הדם וכלי הדם מבצעים עבודות חשובות

ממש כפי שֶׁמַּיִם מתקדמים בצינור גינה בחצר, כך דם זורם דרך כּלֵי דם בגוף האנושי. כלי דם הם צינוריות המאפשרות לדם לזרום החוצה מהלב, סביב רחבי הגוף, וחזרה אל הלב (למידע נוסף, ראו כלי דם מתחת למיקרוסקופ [1]). הדם מורכב מארבעה רכיבים עיקריים: תאי דם אדומים, תאי דם לבנים, טַסִּיּוֹת ופְּלַזְמָה – כל אחד מהם בעל תפקידים חשובים שעליו לבצע! תאי דם אדומים נושאים חמצן לכל תאי הגוף, במטרה 'לתדלק' אותם, ומסלקים מהגוף פחמן דו-חמצני (תוצר פסולת). תאי דם לבנים מסייעים לגוף להילחם בזיהומים. טסיות מסייעות ליצור קרישי דם, שסותמים את החורים בדפנות כלי הדם כשאתם נפצעים. פלזמה, שמורכבת בעיקר ממים, מסייעת לתאי דם לנוע דרך כלי הדם, באותו אופן שבו מים נעים בצינור הגינה. הפלזמה גם מעבירה חומרי מזון וחלבונים חשובים ברחבי הגוף.

כלי דם מייצרים שתי לולאות בתוך הגוף: לולאה קטנה ולולאה גדולה (איור 1). בלולאה הקטנה, דם עם מעט חמצן זורם מהלב לריאות, שָׁם הוא מקבל חמצן. דם בעל רמות גבוהות של חמצן נע מהריאות חזרה ללב, משם יוזרם לכל שאר האזורים בגוף דרך הלולאה הגדולה. כלי דם בלולאה הגדולה משתנים בגודלם, כאשר כלי הדם הגדולים ביותר ממוקמים קרוב ללב, וכלי הדם הקטנים ביותר ממוקמים הרחק מהלב. כלי הדם הגדולים ביותר הם העורקים, אשר להם דפנות שריריות חזקות. כלי הדם הקטנים ביותר הם הנימים, אשר להם דפנות דקות כך שהדם יוכל בקלות להחליף חמצן, חומרי מזון ופחמן דו-חמצני דרכם. ורידים הם כלי דם שנושאים דם חזרה לכיוון הלב, ואין להם דפנות שריריות חזקות כמו לעורקים.

מאחר שכלי דם חשובים כל כך לשמירה עָלֵינוּ בחיים, חשוב שרופאים ומדענים יוכלו למדוד אם הם פועלים כראוי, במיוחד כשאנו מתבגרים וכלי הדם מתחילים להשתנות. שיטה פשוטה למדידת כלי דם מערבת שימוש בגלי קול כדי ליצור תמונות של כלי הדם, באמצעות טכניקת אוּלטרסאוּנד – דִּמּוּת על-שמעי (למידע נוסף, ראו ''הוקוס פוקוס – שימוש בקסם של אולטרה-סאונד כדי להסתכל אל תוך הגוף'' [2]). במטרה להבין כיצד השיטה הזו פועלת, נסביר תחילה על גלי קול.

מהו גל קול?

גלי קול נוצרים כאשר אובייקטים רוטטים באוויר שסביבם, והָרֶטֶט הזה נע דרך האוויר, הרחק ממקור הקול, בתור גל (קִראו על כך עוד במאמר ''שמיעה והסביבה: צלילים מכל פינה!'' [3]). לגלי קול יש שני מאפיינים חשובים: אורך גל ותֶדֶר (איור 2). דַּמְיְנוּ גלים בים שעולים מעלָה לשיא לפני שהם נופלים לנקודה נמוכה, ובד בבד גם מתקדמים קרוב יותר לחוף. המרחב שמחזוֹר אחד של גל קול תופס כשהוא נע אופקית מעלָה ומטָה נקרא אורך גל. גלי קול יכולים גם להימדד על ידי המהירות שלהם, מה שמכונה תֶּדֶר. התדר של גל קול הוא ספירה של כמה מחזורי גל שלמים מתרחשים בשנייה אחת. תדר קובע את גובה הצליל של קול: גובה צליל גבוה מקושר לתדר גבוה, וגובה צליל נמוך מקושר לתדר נמוך. לגלי קול בעלי תדרים גבוהים יותר יש אורכי גל קצרים יותר.

היחידה למדידת תדר היא הֶרְץ (Hz). הרץ אחד הוא מחזור גל קול אחד שלם בשנייה. אוזניים אנושיות מסוגלות לשמוע צלילים בטווח שבין 20 ל-20,000 הרץ. צלילים בעלי תדר של פחות מ-20 הרץ נקראים אִינְפְרָסָאוּנְד (תת-קולי), בעוד שצלילים בעלי תדר גבוה מ-20,000 הרץ נקראים אוּלְטְרָסָאוּנְד (על-שֵׁמַע). אולטרסאונד הוא סוג של צליל המשמש כדי לראות את תוך הגוף. במטרה ליצור תמונות של כלי דם, אולטרסאונד דורש גלים בעלי תדרים של 20-2 מֶגָהֶרְץ (MHz). מֶגָהֶרְץ אחד מורכב מ-1,000,000 הרץ!

כיצד ביכולתנו להשתמש באולטרסאונד במטרה לבדוק כלי דם?

כאשר רופאים או מדענים מעוניינים לִצפּות בכלי הדם, הם משתמשים בסוֹרֵק אולטרסאונד. סורק זה נראה כמו מַחשב, בעל מסך תצוגה ומכשיר קטן שמחזיקים ביד, המכונה מַתְמֵר. המתמר שולח החוצה גלי קול ומחכה לחזרתָם (איור 3). מידע מהגלים שחוזרים משמש ליצירת התמונה – כיצד?

תמונת אולטרסאונד מורכבת ממגוון פִּיקְסֶלִים, בדומה לאלה המרכיבים תמונה ממשחק הווידיאו האהוב עליכם. המיקום של כל פיקסל על המסך מבוסס על הזמן שבו לוקח לגל הקול לחזור למתמר. ככל שגל הקול מתקדם עמוק יותר לתוך הגוף, כך נדרש זמן רב יותר לחזרתו, מה שגורם לפיקסל להיות ממוקם קרוב לתחתית המסך. בהשוואה לכך, גל קול שלא צריך להתקדם רחוק כל כך יחזור למתמר מהר יותר, וימוקם בקרבַת החלק העליון של התמונה.

כאשר גל הקול מתקדם דרך הגוף, עוצמת הגל פוחתת עם המרחק שהוא עובר, בתהליך המכונה נִחוּת. חִשבו על שחייה, ריצה, או הליכה. ככל שמתקדמים יותר, כך נעשים עייפים יותר. באופן דומה, גל קול מאבד עוצמה ככל שהוא מתקדם רחוק יותר מהמתמר. גלי קול שמתקדמים למרחק קצר בלבד וחווים ניחות מינימלי יופיעו כפיקסלים לבנים יותר ובהירים יותר בתמונה. לעומתם גלי קול המתקדמים רחוק יותר, וחווים כמויות גדולות יותר של ניחות, ייראו בתור פיקסלים כהים ועמומים יותר על המסך.

בחינת כלי דם באמצעות אולטרסאונד יכולה לסייע לרופאים לאבחן בעיות מסוימות. לדוגמה, זרימת דם מוגברת עלולה להעיד על הימצאוּת זיהום. כאשר זרימת הדם איטית מהרגיל, הדבר עשוי להעיד על כך שכלי דם נעשים צרים יותר או אפילו נחסמים. תמונות אלה של כלי דם וקצב זרימת הדם שאולטרסאונד מודד, יכולות ללמד את הרופאים והמדענים על בריאוּת דופן כְּלי הדם, ואם ישנן בעיות בריאותיות כלשהן. כשאנו צעירים, לעיתים נדירות רופאים יבקשו להשתמש באולטרסאונד כדי לְדַמּוֹת את כלי הדם שלנו. לרוב מדענים משתמשים באולטרסאונד במטרה לחקור כיצד כלי הדם מְתפקדים. מחקרים אלה מְספקים למדענים הזדמנות להשוות בין כלי דם של ילדים לכלי דם של מבוגרים. שכיח יותר שרופאים ירצו למדוד את כלי הדם שלנו כשאנו מבוגרים יותר. כאשר אנו מתבגרים, דפנות כלי הדם עלולות להיחלש, והסיכון להיווצרות חסימות בתוך כלי הדם עלול להתגבר. מזון בריא עשוי לסייע להגן עלינו כנגד חסימות כאלה, והקפדה על פעילוּת גופנית עשויה לסייע לשמור על חוזק דפנות כלי הדם.

כיצד באפשרותנו למדוד את מהירות הדם?

לעיתים רופאים צריכים לדעת את מהירוּת הדם שנע דרך כלי הדם של מטופליהם. מידע על מהירות הדם מאפשר לרופאים ולמדענים לחשֵּׁב את כמות הדם הזורם דרך כְּלי דם על פני יחידת זמן. זה חשוב מאחר שכמות הדם הזורם יכולה להצביע על כך שהלב מזרים את הדם בצורה תקינה, ושאין חסימות במערכת. סוג מיוחד של אולטרסאונד, שנקרא אולטרסאונד דּוֹפְּלֶר, יכול לשמש למדידה זו, והוא מבוסס על עקרונות אֶפֶקְט דופלר [4, 5]. כדי להבין את אפקט דופלר, חִשבו על אמבולנס שמתקדם לקראתכם עם סִירֶנָה פעילה. צליל הסירנה נעשה רועש יותר ובעל גובה צליל גבוה יותר (תדר גבוה יותר) כשהוא מתקרב אליכם. כשהאמבולנס עובר אתכם ומתרחק, הסירנה נעשית שקטה יותר ובעלת גובה צליל נמוך יותר (תדר נמוך יותר). התופעה נובעת מאפקט דופלר: עלייה או ירידה בתדר של צליל כאשר המקור נע לקראת הצופה או הרחק ממנו. באולטרסאונד דופלר, המהירות של תאי דם אדומים שזורמים מֵעֵבֶר לגלי הקול מְשנה את התדר של גלי הקול המוחזרים ומתקבלים על ידי המתמר. שינוי זה בתדר יכול לשמש כדי לחשב את מהירות זרימת הדם.

אולטרסאונד של כלי דם מסייע לשמור על אנשים בריאים!

הלב וכלי הדם תומכים בתפקודים של הגוף כולו. כשאנו גדלים ומזדקנים, גם כלי הדם גדלים ומזדקנים. חשוב לשמור על בריאותם של הלב וכלי הדם בתהליך ההזדקנות. אם לא נשמור עליהם, דפנות כלי דם עלולות להפוך קשיחוֹת, מה שמקשֶׁה על הדם לנוע ברחבי הגוף. אולטרסאונד הוא אחת השיטות שרופאים ומדענים יכולים להשתמש בה במטרה לבחון אם כלי הדם בריאים. אולטרסאונד יכול לענות על שאלות רבות, כמו למשל: ''האם דפנות כלי הדם חזקות ובריאוֹת?''; ''כמה דם מוזרם על ידי הלב דרך כלי הדם?''; ו''האם כלי הדם חסומים?''.

מדענים יכולים להשתמש באולטרסאונד של כלי דם במטרה להבין טוב יותר אם הפעילויות היומיומיות שלנו, כמו למשל אימון גופני או מנוחה, משנות את כלי הדם או את מהירות זרימת הדם. לדוגמה, נמצא כי כּמות הדם שזורם למוח יורדת כאשר מבוגרים אינם עושים הפסקות קבועות מישיבה (מִצאו מידע נוסף על כך ב''עשיית הפסקות קבועות מישיבה מונעת הפחתה בזרימת הדם במוח'' [6]). כולנו יכולים לבצע פעולות לשמירה על תפקוד תקין של כלי הדם שלנו! פעילות גופנית קבועה מסייעת לכלי הדם להישאר בריאים, על ידי כך שהיא מגדילה את כמות הדם הזורם דרכּם. זה מסייע לחזֵּק את דפנות כלי הדם. הרגלי אכילה גרועים, כמו למשל תזונה המכילה עודף שומנים רוויים ורמות גבוהות של סוכר מעובד, עלולה להוביל לדפנות כלי דם קשיחות יותר, מה שמקשֶׁה על הלב להזרים דם, ועלול לגרום למחלות כלי דם [7]. שומנים רוויים מצויים בעיקר בבשר שומני, בחמאה, בגבינה, וגם בחלק משמנים על בסיס צמחים, כמו שמן קוקוס. נַסּוּ לאכול גבינה מופחתת שומן ולבשל עם שמנים צמחיים כמו שמן זית, ולא עם חמאה. סוכר מעובד הוא הסוכר הלבן שבו אנו משתמשים לעיתים קרובות באפייה, אולם הוא נמצא גם במגוון מוצרים אחרים שאנו צורכים כמו משקאות קלים, יוגורט פירות, גלידה, ממתקים, עוגיות, ואפילו צ'יפס. איננו צריכים להוציא כליל את המאכלים והמשקאות האלה מהתזונה שלנו, אלא להקפיד לשמור אותם לאירועים מיוחדים ולאכול מהם מדי פעם. במקומם נוכל לבחור בתחליפים כמו דגני בוקר מלאים עם מעט סוכר, או יוגורט לבן שנוסיף לו פירות. שילוב של פעילות גופנית קבועה, דיאטה בריאה וטכנולוגיית אולטרסאונד יכולים לסייע לנו לשמֵּר את בריאות כלי הדם שלנו לאורך כל חיינו.

מילון מונחים

אורך גל (Wavelength): ↑ המקום שמחזוֹר גל קול אחד תופס כשהוא נע מעלה ומטה בצורה אופקית.

תדר (Frequency): ↑ מספר מחזורי הגל השלמים המתרחשים בשנייה אחת.

הרץ [(Hertz) Hz]: ↑ יחידה למדידת תדר. הרץ אחד הוא גל קול שלם אחד, או מחזור שלם אחד לשנייה.

אולטרסאונד (Ultrasound): ↑ צלילים בעלי תדר הגבוה מ-20,000 הרץ.

מַתְמֵר (Transducer): ↑ מכשיר קטן שמחזיקים ביד, אשר שולח החוצה גלי קול ומחכה לחזרתָם.

פיקסל (Pixel): ↑ פיסות קטנות של תמונת אולטרסאונד המוצגת על מסך. מיקום כל פיקסל על המסך מתבסס על הזמן שאוֹרֵךְ לגל הקול לחזור למַתְמֵר.

ניחות (Attenuation): ↑ ההפחתה בחוזק גל הקול בהתבסס על המרחק שהוא מתקדם.

מהירות (Velocity): ↑ הקצב שבו הדם נע.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כל המחקר נערך בהעדר כי קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.