روایت مغز: ابداع پنوموانسفالوگرافی

مقدمه

کشف اشعه ایکس توسط رونتگن، بی شک یکی از بزرگ‌ترین دست آوردهایی است که انسان در فرآیند تشخیص بیماری‌ها انجام داده است. در اواخر قرن نوزدهم، کاربرد اشعه ایکس در پزشکی به طور عمده محدود به تشخیص شکستگی‌ها و وجود اجسام خارجی در بدن بود. با ظهور و پیشرفت علم رادیولوژی، علاقه به استفاده از پرتوهای ایکس در فرآیند تشخیص بیشتر شده و تمامی حوزه‌های مربوط به پزشکی خواهان استفاده از آن در ارزیابی بیماری‌های مربوط به فیلد خود بودند؛ در این میان حوزه نورولوژی و جراحی مغز و اعصاب نیز مستثنا نبود. به احتمال زیاد هاروی کوشینگ، پزشک و جراح مغز و اعصاب در بیمارستان جانز هاپکینز بالتیمور، اولین کسی بود که در سال ۱۸۹۶ برای نشان دادن تصویری از وجود یک گلوله در مهره‌های گردنی بیمار، از دستگاه رادیوگرافی استفاده کرد.

در ادامه با توسعه روش ونتریکولوگرافی (تهیه تصاویری از بطن‌های مغزی)، پنوموآنسفالوگرافی در ۱۹۱۹ آرتریوگرافی در سال ۱۹۲۷، علم نورورادیولوژی جهش بزرگی داشت. در ابتدا بررسی اجزای مغزی تنها محدود به استفاده از هوا بود و در ادامه با افزوده شدن تکنیک آنژیوگرافی در دهه ۱۹۵۰ و ۶۰ این روش نیز پیشرفت کرد.

نورورادیولوژی در ابتدا تنها قادر به تشخیص بیماری‌های عروقی، عفونت‌ها، تومورها، تروما و تغییرات جریان مایعات مغزی نخاعی بود اما به دلیل ساختار بافت مغزی بسیاری از تومورهای مغزی تشخیص داده نمی‌شدند. حوزه نورورادیولوژی با معرفی سی تی اسکن و قابلیت مشاهده ساختارهای مغزی تغییر شگرفی یافت. در ادامه با اختراع ام آر آی، نه تنها ساختار آناتومیک بلکه تصویربرداری عملکرد عروقی و فیزیولوژیکی مغز نیز ممکن شد.

در سال ۱۹۱۹ والتر ادوار دندی توانست با ایجاد تغییراتی در روش ونتریکولوگرافی، پنوموآنسفالوگرافی را اختراع کند. به کمک این روش، نورولوژی و تشخیص تومورهای مغزی پیشرفت بزرگی کرد.

والتر ادوارد دندی

والتر ادوارد دندی (Walter Edward Dandy) تنها فرزند جان دندی (John Dandy)، مهندس راه آهن و ریچل کیلپاتریک (Rachel Kilpatrick) بود که چندین سال پیش از تولد او از به ترتیب از لنکشایر، انگلیس به سدلیا (Sedalia) مهاجرت کردند. والتر دندی در سال ۱۹۰۳، از مدرسه فارغ التحصیل شد و در دانشگاه در رشته بیولوژی مشغول به تحصیل شد. سپس در سال ۱۹۰۷ از دانشگاه میسوری فارغ التحصیل شده و با توجه به سابقه تحصیلی خود توانست به عنوان دانشجوی سال دو پزشکی در دانشکده پزشکی جانز هاپکینز تحصیل خود را ادامه دهد.

والتر دندی در سال ۱۹۱۰ در سن ۲۴ سالگی نشکده پزشکی جانز هاپکینز فارغ التحصیل شد و از سال ۱۹۱۰ تا ۱۹۱۱ تحت نظر هاروی کوشینگ (Harvey W. Cushing) در آزمایشگاه پزشکی تجربی Hunterian  * مشغول به کار شد. او در سال ۱۹۱۱ مدرک کارشناسی ارشد * خود را به پاس کار در آزمایشگاه دریافت کرده و به عنوان دستیار جراحی هاروی کوشینگ در بیمارستان جانز هاپکینز کار خود را ادامه داد. پس از گذشت ۱ سال، در سال ۱۹۱۲ ، با نقل مکان هاروی کوشینگ به دانشگاه هاروارد در کمبریج، دندی دوران رزیدنتی خود را زیر نظر ویلیام س. هالستد (William S. Halsted) ادامه داده و در سال ۱۹۱۸ دوره رزیدنتی خود را با موفقیت به پایان رساند.

دندی با معرفی کوشینگ وارد عرصه جراحی مغز و اعصاب شد؛ اما به کمک و آموزش جورج جی هاوور (George J. Heuer) فعالیت خود را ادامه داد. هاوور در سال ۱۹۰۸ از دانشکده پزشکی جانز هاپکینز فارغ التحصیل شده بود و از سال ۱۹۰۸ تا ۱۹۰۹ به عنوان دستیار اول کوشینگ در کنار او بوده و از سال ۱۹۱۱ تا ۱۹۱۴ دستیار اصلی* هالستد بود.

دندی پس از فارغ التحصیلی در سال ۱۹۱۸ جزو اعضای بیمارستان جانز هاپکینز شده و بلافاصله فعالیت‌های خود را در حیطه  درمان و جراحی اختلالات مغزی و نخاعی آغاز کرد. وقتی پس از این که هاوور در سال ۱۹۲۲ هاپکینز را به مقصد دانشکاه سینسیناتی ترک کرد، دندی به عنوان تنها جراح مغز و اعصاب در بیمارستان جانز هاپکینز کار خود را ادامه داده و تا پایان عمر در این بیمارستان خدمت کرد. او در سال ۱۹۴۳ به پاس کشف* روش ونتریکولوگرافی یا پنوموانسفالوگرافی، جایزه جان اسکات (John Scott) را دریافت کرد. دندی در سال ۱۹۴۶ در اثر سکته قلبی در بیماستان محل کار خود در گذشت.

تحقیقات ابتدایی والتر دندی

دندی پیش از اهتراع روش پنوموانسفالوگرافی، تحقیقات دیگری نیز انجام داده بود. در سال‌های تحصیل خود در جانز هاپکینز، او تحت نظر استاد آناتومی خود، فرانکلین مال (Franklin Mall) مطالعاتی بر روی مراحل تکامل جنین انسان انجام داده بود. مطالعات انجام شده بر ریو آناتومی جنین‌های دو میلی متری انسان در سال  1910 منتشر شد.

او زمانی که در آزمایشگاه Hunterian تحت نظر هاروی کوشینگ فعالیت می‌کرد، تحقیقاتی را بر روی گردش خون مغزی و به طور ویژه مسیرهای گردش خونی غده هیپوفیز در گربه‌ها و سگ‌ها انجام داد. پس از فارغ التحصیلی و پذیرفته شدن در دستیاری جراحی اعصاب همراه با کوشینگ به بررسی علل هیدروسفالی پرداخت. در این زمان پس از اختلافاتی بین این دو وجود آمد، هاروی کوشینگ به دانشگاه هاروارد در کمبریج رفته و راه این دو حقق از هم جدا شد.

پس از این اتفاق دندی با همکاری کنت بلکفان (Kenneth Blackfan) تحقیق بر روی علل هیدروسفالی را ادامه داده و یافته‌های خود را ضمن دو مقاله در سال‌های ۱۹۱۲ و ۱۹۱۷ منتشر کردند.

آن‌ها پی بردند که با انسداد قنات سیلویوس، راه ارتباطی بین دو بطن مغزی، در جریان مایع نخاعی مغزی مشکل به وجود آمده و مایع در مغز تجمع و باعث آسیب مغزی می‌شود. همچنین این انسداد از عبور مایع نخاعی مغزی از بطن سوم به بطن چهارم نیز ممانعت به عمل می‌آورد. علاوه بر این آن‌ها توضیح دادند که مایع مغزی نخاعی در بطن‌های داخلی مغز تولید شده و در سمت بیرونی مغز جریان یافته و سپس توسط بخش شبکه مانندی به نام فضای ساب آراکنوئید که بخش خارجی مغز و نخاع را پوشانده است، باز جذب می‌شود.

در مقاله‌ای آن‌ها در سال ۱۹۱۷ منتشر کردند، به توصیف آزمایشی که بر روی بیست و شش بیمار مبتلا به هیدروسفالی انجام داده بودند، پرداختند. آنها محلولی را از مغز یا ستون فقرات تزریق کردند تا بر اساس مسیری که مایع در مغز طی می‌کند، محل انسداد را بیابند. دندی و بلکفان دریافتند که برخی ناهنجاری‌های مادرزادی، وجود تومور یا التهاب می‌تواند باعث انسداد نواحی مانند قنات سیلویوس، فورامن لوشکا و ماژندی شده و در نتیجه با ایجاد مانع در مسیر جریان مایع مغزی نخاعی، زمینه بروز هیدروسفالی را فراهم کنند. آن‌ها همچنین ناهنجاری مادرزادی مغزی را به نام سندرم دندی-واکر توصیف کردند که علاوه بر سایر ناهنجاری‌های رشدی، با مشخصه انسداد فورامن‌های لوشکا و ماژندی توصیف می‌شد.

مطالعات والتر دندی در خصوص تصویر برداری مغزی

احتمالاً اولین شواهد استفاده از هوای تنفسی برای تشخیص سیستم‌های بطنی مربوط به تحقیقاتی است که لوکت (W.H. Luckett) جراح اهل نیویورک انجام داده است. یکی از بیماران لوکت از ناحیه سر خود دچار آسیب دیدگی شده بود، در برسی بیشتر با اشعه ایکس وجود شکستگی‌های در سینوس فرونتال بیمار تایید شد. پس از گذشت چند روز وضعیت بیمار رو به وخامت گذاشت و این بار پس از انجام رادیوگرافی وجود هوا در بطن‌ها مشاهده شد. دکتر استوارت (W.H. Stewart) که بررسی‌های رادیولوژیک بیمار را انجام داده بود، نتایج مشاهده خود را در قالب کس ریپورت در مجله رادیولوژی منتشر کرد.

والتر دندی که پیشتر تحقیقات زیادی بر روی  بیماری‌های مغزی از جمله هیدروسفالی انجام داده بود، در سال ۱۹۱۶ همراه با شریک خود، دکتر هوور کار بر روی استفاده از اشعه ایكس به منظور تشخیص تومورهای هیپوفیزی و توده‌های کلسیفیه شده داخل جمجمه‌ای مانند آنوریسم‌ها را آغاز کرد.

یکی از مقالاتی که این دو نفر در همین زمینه منتشر کردند به استفاده و آنالیز یافته‌های رادیوگرافی ۱۰۰ توده نئوپلاسمی ناحیه سر و گردن پرداخته بود.  بیشتر نتایج به دست آمده نشان دهنده مراحل پایانی تومور بود و در واقع از نظر تشخیصی چندان کمک کننده محسوب نمی‌شد.

دندی و هاوور به دنبال روش تشخیصی بودند که بتواندتومورها را در مراحل ابتدایی تری تشخیص دهد زیرا تنها در این صورت این روش‌ها ارزش تشخیصی بیشتر داشتند. آن‌ها می‌دانستند که از آن جایی که بیشتر ضایعات عصبی تراکمی شبیه به بافت طبیعی مغز دارند، پس تنها یک رادیوگرافی ساده تاثیر چندانی نخواهند داشت.

شواهد حاکی از آن است که  ایده استفاده از هوا و تلفیق آن در روش‌ها رادیوگرافی برای اولین بار با بررسی تومورهای سینوس پارانازال غیر کلسیفیه به ذهن دندی خطور کرد. از آن جایی که فضای احاطه کننده این تومورها هوا بود، تصاویر رادیوگرافی واضحی داشتنند. آن‌ها با مشادهده این تومورها استدلال کردند که در صورتی که  كردند كه تومورها با ماده‌ای با چگالی راديوگرافی متفاوت احاطه شوند، تثاویر واضح‌تری نیز خواهند داشت؛ در نتیجه می‌تووان حتی ضایهات درون جمجمه‌ای را نیز مشاهده کرد.

حفره‌های بطنی مغز یکی از اولین مناطقی بود که واضحاً می‌توان در آن‌ها ماده‌ای راذ تزریق کرد. دندی کرد این فرضیه را مطرح کرد که تومور یا هر ضایعه‌ای که فضایی را اشغال می‌کند، به نوعی می‌تواند اندازه، شکل یا موقعیت بطن‌های دو طرف را تغییر دهد.

او به این فکر افتاد که بتواند به کمک یک ماده حاجب، بطن‌های مغزی را پر کرده و سایه این فضاها را در عک س رادیولوژی مشاهده کند. با انجام این کار می‌توان یک طرح کلی و دقیق از بطن‌های مغزی به کمک پرتوهای ایکس به دست آورده و بر حسب تغییرات ایجاد شده در اندازه یا شکل بطن‌ها، ویژگی‌ها و وجود تومورها را تشخیص داد.

برای آزمایش فرضیه خود،، آن‌ها انجام آزمایش‌هایی را بر روی بطن سگ‌ها آغاز کردند. به عنوان ماده حاجب، آن‌ها از مواد مختلفی که در پیلوگرافی رتروگرید استفاده می‌شد را آزمایش کردند؛ از جمله یدید پتاسیم، آرگیرول، كولارگول، بیسموت و ساب نیترات، ساب كربنات و تركیبی از توریم. همه این تلاش‌ها ناموفق بودند و سگ‌ها به دلیل سمیت این مواد خارجی جان خود را از دست دادند.

هولستد پیش‌تر در آزمایش‌ها خود اظهار کرده بود كه گاز موجود در مجاری روده گاه باعص می‌شوند که اجزای روده در رادیوگرافی واضح‌تر از زمانی دیده شوند که از ماده‌ حاجب استفاده می‌کنیم. علاوه بر توصیف خولستد، خود دندی نیز در سال ۱۹۱۷، رادیوگرافی بیماری را مشاهده کرده بود که به دلیل پرفوره شدن روده و وجود هوا در پریتوئن، تصویر بسیار واضحی داشت. در نتیجه این مشاهدات بود که دندی تصمیم گرفت تا از به عنوان ماده حاجب استفاده کند. او در آزمایشات ابتدایی خود از هوای اتاق استفاده می‌کرد.

روش آزمایشی آن‌ها این گونه بود که پس از بی حسی موضعی، با ایجاد سوراخی در جمجمه قسمتی از مایع مغزی نخاعی را از بطن جانبی با سرنگ خارج کرده و به همان حجم هوا تزریق کنند. با چرخاندن سر، کلیه مایعات موجود در بطن‌های جانبی، بطن سوم و قسمتی از بطن چهارم که در مقابل سوراخ مونرو قرار داشت، کشیده می‌شد. بعد از جایگزینی با هوا، از بیمار تعدادی عکس رادیوگرافی، از طرف جلویی و جانبی مغز تهیه می‌شد. دندی در بیماران نوزادان و خردسالان خود که به هیدروسفالی مبتلا بودند، از بخیه‌های باز یا فونتانلاها (سوچورهای باز جمجمه) استفاده می‌کرد اما در بالغین با مته سوراخی درکاسه سر ایجاد کرده و از طریق آن فرآیند کشیدن مایع و تزریق هوا را انجام می‌داد. 

با انجام این سری آزمایش‌های اولیه دندی توانست اطلاعات بسیاری در مورد شکل، اندازه و حد فاصل بطن‌ها به دست بیاورد؛ اطلاعاتی که اکنون در علم  رادیولوژی بسیار ساده به نظر می‌رسند. به عنوان مثال، دندی مشاهده کرد که زمانی که بطن‌ها نامتقارن هستند، تومور معمولاً در قسمتی که بطن كوچك‌تر است وجود دارد.

دندی معتقد بود که روش ونتریکولوگرافی نمی‌تواند اندازه و تغییرات بطن‌ها، تومورها و وجود و وسعت هیدروسفالی را نشان دهد.

علاوه بر این، دندی دریافت که در بسیاری از ونتریکولوگرام‌ها، هوا از کانال‌های بطنی گذشته و در سطح مغز مغز فضای ساب آراکنوئید قابل مشاهده خواهد شد. در واقع هوا مسیر عادی مایع مغزی نخاعی را طی خواهد کرد. این مشاهدات توانستند احتمالات بیشتری را در مورد مطالعات تشخیصی داخل جمجمه فراهم کنند.

دندی در نوشته‌های خود این گونه این توضیح می‌دهد که بسیاری از ضایعات مغز بخشی از فضای ساب آراکنوئید را تحت تاثیر قرار می‌دهند؛ یا به صورت مستقیم و یا به صورت غیر مستفیم. در هیدروسفالی نوع ارتباطی اگر چسبندگی‌های پایه مغز* cisternae را از بین ببرند، جذب مایع مغزی نخاعی به مقدار کافی انجام نشده و علاوه بر بروز بیماری هیدروسفالی، مایع مغزی نخاعی نخواهد توانست به چین و شکنج‌های نیمکره‌های مغزی برسد؛ یا ممکن است قسمتی از فضای ساب آراکنوئید به دلیل رشد توموری در نزدیکی این ناحیه آسیب ببیند؛ یا این که در نتیجه آتروفی نقصی در قسمتی از مغز ایجاد شده و مایع مغزی نخاعی برای پر کردن این ناحیه بیشتر در آن قسمت تجمع یابد.***

از آن جایی که راه یافت هوا به فضای ساب آراکنوئید به وسیله تزریق هوا در بطن‌ها دشواری‌های خاص خود را داشت، دندی تصمیم گرفت تا روش پنوموانسفالوگرافی را با روش بهتری دنبال کند؛ به این صورت که مستقیماً هوا را به داخل فضای ساب آراکنوئید تزریق نماید. دندی در مورد ایمنی این تکنیک ، برخی از مطالبات رزرو کرد ، اما نوشت:

در اولین سری آزمایش‌های انجام شده بر روی ۸ بیمار هیچ عارضه‌ای مشاهده نشد. نتایج پنوموانسفالوگرافی پنج نفر از بیماران طبیعی بوده، دو بیمار به علت چسبندگی ایجاد شده در قسمت basal cisterns  به دنبال مننژیت مبتلا به هیدروسفالی بودند و در بیمار آخر نیز رشد تومور مغزی در ناحیه قنات سیلویوس و pontine cistern * کشف شد. با ارزیابی اطلاعات بدست آمده از هر دو تکنیک موجود، دندی موفق به کشف بسیاری از ضایعات مربوط به فضای ساب آراکنوئید مغزی و تومورهای نخاعی شده بود.

دندی در نوشته‌های خود به خطرات مرتبط با این روش را نیز توضیح داده است. در واقع اگر میزان هوای تزریق شده حتی اندکی بیش از مایع استخراج شده باشد، افزایش فشار مغزی، بر روی ناحیه بصل النحاع تاثیر گذاشته و نتایج بسیار خطرناکی به دست می‌آید. اگر چه این خطر در روش تزریق داخل بطنی نیز وجود دارد اما در روش ابتدایی بخش بزرگی از فشار مستقیم وارد به بصل النخاع به وسیله چادرینه مغزی مهار می‌شود. * علاوه بر این خطر خون ریزی و آسیب مغز حتی زمانی که جراحان بسیار با تجربه این تکنیک را انجام می‌دادند وجود داشت.

با این وجود به تدریج با روشن شدن نتایج درخشان پنومواسفالوگرافی و ونترکولوگرافی در تشخیص بیماری‌های سیستم عصبی، استفاده از این دو روش‌ به طور چشمگیری افزایش یافت. پس از این که اگاس مونیز (Egas Moniz) در سال ۱۹۲۷ روش آنژیوگرافی مغزی معرفی کرد، پزشکان از هر دوی این روش‌ها و به صورت ترکیبی و مکمل هم در فرآیند‌های تشخیصی استفاده کردند.  

پس از ظهور توموگرافی کامپیوتری  یا سی تی اسکن‌ها در اوایل دهه هفتاد، این روش جایگزین پنوموانسفالوگرافی شده و می‌توان گفت که امروزه این روش منسوخ شده است.

مطالعات بعدی والتر دندی

دندی در دهه ۱۹۲۰ به عنوان پروفسور دانشگاه جانز هاپکینز، فعالیت خود را بر روی مطالعه صرع و ضایعات مغزی مرتبط با علائم صرع متمرکز کرد.

پس از ازدواجش در سال ۱۹۲۳ نیز به بررسی روش‌های مختلف مورد استفاده در بیهوشی پرداخت. دندی پس برد که استفاده از اتر در عمل جراحی مغز، باعث علائم تورم مغزی، استفراغ و ذات الریه بعد از عمل شده و ریسک مرگ و میر بیماران را نیز بالا می‌برد. او که به دنبال اشکال جایگزین این ماده بود، از سال ۱۹۲۶، استفاده ازAvertin  را به عنوان ماده بی هوشی آغاز کرد.

دندی در سال ۱۹۳۷، اولین جراحی clipping را در درمان آنوریسم‌های داخل مغزی یا بستن رگ‌های خونی مغزی با موفقیت انجام داد؛ به این صورت که برای درمان آنوریسم، جریان خون آنوریسم را قطع کرده و آنوریسم را جدا می‌کرد. بهدین صورت خطر پارگی رگ خونی نیز به مقدار زیادی کاهش می‌یافت. پزشکان تکنیک دندی در قرن بیست و یکم نیز اجرا می‌کنند.