Tıbbi Holografi: Görüntüleme Yöntemlerindeki Gelişmeler, Bilimkurgu Filmlerini Gerçek Kılabilir!

Hologram bir konsept halinde düşünüldüğünde, ilk olarak Star Wars'ta Princess Leia'nın hologramının Obi van Kenobi'ye R2D2 aracılığı ile ulaştığı o sahnede görsel hali ile hayatımıza girdi. Prenses, "Bana yardım et Obi van Kenobi!" diyordu. Bilim, her daim olduğu gibi bu hayal ürününü gerçekleştirmeye azmetti ve hatta, çok yaklaştı. 1948'de Dr. Dennis Gabor'a Nobel Ödülü kazandıran bu konsepti günlük hayatımızda kullanmaya sandığımızdan çok daha yakın olabiliriz.

Tıbbi görüntüleme yöntemleri, modern teknolojinin getirdiği imkanları kullanarak hastaya minimum zarar verme prensibiyle, en iyi görüntüyü elde etmeyi amaçlar. X-ışınının translüminesan özelliğinden faydalanarak ve adeta "yanlışlıkla" keşfedilen 2-boyutlu görüntüleme yöntemlerinin yerini radyasyon kullanmaksızın, daha hızlı ve daha gerçekçi görüntü verebilenleri almaktadır.

İnsan vücudunun X-ışınına verdiği tepkinin farklı olan dokularının görüntülenmesi hem tanı hem de tedavi için her zaman son derece önemli bulunmuştur. Öyle ki, görüntüleme eşliğinde tedavinin gerçekleştirilmesi, birçok branş için altın standart halindedir. Örneğin; kemik dokusu X-ışını ile çalışan görüntüleme yöntemlerinde izlenmesi kolay ve başarılı bulunurken, yumuşak doku maalesef yetersiz görüntülenmektedir. X-ışınını geçiren dokular radyolusent/hipodens olarak izlenirken; X-ışınını absorbe eden dokular radyoopak/hiperdens olarak görülmektedir. Sert dokuların radyoopak olarak izlenmesi, bunlara ait patolojilerin tanı ve tedavilerinde önemli bir role sahiptir.

2 Boyutun Sınırları...

Ne var ki sert dokuya ait başlangıç lezyonlarının X-ışını ile görüntü vermesi çoğu zaman mümkün değildir ve klinisyenin fark etmesi mümkün olmayabilir. Elde edilen görüntü, alışık olduğumuz "gri tonlarında" izlenirken, patolojinin verdiği gri tonunun ayırt edilmesi görüntüleme cihazına, görüntünün incelendiği ekranın kalitesine, inceleyen hekimin ton ayırıcılığına ve göz yorgunluğuna, ortamın ışıklandırılmasına bağlıdır. Bu faktörlerin büyük kısmı mühendislik çalışmalarına bağımlıdır ve görüntüleme yöntemlerinin kalitesinin artması tanı ve tedavi planlamasını kolaylaştırır.^[1]

Holografik görüntünün tam anlamıyla bilimkurgu filmlerindeki gibi izlenmesi için, görüntünün görüntüleyiciye temas etmiyor olması gerekir. Uzayda oluşan görüntü, görüntü alanı derinliğinin arttırılması sayesinde görüntüleyici bir ekipmana temas etmez. Görüntülenmek istenen doku, diğer organ ve yapılardan bağımsız olarak izlenebilmelidir. Klinisyen, görüntü üzerinde büyütme-küçültme yapabilmeli, görüntünün yer ekseni ile yaptığı açıyı değiştirebilmelidir. Bu teknoloji tıbbi görüntüleme haricinde oyun teknolojisinde, savaş teknolojilerinde ve mühendislikte de kullanılması beklenen bir gelişmedir.

Tıbbi Holografi Mümkün Olabilir!

Hologramlar, Star Wars sayesinde hayatımıza ilk girdiğinde bir hayalden ibaret olmasına karşın, 3-boyutlu ve renkli görüntüleme yöntemlerinin gelişmesiyle artık o kadar da imkansız değildir! "Hologram" kelimesi terminolojik olarak incelendiğinde "bütün" anlamına gelen holos ve "ileti" anlamına gelen gram sözcüklerinden türetildiği görülür. Bir iletinin anlık olarak ve bütün halinde alıcıya iletilmesi prensibini hedef alır.

Ultrasonografik Holografi

İsrail'de Schneider Children’s Medical Center isimli kurumda yapılan bir klinik çalışmada, 8 hastanın kalbi "hologram" olarak, 3 boyutlu ve eşzamanlı görüntülenebilmiştir. Klinisyenlerin özel herhangi bir gözlük dahi kullanmadığı bu görüntüleme yöntemi eşliğinde kardiyak girişim gerçekleştirilebilmiştir. Royal Philips firmasının "dalga yüzü rekonstrüksiyonu" prensibini kullanarak 3-boyutlu görüntüleme elde ettiği bu çalışma, aslen yaygın olarak kullanılan ultrasonografik yöntemlerden esinlenilmiştir.^[2]

Manyetik Rezonanslı Holografi

Ultrasonografi haricinde, Manyetik Rezonans ile Görüntüleme (MRI) yönteminde izlenen gelişmeler de hologramı mümkün kılabilir. Geleneksel MR görüntüleme yönteminin prensibi, basitçe bir manyetik alan oluştulması ve vücuttaki hidrojen atomlarının hareketi ile görüntü elde edilmesidir. Hem ultrasonografi hem de MR ile elde edilen görüntü, X-ışını kullanılan geleneksel 2-boyutlu radyografilerin ve bilgisayarlı tomografilerin aksine, yumuşak dokuyu incelemek için ideal kabul edilir. MR teknolojisindeki gelişme ise, dedektör sayısının arttırılarak ve görüntü dedektörlerinin boyutlarının küçülmesi aracılığı ile görüntünün elde edilme hızının düşürülmesidir.

Üç boyutlu olarak ve eşzamanlıya yakın sürede MR görüntü elde edilmesi holografik görüntülerin oluşturulmasında bir basamaktır. Geleneksel MR'dan farklı olarak dönüşümlü bir manyetik alan oluşturulmaz, sabit bir manyetik alan üzerinde ve tek yönlü bir gradient oluşturur; ancak elde edilen görüntü ekran üzerinde yine 2 boyutlu olarak izlenir. Holografik görüntü ise ışığın sabit bir şekilde uzayda izlenmesi ile tam anlamıyla bekleneni karşılar. Bu nedenle güncel MR teknolojisi tam anlamıyla holografik olarak kabul edilmemektedir.^[3] 2014 yılındaki bir makalenin sonuç cümlelerinde MR cihazlarının geleceğiyle ilgili olarak araştırmacılar şöyle yazıyor:^[1]

ULTRA'nın tercih edilen düzenlemesinde, manyetik alan gradyanı tersine çevrilmesi yoktur. Kodlama, edinim boyunca yalnızca bir yönde uygulanan tek bir sabit alan gradyanı aracılığıyla desteklenir. Temel yenilik, çok daha küçük dedektörlerin piyasaya sürülmesidir, bu paradoksal olarak çok daha yüksek bir sinyal edinimi oranına olanak tanır. Herhangi bir zamanda, 3 boyutlu görüntünün tamamı, 2 boyutlu bir tabaka haline getirilebilen bir detektörde temsil edilir. Dolayısıyla, bir anlamda önerilen detektör, bir hologramdır.

Eğitim Odaklı Holografi

Hologramların yaygınlaşmasının bir başka avantajı ile, pandeminin global olarak olumsuz etkilediği yüz yüze sağlık eğitimi yahut öncesinde de pratik eğitim eksikliği izlenen sağlık eğitimi kurumları için başarılı bir eğitim aracı oluşudur. Kadavra, model, maket gibi araçlara erişemeyen öğrencilerin hologramlar üzerinde eğitim almasının ne kadar gerçekçi bir beklenti olduğu tartışma konusu olmakla beraber, bu tarz eğitim araçlarının mevcut olduğu durumlarda dahi hologram teknolojisiyle alınan eğitim kalitesinin nispeten yüksek olduğu konusunda hemfikir olunabilir.

Sonuç

Holografi, daha kullanışlı olduğu ve mevcut 3 boyutlu görüntüleme çözümlerinin eksikliklerini giderdiği için, 3 boyutlu görüntüleme sahasında muhtemelen bir devrim yaratacaktır. Bu teknoloji, hayatın her yönünü etkileme potansiyeline sahiptir, ancak özellikle tıbbi endüstrilerde işleri köklü bir şekilde değiştirebilir. Kalp hastalıklarının tedavisinde kullanılan görüntü rehberli tedavilerdeki gelişmeler; minimal invaziv ve cerrahi olmayan müdahalelerde; koroner müdahalelerde, aritmiler için kateter ablasyon tedavisinde ve kalp kapağı replasmanlarını içeren kateter bazlı yapısal kalp tedavilerinde yeni ufuklar açmıştır.

Her ne kadar Hollywood filmleri bu tür teknolojileri çok basitmiş gibi gösterse de, gerçek dünyada bugüne kadar klasik holografik teknolojinin kullanımı nispeten ilkel tasarımlarla sonuçlanmıştır. Ama artık her geçen gün, holografik teknolojide başka bir büyük gelişmeye tanık olmaktayız. True3D Viewer, EchoPixel, tıp uzmanlarına gerçek 3 boyutlu alanda hareket ettirilebilen, yakınlaştırılabilen veya manipüle edilebilen bir organ hologramı sağlayarak bu sorunu çözmeyi amaçlamaktadır. Bu yeni teknoloji, tıbbi uygulamaları büyük bir hızla iyileştirmeyebilir; ancak teşhis ve tedavi süreçlerini daha etkili hale getirebilir. Dahası, bu 3 boyutlu holografi, rahatsız edici fiziksel prosedürleri önleyebilir ve kalp veya beyin gibi karmaşık organlardaki sorunları tespit etmeye yardımcı olabilir.