medicinsko snimanje

Wilhelm Roentgen je 1896. otkrio rendgenske zrake, a 1900. prvi rendgenski snimak grudnog koša. Zatim dolazi rendgenska cijev. I kako to danas izgleda. Saznat ćete u članku ispod.

1806 Philippe Bozzini razvija endoskop u Mainzu, objavljujući tom prilikom "Der Lichtleiter" - udžbenik o proučavanju udubljenja ljudskog tijela. Prvi koji je ovaj uređaj iskoristio u uspješnoj operaciji bio je Francuz Antonin Jean Desormeaux. Prije pronalaska elektriciteta, vanjski izvori svjetlosti su korišteni za pregled mjehura, materice i debelog crijeva, kao i nosnih šupljina.

1. Prvi rendgen - ruka Rentgenove žene

1896 Wilhelm Roentgen otkriva X-zrake i njihovu sposobnost da prodiru u čvrste materije. Prvi specijalisti kojima je pokazao svoje "rendgenograme" nisu bili doktori, već Rentgenove kolege - fizičari (1). Klinički potencijal ovog izuma prepoznat je nekoliko sedmica kasnije, kada je u jednom medicinskom časopisu objavljen rendgenski snimak krhotine stakla u prstu četverogodišnjeg djeteta. U narednih nekoliko godina, komercijalizacija i masovna proizvodnja rendgenskih cijevi proširila je novu tehnologiju širom svijeta.

1900 Prvi rendgenski snimak grudnog koša. Široka upotreba rendgenskih snimaka grudnog koša omogućila je otkrivanje tuberkuloze u ranoj fazi, koja je u to vrijeme bila jedan od najčešćih uzroka smrti.

1906-1912 Prvi pokušaji upotrebe kontrastnih sredstava za bolji pregled organa i krvnih žila.

1913 Pojavljuje se prava rendgenska cijev, nazvana vakuumska cijev s vrućom katodom, koja koristi efikasan kontrolirani izvor elektrona zbog fenomena toplinske emisije. On je otvorio novu eru u medicinskoj i industrijskoj radiološkoj praksi. Njegov tvorac je bio američki pronalazač William D. Coolidge (2), popularno poznat kao "otac rendgenske cijevi". Zajedno sa pokretnom mrežom koju je kreirao radiolog iz Čikaga Holis Poter, Coolidge lampa je učinila radiografiju neprocenjivim alatom za lekare tokom Prvog svetskog rata.

1916 Nisu svi rendgenski snimci bili laki za čitanje - ponekad su tkiva ili predmeti zaklanjali ono što se pregledalo. Stoga je francuski dermatolog André Bocage razvio metodu emitiranja rendgenskih zraka iz različitih uglova, čime je otklonio takve poteškoće. Njegov.

1919 Pojavljuje se pneumoencefalografija, koja je invazivna dijagnostička procedura centralnog nervnog sistema. Sastojao se u zamjeni dijela likvora zrakom, kisikom ili helijumom, unesenim kroz punkciju u kičmeni kanal, i rendgenskom snimku glave. Gasovi su bili u dobroj suprotnosti sa ventrikularnim sistemom mozga, što je omogućilo dobijanje slike ventrikula. Metoda je bila naširoko korišćena sredinom 80. veka, ali je skoro u potpunosti napuštena XNUMX-ih godina, jer je pregled bio izuzetno bolan za pacijenta i bio povezan sa ozbiljnim rizikom od komplikacija.

30-ih i 40-ih U fizikalnoj medicini i rehabilitaciji energija ultrazvučnih talasa počinje da se široko koristi. Rus Sergej Sokolov eksperimentiše sa upotrebom ultrazvuka za pronalaženje metalnih defekata. Godine 1939. koristi frekvenciju od 3 GHz, koja, međutim, ne daje zadovoljavajuću rezoluciju slike. Godine 1940. Heinrich Gohr i Thomas Wedekind s Medicinskog univerziteta u Kelnu, Njemačka, predstavili su u svom članku "Der Ultraschall in der Medizin" mogućnost ultrazvučne dijagnostike zasnovane na tehnikama eho refleksa sličnim onima koje se koriste u detekciji metalnih defekata. .

Autori su pretpostavili da bi ova metoda omogućila otkrivanje tumora, eksudata ili apscesa. Međutim, nisu mogli objaviti uvjerljive rezultate svojih eksperimenata. Poznati su i ultrazvučni medicinski eksperimenti Austrijanca Karla T. Dussika, neurologa sa Univerziteta u Beču u Austriji, započeti krajem 30-ih godina.

1937 Poljski matematičar Stefan Kaczmarz u svom radu "Tehnika algebarske rekonstrukcije" formuliše teorijske osnove metode algebarske rekonstrukcije, koja je potom primenjena u kompjuterskoj tomografiji i digitalnoj obradi signala.

40-ih. Uvođenje tomografske slike pomoću rendgenske cijevi koja se rotira oko pacijentovog tijela ili pojedinih organa. To je omogućilo da se vide detalji anatomije i patoloških promjena na presjecima.

1946 Američki fizičari Edward Purcell i Felix Bloch nezavisno su izmislili nuklearnu magnetnu rezonancu NMR (3). Dobili su Nobelovu nagradu za fiziku za "razvoj novih metoda preciznih mjerenja i srodna otkrića u polju nuklearnog magnetizma".

3. Komplet NMR opreme

1950 raste pravolinijski skener, sastavio Benedict Cassin. Uređaj u ovoj verziji korišten je do ranih 70-ih s raznim lijekovima na bazi radioaktivnih izotopa za snimanje organa u cijelom tijelu.

1953 Gordon Brownell sa Massachusetts Institute of Technology kreira uređaj koji je preteča moderne PET kamere. Uz njenu pomoć, on, zajedno sa neurohirurgom Williamom H. Sweetom, uspijeva dijagnosticirati tumore na mozgu.

1955 Razvijaju se dinamički pojačivači rendgenske slike koji omogućavaju dobijanje rendgenskih slika pokretnih slika tkiva i organa. Ovi rendgenski zraci su pružili nove informacije o tjelesnim funkcijama kao što su srce koje kuca i cirkulatorni sistem.

1955-1958 Škotski doktor Ian Donald počinje naširoko koristiti ultrazvučne testove za medicinsku dijagnozu. On je ginekolog. Njegov članak "Istraživanje abdominalnih masa pulsirajućim ultrazvukom", objavljen 7. juna 1958. u medicinskom časopisu The Lancet, definisao je upotrebu ultrazvučne tehnologije i postavio temelje za prenatalnu dijagnostiku (4).

1957 Razvijen je prvi optički endoskop - gastroenterolog Basili Hirshowitz i njegove kolege sa Univerziteta Michigan patentiraju optičko vlakno, polufleksibilni gastroskop.

1958 Hal Oscar Anger predstavlja na godišnjem sastanku Američkog društva za nuklearnu medicinu scintilacijsku komoru koja omogućava dinamičku snimanje ljudskih organa. Uređaj izlazi na tržište nakon jedne decenije.

1963 Svježe iskovani dr. David Kuhl, zajedno sa svojim prijateljem, inženjerom Royem Edwardsom, predstavlja svijetu prvi zajednički rad, rezultat višegodišnje pripreme: prvi svjetski aparat za tzv. emisiona tomografijakoju zovu Mark II. U narednim godinama razvijale su se preciznije teorije i matematički modeli, rađena su brojna istraživanja i gradile se sve naprednije mašine. Konačno, 1976. godine, John Keyes stvara prvu SPECT mašinu - jednofotonsku emisionu tomografiju - zasnovanu na iskustvu Coola i Edwardsa.

1967-1971 Koristeći algebarsku metodu Stefana Kaczmarza, engleski inženjer elektrotehnike Godfri Haunsfild stvara teorijske osnove kompjuterske tomografije. U narednim godinama konstruiše prvi radni EMI CT skener (5), na kojem je 1971. godine obavljen prvi pregled osobe u bolnici Atkinson Morley u Wimbledonu. Uređaj je pušten u proizvodnju 1973. godine. Godine 1979., Hounsfield je, zajedno sa američkim fizičarem Allanom M. Cormackom, dobio Nobelovu nagradu za doprinos razvoju kompjuterske tomografije.

5. EMI skener

1973 Američki hemičar Paul Lauterbur (6) otkrio je da se uvođenjem gradijenta magnetnog polja koje prolazi kroz datu supstancu može analizirati i saznati sastav ove supstance. Naučnik koristi ovu tehniku ​​da stvori sliku koja razlikuje normalnu i tešku vodu. Na osnovu svog rada, engleski fizičar Peter Mansfield gradi sopstvenu teoriju i pokazuje kako napraviti brzu i tačnu sliku unutrašnje strukture.

Rezultat rada oba naučnika bio je neinvazivni medicinski pregled, poznat kao magnetna rezonanca ili MRI. Godine 1977. aparat za magnetnu rezonancu, koji su razvili američki liječnici Raymond Damadian, Larry Minkoff i Michael Goldsmith, prvi put je korišten u istraživanju ljudi. Lauterbur i Mansfield su zajedno dobili Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu 2003.

1974 Amerikanac Michael Phelps razvija kameru za pozitronsku emisionu tomografiju (PET). Prvi komercijalni PET skener nastao je zahvaljujući radu Phelpsa i Michela Ter-Poghosyana, koji su vodili razvoj sistema u EG&G ORTEC. Skener je instaliran na UCLA 1974. Budući da ćelije raka metaboliziraju glukozu deset puta brže od normalnih ćelija, maligni tumori se pojavljuju kao svijetle mrlje na PET skeniranju (7).

1976 Hirurg Andreas Grünzig predstavlja koronarnu angioplastiku u Univerzitetskoj bolnici u Cirihu, Švajcarska. Ova metoda koristi fluoroskopiju za liječenje stenoze krvnih žila.

1978 raste digitalna radiografija. Po prvi put, slika sa rendgenskog sistema se pretvara u digitalnu datoteku, koja se zatim može obraditi radi jasnije dijagnoze i digitalno pohraniti za buduća istraživanja i analize.

80-ih. Douglas Boyd uvodi metodu tomografije elektronskim snopom. EBT skeneri koristili su magnetski kontrolirani snop elektrona da bi stvorili prsten X-zraka.

1984 Pojavljuje se prva 3D slika pomoću digitalnih kompjutera i CT ili MRI podataka, što rezultira XNUMXD slikama kostiju i organa.

1989 U upotrebu ulazi spiralna kompjuterizovana tomografija (spiralni CT). Ovo je test koji kombinuje kontinuirano rotaciono kretanje sistema lampa-detektor i kretanje stola preko ispitne površine (8). Važna prednost spiralne tomografije je smanjenje vremena pregleda (omogućava vam da dobijete sliku nekoliko desetina slojeva u jednom skeniranju u trajanju od nekoliko sekundi), prikupljanje očitanja iz cijelog volumena, uključujući slojeve organa, koji bili između skeniranja sa tradicionalnim CT, kao i optimalna transformacija skeniranja zahvaljujući novom softveru. Pionir nove metode bio je Siemensov direktor istraživanja i razvoja dr. Willy A. Kalender. Drugi proizvođači su ubrzo krenuli stopama Siemensa.

8. Šema spiralne kompjuterizovane tomografije

1993 Razviti tehniku ​​ehoplanarnog snimanja (EPI) koja će omogućiti MRI sistemima da otkriju akutni moždani udar u ranoj fazi. EPI također pruža funkcionalno snimanje, na primjer, moždane aktivnosti, omogućavajući kliničarima da proučavaju funkciju različitih dijelova mozga.

1998 Takozvani multimodalni PET pregledi zajedno sa kompjuterizovanom tomografijom. Ovo je uradio dr. David W. Townsend sa Univerziteta u Pitsburgu, zajedno sa Ronom Nuttom, specijalistom za PET sisteme. Ovo je otvorilo velike mogućnosti za metaboličko i anatomsko snimanje pacijenata oboljelih od raka. Prvi prototip PET/CT skenera, dizajniran i napravljen od strane CTI PET Systems u Knoxvilleu, Tennessee, počeo je sa radom 1998. godine.

2018 MARS Bioimaging uvodi tehniku ​​boje i XNUMXD medicinsko snimanje (9), koji umjesto crno-bijelih fotografija unutrašnjosti tijela nudi potpuno novi kvalitet u medicini - slike u boji.

Novi tip skenera koristi tehnologiju Medipix, prvo razvijenu za naučnike u Evropskoj organizaciji za nuklearna istraživanja (CERN) za praćenje čestica na Velikom hadronskom sudaraču pomoću kompjuterskih algoritama. Umjesto da bilježi rendgenske zrake dok prolaze kroz tkiva i kako se apsorbiraju, skener određuje tačan energetski nivo rendgenskih zraka dok pogađaju različite dijelove tijela. Zatim pretvara rezultate u različite boje kako bi odgovarale kostima, mišićima i drugim tkivima.

9. Presjek zgloba u boji, napravljen korištenjem MARS Bioimaging tehnologije.

Klasifikacija medicinskog snimanja

1. rendgenski snimak (rendgenski snimak) ovo je rendgenski snimak tijela sa projekcijom rendgenskih zraka na film ili detektor. Meka tkiva se vizualiziraju nakon ubrizgavanja kontrasta. Metoda, koja se uglavnom koristi u dijagnostici koštanog sistema, odlikuje se niskom preciznošću i niskim kontrastom. Osim toga, zračenje ima negativan učinak - 99% doze apsorbira testni organizam.

2. tomografija (grčki - poprečni presjek) - zbirni naziv dijagnostičkih metoda, koji se sastoje u dobivanju slike poprečnog presjeka tijela ili njegovog dijela. Tomografske metode se dijele u nekoliko grupa:

• UZI (UZI) je neinvazivna metoda koja koristi talasne fenomene zvuka na granicama različitih medija. Koristi ultrazvučne (2-5 MHz) i piezoelektrične pretvarače. Slika se kreće u realnom vremenu;
• kompjuterizovana tomografija (CT) koristi kompjuterski kontrolisane rendgenske zrake za kreiranje slika tijela. Upotreba rendgenskih zraka približava CT rendgenskim zracima, ali rendgenski zraci i kompjuterska tomografija daju različite informacije. Istina je da iskusni radiolog također može zaključiti trodimenzionalnu lokaciju, na primjer, tumora iz rendgenske slike, ali rendgenski snimci, za razliku od CT skeniranja, su inherentno dvodimenzionalni;
• magnetna rezonanca (MRI) - ova vrsta tomografije koristi radio valove za pregled pacijenata smještenih u jakom magnetnom polju. Rezultirajuća slika se zasniva na radio talasima koje emituju ispitivana tkiva, koji generišu manje ili više intenzivne signale u zavisnosti od hemijskog okruženja. Slika tijela pacijenta može se sačuvati kao kompjuterski podaci. MRI, kao i CT, proizvodi XNUMXD i XNUMXD slike, ali je ponekad mnogo osjetljivija metoda, posebno za razlikovanje mekih tkiva;
• pozitronska emisiona tomografija (PET) - registracija kompjuterskih slika promjena u metabolizmu šećera koje se dešavaju u tkivima. Pacijentu se ubrizgava supstanca koja je kombinacija šećera i izotopski označenog šećera. Ovo poslednje omogućava lociranje raka, jer ćelije raka preuzimaju molekule šećera efikasnije od drugih tkiva u telu. Nakon uzimanja radioaktivno označenog šećera, pacijent leži cca.
• 60 minuta dok mu obilježeni šećer kruži tijelom. Ako postoji tumor u tijelu, šećer se mora efikasno akumulirati u njemu. Zatim se pacijent, položen na stol, postepeno uvodi u PET skener - 6-7 puta u roku od 45-60 minuta. PET skener se koristi za određivanje raspodjele šećera u tjelesnim tkivima. Zahvaljujući analizi CT i PET, moguća neoplazma se može bolje opisati. Kompjuterski obrađenu sliku analizira radiolog. PET može otkriti abnormalnosti čak i kada druge metode ukazuju na normalnu prirodu tkiva. Takođe omogućava dijagnosticiranje recidiva raka i određivanje efikasnosti liječenja – kako se tumor smanjuje, njegove stanice metaboliziraju sve manje šećera;
• Jednofotonska emisiona tomografija (SPECT) – tomografska tehnika iz oblasti nuklearne medicine. Uz pomoć gama zračenja, omogućava vam stvaranje prostorne slike biološke aktivnosti bilo kojeg dijela pacijentovog tijela. Ova metoda vam omogućava da vizualizirate protok krvi i metabolizam u određenom području. Koristi radiofarmaceutike. To su hemijska jedinjenja koja se sastoje od dva elementa - tragača, koji je radioaktivni izotop, i nosača koji se može deponovati u tkivima i organima i savladati krvno-moždanu barijeru. Nosioci često imaju svojstvo selektivnog vezivanja za antitijela tumorskih stanica. Talože se u količinama proporcionalnim metabolizmu; 
• optička koherentna tomografija (OCT) - nova metoda slična ultrazvuku, ali se pacijent sondira snopom svjetlosti (interferometar). Koristi se za preglede očiju u dermatologiji i stomatologiji. Povratno rasejana svetlost ukazuje na položaj mesta duž putanje svetlosnog snopa gde se menja indeks prelamanja.

3. Scintigrafija - ovdje dobijamo sliku organa, a prije svega njihove aktivnosti, koristeći male doze radioaktivnih izotopa (radiofarmaceutika). Ova tehnika se temelji na ponašanju određenih lijekova u tijelu. Oni djeluju kao sredstvo za upotrijebljeni izotop. Označeni lijek se akumulira u organu koji se proučava. Radioizotop emituje jonizujuće zračenje (najčešće gama zračenje), prodire van tela, gde se snima takozvana gama kamera.