Sztuczna inteligencja w rezonansie magnetycznym pozwala dostrzegać niuanse

Czym w ogóle są ścięgna i jaką rolę pełnią?

Ścięgno to struktura łącząca bezpośrednio mięsień z kością. Przenosi ona pracę mięśnia na ruch kończyny. Składa się z włókien kolagenowych wykazujących pewną sprężystość – choć ledwo zauważalną. Pozwala to na elastyczną adaptację do ruchu przy jednoczesnym zachowaniu niezbędnej wytrzymałości tkankowej.

Kolejna struktura związana z narządem ruchu to więzadło. Za co odpowiada?

Więzadło ma budowę zbliżoną do ścięgna, z tą różnicą, że łączy przeważnie dwie kości. Stanowi główny element stabilizujący staw. Są to w istocie dwie kości połączone silnym, grubym pasmem włóknistym.

Czy można przypisać konkretne uszkodzenia do określonych aktywności sportowych? Takie uproszczone skojarzenie: uszkodzone więzadła to domena osób biegających po boisku i zjeżdżających na nartach, złamania niesie za sobą na przykład jazda konna, a urazy łokcia – tenis?

Generalnie każda dyscyplina i aktywność fizyczna charakteryzuje się określoną grupą typowych kontuzji. Dotyczą one wielu różnych tkanek, co zależy od samego mechanizmu zdarzenia oraz od tego, czy ma ono charakter ostry, czy przeciążeniowy (przewlekły).

U biegaczy długodystansowych dominują dolegliwości narządu ruchu wynikające z przeciążenia – chociażby zapalenie przyczepu ścięgna Achillesa lub złamanie zmęczeniowe. Natomiast w przypadku sprinterów częściej dochodzi do uszkodzenia mięśnia wskutek silnego skurczu włókien podczas gwałtownego przyspieszenia, gdy występują duże siły naprężenia. U biegaczy rzadziej diagnozujemy naruszenie ciągłości więzadeł, na przykład krzyżowego przedniego w kolanie czy w stawie skokowym. Te ostatnie są bardziej charakterystyczne dla sportów kontaktowych, takich jak piłka nożna.

Grajmy w piłkę, ale z głowąNaukowcy potwierdzili, że regularne treningi na murawie pomagają zachować świetne zdrowie. Trzeba jednak grać rozważnie, bo piłka nożna niesie za sobą również pewne ryzyko urazów.

Czy zwichnięcie i skręcenie to to samo?

W radiologii mówimy o skręceniu, gdy następuje przekroczenie fizjologicznego zakresu ruchu w stawie z następowym uszkodzeniem jego elementów. O zwichnięciu świadczy sytuacja, w której dodatkowo dochodzi do całkowitego przemieszczenia – czyli potocznie mówiąc: kość wypada poza obrys stawu. W diagnostyce obrazowej zwykle stosujemy pojęcie skręcenia jako ogólnego uszkodzenia stawu i staramy się dokładnie ocenić, które z tkanek ucierpiały.

Jak możemy minimalizować ryzyko takich zdarzeń podczas aktywności?

Profilaktyka obejmuje szereg działań. Pierwszą i kluczową kwestią jest odpowiednie przygotowanie, w tym właściwa rozgrzewka. Wiele osób na początku intensywnego uprawiania sportu obserwuje skokowy progres i odnosi wrażenie, że ich wydolność stale rośnie. Układ oddechowy, krążenia, a nawet mięśnie szybko adaptują się do większych obciążeń – niestety kości robią to znacznie wolniej. Tkanka kostna po prostu nie nadąża za tak szybkim wzrostem intensywności. W efekcie pojawiają się złamania zmęczeniowe, ponieważ proces przebudowy kości trwa dłużej.

Mamy siłę oraz dobrą kondycję, biegamy coraz dłużej i dalej, ale kościec nie jest na to gotowy. Dlatego planując systematyczny rozwój w danej dyscyplinie, warto trenować pod okiem profesjonalisty, który właściwie dawkuje obciążenia. Pozwala to uniknąć wielu kontuzji. Nie wolno też pomijać zdrowego stylu życia – regularny ruch, zbilansowana dieta i regeneracja wspierają prawidłowe funkcjonowanie całego organizmu.

Do jakich złamań najczęściej dochodzi u biegaczy?

Jeśli chodzi o zmiany zmęczeniowe, zazwyczaj dotyczą one podudzia (kości piszczelowej lub strzałkowej), kości śródstopia albo szyjki kości udowej. To najbardziej typowe lokalizacje, choć niejedyne. Przy intensywnym wysiłku takie złamanie może pojawić się niemal wszędzie. Przykładowo u kolarzy wyczynowych, utrzymujących głowę w długotrwałej pozycji wymuszonej, bywa diagnozowane zmęczeniowe pęknięcie wyrostka kolczystego w kręgosłupie szyjnym – co oczywiście nie grozi większości amatorów.

Podejmując aktywność, często przeciążamy organizm i dochodzi do mikrourazów mięśni, stawów czy kości. Często nie mamy o nich pojęcia, bo szybko ulegają samoregeneracji. Gdy jednak stale zwiększamy obciążenia i zaburzamy naturalną równowagę, ryzyko poważniejszych uszkodzeń gwałtownie rośnie.

Jakie objawy kliniczne towarzyszą tym stanom? Czy na ich podstawie można postawić wstępne rozpoznanie?

Są sytuacje, w których rozpoznanie stawia się natychmiast ze względu na charakterystyczny przebieg zdarzenia. Byłem świadkiem, jak mój kolega zerwał ścięgno Achillesa podczas gry w siatkówkę – wystartował do piłki i nagle się przewrócił. Opowiadał potem, że poczuł ból w łydce, jakby ktoś go mocno kopnął. Palpacyjnie można było wyraźnie wyczuć przerwę w ciągłości tkanki. Diagnoza zapadła w kilka chwil.

Nie oznacza to jednak końca postępowania. We współczesnej medycynie rozpoznanie to jedno, a precyzyjna ocena rozległości uszkodzeń i dobór metody leczenia to drugie. Niemniej przy bardzo charakterystycznych objawach, już na etapie wywiadu i badania fizykalnego wiemy, z czym mamy do czynienia. Lekarze medycyny sportowej, oglądając powtórki akcji meczowych, często trafnie określają typ kontuzji zawodnika na podstawie samego mechanizmu urazu i ułożenia kończyny.

Dodatkowo, jeśli po zdarzeniu w stawie gromadzi się płyn, ortopedzi rutynowo wykonują punkcję. Pojawienie się krwi świadczy o poważniejszym uszkodzeniu, a obecność krwi wraz z cząsteczkami tłuszczu wskazuje najczęściej na złamanie śródstawowe. To istotne wskazówki. Nie należy jednak stosować uproszczeń – skoro mocno puchnie, to struktura jest zerwana. Opuchlizna jest objawem alarmowym, ale sama w sobie nie determinuje charakteru uszkodzenia. Zawsze oceniamy pełen obraz kliniczny.

Radiolodzy wkraczają zazwyczaj do akcji po ortopedach, ale wykonywane przez nich badania są kluczowe do postawienia ostatecznego rozpoznania.

Zgadza się. Radiolog dołącza do procesu najczęściej po zebraniu wstępnego wywiadu. Dziś bez diagnostyki obrazowej rzadko stawia się ostateczną diagnozę. Przy podejrzeniu złamania zleca się zdjęcie rentgenowskie – jeśli potwierdzi ono uszkodzenie kości, wdraża się odpowiednie procedury. W sytuacji, gdy RTG nie wykazuje zmian, a stan kliniczny sugeruje poważny uraz, sięgamy po USG lub rezonans magnetyczny. Są one zalecane zawsze przy podejrzeniu uszkodzenia tkanek miękkich, czyli wszystkiego poza kośćmi. Te metody świetnie się uzupełniają.

Któraś z nich ma przewagę w konkretnych przypadkach?

Co do zasady rezonans magnetyczny dokładniej uwidacznia uszkodzenia struktur wewnątrzstawowych oraz tkanek położonych głęboko. USG z kolei doskonale sprawdza się przy ocenie zmian powierzchownych. Jest to badanie dynamiczne, co pozwala ocenić nie tylko samą anatomię, ale i funkcję danej struktury.

Wybór metody często zależy od dostępności sprzętu czy doświadczenia diagnosty. Są specjaliści wybitni w ultrasonografii, potrafiący dostrzec w niej więcej niż inni, jak również eksperci specjalizujący się w rezonansie. Dynamiczne USG umożliwia ocenę pracy mięśni, ścięgien i więzadeł w warunkach zbliżonych do naturalnych, co ma kluczowe znaczenie na przykład przy diagnostyce niestabilności stawu skokowego. Przykładamy głowicę i obserwujemy zachowanie tkanki w zgięciu, wyproście czy pod obciążeniem.

Należy jednak podkreślić, że obiektywne badania obrazowe – choćby najbardziej precyzyjne – są tylko elementem procesu diagnostycznego. Ostateczne rozpoznanie i plan leczenia opierają się także na badaniu fizykalnym, wywiadzie, testach funkcjonalnych czy wynikach laboratoryjnych. Stąd tak ważna jest ścisła współpraca interdyscyplinarna radiologów, ortopedów i fizjoterapeutów.

Jakie uszkodzenia diagnozuje się w USG, a jakie w rezonansie?

Często błędnie zakładamy, że brak zmian w rezonansie oznacza całkowity brak problemu. Bywa też, że pacjenci z prawidłowym wynikiem RTG dziwią się skierowaniu na dodatkowe USG lub rezonans. W medycynie nie ma jednego uniwersalnego narzędzia diagnostycznego – dobiera się je w zależności od wstępnych podejrzeń.

W idealnym modelu pacjent po badaniu fizykalnym u ortopedy otrzymuje spersonalizowaną ścieżkę diagnostyczną. Zazwyczaj zaczynamy od RTG, choć przy urazach mięśniowych metoda ta niewiele wnosi. Dla przykładu: więzadłokrzyżowe przednie w USG widać tylko częściowo, dlatego złotym standardem pozostaje tu rezonans magnetyczny. Podobnie jest z uszkodzeniami obrąbka stawowego w barku czy łąkotek w kolanie – w USG są one bardzo słabo widoczne lub wręcz niezauważalne.

Z kolei w badaniu ultrasonograficznym doskonale ocenimy struktury powierzchniowe, np. wspomniane ścięgno Achillesa czy więzadła stawu skokowego, wraz z ich oceną dynamiczną – co stanowi przewagę nad statycznym obrazem z rezonansu. Istnieją też obszary, gdzie obie metody dają porównywalne rezultaty – wtedy o wyborze decyduje łatwość dostępu do badania lub preferencje diagnosty.

Diagnostyka obrazowa nie zawsze daje jednak jednoznaczną odpowiedź...

Diagnostyka to nie jest prosta matematyka. Dlatego doświadczeni lekarze z dużą pokorą podchodzą do analizowanych obrazów. To proces wymagający wiedzy, zestawienia wielu zmiennych i świadomości ograniczeń każdej z metod. Pacjenci oczekują natychmiastowej, pewnej diagnozy po pierwszym badaniu, tymczasem w praktyce rozpoznanie jest wypadkową obrazu klinicznego, wyników badań oraz testów dodatkowych.

Szczególnym wyzwaniem są pacjenci pediatryczni i sportowcy zawodowi?

To wyjątkowo wymagające grupy pacjentów. Spoczywa tu na nas ogromna odpowiedzialność. U dzieci, ze względu na nieukończony proces wzrostu, niewłaściwie zdiagnozowany problem może rzutować na całe dalsze życie. Z kolei u zawodowców decyduje o ich karierze.

Sportowcy wyczynowi doznają przeciążeń i kontuzji rzadko spotykanych u amatorów. Uprawianie sportu to ich praca – każda przerwa oznacza straty zawodowe i finansowe. Gdy zawodnik przygotowuje się do igrzysk olimpijskich przez cztery lata, uraz może zaprzepaścić cały ten trud. Takiego pacjenta trzeba postawić na nogi niezwykle szybko, co wymaga zupełnie innego podejścia diagnostyczno-terapeutycznego.

Czego jeszcze potrzeba medycynie, by diagnozować jeszcze celniej?

Sądzę, że rezonans magnetyczny stanie się jeszcze powszechniejszym narzędziem. Zdecydowanie wzrosła jego dostępność – kiedyś przypadał jeden aparat na całe województwo, dziś funkcjonuje po kilka w jednym mieście. To metoda bezpieczna. Nie wykazano szkodliwego wpływu pola elektromagnetycznego na zdrowie, dlatego – w przeciwieństwie do RTG czy tomografii komputerowej emitujących promieniowanie jonizujące – rezonans można bezpiecznie powtarzać, np. w badaniach kontrolnych.

Mniej mówi się o tym w mediach, bo nie jest to tak medialne jak chatboty, ale w rezonansie sztuczna inteligencja odgrywa rewolucyjną rolę. Bazując na zaawansowanych algorytmach, AI potrafi precyzyjnie odtworzyć obraz z relatywnie niskiego sygnału. Kiedyś uzyskanie dobrego sygnału wymagało długiej ekspozycji. Gdy zaczynałem pracę, badanie kolana trwało pół godziny. Dziś, dzięki akceleratorom AI, to samo badanie wykonujemy w 10 minut, uzyskuje się przy tym czterokrotnie wyższą rozdzielczość. Widzimy nieporównywalnie więcej szczegółów anatomicznych.

Co więcej, sztuczna inteligencja potrafi wygenerować z danych rezonansu syntetyczne obrazy odpowiadające tomografii komputerowej czy zdjęciu RTG. Choć rozwiązanie to jest obecnie na etapie badań klinicznych, wyniki są obiecujące – wykonując jedno badanie, zyskujemy informacje z trzech różnych metod. AI potrafi też dostrzec subtelne niuanse niedostrzegalne dla ludzkiego oka. Może na przykład zasygnalizować, że u pacjenta badanego z powodu dyskopatii widoczne są cechy sugerujące potrzebę diagnostyki w kierunku osteoporozy. To doskonale pokazuje, jak algorytmy wspierają pracę radiologa.

W rezonansie więzadła krzyżowego przedniego, wykonywanym tradycyjną techniką, widzieliśmy w uproszczeniu jednorodne czarne pasmo świadczące o prawidłowej strukturze. Dziś, pracując na aparacie 3-teslowym z technologią AI, widzę tę strukturę w całej jej złożoności anatomicznej. Rozróżniam poszczególne pęczki włókien i otaczającą je tkankę łączną, a nawet pojedyncze naczynia krwionośne. Mógłyby one wskazywać na przykład na drobne blizny po przebytych mikroUrazach, co wcześniej było niezwykle trudne do wykazania.

A to przekłada się bezpośrednio na precyzję leczenia?

Nawet jeśli obecnie część tych informacji wydaje się mało istotna z punktu widzenia codziennej praktyki klinicznej, to pojedynczy zauważony szczegół może w przyszłości zmienić standardy postępowania i poprawić wyniki terapeutyczne. Badania nad wykorzystaniem tych szczegółowych danych stale trwają. Z czasem okazuje się, że pozornie nieistotne detale mają kluczowe znaczenie dla podejmowanych decyzji medycznych.

Sztuczna inteligencja ma zastąpić radiologaPoznański ośrodek jako jedyny w kraju przetestuje algorytmy w masowej profilaktyce onkologicznej. Sztuczna inteligencja ma docelowo zastąpić jednego z dwóch lekarzy opisujących mammografię, co pozwoli skrócić czas oczekiwania na wynik z kilku tygodni do zaledwie kilku dni i szybciej wykrywać nowotwory.

Przeczytaj także: „Mój przyjaciel bot”.