Medicinsko slikanje
Leta 1896 je Wilhelm Roentgen odkril rentgenske žarke, leta 1900 pa prvo rentgensko slikanje prsnega koša. Nato pride rentgenska cev. In kako izgleda danes. Izvedeli boste v spodnjem članku.
1806 Philippe Bozzini razvije endoskop v Mainzu in ob tej priložnosti izda "Der Lichtleiter" - učbenik o preučevanju vdolbin človeškega telesa. Prvi, ki je to napravo uporabil pri uspešni operaciji, je bil Francoz Antonin Jean Desormeaux. Pred izumom elektrike so zunanje svetlobne vire uporabljali za pregled mehurja, maternice in debelega črevesa ter nosnih votlin.
1. Prvi rentgenski posnetek - roka Roentgenove žene
1896 Wilhelm Roentgen odkrije rentgenske žarke in njihovo sposobnost prodiranja v trdne snovi. Prvi specialisti, ki jim je pokazal svoje »rentgenograme«, niso bili zdravniki, ampak Roentgenovi kolegi – fiziki (1). Klinični potencial tega izuma je bil prepoznan nekaj tednov pozneje, ko je bil v medicinski reviji objavljen rentgenski posnetek drobca stekla v prstu štiriletnega otroka. V naslednjih nekaj letih sta komercializacija in množična proizvodnja rentgenskih cevi razširili novo tehnologijo po vsem svetu.
1900 Prva rentgenska slika prsnega koša. Široka uporaba rentgenskih žarkov prsnega koša je omogočila odkrivanje tuberkuloze v zgodnji fazi, ki je bila takrat eden najpogostejših vzrokov smrti.
1906-1912 Prvi poskusi uporabe kontrastnih sredstev za boljši pregled organov in žil.
1913 Nastaja prava rentgenska cev, imenovana vakuumska cev z vročo katodo, ki zaradi pojava toplotne emisije uporablja učinkovit nadzorovan vir elektronov. Odprl je novo obdobje v medicinski in industrijski radiološki praksi. Njen ustvarjalec je bil ameriški izumitelj William D. Coolidge (2), popularno znan kot "oče rentgenske cevi". Skupaj s premično mrežo, ki jo je ustvaril čikaški radiolog Hollis Potter, je Coolidgeova svetilka naredila radiografijo neprecenljivo orodje za zdravnike med prvo svetovno vojno.
1916 Vse rentgenske slike niso bile lahko berljive – včasih so tkiva ali predmeti zakrili tisto, kar je bilo pregledano. Zato je francoski dermatolog André Bocage razvil metodo oddajanja rentgenskih žarkov iz različnih zornih kotov, ki je odpravila tovrstne težave. Njegov .
1919 Pojavi se pnevmoencefalografija, ki je invazivna diagnostična metoda centralnega živčnega sistema. Vključeval je zamenjavo dela cerebrospinalne tekočine z zrakom, kisikom ali helijem, vpeljanim s punkcijo v hrbtenični kanal, in rentgensko slikanje glave. Plini so bili v dobrem kontrastu s ventrikularnim sistemom možganov, kar je omogočilo pridobitev slike ventriklov. Metoda je bila široko uporabljena sredi 80. stoletja, vendar so jo v XNUMX. letih skoraj popolnoma opustili, saj je bila preiskava za pacienta izjemno boleča in je bila povezana z resnim tveganjem za zaplete.
30-ih in 40-ih V fizikalni medicini in rehabilitaciji se energija ultrazvočnih valov začenja široko uporabljati. Rus Sergej Sokolov eksperimentira z uporabo ultrazvoka za iskanje kovinskih napak. Leta 1939 uporablja frekvenco 3 GHz, ki pa ne zagotavlja zadovoljive ločljivosti slike. Leta 1940 sta Heinrich Gohr in Thomas Wedekind z Medicinske univerze v Kölnu, Nemčija, v svojem članku "Der Ultraschall in der Medizin" predstavila možnost ultrazvočne diagnostike, ki temelji na eho-refleksnih tehnikah, podobnih tistim, ki se uporabljajo pri odkrivanju kovinskih napak. .
Avtorji so domnevali, da bi ta metoda omogočila odkrivanje tumorjev, eksudatov ali abscesov. Vendar pa niso mogli objaviti prepričljivih rezultatov svojih poskusov. Znani so tudi ultrazvočni medicinski poskusi Avstrijca Karla T. Dussika, nevrologa z dunajske univerze v Avstriji, ki so se začeli v poznih 30. letih.
1937 Poljski matematik Stefan Kaczmarz v svojem delu "Tehnika algebraične rekonstrukcije" oblikuje teoretične temelje metode algebraične rekonstrukcije, ki je bila nato uporabljena v računalniški tomografiji in digitalni obdelavi signalov.
40. leta Uvedba tomografske slike z uporabo rentgenske cevi, ki se vrti okoli pacientovega telesa ali posameznih organov. To je omogočilo vpogled v podrobnosti anatomije in patoloških sprememb na odsekih.
1946 Ameriška fizika Edward Purcell in Felix Bloch sta neodvisno izumila jedrsko magnetno resonanco NMR (3). Dobili so Nobelovo nagrado za fiziko za "razvoj novih metod natančnega merjenja in s tem povezana odkritja na področju jedrskega magnetizma".
3. Komplet NMR opreme
1950 dvigne pravolinijski skener, ki ga je sestavil Benedict Cassin. Naprava v tej različici je bila uporabljena do zgodnjih 70-ih let z različnimi farmacevtskimi izdelki na osnovi radioaktivnih izotopov za slikanje organov po telesu.
1953 Gordon Brownell z Massachusetts Institute of Technology ustvarja napravo, ki je predhodnica sodobne PET kamere. Z njeno pomočjo mu skupaj z nevrokirurgom Williamom H. Sweetom uspe diagnosticirati možganske tumorje.
1955 Razvijajo se dinamični ojačevalniki rentgenske slike, ki omogočajo pridobivanje rentgenskih slik gibljivih slik tkiv in organov. Ti rentgenski žarki so zagotovili nove informacije o telesnih funkcijah, kot sta utripajoče srce in cirkulacijski sistem.
1955-1958 Škotski zdravnik Ian Donald začne široko uporabljati ultrazvočne teste za medicinsko diagnozo. Je ginekolog. Njegov članek »Preiskava abdominalnih mas z impulznim ultrazvokom«, objavljen 7. junija 1958 v medicinski reviji The Lancet, je opredelil uporabo ultrazvočne tehnologije in postavil temelje za prenatalno diagnostiko (4).
1957 Razvit je prvi endoskop z optičnimi vlakni - gastroenterolog Basili Hirshowitz in njegovi kolegi z univerze v Michiganu patentirajo optično vlakno, polfleksibilni gastroskop.
1958 Hal Oscar Anger na letnem srečanju Ameriškega združenja za nuklearno medicino predstavlja scintilacijsko komoro, ki omogoča dinamično slikanje človeških organov. Naprava vstopi na trg po desetletju.
1963 Sveže kovan dr. David Kuhl skupaj s prijateljem, inženirjem Royem Edwardsom, svetu predstavlja prvo skupno delo, ki je rezultat večletnih priprav: prvi aparat na svetu za t.i. emisijska tomografijaki ga imenujejo Mark II. V naslednjih letih so se razvile natančnejše teorije in matematični modeli, izvedene so bile številne študije in izdelani so bili vedno bolj napredni stroji. Končno je John Keyes leta 1976 na podlagi izkušenj Coola in Edwardsa ustvaril prvi stroj SPECT – enofotonsko emisijsko tomografijo.
1967-1971 Z uporabo algebraične metode Stefana Kaczmarza angleški inženir elektrotehnike Godfrey Hounsfield ustvarja teoretične temelje računalniške tomografije. V naslednjih letih konstruira prvi delujoči EMI CT skener (5), na katerem leta 1971 opravijo prvi pregled osebe v bolnišnici Atkinson Morley v Wimbledonu. Naprava je bila dana v proizvodnjo leta 1973. Leta 1979 je Hounsfield skupaj z ameriškim fizikom Allanom M. Cormackom prejel Nobelovo nagrado za prispevek k razvoju računalniške tomografije.
5. EMI skener
1973 Ameriški kemik Paul Lauterbur (6) je odkril, da lahko z uvedbo gradientov magnetnega polja, ki prehaja skozi dano snov, analiziramo in ugotovimo sestavo te snovi. Znanstvenik s to tehniko ustvari sliko, ki razlikuje med normalno in težko vodo. Angleški fizik Peter Mansfield na podlagi svojega dela zgradi svojo teorijo in pokaže, kako narediti hitro in natančno podobo notranje strukture.
Rezultat dela obeh znanstvenikov je bil neinvaziven zdravniški pregled, znan kot slikanje z magnetno resonanco ali MRI. Leta 1977 je bila naprava za magnetno resonanco, ki so jo razvili ameriški zdravniki Raymond Damadian, Larry Minkoff in Michael Goldsmith, prvič uporabljena za preučevanje osebe. Lauterbur in Mansfield sta leta 2003 skupaj prejela Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino.
1974 Američan Michael Phelps razvija kamero s pozitronsko emisijsko tomografijo (PET). Prvi komercialni PET skener je nastal po zaslugi dela Phelpsa in Michela Ter-Poghosyana, ki sta vodila razvoj sistema pri EG&G ORTEC. Skener je bil nameščen na UCLA leta 1974. Ker rakave celice presnavljajo glukozo desetkrat hitreje kot normalne celice, se maligni tumorji na PET skeniranju pojavijo kot svetle lise (7).
1976 Kirurg Andreas Grünzig predstavlja koronarno angioplastiko na Univerzitetni bolnišnici v Zürichu v Švici. Ta metoda uporablja fluoroskopijo za zdravljenje stenoze krvnih žil.
1978 dvigne digitalna radiografija. Prvič se slika iz rentgenskega sistema pretvori v digitalno datoteko, ki jo lahko nato obdelamo za jasnejšo diagnozo in digitalno shranimo za prihodnje raziskave in analize.
80. leta Douglas Boyd uvaja metodo elektronske tomografije. Skenerji EBT so uporabili magnetno nadzorovan žarek elektronov, da so ustvarili obroč rentgenskih žarkov.
1984 Pojavi se prvo 3D slikanje z uporabo digitalnih računalnikov in podatkov CT ali MRI, kar ima za posledico XNUMXD slike kosti in organov.
1989 V uporabo prihaja spiralna računalniška tomografija (spiralna CT). To je preskus, ki združuje neprekinjeno rotacijsko gibanje sistema žarnica-detektor in premikanje mize po preskusni površini (8). Pomembna prednost spiralne tomografije je skrajšanje časa pregleda (omogoča vam, da dobite sliko več deset plasti v enem skeniranju, ki traja več sekund), zbiranje odčitkov iz celotne prostornine, vključno s plastmi organa, ki so bili med pregledi s tradicionalnim CT, kot tudi optimalna transformacija skeniranja zahvaljujoč novi programski opremi. Pionir nove metode je bil Siemensov direktor za raziskave in razvoj dr. Willy A. Kalender. Drugi proizvajalci so kmalu šli po stopinjah Siemensa.
8. Shema spiralne računalniške tomografije
1993 Razviti tehniko ehoplanarnega slikanja (EPI), ki bo sistemom MRI omogočila odkrivanje akutne možganske kapi v zgodnji fazi. EPI zagotavlja tudi funkcionalno slikanje, na primer možganske aktivnosti, kar klinikom omogoča preučevanje delovanja različnih delov možganov.
1998 Tako imenovane multimodalne PET preiskave skupaj z računalniško tomografijo. To je naredil dr. David W. Townsend z Univerze v Pittsburghu skupaj z Ronom Nuttom, specialistom za sisteme PET. To je odprlo velike možnosti za presnovno in anatomsko slikanje bolnikov z rakom. Prvi prototip PET/CT skenerja, ki ga je zasnoval in izdelal CTI PET Systems v Knoxvillu v Tennesseeju, je začel delovati leta 1998.
2018 MARS Bioimaging uvaja barvno tehniko i XNUMXD medicinsko slikanje (9), ki namesto črno-belih fotografij notranjosti telesa ponuja povsem novo kvaliteto v medicini – barvne slike.
Nova vrsta skenerja uporablja tehnologijo Medipix, ki je bila najprej razvita za znanstvenike pri Evropski organizaciji za jedrske raziskave (CERN) za sledenje delcev na velikem hadronskem trkalniku z uporabo računalniških algoritmov. Namesto snemanja rentgenskih žarkov, ko prehajajo skozi tkiva in kako se absorbirajo, skener določi natančno raven energije rentgenskih žarkov, ko zadenejo različne dele telesa. Nato pretvori rezultate v različne barve, da se ujemajo s kostmi, mišicami in drugimi tkivi.
9. Barvni del zapestja, izdelan s tehnologijo MARS Bioimaging.
Razvrstitev medicinskega slikanja
1. rentgen (rentgen) to je rentgensko slikanje telesa s projekcijo rentgenskih žarkov na film ali detektor. Po injiciranju kontrasta se prikažejo mehka tkiva. Za metodo, ki se uporablja predvsem pri diagnostiki skeletnega sistema, je značilna nizka natančnost in nizek kontrast. Poleg tega ima sevanje negativen učinek - 99% odmerka absorbira testni organizem.
2. tomografija (grško - prečni prerez) - skupno ime diagnostičnih metod, ki sestojijo iz pridobivanja slike prečnega prereza telesa ali njegovega dela. Tomografske metode so razdeljene v več skupin:
- UZI (UZI) je neinvazivna metoda, ki uporablja valovne pojave zvoka na mejah različnih medijev. Uporablja ultrazvočne (2-5 MHz) in piezoelektrične pretvornike. Slika se premika v realnem času;
- računalniška tomografija (CT) uporablja računalniško vodene rentgenske žarke za ustvarjanje slik telesa. Uporaba rentgenskih žarkov CT približa rentgenskemu slikanju, rentgen in računalniška tomografija pa dajeta drugačne podatke. Res je, da lahko izkušeni radiolog na podlagi rentgenske slike sklepa tudi o tridimenzionalni lokaciji na primer tumorja, vendar so rentgenski žarki za razliko od CT-ja sami po sebi dvodimenzionalni;
- slikanje z magnetno resonanco (MRI) - ta vrsta tomografije uporablja radijske valove za pregled pacientov v močnem magnetnem polju. Dobljena slika temelji na radijskih valovih, ki jih oddajajo preiskovana tkiva in generirajo bolj ali manj intenzivne signale, odvisno od kemijskega okolja. Podobo pacientovega telesa lahko shranite kot računalniške podatke. MRI, tako kot CT, proizvaja slike XNUMXD in XNUMXD, vendar je včasih veliko bolj občutljiva metoda, zlasti za razlikovanje mehkih tkiv;
- pozitronska emisijska tomografija (PET) - registracija računalniških slik sprememb presnove sladkorja v tkivih. Pacientu vbrizgajo snov, ki je kombinacija sladkorja in izotopsko označenega sladkorja. Slednje omogoča lociranje raka, saj rakave celice absorbirajo molekule sladkorja učinkoviteje kot druga tkiva v telesu. Po zaužitju radioaktivno označenega sladkorja bolnik leži pribl.
- 60 minut, medtem ko označeni sladkor kroži po njegovem telesu. Če je v telesu tumor, se mora sladkor v njem učinkovito kopičiti. Nato pacienta, položenega na mizo, postopoma uvedemo v PET skener - 6-7 krat v 45-60 minutah. PET skener se uporablja za ugotavljanje porazdelitve sladkorja v telesnih tkivih. Zahvaljujoč analizi CT in PET je mogoče bolje opisati morebitno neoplazmo. Računalniško obdelano sliko analizira radiolog. PET lahko zazna nenormalnosti, tudi če druge metode kažejo na normalno naravo tkiva. Omogoča tudi diagnosticiranje recidivov raka in ugotavljanje učinkovitosti zdravljenja – ko se tumor manjša, njegove celice presnavljajo vse manj sladkorja;
- Enofotonska emisijska tomografija (SPECT) – tomografska tehnika na področju nuklearne medicine. S pomočjo sevanja gama vam omogoča, da ustvarite prostorsko sliko biološke aktivnosti katerega koli dela pacientovega telesa. Ta metoda vam omogoča vizualizacijo pretoka krvi in metabolizma na določenem območju. Uporablja radiofarmake. So kemične spojine, sestavljene iz dveh elementov – sledilca, ki je radioaktivni izotop, in nosilca, ki se lahko odloži v tkivih in organih ter premaga krvno-možgansko pregrado. Nosilci imajo pogosto lastnost, da se selektivno vežejo na protitelesa tumorskih celic. Naselijo se v količinah, sorazmernih s presnovo;
- optična koherentna tomografija (OCT) - nova metoda, podobna ultrazvoku, le da bolnika tipamo s svetlobnim snopom (interferometrom). Uporablja se za preglede oči v dermatologiji in zobozdravstvu. Povratno sipana svetloba označuje položaj mest na poti svetlobnega žarka, kjer se spreminja lomni količnik.
3. Scintigrafija - tu dobimo podobo organov, predvsem pa njihovega delovanja z majhnimi dozami radioaktivnih izotopov (radiofarmakov). Ta tehnika temelji na obnašanju določenih zdravil v telesu. Delujejo kot nosilec za uporabljeni izotop. Označeno zdravilo se kopiči v proučevanem organu. Radioizotop oddaja ionizirajoče sevanje (najpogosteje sevanje gama), ki prodira zunaj telesa, kjer se posname tako imenovana gama kamera.
