Podróż w głąb siebie: jak zbadać ludzkie ciało?

Biorąc pod uwagę niebezpieczeństwa czyhające w naturze, człowiek zapewne dość szybko dowiedział się, że skórzasto-mięśniowy worek zawiera w środku czerwone i miękkie organy. Z większym zainteresowaniem przyjrzano się ciału w starożytnym Egipcie. Narzucającym się powodem jest rytualne chowanie zwłok. Mumifikacja wymagała wycięcia narządów wewnętrznych z jam ciała, w pierwszej kolejności mózgu, który początkowo upłynniano, by później wydobyć go przez nos. Nie służyło to jednak zrozumieniu anatomii człowieka.

Wiwisekcje w Aleksandrii

Za jeden z pierwszych podręczników medycznych uznaje się tzw. papirus Edwina Smitha, pochodzący sprzed 5 tys. lat. Tekst w formie nie różni się wiele od współczesnych medycznych publikacji – jest to zbiór 48 przypadków klinicznych z zakresu medycyny urazów. Obok metod leczenia pojawiają się również opisy anatomiczne mózgu i rdzenia kręgowego. Pomimo tych zalążków wiedzy anatomicznej Egipcjanie nie prowadzili zaawansowanych badań nad ludzkim ciałem. Sekcje w ogóle nie wchodziły w grę. Nawet proces balsamowania ciała uważany był za niegodny, a stałym rytuałem pogrzebowym było obrzucenie kamieniami przez rodzinę zmarłego osób wykonujących mumifikację.

Rozkwit anatomii nastąpił w III w. p.n.e. w Aleksandrii, która była wówczas jedynym miejscem na starożytnej mapie świata umożliwiającym naukowcom wykonanie sekcji zwłok w celach badawczych, choć nie trwało to długo. W odpowiednim miejscu i czasie znalazł się grecki lekarz Herofilos. Jego badania zaowocowały dokładnymi opisami układu nerwowego i oka, ze szczególnym uwzględnieniem warstw. Jako pierwszy zauważył też nerwy czaszkowe oraz nadał dwunastnicy jej nazwę (wyliczył, że ma ona długość dwunastu palców).

Szczytem liberalnego podejścia do nauki Ptolemeusza I, za którego panowania Aleksandria stała się prężnym ośrodkiem naukowym (m.in. za sprawą założonej przez tego władcę Biblioteki Aleksandryjskiej), było pozwolenie na „sekcje” na żywych ludziach. Wykonywanie przez Herofilosa wiwisekcji potwierdzają Celsus i Tertulian, a ten ostatni twierdzi, że ofiarami tych badań stało się sześciuset więźniów i, potępiając Herofilosa, nazywa go „lekarzem-rzeźnikiem”. W historii poza Aleksandrią wiwisekcjami na ludziach zhańbiły się jeszcze III Rzesza i Japonia w czasie II wojny światowej.

Jednak współcześni historycy kontestują fakt wykonywania wiwisekcji przez Herofilosa. Badania Greka są znane jedynie z doniesień innych autorów. Do naszych czasów nie zachowała się żadna jego praca. A to właśnie opisy i szkice mają w anatomii największe znaczenie. Rozwój anatomii przypomina badanie nieodkrytych lądów. Anatomowie przez lata kreślili przebiegi naczyń i nerwów, niczym kartografowie przebiegi rzek, by ich następcy do już istniejących dodawali kolejne odkrycia. Te mapy ludzkiego ciała z czasem stawały się coraz doskonalsze i pełne kunsztu.

Anatomiczny spektakl

Pierwszym dziełem dotyczącym anatomii wydanym drukiem była bogato ilustrowana praca „De humani corporis fabrica” Wesaliusza z połowy XVI w. Wiele rycin obecnych na jej kartach, autorstwa jednego z uczniów Tycjana, Jana van Calcara, do dziś można uznać za niezwykle precyzyjne, a przy tym wartościowe artystycznie. Rysunki często przedstawiają otwarte zwłoki lub szkielety w dynamicznych pozach na tle krajobrazów, roślinności i zabudowań. Jednocześnie Wesaliusz naprawił merytoryczne błędy poprzedników i wprowadził anatomię na drogę ku nowoczesności.

Po nim wysypał się worek z kolejnymi odkryciami. Do końca XVII w. Bauhin odkrył połączenie jelita cienkiego z grubym, Wirsung przewód wewnątrz trzustki, a Eustachi trąbkę słuchową. Eponimy od ich nazwisk do dziś używane są powszechnie w medycynie. Te sukcesy możliwe były dzięki znacznie swobodniejszemu podejściu do sekcji zwłok.

Przed Wesaliuszem najważniejszym źródłem wiedzy o organizmie człowieka były badania Galena. Prowadził je jednak głównie na zwierzętach, a jedynie sporadycznie obserwował wnętrze ludzkiego ciała, np. przy okazji urazów gladiatorów. Sam sekcji zwłok wykonać nie mógł.

Z czasem jednak badanie pośmiertne stało się podstawowym narzędziem i zaczęło służyć nie tylko nauce. Powstające w Europie teatry anatomiczne, początkowo tylko przy wydziałach medycznych uniwersytetów, cieszyły się ogromną popularnością wśród zamożnych mieszkańców – za wejście na pokaz należało odpowiednio zapłacić. Specjalnie przystosowane do takich medycznych spektakli pomieszczenia, gdzie ciekawość mieszała się z odrazą, były odwiedzane przez pisarzy, filozofów i malarzy, czego efektem są np. liczne obrazy przedstawiające „lekcje anatomii”, w tym te najsłynniejsze, autorstwa Rembrandta. Aby umilić widzom wieczór krojenia zwłok, anatomowie decydowali się często na okraszenie seansu muzyką. W występie brał udział również narrator, który na bieżąco opowiadał widzom co kroi, wycina i wygrzebuje operator.

W czasie pobytu w Padwie w 1618 r. Hieronim Morsztyn, polski poeta okresu baroku, odwiedził pierwszy na świecie teatr anatomiczny. To, co zobaczył, mocno go poruszyło. Lekcjom anatomii poświęcił dwa wiersze. Oto fragment „Do Abrahama Maciejowskiego o anatomijej białogłowskiej”:

Bodajże go kat samego ćwiartował,

Tak jako wczora niebogę katował,

Owę niewiastę, po śmierci chudzinę

Właśnie jak rzeźnik w jatkach cielęcinę.

Aż dziś czuję jakąś w sercu trwogę,

Ani na białą płeć spojrzeć nie mogę,

Co sobie wspomnię na owe brzydkości,

Którem w nieczystej wczora cielesności

Na oko widział, kiedy ją rozbierał

Po żyłach i gdy w jej wnętrznościach gmerał (...).

Można pomyśleć, że skoro badanie budowy organizmu trwa od setek lat, to anatomia nie ma już przed nami tajemnic. Dokładne schematy, opisy wszelkich anatomicznych odmienności, a nawet ich procentowy udział w populacji, co często przydaje się operującym chirurgom, mogą dać poczucie, że anatomia jest ­nauką skończoną. Tymczasem po ponad dwóch mileniach od badań naukowców z Aleksandrii odkryto, że mózg, a właściwie opony, którymi jest otoczony, posiadają naczynia limfatyczne. Wcześniej powszechnie uznawano, że mózg takich naczyń nie posiada. W 2015 r. w „Nature” naukowcy z Uniwersytetu w Wirginii opisali je w mózgu myszy, a dwa lata później przy pomocy nowych technik obrazowania zostały odkryte u ludzi.

Prześwietlenie w sklepie obuwniczym

Ku radości naukowców, lekarzy i zwykłych poszukiwaczy sensacji pod koniec XIX w. pojawiła się nowa możliwość zaglądania do wnętrza ciała. Jak głosi legenda powielana przez biografów, Wilhelm Roentgen odkrył promieniowanie X przypadkowo. W listopadzie 1895 r. pracował nad promieniowaniem katodowym wytwarzanym przez specjalne lampy wyładowcze. Jedną z nich postanowił szczelnie osłonić nieprzepuszczalnym dla światła materiałem i wówczas na fluorescencyjnym ekranie ujrzał delikatną poświatę.

Następne tygodnie upłynęły niemieckiemu fizykowi na sprawdzaniu, czy efekt można wytłumaczyć znanymi wówczas zjawiskami, oraz na poszukiwaniu materiału, który będzie w stanie zatrzymać nowo odkryte promienie. Promienie prześwietlały biurko, książki i płótna. Medyczne zastosowanie objawiło się Roentgenowi, gdy skierował promienie na dłoń swojej żony Anny. Na ekranie po piętnastu minutach naświetlania ukazał się cień kości frau Roentgen, która miała wtedy powiedzieć, że zobaczyła własną śmierć.

Ponieważ uzyskanie promieniowania wymagało stosunkowo prostego i dostępnego sprzętu, metoda szybko się spopularyzowała. W ciągu roku od ogłoszenia światu odkrycia powstało ponad tysiąc artykułów naukowych bazujących na promieniach X, a warto wspomnieć, że towarzyszyła im nie mniejsza liczba tekstów w prasie popularnej. Nic więc dziwnego, że zdjęcia rentgenowskie stały się również fenomenem społecznym, a ich wykorzystanie wykraczało daleko poza fizykę i medycynę.

Bezkrwawa metoda umożliwiająca podgląd wnętrza ciała, pozwalająca ujrzeć szkielet, a czasami delikatny zarys narządów, pobudzała wyobraźnię. Profesor Sylvia Pamboukian nazywa reakcję angielskiego społeczeństwa końca epoki wiktoriańskiej na odkrycie Roentgena „szałem na promienie X”. Zdjęcie ręki żony Wilhelma Roentgena obiegło prasę i stało się czymś na wzór współczesnego internetowego mema. Jak pisali wówczas autorzy pisma „Quarterly Review”: „Możliwości promieni rentgenowskich są dziś oczywiste dla każdego człowieka z ulicy, pojawiają się na każdej sali wykładowej, w karykaturach komiksowych i w teatrze”.

Z dobrodziejstwa promieni X można było skorzystać na wielu publicznych wystawach i przedstawieniach. Zdjęcia wykonywali medycy, inżynierowie i bardzo często fotografowie. Kto chciał, mógł pooglądać swój lub cudzy szkielet. Portret kości ręki przyodzianej w obrączkę (na wzór dłoni Anny Roentgen) był uważany za wyznanie wierności małżeńskiej, zapowiadające wypełnienie słów przysięgi „nie opuszczę cię aż do śmierci”. W amerykańskich sklepach obuwniczych jeszcze w latach 50. stosowano promienie rentgenowskie, by sprawdzić, czy rozmiar buta jest odpowiedni.

Nowoczesna depilacja

Dzięki kolejnym udoskonaleniom metody powstała nowa forma prześwietlenia nazywana skopią, pozwalająca uchwycić ruch. Wiąże się ona z dłuższym czasem napromieniowania i wyższym ryzykiem powikłań. Strach pomyśleć, na jakie promieniowanie narażał się człowiek spacerujący ulicami Londynu w 1896 r., ale któż po tak ekscytującym odkryciu miał czas przejmować się skutkami ubocznymi? Jednym z nich jest łysienie, ale i ono zostało uznane za cudowną właściwość nowego zjawiska i zaczęto używać promieni w kosmetologii, jako metodę depilacji.

Odkrycie Roentgena było jednym z pierwszych tak powszechnie zauważonych przełomów w nauce. Jak pisze prof. Pamboukian, „promienie X pozwoliły każdej opiekunce wziąć udział w wielkim dyskursie nauki”. Z wielką nauką obcowało się na każdym kroku, bo promienie X jako chwyt marketingowy pojawiały się zupełnie bez uzasadnienia na paście do butów, opakowaniu leków przeciwbólowych i maszynce do golenia. Były też „rentgenowskie” wyciskacze do cytryn i młynki do kawy, a nawet whisky.

Nie brakło również głosów krytycznych. Promienie, które pozwalają prześwietlić skórę i ludzkie mięśnie, to przecież ogromne zagrożenie dla prywatności. Na okładce niemieckiego czasopisma satyrycznego „Der Floh” przedstawiono Roentgena z kamerą i ludzi, którzy w panice uciekają przed jego promieniami, bojąc się, że naukowiec odkryje wszystkie ich sekrety.

Oczywiście głównym obszarem wykorzystania promieni rentgenowskich stała się diagnostyka i leczenie. Gdy wykonuje się zdjęcie RTG, promienie przechodzą przez ciało i docierają do kliszy. Narządy, które pochłoną część promieniowania, pojawiają się na zdjęciu jako ubytki, czyli zacienienia. Najbardziej pochłaniającą strukturą są kości, dlatego widać je najwyraźniej. Narządy miękkie, takie jak wątroba czy żołądek, nie są widoczne na zdjęciu.

W artykule z 1906 r. podsumowującym dekadę po odkryciu promieni X doktor Czesław Barszczewski, szef pracowni rentgenowskich w szpitalach w Warszawie, wymienia wiele problemów, które nie zostały rozwiązane przez nową metodę. Zauważa m.in., że „drogą radiografii nie udaje się rozpoznawać ulcus od carcinoma ventriculi”. Odróżnienie wrzodu żołądka od nowotworu jest w istocie niemożliwe przy pomocy zdjęcia RTG. Aby precyzyjnie zdiagnozować te dwie choroby, trzeba ujrzeć wnętrze organizmu na własne oczy, najlepiej bez konieczności rozcinania jego powłok. W tym celu można skorzystać z naturalnych otworów ciała.

Połykacze mieczy

Na pomysł taki wpadł niemiecki lekarz Adolf Kussmaul, gdy obserwował połykaczy mieczy. Jeśli są oni w stanie tak ułożyć swoje ciało, by jama ustna, gardło i przełyk stanowiły prostą drogę do żołądka, to można wsadzić w ten sposób rurę z otworem pozwalającą zajrzeć do wnętrza. Gastroskop Kussmaula z 1868 r. był właśnie taką sztywną rurą, dla której źródłem światła była świeca i system luster. Po testach, jakie wykonał na połykaczu mieczy, okazało się, że zarówno widoczność, jak i komfort pacjenta nie były mocną stroną urządzenia. Przewód pokarmowy, średnio długości 9 metrów, ma skomplikowany układ zagięć, pętli i zwężeń. Warunki do obserwacji w środku nie są sprzyjające – jest ciemno, wilgotno, a całość, z powodu ruchów perystaltycznych, porusza się bez ustanku. Dlatego sukcesem było pierwsze w dziejach zbadanie żołądka żywej osoby bez otwierania jamy brzusznej.

Gdy Kussmaul wraz z cyrkowcami opracowywał pierwszy gastroskop, inny naukowiec Jan von Mikulicz-Radecki, austriacki lekarz polsko-niemieckiego pochodzenia, dopiero rozpoczynał studia medyczne w Wiedniu. Nieco ponad dekadę później Mikulicz prowadził własne badania nad gastroskopami, korzystając m.in. z pomocy starszej kobiety, u której, jak podają źródła, odkrył niezwykłą zdolność do połykania przedmiotów. Endoskop Mikulicza to również sztywna rura z soczewkami, na której końcu znajduje się wygięty w kształt litery U drut platynowy otoczony szkłem i systemem wodnego chłodzenia. Drut podłączony do baterii był źródłem światła, które jednak szybko się nagrzewało i mogło powodować uszkodzenia błony śluzowej. Oparzenie mogło być zresztą najmniej groźnym powikłaniem, bo cała metoda groziła także perforacją dolnego odcinka przełyku.

Ograniczenie ryzyka przedziurawienia przewodu pokarmowego poprzez stworzenie giętkiego przewodu było przez długie lata nieosiągalnym ideałem. Impas przełamał ojciec współczesnej gastroenterologii Rudolph Schindler. Dalszy odcinek jego endoskopu z 1932 r. był wykonany z elastycznego materiału, w którym znajdowały się soczewki przenoszące obraz z zakrzywionej końcówki do dalszych części urządzenia. Średnica sprzętu razem z kanałem powietrznym, który pozwalał przeczyścić soczewkę i poprawić widoczność, wynosiła 1,2 cm. Wkrótce potem dodano kolejny kanał, dzięki któremu możliwe było pobieranie wycinków do badania mikroskopowego, ale to zwiększyło średnicę do 1,5 cm.

Od drugiej strony

Dzięki Basilowi Hirschowitzowi, amerykańskiemu lekarzowi z Uniwersytetu w Michigan, i zastosowaniu przez niego światłowodów w 1957 r., współcześnie używane endoskopy są całkowicie giętkie i dużo cieńsze. Co ciekawe, pierwszym żołądkiem, który prof. Hirschowitz zbadał przy pomocy swojego wynalazku, był jego własny.

Wszystkie te przełomy stały się również udziałem endoskopii, która rozpoczyna się z drugiej strony przewodu pokarmowego. Wraz z rozwojem techniki endoskop sięgał coraz dalej. Dziś panendoskopia, bo tak nazywane jest badanie górnego odcinka przewodu pokarmowego, pozwala diagnozować choroby przełyku, żołądka i dwunastnicy, kolonoskopia pozwala zobrazować jelito grube na całej długości od odbytu aż do zastawki Bauhina, czyli połączenia jelita grubego z cienkim. Obraz nie pojawia się już tylko na wystającym z pacjenta końcu endoskopu, ale na monitorze. Co więcej, możliwe jest również endoskopowe usuwanie polipów, które mogą być zmianami nowotworowymi na wczesnym etapie, tamowanie krwawień i leczenie zwężeń, a nawet obrazowanie dróg żółciowych i usuwanie z nich kamieni.

Jedyną częścią ciała, do której rutynowo nie sięga oko lekarza, jest jelito cienkie, choć takie możliwości dziś również się pojawiły. Jedną z nich jest endoskopia kapsułkowa, stosowana powszechnie od 2001 r. Pomysł, by oglądać wnętrze ciała z perspektywy bohaterów kreskówki „Było sobie życie”, jest niezwykle prosty koncepcyjnie, choć skomplikowany technicznie. Pacjent połyka kamerę z nadajnikiem, który wysyła nagrany film do rejestratora. Kapsułka po opuszczeniu jelita nie jest odzyskiwana ani powtórnie wykorzystywana.

W badaniu endoskopowym ogromne znaczenie ma możliwość pobrania wycinków do badania histopatologicznego. Obecność guza można wykryć różnymi metodami, ale dopiero badanie pod mikroskopem przez patomorfologa pozwala z całą pewnością ocenić jego typ, złośliwość i z dużym prawdopodobieństwem podać rokowanie. Ale nie zawsze pobranie tkanki jest stosunkowo tak łatwe, jak z przewodu pokarmowego. Uzyskanie dostępu do guza mózgu jest dużo trudniejsze, jednak radiologia dysponuje metodami, które pozwalają na ocenę składu chemicznego tkanki bez otwierania czaszki.

Zaglądanie do (kostnej) puszki

Tkanka mózgu to nie tylko neurony, ale też ogromna liczba dodatkowych komórek, takich jak astrocyty, mikroglej i oligo­dendrocyty. Wszystkie one produkują substancje, których ilość i proporcje w tkance są określone w warunkach fizjologicznych. Gdy w zdrowej tkance pojawiają się komórki nowotworowe, te proporcje mogą zostać zaburzone.

Metodą umożliwiającą zbadanie składu chemicznego tkanki zamkniętej w kostnej puszce ludzkiej czaszki jest spektroskopia mas rezonansu magnetycznego. Związki chemiczne znajdujące się w polu magnetycznym wytwarzanym przez aparat emitują określony sygnał, który pozwala je zidentyfikować i ocenić ich ilość w tkance. W badaniu mózgu analizie podlegają m.in. N-acetyloasparaginian (NAA), kreatyna i cholina. Przykładowo, NAA jest związkiem produkowanym w dużej ilości przez neurony, zatem jego spadek lub brak w badanej tkance może wskazywać na przerzut nowotworowy do mózgu. Z kolei duża przewaga choliny w stosunku do kreatyny sugeruje wysoki stopień złośliwości guza. Odpowiednia interpretacja wyniku daje spore możliwości diagnostyczne.

Jeśli anatomów można porównać do pierwszych podróżników, odkrywców lądów czy kartografów, to współczesne etapy badania ludzkiego ciała przypominają już bardziej wysiłki fizyków i kosmologów, próbujących zrozumieć cały mikrokosmos naszego ciała. ©