medicinsko snimanje

1896. Wilhelm Roentgen je otkrio rendgenske zrake, a 1900. prvu rendgensku sliku prsnog koša. Zatim dolazi rendgenska cijev. I kako to danas izgleda. Saznat ćete u članku u nastavku.

1806 Philippe Bozzini razvija endoskop u Mainzu, izdajući tom prilikom "Der Lichtleiter" - udžbenik o proučavanju udubina ljudskog tijela. Prvi koji je ovaj uređaj upotrijebio u uspješnoj operaciji bio je Francuz Antonin Jean Desormeaux. Prije izuma električne energije, vanjski izvori svjetlosti korišteni su za pregled mjehura, maternice i debelog crijeva, kao i nosne šupljine.

1. Prvi rendgenski snimak - ruka Roentgenove žene

1896 Wilhelm Roentgen otkriva X-zrake i njihovu sposobnost prodiranja u čvrste tvari. Prvi specijalisti kojima je pokazao svoje "rentgenograme" nisu bili liječnici, već Roentgenovi kolege - fizičari (1). Klinički potencijal ovog izuma prepoznat je nekoliko tjedana kasnije, kada je u jednom medicinskom časopisu objavljen rendgenski snimak krhotine stakla u prstu četverogodišnjeg djeteta. Tijekom sljedećih nekoliko godina, komercijalizacija i masovna proizvodnja rendgenskih cijevi proširila je novu tehnologiju diljem svijeta.

1900 Prvi rendgenski snimak prsnog koša. Široka uporaba rendgenskih zraka prsnog koša omogućila je rano otkrivanje tuberkuloze, koja je u to vrijeme bila jedan od najčešćih uzroka smrti.

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

1913 Pojavljuje se prava rendgenska cijev, nazvana vakuumska cijev s vrućom katodom, koja koristi učinkovit kontrolirani izvor elektrona zbog fenomena toplinske emisije. On je otvorio novu eru u medicinskoj i industrijskoj radiološkoj praksi. Njegov tvorac bio je američki izumitelj William D. Coolidge (2), popularno poznat kao "otac rendgenske cijevi". Zajedno s pokretnom mrežom koju je stvorio radiolog iz Chicaga Hollis Potter, Coolidgeova svjetiljka učinila je radiografiju neprocjenjivim alatom za liječnike tijekom Prvog svjetskog rata.

1916 Nisu sve radiografije bile lako čitljive – ponekad su tkiva ili predmeti zaklanjali ono što se pregledavalo. Stoga je francuski dermatolog André Bocage razvio metodu emitiranja X-zraka iz različitih kutova, čime je otklonio takve poteškoće. Njegov .

1919 Pojavljuje se pneumoencefalografija koja je invazivna dijagnostička procedura središnjeg živčanog sustava. Sastojao se od zamjene dijela likvora zrakom, kisikom ili helijem, unesenim kroz punkciju u kralježnični kanal, te rendgenskom snimkom glave. Plinovi su bili u dobroj suprotnosti s ventrikularnim sustavom mozga, što je omogućilo dobivanje slike ventrikula. Metoda je bila široko korištena sredinom 80. stoljeća, ali je gotovo potpuno napuštena XNUMX-ih godina, budući da je pregled za pacijenta bio izrazito bolan i povezan s ozbiljnim rizikom od komplikacija.

30 -ih i 40 -ih U fizikalnoj medicini i rehabilitaciji energija ultrazvučnih valova počinje se široko koristiti. Rus Sergej Sokolov eksperimentira s korištenjem ultrazvuka za pronalaženje metalnih nedostataka. Godine 1939. koristi frekvenciju od 3 GHz, koja, međutim, ne daje zadovoljavajuću rezoluciju slike. Godine 1940. Heinrich Gohr i Thomas Wedekind s Medicinskog sveučilišta u Kölnu, Njemačka, predstavili su u svom članku "Der Ultraschall in der Medizin" mogućnost ultrazvučne dijagnostike temeljene na tehnikama eho-refleksa sličnim onima koje se koriste u otkrivanju 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 Sveučilišta u Beču u Austriji, započeti u kasnim 30-ima.

1937 Poljski matematičar Stefan Kaczmarz u svom djelu "Tehnika algebarske rekonstrukcije" formulira teorijske temelje metode algebarske rekonstrukcije, koja je potom primijenjena u računalnoj tomografiji i digitalnoj obradi signala.

40 Uvođenje tomografske slike pomoću rendgenske cijevi koja se okreće oko pacijentovog tijela ili pojedinih organa. To je omogućilo uvid u detalje anatomije i patoloških promjena u presjecima.

1946 Američki fizičari Edward Purcell i Felix Bloch neovisno su izumili nuklearnu magnetsku rezonanciju NMR (3). Dobili su Nobelovu nagradu za fiziku za "razvoj novih metoda preciznih mjerenja i srodna otkrića u području nuklearnog magnetizma".

3. Komplet NMR opreme

1950 diže se 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 s Massachusetts Institute of Technology stvara uređaj koji je preteča moderne PET kamere. Uz njezinu pomoć, on, zajedno s neurokirurgom Williamom H. Sweetom, uspijeva dijagnosticirati tumore na mozgu.

1955 Razvijaju se dinamički pojačivači rendgenske slike koji omogućuju dobivanje rendgenskih slika pokretnih slika tkiva i organa. Ove rendgenske snimke dale su nove informacije o tjelesnim funkcijama kao što su srce koje kuca i krvožilni sustav.

1955-1958 Škotski liječnik Ian Donald počinje naširoko koristiti ultrazvučne testove za medicinsku dijagnozu. On je ginekolog. Njegov članak "Istraživanje abdominalnih masa pulsirajućim ultrazvukom", objavljen 7. lipnja 1958. u medicinskom časopisu The Lancet, definirao je korištenje ultrazvučne tehnologije i postavio temelje prenatalnoj dijagnostici (4).

1957 Razvijen je prvi endoskop s optičkim vlaknima - gastroenterolog Basili Hirshowitz i njegovi kolege sa Sveučilišta Michigan patentirali su optičko vlakno, polufleksibilni gastroskop.

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

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. emisijska tomografijakoju nazivaju Markom II. Sljedećih godina razvijene su točnije teorije i matematički modeli, provedena su brojna istraživanja i izgrađeni sve napredniji strojevi. Konačno, 1976., John Keyes stvara prvi SPECT stroj – jednofotonsku emisijsku tomografiju – na temelju iskustva Coola i Edwardsa.

1967-1971 Koristeći algebarsku metodu Stefana Kaczmarza, engleski inženjer elektrotehnike Godfrey Hounsfield stvara teorijske temelje računalne tomografije. Sljedećih godina konstruira prvi radni EMI CT skener (5), na kojem se 1971. godine vrši prvi pregled osobe u bolnici Atkinson Morley u Wimbledonu. Uređaj je pušten u proizvodnju 1973. godine. Godine 1979. Hounsfieldu je, zajedno s američkim fizičarom Allanom M. Cormackom, dodijeljena Nobelova nagrada za doprinos razvoju računalne tomografije.

5. EMI skener

1973 Američki kemičar Paul Lauterbur (6) otkrio je da se uvođenjem gradijenata magnetskog polja koje prolazi kroz danu tvar može analizirati i saznati sastav te tvari. Znanstvenik koristi ovu tehniku ​​za stvaranje slike koja razlikuje normalnu i tešku vodu. Na temelju svog rada engleski fizičar Peter Mansfield gradi vlastitu teoriju i pokazuje kako napraviti brzu i točnu sliku unutarnje strukture.

Rezultat rada obaju znanstvenika bio je neinvazivni liječnički pregled, poznat kao magnetska rezonancija ili MRI. Godine 1977. MRI stroj, koji su razvili američki liječnici Raymond Damadian, Larry Minkoff i Michael Goldsmith, prvi je put korišten za proučavanje osobe. Lauterbur i Mansfield zajedno su dobili Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu 2003.

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

1976 Kirurg Andreas Grünzig predstavlja koronarnu angioplastiku u Sveučilišnoj bolnici Zürich, Švicarska. Ova metoda koristi fluoroskopiju za liječenje stenoze krvnih žila.

1978 diže se digitalna radiografija. Prvi put se slika iz rendgenskog sustava pretvara u digitalnu datoteku, koja se zatim može obraditi radi jasnije dijagnoze i digitalno pohraniti za buduća istraživanja i analize.

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

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

1989 U primjenu dolazi spiralna kompjuterizirana tomografija (spiralni CT). Ovo je ispitivanje koje kombinira kontinuirano rotacijsko kretanje sustava lampa-detektor i pomicanje stola preko ispitne površine (8). Važna prednost spiralne tomografije je smanjenje vremena pregleda (omogućuje dobivanje slike nekoliko desetaka slojeva u jednom skeniranju u trajanju od nekoliko sekundi), prikupljanje očitanja iz cijelog volumena, uključujući slojeve organa, koji bili između skeniranja s tradicionalnim CT-om, kao i optimalna transformacija snimka zahvaljujući novom softveru. Pionir nove metode bio je Siemensov direktor istraživanja i razvoja dr. Willy A. Kalender. Drugi proizvođači ubrzo su krenuli stopama Siemensa.

8. Shema spiralne kompjuterizirane tomografije

1993 Razviti tehniku ​​ehoplanarnog snimanja (EPI) koja će omogućiti sustavima MRI da otkriju akutni moždani udar u ranoj fazi. EPI također pruža funkcionalno oslikavanje, na primjer, moždane aktivnosti, omogućujući kliničarima proučavanje funkcije različitih dijelova mozga.

1998 Takozvani multimodalni PET pregledi zajedno s kompjutoriziranom tomografijom. To je učinio dr. David W. Townsend sa Sveučilišta u Pittsburghu, zajedno s Ronom Nuttom, stručnjakom za PET sustave. To je otvorilo velike mogućnosti za metaboličko i anatomsko snimanje bolesnika s rakom. Prvi prototip PET/CT skenera, dizajniran i izrađen od strane CTI PET Systems u Knoxvilleu, Tennessee, počeo je s radom 1998. godine.

2018 MARS Bioimaging uvodi tehniku ​​boja i XNUMXD medicinsko snimanje (9) koji umjesto crno-bijelih fotografija unutrašnjosti tijela nudi potpuno novu kvalitetu u medicini – slike u boji.

Novi tip skenera koristi tehnologiju Medipix, prvo razvijenu za znanstvenike iz Europske organizacije za nuklearna istraživanja (CERN) za praćenje čestica na Velikom hadronskom sudaraču pomoću računalnih algoritama. Umjesto da bilježi rendgenske zrake dok prolaze kroz tkiva i kako se apsorbiraju, skener određuje točnu razinu energije rendgenskih zraka dok pogađaju različite dijelove tijela. Zatim pretvara rezultate u različite boje kako bi odgovarale kostima, mišićima i drugim tkivima.

9. Presjek zapešća u boji, izrađen korištenjem MARS Bioimaging tehnologije.

Klasifikacija medicinskog snimanja

1. RTG (RTG) ovo je rendgenska slika tijela s projekcijom rendgenskih zraka na film ili detektor. Nakon ubrizgavanja kontrasta vizualiziraju se meka tkiva. Metoda, koja se uglavnom koristi u dijagnostici koštanog sustava, karakterizira niska točnost i niski kontrast. Osim toga, zračenje ima negativan učinak - 99% doze apsorbira testni organizam.

2. tomografija (grčki - presjek) - skupni naziv dijagnostičkih metoda, koje se sastoje u dobivanju slike presjeka tijela ili njegovog dijela. Tomografske metode podijeljene su u nekoliko skupina:

• UZI (UZI) je neinvazivna metoda koja koristi valne fenomene zvuka na granicama različitih medija. Koristi ultrazvučne (2-5 MHz) i piezoelektrične pretvarače. Slika se kreće u stvarnom vremenu;
• kompjuterizirana tomografija (CT) koristi kompjuterski kontrolirane rendgenske zrake za stvaranje slika tijela. Korištenje rendgenskih zraka približava CT rendgenskim zrakama, ali rendgenske zrake i kompjutorizirana tomografija daju različite podatke. Istina je da iskusan radiolog također može zaključiti o trodimenzionalnom položaju, na primjer, tumora iz rendgenske slike, ali X-zrake su, za razliku od CT-a, inherentno dvodimenzionalne;
• magnetska rezonancija (MRI) - ova vrsta tomografije koristi radio valove za pregled pacijenata smještenih u jakom magnetskom polju. Dobivena slika temelji se na radiovalovima koje emitiraju ispitivana tkiva, a koji generiraju više ili manje intenzivne signale ovisno o kemijskom okruženju. Slika tijela pacijenta može se spremiti kao računalni podatak. MRI, poput CT-a, daje XNUMXD i XNUMXD slike, ali je ponekad mnogo osjetljivija metoda, posebno za razlikovanje mekih tkiva;
• pozitronska emisijska tomografija (PET) - registracija računalnih slika promjena u metabolizmu šećera u tkivima. Pacijentu se ubrizgava tvar koja je kombinacija šećera i izotopski označenog šećera. Potonji omogućuje lociranje raka, jer stanice raka preuzimaju molekule šećera učinkovitije od drugih tkiva u tijelu. Nakon uzimanja radioaktivno obilježenog šećera bolesnik leži cca.
• 60 minuta dok označeni šećer kruži njegovim tijelom. Ako u tijelu postoji tumor, u njemu se mora učinkovito akumulirati šećer. Zatim se pacijent položen na stol postupno uvodi u PET skener - 6-7 puta unutar 45-60 minuta. PET skener služi za određivanje raspodjele šećera u tjelesnim tkivima. Zahvaljujući analizi CT-a i PET-a može se bolje opisati moguća neoplazma. Računalno obrađenu sliku analizira radiolog. PET može otkriti abnormalnosti čak i kada druge metode ukazuju na normalnu prirodu tkiva. Također omogućuje dijagnosticiranje recidiva raka i utvrđivanje učinkovitosti liječenja – kako se tumor smanjuje, njegove stanice metaboliziraju sve manje šećera;
• Emisiona tomografija jednog fotona (SPECT) – tomografska tehnika u području nuklearne medicine. Uz pomoć gama zračenja, omogućuje vam stvaranje prostorne slike biološke aktivnosti bilo kojeg dijela tijela pacijenta. Ova metoda omogućuje vizualizaciju protoka krvi i metabolizma u određenom području. Koristi radiofarmaceutike. Oni su kemijski spojevi koji se sastoje od dva elementa - tragača, koji je radioaktivni izotop, i nosača koji se može taložiti u tkivima i organima te prevladati krvno-moždanu barijeru. Nosači često imaju svojstvo selektivnog vezanja na 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 raspršena svjetlost označava položaj mjesta duž putanje svjetlosnog snopa gdje se mijenja indeks loma.

3. Scintigrafija - ovdje dobivamo sliku organa, a prije svega njihovu aktivnost, pomoću malih doza radioaktivnih izotopa (radiofarmaka). Ova se tehnika temelji na ponašanju određenih lijekova u tijelu. Oni djeluju kao nosač za korišteni izotop. Označeni lijek nakuplja se u organu koji se proučava. Radioizotop emitira ionizirajuće zračenje (najčešće gama zračenje), prodirući izvan tijela, gdje se snima takozvana gama kamera.