για τον ασθενή ο οποίος δεν καθηλώνεται σε νοσοκομειακό κρεβάτι). Το σύστημα μπορεί να εμπλουτιστεί με αρχιτεκτονικές συνεχούς λειτουργίας, ώστε να αποφευχθεί τυχόν κατάρρευση σε παύση λειτουργίας κάποιας συνιστώσας. Σύστημα παρακολούθησης δεδομένων ασθενή

62 3.8 Στερεοτακτική ακτινοχειρουργική Μέθοδος ακτινοθεραπείας, η οποία χρησιμοποιεί εστιασμένες δέσμες ακτινοβολίας που κατευθύνονται σε έναν καλά καθορισμένο όγκο. Χρησιμοποιούνται 3D ψηφιακές απεικονίσεις στον σχεδιασμό της θεραπείας και επακριβής προετοιμασία και ορισμός των παραμέτρων της κάθε συνεδρίας ακτινοθεραπείας. Ο όρος στερεοτακτική ακτινοχειρουργική χρησιμοποιείται όταν η θεραπεία εφαρμόζεται στον εγκέφαλο ή στη σπονδυλική στήλη, ενώ όταν η θεραπεία εφαρμόζεται στο υπόλοιπο σώμα χρησιμοποιείται ο όρος στερεοτακτική ακτινοθεραπεία σώματος. Δεν στοχεύει στην άμεση απομάκρυνση του όγκου, παρά στην καταστροφή του DNA των κύτταρων που τον αποτελούν. Έτσι, τα κύτταρα σταματούν να αναπαράγονται και απομακρύνονται από τη φυσιολογική λειτουργία του αμυντικού συστήματος του οργανισμού. Έχει καλύτερα αποτελέσματα σε πολύ μικρούς όγκους. Οι ιατροί χρησιμοποιούν εξειδικευμένες εξετάσεις για να εντοπίσουν την επακριβή θέση του όγκου μέσα στο σώμα.

63 3.8 Στερεοτακτική ακτινοχειρουργική Κατά τη διάρκεια της ακτινοβόλησης, είτε χρησιμοποιούνται ειδικές διατάξεις για να παραμένει το σώμα του ασθενούς σε πλήρη ακινησία, είτε χρησιμοποιούνται τεχνικέςγιανααντισταθμίζεταιηκίνησητουασθενούς(όπως π.χ. ηκίνησηπου οφείλεται στην αναπνοή). Οι θεράποντες ιατροί μπορούν να κατευθύνουν στον όγκο ακτινοβολία υψηλής ισχύος, επιτυγχάνοντας να οδηγηθούν στον όγκο μεγάλες δόσεις ακτινοβολίας σε μικρό χρονικό διάστημα. Η θεραπεία με τη στερεοτακτική μέθοδο μπορεί να ολοκληρωθεί σε διάστημα 1 5 ημερών αντί για διάστημα εβδομάδων, όπως απαιτείται από τις παραδοσιακές τεχνικές ακτινοθεραπείας. Ακτινοβόληση με μεγάλες δόσεις ακτινοβολίας σε μικρό χρονικό διάστημα και Αυξημένη ακρίβεια στη στόχευση της ακτινοβολίας ελαχιστοποίηση παρενεργειών σε κοντινά όργανα. Κατάλληλη μόνο για μικρούς, καλά καθορισμένους όγκους που μπορούν να ανιχνευθούν με απεικονιστικές τεχνικές όπως π.χ. αξονικές και μαγνητικές τομογραφίες, συνεπώς η τεχνική έχει περιορισμένη εμβέλεια. Αν ο όγκος βρίσκεται κοντά σε ευαίσθητους υγιείς ιστούς, όπως π.χ. η σπονδυλική στήλη ή κάποια σπλάχνα, ηέντασητηςακτινοβολίαςπουμπορείνα χρησιμοποιηθεί περιορίζεται. Gamma Unit I: 1 ο μηχάνημα στερεοτακτικής ακτινοχειρουργικής (κατασκευάσθηκε από τον Σουηδό νευροχειρουργό Lars Leksell το 1967). Εξελίχθηκε στο "Gamma Knife".

64 3.8.1 Συστήματα με βάση το κοβάλτιο Χρησιμοποιούν το ισότοπο κοβάλτιο 60 για να παράγουν ακτίνες γ, οι οποίες οδηγούνται στον ενδοκρανιακό στόχο. Κατά τη διάρκεια της θεραπείας το κεφάλι του ασθενούς παραμένει ακινητοποιημένο μέσω ενός εξωτερικού μεταλλικού πλαισίου. Χρησιμοποιούνται 201 δέσμες ακτίνων γ, οι οποίες εισέρχονται στο κρανίο από διαφορετικά σημεία και συγκλίνουν στον καθορισμένο στόχο. Έχει χρησιμοποιηθεί επί μακρόν με ικανοποιητικά αποτελέσματα και έχει μελετηθεί εκτενώς. Την παρούσα στιγμή έχει τη μεγαλύτερη ακρίβεια από όλες τις στερεοτακτικές μεθόδους (της τάξεως των 0.3mm): ιδιαίτερα κατάλληλο για παιδιατρικά περιστατικά. Μπορούν να ακτινοβοληθούν πολλοί ενδοκρανιακοί στόχοι σε μία μόνο συνεδρία. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για στόχους εντός του εγκεφάλου Τοποθέτηση του πλαισίου ακινητοποίησης του κεφαλιού είναι επώδυνη Δυσκολία στη θεραπεία όγκων σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου (όπως π.χ. στην περιφέρειά του) Δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε θεραπεία με κλασματοποίηση κατά τόπους (staged radiosurgery) η οποία συνίσταται σε πολλαπλές μονήρεις δόσεις, όπου η συνολική προς χορήγηση δόση παρέχεται σε κλάσματα, σε πολλαπλές συνεδρίες (ιδιαίτερα επωφελής για μεγάλους όγκους ή στόχους που βρίσκονται κοντά σε νεύρα ή άλλους ευαίσθητους ιστούς).

65 3.8.1 Συστήματα με βάση το κοβάλτιο

66 3.8.2 Συστήματα τροποποιημένου γραμμικού επιταχυντή (1) Αναπτύχθηκε στα μέσα της δεκαετίας του 1980 και αξιοποίησε τους συμβατικούς γραμμικούς επιταχυντές που υπάρχουν στα περισσότερα μεγάλα νοσοκομεία. Η λειτουργία των γραμμικών επιταχυντών τροποποιήθηκε ελαφρά υπό τον έλεγχο εξειδικευμένου λογισμικού, καθιστώντας δυνατή την πραγματοποίηση πολλών τύπων ακτινοχειρουργικής εγκεφάλου. Δύο τύποι συστημάτων ακτινοχειρουργικής τροποποιημένου γραμμικού επιταχυντή: ο 1 ος τύπος χρησιμοποιεί γραμμικούς επιταχυντές που χρησιμοποιούνται αποκλειστικά για ακτινοχειρουργική (δυνατότητα λεπτομερούς ρύθμισης) ενώ ο 2 ος χρησιμοποιεί γραμμικούς επιταχυντές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για τη συνήθη ακτινοθεραπεία (μικρότερο κόστος)

67 3.8.2 Συστήματα τροποποιημένου γραμμικού επιταχυντή (2) Τα συστήματα τροποποιημένου γραμμικού επιταχυντή δεν απαιτούν και δεν παράγουν ραδιενεργό υλικό σε αντιδιαστολή με τα συστήματα με βάση το κοβάλτιο. Κυριότερος εκπρόσωπος είναι το X knife. Κατά τη θεραπεία όγκων στον εγκέφαλο, τοποθετείται στο κρανίου του ασθενούς ένα μεταλλικό πλαίσιο, το οποίο είναι απαραίτητο για την επακριβή οδήγηση της δέσμης ακτινοβολίας στον στόχο. Αρκετά νοσοκομεία διαθέτουν ήδη γραμμικούς επιταχυντές, κάτι που καθιστά οικονομικά εφικτή τη μετατροπή τους σε συστήματα ακτινοχειρουργικής. Η καθοδήγηση με το μεταλλικό πλαίσιο λειτουργεί μόνο για όγκους στο κεφάλι Τα συστήματα τροποποιημένου γραμμικού επιταχυντή (ειδικότερα αυτά των οποίων οι γραμμικοί επιταχυντές χρησιμοποιούνται και για τη συνήθη ακτινοθεραπεία) είναι λιγότερο ακριβή άρα και λιγότερο αποτελεσματικά απαιτούνται μεγαλύτεροι χρόνοι θεραπείας.

68 Συστήματα μορφοποίησης δέσμης ακτινοβολίας (1) Η ανάπτυξη της ακτινοθεραπείας με χρήση πεδίων ακτινοβολίας διαμορφωμένης έντασης (Intensity Modulated Radiation Therapy IMRT) έχει δώσει νέες δυνατότητες στη θεραπεία με κλασματοποίηση κατά τόπους δηλαδή την πολλαπλή ακτινοβόληση όγκου με σχετικά μικρή δόση ακτινοβολίας. Τασυστήματαμορφοποίησηςδέσμηςακτινοβολίαςχρησιμοποιούνελεγχόμενη από υπολογιστές «μορφοποίηση» τηςδέσμηςακτινοβολίαςώστεναπαρέχουντη βέλτιστη δόση ακτινοβολίας, ανάλογα με το σχήμα του όγκου. Η θεραπεία αυτή μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε μέρος του σώματος. Χρησιμοποιείται μία μηχανική διάταξη που καλείται κατευθυντήρας πολλαπλών φύλλων (multi leaf collimator), η οποία είναι διαθέσιμη στους περισσότερους σύγχρονους ιατρικούς γραμμικούς επιταχυντές, προκειμένου να μορφοποιηθεί δυναμικά το φάσμα και η ένταση της δέσμης ακτινοβολίας κατά τη θεραπεία. Με τη βοήθεια του κατάλληλου εξελιγμένου λογισμικού, η τεχνολογία μορφοποίησης δέσμης ακτινοβολίας προσαρμόζει έτσι τη δόση της ακτινοβολίας πολύ καλύτερα σε σχέση με τη συμβατική ακτινοθεραπεία και ελαχιστοποιείται η έκταση της βλάβης σε γειτονικούς υγιείς ιστούς.

69 3.8.3 Συστήματα μορφοποίησης δέσμης ακτινοβολίας (2) Τα συστήματα X knife και Brain Lab έχουν τη δυνατότητα μορφοποίησης δέσμης ακτινοβολίας. Σχετικά καλή ακρίβεια που επιτυγχάνουν με χρήση διεισδυτικών στερεοτακτικών πλαισίων (<ακρίβεια του Gamma Knife ήτουcyber Knife) Καλύτερης στόχευση σε μη κρανιακούς όγκους σε σχέση με την κλασική ακτινοθεραπεία Δυνατότητα χρήσης στα περισσότερα μέρη του σώματος, Δυνατότητα χρήσης σε πλαίσια θεραπείας με κλασματοποίηση κατά τόπους. Η πλήρης θεραπεία με χρήση τεχνολογίας μορφοποίησης δέσμης ακτινοβολίας μπορεί να απαιτήσει πολλές συνεδρίες (συνήθως 20 30). Έχει μικρότερη χωρική ακρίβεια σε σχέση με τις άλλες τεχνικές ακτινοχειρουργικής. Η ακρίβεια ωστόσο μπορεί να βελτιωθεί με χρήση διεισδυτικών στερεοτακτικών πλαισίων (invasive stereotactic frames, δηλ. πλαισίων όπου ένα αντικείμενο συνήθως βελόνα εισέρχεται στο σώμα του ασθενούς). Αναγκαιότητα για χρήση διεισδυτικών στερεοτακτικών πλαισίων για τη διασφάλιση της ακρίβειας στα πλαίσια μη κλασματοποιημένης θεραπείας (δηλ. θεραπείας μίας συνεδρίας), Περιορισμένη ακρίβεια όταν χρησιμοποιείται θεραπεία με κλασματοποίηση κατά τόπους (κάτι απαραίτητο για θεραπεία σε περιοχές του εγκεφάλου όπου η χρήση διεισδυτικού στερεοτακτικού πλαισίου είναι δυσχερής) Περαιτέρω μείωση της ακρίβειας όταν ο στόχος μετακινείται κατά τη διάρκεια της θεραπείας, είτε λόγω αναπνοής είτε λόγω κινήσεων του ασθενούς.