Imagistica medicala

În 1896, Wilhelm Roentgen a descoperit razele X, iar în 1900, prima radiografie toracică. Apoi vine tubul cu raze X. Și cum arată astăzi. Veți afla în articolul de mai jos.

1806 Philippe Bozzini dezvoltă endoscopul la Mainz, publicând cu ocazia „Der Lichtleiter” - un manual despre studiul adânciturii corpului uman. Primul care a folosit acest dispozitiv într-o operațiune de succes a fost francezul Antonin Jean Desormeaux. Înainte de inventarea electricității, sursele externe de lumină erau folosite pentru a examina vezica urinară, uterul și colonul, precum și cavitățile nazale.

1. Prima radiografie - mâna soției lui Roentgen

1896 Wilhelm Roentgen descoperă razele X și capacitatea lor de a pătrunde în solide. Primii specialiști cărora le-a arătat „roentgenogramele” sale nu au fost medici, ci colegii lui Roentgen – fizicieni (1). Potențialul clinic al acestei invenții a fost recunoscut câteva săptămâni mai târziu, când o radiografie a unui ciob de sticlă din degetul unui copil de patru ani a fost publicată într-un jurnal medical. În următorii câțiva ani, comercializarea și producția în masă a tuburilor cu raze X a răspândit noua tehnologie în întreaga lume.

1900 Prima radiografie toracică. Utilizarea pe scară largă a radiografiilor toracice a făcut posibilă depistarea tuberculozei într-un stadiu incipient, care la acea vreme era una dintre cele mai frecvente cauze de deces.

1906-1912 Primele încercări de a folosi agenți de contrast pentru o mai bună examinare a organelor și a vaselor.

1913 Apare un adevărat tub cu raze X, numit tub vid cu catod fierbinte, care utilizează o sursă eficientă de electroni controlată datorită fenomenului de emisie termică. El a deschis o nouă eră în practica radiologică medicală și industrială. Creatorul său a fost inventatorul american William D. Coolidge (2), cunoscut în mod popular drept „părintele tubului cu raze X”. Împreună cu o grilă mobilă creată de radiologul Hollis Potter din Chicago, lampa Coolidge a făcut din radiografia un instrument de neprețuit pentru medici în timpul Primului Război Mondial.

1916 Nu toate radiografiile erau ușor de citit - uneori țesuturile sau obiectele ascunceau ceea ce era examinat. Prin urmare, dermatologul francez André Bocage a dezvoltat o metodă de a emite raze X din diferite unghiuri, care a eliminat astfel de dificultăți. A lui .

1919 Apare pneumoencefalografia, care este o procedură de diagnostic invazivă a sistemului nervos central. A constat în înlocuirea unei părți din lichidul cefalorahidian cu aer, oxigen sau heliu, introdus printr-o puncție în canalul rahidian și efectuarea unei radiografii a capului. Gazele au fost bine contrastate cu sistemul ventricular al creierului, ceea ce a făcut posibilă obținerea unei imagini a ventriculilor. Metoda a fost utilizată pe scară largă la mijlocul secolului al XX-lea, dar a fost aproape complet abandonată în anii 80, deoarece examinarea a fost extrem de dureroasă pentru pacient și a fost asociată cu un risc serios de complicații.

Anii 30 și 40 În medicina fizică și reabilitare, energia undelor ultrasonice începe să fie utilizată pe scară largă. Rusul Sergey Sokolov experimentează utilizarea ultrasunetelor pentru a găsi defecte de metal. În 1939, el folosește o frecvență de 3 GHz, care însă nu oferă o rezoluție satisfăcătoare a imaginii. În 1940, Heinrich Gohr și Thomas Wedekind de la Universitatea de Medicină din Köln, Germania, au prezentat în articolul lor „Der Ultraschall in der Medizin” posibilitatea diagnosticării cu ultrasunete bazate pe tehnici echo-reflex similare cu cele utilizate în detectarea defectelor metalice. .

Autorii au emis ipoteza că această metodă ar permite detectarea tumorilor, exsudatelor sau abceselor. Cu toate acestea, ei nu au putut publica rezultatele convingătoare ale experimentelor lor. Sunt cunoscute și experimentele medicale cu ultrasunete ale austriacului Karl T. Dussik, neurolog de la Universitatea din Viena din Austria, începute la sfârșitul anilor 30.

1937 Matematicianul polonez Stefan Kaczmarz formulează în lucrarea sa „Tehnica de reconstrucție algebrică” bazele teoretice ale metodei de reconstrucție algebrică, care a fost apoi aplicată în tomografia computerizată și procesarea semnalului digital.

Anii 40. Introducerea unei imagini tomografice folosind un tub cu raze X rotit în jurul corpului pacientului sau a organelor individuale. Acest lucru a făcut posibilă vizualizarea detaliilor anatomiei și modificărilor patologice în secțiuni.

1946 Fizicienii americani Edward Purcell și Felix Bloch au inventat în mod independent rezonanța magnetică nucleară RMN (3). Aceștia au primit Premiul Nobel pentru Fizică pentru „dezvoltarea de noi metode de măsurare precisă și descoperiri aferente în domeniul magnetismului nuclear”.

3. Set de echipamente RMN

1950 se ridică scaner prostoliniowy, compilat de Benedict Cassin. Dispozitivul din această versiune a fost folosit până la începutul anilor 70 cu diverse produse farmaceutice pe bază de izotopi radioactivi pentru a vizualiza organele din tot corpul.

1953 Gordon Brownell de la Massachusetts Institute of Technology creează un dispozitiv care este precursorul camerei moderne PET. Cu ajutorul ei, el, împreună cu neurochirurgul William H. Sweet, reușește să diagnosticheze tumorile cerebrale.

1955 Se dezvoltă intensificatoare dinamice de imagine cu raze X care fac posibilă obținerea de imagini cu raze X ale imaginilor în mișcare ale țesuturilor și organelor. Aceste raze X au oferit noi informații despre funcțiile corpului, cum ar fi inima care bate și sistemul circulator.

1955-1958 Medicul scoțian Ian Donald începe să folosească pe scară largă testele cu ultrasunete pentru diagnosticul medical. Este ginecolog. Articolul său „Investigation of Abdominal Masses with Pulsed Ultrasound”, publicat la 7 iunie 1958 în revista medicală The Lancet, a definit utilizarea tehnologiei ultrasunetelor și a pus bazele diagnosticului prenatal (4).

1957 Este dezvoltat primul endoscop cu fibră optică - gastroenterologul Basili Hirshowitz și colegii săi de la Universitatea din Michigan brevetează o fibră optică, gastroscop semiflexibil.

1958 Hal Oscar Anger prezintă la reuniunea anuală a Societății Americane de Medicină Nucleară o cameră de scintilație care permite o dinamică imagistica organelor umane. Dispozitivul intră pe piață după un deceniu.

1963 Dr. David Kuhl, proaspăt bătut, împreună cu prietenul său, inginerul Roy Edwards, prezintă lumii prima lucrare comună, rezultatul a câțiva ani de pregătire: primul aparat din lume pentru așa-zisul. tomografie cu emisiepe care ei o numesc Mark II. În anii următori, s-au dezvoltat teorii și modele matematice mai precise, au fost efectuate numeroase studii și au fost construite mașini din ce în ce mai avansate. În cele din urmă, în 1976, John Keyes creează prima mașină SPECT - tomografie cu emisie de un singur foton - pe baza experienței lui Cool și Edwards.

1967-1971 Folosind metoda algebrică a lui Stefan Kaczmarz, inginerul electric englez Godfrey Hounsfield creează bazele teoretice ale tomografiei computerizate. În anii următori, el construiește primul scaner CT EMI funcțional (5), pe care, în 1971, se efectuează prima examinare a unei persoane la Spitalul Atkinson Morley din Wimbledon. Dispozitivul a fost pus în producție în 1973. În 1979, Hounsfield, împreună cu fizicianul american Allan M. Cormack, au primit Premiul Nobel pentru contribuția lor la dezvoltarea tomografiei computerizate.

5. Scaner EMI

1973 Chimistul american Paul Lauterbur (6) a descoperit că prin introducerea de gradienți ai unui câmp magnetic care trece printr-o anumită substanță, se poate analiza și afla compoziția acestei substanțe. Omul de știință folosește această tehnică pentru a crea o imagine care face distincția între apa normală și cea grea. Pe baza lucrării sale, fizicianul englez Peter Mansfield își construiește propria teorie și arată cum să facă o imagine rapidă și precisă a structurii interne.

Rezultatul muncii ambilor oameni de știință a fost un examen medical non-invaziv, cunoscut sub numele de imagistică prin rezonanță magnetică sau RMN. În 1977, aparatul RMN, dezvoltat de medicii americani Raymond Damadian, Larry Minkoff și Michael Goldsmith, a fost folosit pentru a studia o persoană. Lauterbur și Mansfield au primit împreună Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină în 2003.

1974 Americanul Michael Phelps dezvoltă o cameră de tomografie cu emisie de pozitroni (PET). Primul scaner PET comercial a fost creat datorită muncii lui Phelps și Michel Ter-Poghosyan, care au condus dezvoltarea sistemului la EG&G ORTEC. Scanerul a fost instalat la UCLA în 1974. Deoarece celulele canceroase metabolizează glucoza de zece ori mai repede decât celulele normale, tumorile maligne apar ca puncte luminoase pe o scanare PET (7).

1976 Chirurgul Andreas Grünzig prezintă angioplastia coronariană la Spitalul Universitar din Zurich, Elveția. Această metodă folosește fluoroscopia pentru a trata stenoza vaselor de sânge.

1978 se ridică radiografie digitală. Pentru prima dată, o imagine dintr-un sistem de raze X este convertită într-un fișier digital, care poate fi apoi procesat pentru un diagnostic mai clar și stocat digital pentru cercetări și analize viitoare.

Anii 80. Douglas Boyd introduce metoda tomografiei cu fascicul de electroni. Scanerele EBT au folosit un fascicul de electroni controlat magnetic pentru a crea un inel de raze X.

1984 Apare primele imagini 3D folosind computere digitale și date CT sau RMN, rezultând imagini XNUMXD ale oaselor și organelor.

1989 Intră în uz tomografia computerizată în spirală (CT spirală). Acesta este un test care combină o mișcare de rotație continuă a sistemului lampă-detector și mișcarea mesei pe suprafața de testare (8). Un avantaj important al tomografiei în spirală este reducerea timpului de examinare (vă permite să obțineți o imagine de câteva zeci de straturi într-o singură scanare cu durata de câteva secunde), colectarea citirilor din întregul volum, inclusiv straturile organului, care au fost între scanări cu CT tradițională, precum și transformarea optimă a scanării datorită noului software. Pionierul noii metode a fost Director de Cercetare și Dezvoltare Siemens, Dr. Willy A. Kalender. Alți producători au mers curând pe urmele Siemens.

8. Schema tomografiei computerizate spiralate

1993 Dezvoltați o tehnică de imagistică echoplanară (EPI) care va permite sistemelor RMN să detecteze accidentul vascular cerebral acut într-un stadiu incipient. EPI oferă, de asemenea, imagistică funcțională, de exemplu, a activității creierului, permițând clinicienilor să studieze funcția diferitelor părți ale creierului.

1998 Așa-numitele examinări PET multimodale împreună cu tomografia computerizată. Acest lucru a fost făcut de Dr. David W. Townsend de la Universitatea din Pittsburgh, împreună cu Ron Nutt, un specialist în sisteme PET. Acest lucru a deschis mari oportunități pentru imagistica metabolică și anatomică a pacienților cu cancer. Primul prototip de scaner PET/CT, proiectat și construit de CTI PET Systems din Knoxville, Tennessee, a intrat în funcțiune în 1998.

2018 MARS Bioimaging introduce tehnica color i Imagistica medicală XNUMXD (9), care, în loc de fotografii alb-negru ale interiorului corpului, oferă o calitate complet nouă în medicină - imagini color.

Noul tip de scaner folosește tehnologia Medipix, dezvoltată inițial pentru oamenii de știință de la Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară (CERN) pentru a urmări particulele de la Large Hadron Collider folosind algoritmi de computer. În loc să înregistreze razele X pe măsură ce trec prin țesuturi și modul în care sunt absorbite, scanerul determină nivelul exact de energie al razelor X pe măsură ce acestea lovesc diferite părți ale corpului. Apoi convertește rezultatele în culori diferite pentru a se potrivi cu oase, mușchi și alte țesuturi.

9. Secțiune colorată a încheieturii mâinii, realizată folosind tehnologia MARS Bioimaging.

Clasificarea imagisticii medicale

1. Raze X (Raze X) aceasta este o radiografie a corpului cu proiecția de raze X pe un film sau detector. Țesuturile moi sunt vizualizate după injectarea de contrast. Metoda, care este utilizată în principal în diagnosticarea sistemului osos, se caracterizează prin precizie scăzută și contrast scăzut. În plus, radiația are un efect negativ - 99% din doză este absorbită de organismul de testat.

2. tomografia (greacă - secțiune transversală) - denumirea colectivă a metodelor de diagnosticare, care constă în obținerea unei imagini a unei secțiuni transversale a unui corp sau a unei părți a acestuia. Metodele tomografice sunt împărțite în mai multe grupuri:

• UZI (UZI) este o metodă neinvazivă care utilizează fenomenele ondulatorii ale sunetului la granițele diferitelor medii. Utilizează traductoare cu ultrasunete (2-5 MHz) și piezoelectrice. Imaginea se mișcă în timp real;
• tomografie computerizata (CT) folosește raze X controlate de computer pentru a crea imagini ale corpului. Utilizarea razelor X aduce CT mai aproape de razele X, dar radiografiile și tomografia computerizată oferă informații diferite. Este adevărat că un radiolog cu experiență poate deduce și localizarea tridimensională, de exemplu, a unei tumori dintr-o imagine cu raze X, dar razele X, spre deosebire de tomografiile, sunt în mod inerent bidimensionale;
• imagistica prin rezonanta magnetica (RMN) - acest tip de tomografie foloseste unde radio pentru a examina pacientii plasati intr-un camp magnetic puternic. Imaginea rezultată se bazează pe undele radio emise de țesuturile examinate, care generează semnale mai mult sau mai puțin intense în funcție de mediul chimic. Imaginea corporală a pacientului poate fi salvată ca date computerizate. RMN, ca și CT, produce imagini XNUMXD și XNUMXD, dar uneori este o metodă mult mai sensibilă, mai ales pentru distingerea țesuturilor moi;
• tomografie cu emisie de pozitroni (PET) - înregistrarea imaginilor computerizate ale modificărilor metabolismului zahărului care apar în țesuturi. Pacientului i se injectează o substanță care este o combinație de zahăr și zahăr marcat izotopic. Acesta din urmă face posibilă localizarea cancerului, deoarece celulele canceroase preiau moleculele de zahăr mai eficient decât alte țesuturi din organism. După ingerarea zahărului marcat radioactiv, pacientul se culcă cca.
• 60 de minute în timp ce zahărul marcat circulă în corpul lui. Dacă există o tumoare în organism, zahărul trebuie să se acumuleze eficient în ea. Apoi pacientul, așezat pe masă, este introdus treptat în scanerul PET - de 6-7 ori în 45-60 de minute. Scanerul PET este utilizat pentru a determina distribuția zahărului în țesuturile corpului. Datorită analizei CT și PET, un posibil neoplasm poate fi mai bine descris. Imaginea procesată pe calculator este analizată de un radiolog. PET poate detecta anomalii chiar și atunci când alte metode indică natura normală a țesutului. De asemenea, face posibilă diagnosticarea recăderilor cancerului și determinarea eficacității tratamentului - pe măsură ce tumora se micșorează, celulele acesteia metabolizează din ce în ce mai puțin zahăr;
• Tomografie cu emisie de un singur foton (SPECT) – tehnica tomografica in domeniul medicinei nucleare. Cu ajutorul radiațiilor gamma, vă permite să creați o imagine spațială a activității biologice a oricărei părți a corpului pacientului. Această metodă vă permite să vizualizați fluxul sanguin și metabolismul într-o zonă dată. Folosește radiofarmaceutice. Sunt compuși chimici formați din două elemente - un trasor, care este un izotop radioactiv și un purtător care poate fi depus în țesuturi și organe și poate depăși bariera hemato-encefalică. Purtătorii au adesea proprietatea de a se lega selectiv de anticorpii celulelor tumorale. Se depun în cantități proporționale cu metabolismul; 
• tomografie cu coerență optică (OCT) - o metodă nouă asemănătoare cu ultrasunetele, dar pacientul este sondat cu un fascicul de lumină (interferometru). Folosit pentru examinări oculare în dermatologie și stomatologie. Lumina retroîmprăștiată indică poziția locurilor de-a lungul traseului fasciculului de lumină unde se modifică indicele de refracție.

3. Scintigrafie - obținem aici o imagine a organelor, și mai ales a activității lor, folosind doze mici de izotopi radioactivi (radiofarmaceutice). Această tehnică se bazează pe comportamentul anumitor produse farmaceutice în organism. Acţionează ca vehicul pentru izotopul utilizat. Medicamentul marcat se acumulează în organul studiat. Radioizotopul emite radiații ionizante (de cele mai multe ori radiații gamma), pătrunzând în afara corpului, unde este înregistrată așa-numita cameră gamma.