التراسوند آنقدرها هم بی ضرر نیست

التراسوند تشخیصی قلب یك فن آوری تصویرگیری غیر یونیزه كننده و غیر مخرب برای محیط زیست است

التراسوند تشخیصی قلب یك فن‌آوری تصویرگیری غیر یونیزه‌كننده و غیر مخرب برای محیط زیست است. در هر صورت، التراسوند از نظر بیولوژیك بی‌اثر نبوده و استفاده از آن می‌تواند اثرات بالینی عمیقی داشته باشد. در این مقاله، خلاصه اثرات شناخته شده التراسوند قلبی ـ ‌در مقایسه با سایر تكنیك‌های مهم تصویربرداری ـ چه بر روی بیمار و چه بر روی كاربر كلینیكی بررسی خواهد شد. به علاوه، مرور حاضر نگاهی كلی به شواهد اثبات بیولوژیك التراسوند تشخیصی داشت. این شواهد نشان می‌دهد كه امواج التراسوند كه فركانس شدت و مدت عرضه آنها كاملاً تشخیصی قرار دارد نیز اثرات مولكولی، سلولی و ارگانی عمده‌ای را با خود به همراه دارد. درك بهتری از اثرات مذكور باعث ارتقای دانش ما نسبت به تعاملات پیچیده بین امواج التراسوند و بافت‌های بیولوژیك شده و می‌تواند مسیر جدیدی را به سمت كاربردهای درمانی بر اساس عملكردهای سلولی مد له شده با امواج التراسوند، مانند هدایت غشاء مرگ طبیعی سلول، نفوذپذیری و نیز ترومبولیز سلول، بگشاید.

● مقدمه

سال‌های اخیر را می‌توان رنسانس تصویربرداری پزشكی دانست. آزمایشات مدرن علم پزشكی به شدت وابسته به تكنیك‌های تصویربرداری است. هر سال حدود ۵ میلیارد آزمایش تصویربرداری در سطح جهان انجام می‌شود كه یك سوم آنها با استفاده از امواج التراسوند است. اكثر نوزادانی كه در كشورهای غربی متولد می‌شوند، قبل از تولد در معرض امواج التراسوند قرار می‌گیرند. فن‌آوری‌های جدید تصویربرداری پزشكی امكان توصیف آناتومی، عملكرد و متابولیسم را به گونه ای رنگی، سه بعدی و پرقدرت پدید آورده‌ است، ولی هیچ‌یك از این روش‌ها بدون هزینه و بدون ریسك نیست. در اینجا اثرات شناخته شده التراسوند قلبی در مقایسه با سایر تكنیك‌های مهم تصویربرداری بر روی بیمار و بر روی كاربر كلینیكی، به طور اجمالی مرور خواهد شد. سپس شواهد اثرات زیستی التراسوند تشخیصی، كه می‌تواند مسیری ادراكی برای استفاده هدفمند از التراسوند برای اهداف درمانی باشد، ذكر می‌شود.‏

● طیف انرژی التراسوند در روش‌های كلینیكی

نقش روش‌های تصویرگیری در اكتشاف و تعیین علت بیماری‌های قلبی بسیار ضروری است. تصویربرداری پزشكی در ۸ نوامبر ۱۸۹۵ هنگامی كه رنتگن اشعه ‏X‏ را كشف كرد فعالیت خود را آغاز كرد. طی یك صد سال گذشته تكنیك‌های اشعه ‏X‏ با ظهور رادیوگرافی هجومی و مقطع‌نگاری كامپیوتری بارها تغییر یافته‌ است. در این بین، ابعاد جدیدی چون پزشكی هسته‌ای، التراسوندگرافی و تصویرگیری رزونانس مغناطیسی نیز به عرصه تصویربرداری پزشكی اضافه شده‌ است. "چهار خواهر" تصویربرداری قلب، پایه‌های بیولوژیك و تكنولوژیك بسیار متفاوتی دارد. تمایز میان تكنیك‌های "یونیزه كننده" و "غیر یونیزه كننده" در تصویربرداری پزشكی اهمیت زیادی دارد. تكنیك‌های یونیزه‌كننده از امواج الكترومغناطیسی فركانس‌ بالا، مانند اشعه ‏X‏ و یا گاما استفاده می‌كند. تشعشعات یونیزه‌كننده تنها قسمتی از طیف الكترومغناطیسی است . بسیاری از تشعشعات دیگر الكترومغناطیسی (مانند نوری مرئی، امواج مادون قرمز و رادیویی)، توانایی یونیزه كردن اتم‌های ماده جاذب خود را ندارد.

بر اساس معادله كلی ‏E=hv، انرژی تشعشع (‏E‏) به طور مستقیم با فركانس آن (‏V‏) متناسب است. انرژی‌های بالاتر می‌تواند به دلیل تولید رادیكال‌های آزاد برای سلول كشنده باشد. در عین حال استفاده از انرژی‌های بالا چند مزیت دارد كه از آن جمله می‌توان به توانایی نفوذ عمیق‌تر به بدن به دلیل تضعیف اندك در مقابل موادی چون استخوان و هوا اشاره كرد. در هر صورت آزمایشات یونیزه كننده، همواره اثرات زیستی به همراه داشته و هم برای بیمار و هم برای اپراتور از نظربالینی خطرناك است.‏

همواره در پزشكی استفاده با قبول مسؤولیت از این فن‌آوری‌‌ها از ریسك ناشی از آنها مهم تر بوده است. سایر فن‌آوری‌هایی كه در تصویربرداری قلب به كار رفته‌اند، خطر شناخته شده‌ای را برای بیمار و اپراتور به همراه نداشته‌اند. این فن‌آوری‌ها شامل رزونانس مغناطیسی، كه از امواج الكترومغناطیسی فركانس پایین بهره می‌برد و التراسوند است.

فركانس آنها از حد شنوایی انسان بالاتر است. التراسوند به نحو گسترده‌ای در هر نوع ابزارهای تشخیصی و درمانی در كاربردهای گوناگون پزشكی به لطف ویژگی‌هایی چون ارتعاشات مكانیكی، حفره‌سازی‌های محلی شده، ایجاد ریز جریان، تغییرات فیزیكی شیمیایی و انرژی گرمایی، به كار می‌رود.

در حوزه بیماری‌های قلبی ـ عروقی، التراسوند می‌تواند به منظور اهدافی چون ترومبولیز به همراه مداخله‌های كروناری، هدایت دارو، انتقال محلی ژن و ایجاد ضایعات درمانی به كار رود. اثرات زیستی التراسوند قلب بسته به مقدار فركانس مورد استفاده متغیر است. در این مرور، جنبه‌های مختلف اثرات التراسوند در محدوده فركانس و شدت التراسوند تشخیصی بررسی خواهد شد.

تصویربرداری التراسوند و غیر التراسوند: خطر برای بیمار

انجمن ملی حفاظت و اندازه‌گیری تشعشع، توصیه‌هایی را در خصوص انواع تشعشعات پزشكی (شامل انوع یونیزه كننده مثل اشعه ‏X‏ و انرژی هسته‌ای و غیر یونیزه كننده شامل التراسوند و ‏MRI‏ ارائه كرده است.‏

مقدار دوز اشعه آزمایشات معمول رادیولوژی به صورت مضاربی از اشعه ‏X‏ قفسه سینه كه توسط توصیه كمیته پزشكی اروپا توصیه شده است، به چشم می‌‌خورد. مقدار ریسك مربوطه بر اساس تخمین رسمی كمیته بین‌المللی حفاظت تشعشع است. تا به امروز، محققان اثرات بیولوژیكی مخربی را بر اثر امواج التراسوند شناسایی نكرده‌ است، در حالی كه بیش از نیم قرن است كه میلیون‌ها نفر در معرض این امواج قرار دارند و سالانه سه میلیون نوزاد قبل از تولد تحت اسكن این امواج قرار می‌گیرند. مطالعات گوناگونی در پی یافتن ارتباطی میان عرضه التراسوند و ویژگی‌هایی چون امتیاز پایین ایگر در هنگام تولد، آسیب‌های تولد، نارسایی‌های صحبت یا شنوایی، كروموزوم‌های غیرطبیعی، سرطان‌های كودكی و ... بوده ‌است ولی تا به حال دلیل قاطعی مینی بر ارتباط این ویژگی‌ها با عرضه التراسوند قبل از تولد وجود نداشته است. در هر حال یك ارتباط ممكن میان التراسوند در خلال بارداری با تولد نوزادان پسر با تعداد چپ‌دستی‌های بیشتر پیشنهاد شده است. همانطور كه به وضوح در رهنمودهای تصویربرداری پزشكی اروپا به چشم می‌خورد، التراسوند پزشكی ایمن‌تر از سایر روش‌های تصویرگیری بوده و هنگامی كه اطلاعات كلینیكی فراهم شده قابل مقایسه باشد بر سایر روش‌های تصویربرداری یونیزه كننده به شدت توصیه می‌شود. با این حال انجمن ملی حفاظت و اندازه‌گیری تشعشع از انجام مطالعات بیشتر در خصوص ایمنی التراسوند به منظور اطمینان از عدم ریسك زیستی این امواج حمایت كرده است. این موضوع به خصوص هنگامی كه مواد حاجب به منظور ارتقای سیگنال التراسوند در اكوكاردیوگرافی تشخیصی كلینیك به بدن تزریق می‌شود، مصداق پیدا می‌كند. چرا كه پاره‌ای از مطالعات ایجاد آسیب‌های جدی بافت را در هنگام حضور مواد حاجب و عرضه التراسوند، به خصوص در نواحی مویرگی گزارش كرده‌ است. مطالعات ‏Invitro‏ و مطالعه بر روی حیوانات نیز آسیب‌های جدی قلبی عروقی را گزارش كرده‌اند ولی در عین حال آزمایشات انجام شده بر روی هزاران بیمار همراه ماده حاجب، نتایج بالینی منفی قابل شهودی را در پی نداشته‌ است.‏

● تصویربرداری التراسوند و غیرالتراسوند، خطر برای پرسنل در معرض درازمدت

فرآیندهای یونیزه‌كننده نه تنها بیماران را در معرض قرار می‌دهد، بلكه تا بالاترین سطوح رادیولوژی تشخیصی، تشعشع وارد بدن پرسنل پزشكی می‌كند. اخیراً در پی افزایش فرآیندهای كتترریزاسیون قلبی تهاجمی و تشخیصی، بسیاری از آسیب‌های پوستی ناشی از تشعشع و آب مرواریدی‌های بیش از اندازه در میان پرسنل در معرض گزارش شده است. اطلاعاتی گواه بر این مطلب وجود دارد كه فرآیندهای فلورسكپی می‌توانند یك خطر برای سلامتی بوده و ریسك ابتلا به تومورهای مغزی را در كاردیولوژیست‌های مداخله‌ای افزایش دهند. برخلاف تشعشعات یونیزه‌كننده التراسوند باعث یونیزاسیون نشده ولی با بافت‌های انسان با تولید گرما و حفره‌سازی تعامل می‌كند. فرآیند حفره‌سازی شامل از مكانیكی التراسوند (كه منجر به ایجاد فواصل هیدرودینامیك در اتصالات هیدرورانی و نوسان یون‌های هیدروژن می‌شود) و همچنین اثر شیمیایی التراسوند ( كه در اثر ایجاد رادیكال‌های آزاد است)، می‌شود. از نظر تئوری، رادیكال‌های آزاد می‌توانند برروی ‏DNA‏ اثر گذشته و منجر به آسیب‌های كروموزومی شوند.

چندین نشانگر حیاتی مربوط به كروموزوم و ‏DNAهای آسیب‌دیده در حال حاضر به منظور مطالعه عوامل موتوژن و سرطان‌زا به كار گرفته‌ شده‌ است. ‏

در واقع مطالعات بسیاری خطرات بالقوه برای ژن‌های در معرض التراسوند تشخیصی و درمانی را با روش‌های مختلفی مورد مطالعه قرار داده‌ است. به طور خاص، ‏Stella‏ و همكارانش افزایش معنی‌دار ‏SCEها را در لیمفوزیت (نوعی از گلبول‌های سفید خون) انسان بعد از فرآیندهای درمانی ‏In Vitro‏ و ‏In Vivo‏ گزارش كرده ‌است. در مطالعه‌ای مشابه، هیچ‌گونه افزایشی در انحرافات كروموزومی در خلال و بعد از عرضه التراسوند گزارش نشده است.

متعاقباً، بعضی گزارشات در مورد سلول‌های انسانی اشاره كرده‌اند كه التراسوند تشخیصی قادر به القای ‏SCE‏ یا آسیب‌های كروموزومی نیست. بنابراین، در حال حاضر گواهی مبنی بر القای اثرات ژنتیك توسط التراسوند پزشكی و خطر سلامتی آن برای پرسنل بالینی وجود ندارد.

‏● اثرات زیستی التراسوند تشخیصی: زیر سطح كنترل

برخلاف تشعشعات یون‌ساز، التراسوند باعث یون‌سازی نمی‌شود، ولی این اثر مترادف با بی‌اثر بودن از نظر زیستی نیست. اثرات زیستی التراسوند می‌تواند گرمایی (تغییرات بافت كه مستقیماً در اثر افزایش دما توسط موج التراسوند پدید می‌آید) یا غیر گرمایی (مكانیكی) باشد. اثرات غیرگرمایی خود شامل دو دسته حفره‌سازی و غیر حفره‌سازی می‌شد. حفره‌سازی پدیده‌ای است كه در آن ریزحباب‌هایی از گازهای موجود در بافت‌های زنده‌ای مثل ریه یا روده شكل می‌گیرد. امواج صوتی باعث می‌شود كه این ریزحباب‌ها به طور منظم منبسط و منقبض شود، به عبارت دیگر دچار ضربان یا تشدید شود. در هنگام ضربان، حباب‌ها امواج صوتی ثانویه‌ای در تمام جهات از خود ساتع می‌كند.

این امواج ثانویه می‌تواند تصاویر التراسوند را بهبود ببخشد، چرا كه به سمت مبدل منعكس شده و اطلاعات بیشتری تولید می‌كند. به همین خاطر پزشكان در پاره‌ای از اوقات حباب‌های مصنوعی (به نام ماده حاجب) را قبل از ثبت تصاویر التراسوند به بدن تزریق می‌كند، به عنوان مثال هنگام تصویربرداری از سیستم گردش خون چرخه‌های فشردگی ریزحباب‌ها در اثر فشارهای مثبت و منفی باعث حركت‌های ثانویه، فشار برشی محلی بالا در بافت و ایجاد ریز جریان‌هایی از مایعات احاطه كننده می‌شود. هنگامی كه التراسوند تشخیصی بر روی ریه یا روده حیوانات آزمایشگاهی تمركز داده شود، این اثرات حفره‌سازی می‌تواند منجر به گسیختگی رگ‌های بسیار كوچك خونی شود. ‏

التراسوند همچنین می‌تواند اثرات مكانیكی دیگری را تولید كند كه برای ایجاد نیازی به حباب ندارد. این اثرات شامل تغییر نیرو، فشار و گشتاور و نیز جریان مایعات است. این تغییرات به ترتیب می‌تواند باعث ایجاد صداهای قابل شنیده شدن، تغییرات الكتریكی غشای سلول (كه آن را نسبت به مولكول‌های بزرگ تراوا می‌كند)، حركت و توزیع مجدد سلول‌ها در مایع و آسیب‌ سلول شود. در آزمایشات صورت گرفته بر روی حیوانات، هنگامی كه جریان یك مایع به یك جسم جامد نزدیك می‌شود، برش می‌تواند اتفاق بیفتد و این امر می‌تواند باعث آسیب دیدن پلاك‌های خونی و لخته شدن غیرعادی خون شود. (ترومبوز). هنوز مشخص نشده است كه این اثرات تا چه حدی در انسان‌هایی كه در معرض التراسوند قرار می‌گیرند. ظاهر می‌شود.

پرواضح است كه اثرات بالینی التراسوند وابسته به ویژگی‌های موج صوتی، حساسیت و تضعیف بافت در معرض و زمان عرضه است. شدت التراسوند (چگالی توان صوتی در واحد سطح)، فركانس مبدل و حالت دستگاه (پیوسته یا پالسی)، همه از عوامل تأثیرگذار بر اثرات بالینی التراسوند است. ولی در مجموعه‌های كلینیكی، مقدار دقیق انرژی التراسوند كه بر بافت هدف اثر می‌گذارد نامعین باقی مانده است. چرا كه بسیاری از عوامل تكنولوژیك و بیولوژیك انرژی را تعدیل می‌كند. میلیون‌ها تركیب از آرایشات كنترلی می‌تواند بر خروجی ماشین اثر گذارد:‌ از جمله شاخص مكانیكی، حالت تصویرگیری، مدت عرضه، فركانس بهینه، نیاز به تزریق حباب‌های مصنوعی و نوع و ضخامت بافت در معرض.‏

نویسنده: امین عصاره-دکتر منصور وفا دوست

پست الکترونیکی: [e-mail]

---