meditsiiniline pildistamine

1896. aastal avastas Wilhelm Roentgen röntgenikiirguse ja 1900. aastal esimese rindkere röntgeni. Siis tuleb röntgenitoru. Ja kuidas see täna välja näeb. Seda saate teada allolevast artiklist.

1806 Philippe Bozzini arendab Mainzis endoskoopi, avaldades selleks puhuks "Der Lichtleiter" - inimkeha süvendite uurimise õpiku. Esimesena kasutas seda seadet edukas operatsioonis prantslane Antonin Jean Desormeaux. Enne elektri leiutamist kasutati põie, emaka ja käärsoole ning ninaõõnte uurimiseks väliseid valgusallikaid.

1. Esimene röntgen - Roentgeni naise käsi

1896 Wilhelm Roentgen avastab röntgenikiirguse ja nende võime tungida läbi tahkete ainete. Esimesed spetsialistid, kellele ta oma "röntgenogramme" näitas, polnud mitte arstid, vaid Röntgeni kolleegid – füüsikud (1). Selle leiutise kliinilist potentsiaali teadvustati mõni nädal hiljem, kui ühes meditsiiniajakirjas avaldati röntgenipilt nelja-aastase lapse sõrmes olevast klaasikillust. Järgmise paari aasta jooksul levitas röntgentorude turustamine ja masstootmine uut tehnoloogiat üle maailma.

1900 Esimene rindkere röntgen. Rindkere röntgenikiirguse laialdane kasutamine võimaldas avastada tuberkuloosi varajases staadiumis, mis oli tol ajal üks levinumaid surmapõhjuseid.

1906-1912 Esimesed katsed kasutada kontrastaineid elundite ja veresoonte paremaks uurimiseks.

1913 Tekkimas on tõeline röntgenitoru, mida nimetatakse kuumkatoodiga vaakumtoruks, mis kasutab termilise emissiooni tõttu tõhusat kontrollitud elektroniallikat. Ta avas uue ajastu meditsiinilises ja tööstuslikus radioloogiapraktikas. Selle loojaks oli Ameerika leiutaja William D. Coolidge (2), keda rahvasuus tuntakse "röntgenitoru isana". Koos Chicago radioloogi Hollis Potteri loodud teisaldatava ruudustikuga muutis Coolidge'i lamp I maailmasõja ajal radiograafia arstide jaoks hindamatuks tööriistaks.

1916 Kõiki radiograafiaid ei olnud lihtne lugeda – mõnikord varjasid koed või objektid uuritavat. Seetõttu töötas prantsuse dermatoloog André Bocage välja meetodi röntgenikiirguse eri nurkade alt väljastamiseks, mis välistas sellised raskused. Tema .

1919 Ilmub pneumoentsefalograafia, mis on kesknärvisüsteemi invasiivne diagnostiline protseduur. See seisnes selles, et osa tserebrospinaalvedelikust asendati õhu, hapniku või heeliumiga, sisestati punktsiooni kaudu seljaaju kanalisse ja peast tehti röntgen. Gaasid olid hästi kontrastiks aju ventrikulaarse süsteemiga, mis võimaldas saada vatsakestest kujutist. Meetodit kasutati laialdaselt 80. sajandi keskel, kuid XNUMXndatel loobuti sellest peaaegu täielikult, kuna läbivaatus oli patsiendi jaoks äärmiselt valus ja seotud tõsise tüsistuste ohuga.

30ndad ja 40ndad Füüsilises meditsiinis ja taastusravis hakatakse laialdaselt kasutama ultrahelilainete energiat. Venelane Sergei Sokolov katsetab metallivigade leidmiseks ultraheli kasutamist. 1939. aastal kasutab ta sagedust 3 GHz, mis aga ei taga rahuldavat pildi eraldusvõimet. 1940. aastal esitlesid Heinrich Gohr ja Thomas Wedekind Saksamaa Kölni Meditsiiniülikoolist oma artiklis "Der Ultraschall in der Medizin" ultrahelidiagnostika võimalust, mis põhineb kajarefleksmeetoditel, mis on sarnased metallidefektide tuvastamisel kasutatavatele tehnikatele. .

Autorid oletasid, et see meetod võimaldab tuvastada kasvajaid, eksudaate või abstsesse. Siiski ei saanud nad oma katsete veenvaid tulemusi avaldada. Tuntud on ka Austria Viini ülikooli neuroloogi austerlase Karl T. Dussiku 30. aastate lõpus alanud meditsiinilised ultrahelikatsed.

1937 Poola matemaatik Stefan Kaczmarz sõnastab oma töös "Algebralise rekonstrueerimise tehnika" algebralise rekonstrueerimise meetodi teoreetilised alused, mida seejärel rakendati kompuutertomograafias ja digitaalses signaalitöötluses.

40 aastat. Tomograafilise pildi kasutuselevõtt röntgentoru abil, mis on pööratud ümber patsiendi keha või üksikute elundite. See võimaldas näha sektsioonide anatoomia ja patoloogiliste muutuste üksikasju.

1946 Ameerika füüsikud Edward Purcell ja Felix Bloch leiutasid sõltumatult tuumamagnetresonantsi TMR (3). Nad pälvisid Nobeli füüsikaauhinna "uute täppismõõtmismeetodite väljatöötamise ja sellega seotud avastuste eest tuumamagnetismi valdkonnas".

3. NMR-seadmete komplekt

1950 tõuseb skanner prostoliniowy, koostanud Benedict Cassin. Selles versioonis olevat seadet kasutati kuni 70ndate alguseni koos erinevate radioaktiivsete isotoopidel põhinevate ravimitega kogu keha organite pildistamiseks.

1953 Gordon Brownell Massachusettsi Tehnoloogiainstituudist loob seadme, mis on kaasaegse PET-kaamera eelkäija. Tema abiga õnnestub tal koos neurokirurg William H. Sweetiga diagnoosida ajukasvajaid.

1955 Arendatakse dünaamilisi röntgenpildi võimendajaid, mis võimaldavad saada kudede ja elundite liikuvatest kujutistest röntgenipilte. Need röntgenikiirgused on andnud uut teavet keha funktsioonide kohta, nagu südamepekslemine ja vereringesüsteem.

1955-1958 Šoti arst Ian Donald hakkab meditsiiniliseks diagnoosimiseks laialdaselt kasutama ultraheliuuringuid. Ta on günekoloog. Tema artikkel "Investigation of Abdominal Mass with Pulsed Ultrasound", mis avaldati 7. juunil 1958 meditsiiniajakirjas The Lancet, määratles ultrahelitehnoloogia kasutamise ja pani aluse sünnieelsele diagnoosile (4).

1957 Arendatakse välja esimene fiiberoptiline endoskoop – gastroenteroloog Basili Hirshowitz ja tema kolleegid Michigani ülikoolist patenteerivad fiiberoptilise, poolpainduv gastroskoop.

1958 Hal Oscar Anger esitleb Ameerika Nukleaarmeditsiini Seltsi aastakoosolekul stsintillatsioonikambrit, mis võimaldab dünaamilist inimorganite pildistamine. Seade tuleb turule kümne aasta pärast.

1963 Värskelt vermitud dr David Kuhl esitleb koos sõbra, insener Roy Edwardsiga maailmale esimest ühistööd, mis on mitmeaastase ettevalmistuse tulemus: maailma esimene aparaat nn. emissioontomograafiamida nad kutsuvad Mark II-ks. Järgnevatel aastatel töötati välja täpsemaid teooriaid ja matemaatilisi mudeleid, viidi läbi arvukalt uuringuid ning ehitati üha arenenumaid masinaid. Lõpuks, aastal 1976, loob John Keyes Cooli ja Edwardsi kogemuste põhjal esimese SPECT-masina – ühe footoni emissioontomograafia.

1967-1971 Inglise elektriinsener Godfrey Hounsfield loob Stefan Kaczmarzi algebralise meetodi abil kompuutertomograafia teoreetilised alused. Järgnevatel aastatel konstrueerib ta esimese töötava EMI CT-skanneri (5), millel 1971. aastal tehakse Wimbledonis Atkinson Morley haiglas esimene inimese läbivaatus. Seade pandi tootmisse 1973. aastal. 1979. aastal pälvis Hounsfield koos Ameerika füüsiku Allan M. Cormackiga Nobeli preemia panuse eest kompuutertomograafia arendamisse.

5. EMI skanner

1973 Ameerika keemik Paul Lauterbur (6) avastas, et antud ainet läbiva magnetvälja gradiente sisestades saab analüüsida ja teada saada selle aine koostist. Teadlane kasutab seda tehnikat, et luua pilt, mis eristab tavalist ja rasket vett. Inglise füüsik Peter Mansfield koostab oma töö põhjal oma teooria ja näitab, kuidas teha sisestruktuurist kiiret ja täpset pilti.

Mõlema teadlase töö tulemuseks oli mitteinvasiivne arstlik läbivaatus, mida tuntakse magnetresonantstomograafia või MRI nime all. 1977. aastal kasutati Ameerika arstide Raymond Damadiani, Larry Minkoffi ja Michael Goldsmithi välja töötatud MRI-aparaati esmakordselt inimese uurimiseks. Lauterbur ja Mansfield pälvisid ühiselt 2003. aasta Nobeli füsioloogia- või meditsiiniauhinna.

1974 Ameeriklane Michael Phelps arendab positronemissioontomograafia (PET) kaamerat. Esimene kaubanduslik PET-skanner loodi tänu Phelpsi ja Michel Ter-Poghosyani tööle, kes juhtisid EG&G ORTECis süsteemi väljatöötamist. Skänner paigaldati UCLA-sse 1974. aastal. Kuna vähirakud metaboliseerivad glükoosi kümme korda kiiremini kui normaalsed rakud, ilmnevad pahaloomulised kasvajad PET-skaneerimisel heledate laikudena (7).

1976 Kirurg Andreas Grünzig esitleb Šveitsis Zürichi ülikooli haiglas koronaarangioplastikat. See meetod kasutab veresoonte stenoosi raviks fluoroskoopiat.

1978 tõuseb digitaalne radiograafia. Esmakordselt teisendatakse röntgenisüsteemist saadud pilt digitaalseks failiks, mida saab seejärel selgema diagnoosi saamiseks töödelda ja edaspidiseks uurimiseks ja analüüsiks digitaalselt salvestada.

80 aastat. Douglas Boyd tutvustab elektronkiirtomograafia meetodit. EBT-skannerid kasutasid röntgenikiirte rõnga loomiseks magnetiliselt juhitavat elektronkiirt.

1984 Ilmub esimene 3D-kujutis digitaalsete arvutite ja CT- või MRI-andmete abil, mille tulemuseks on luude ja elundite XNUMXD-kujutised.

1989 Kasutusele tuleb spiraalkompuutertomograafia (spiraal-CT). See on katse, mis ühendab lambidetektori süsteemi pideva pöörleva liikumise ja laua liikumise üle katsepinna (8). Spiraaltomograafia oluliseks eeliseks on uuringuaja lühenemine (võimaldab saada ühe mitu sekundit kestva skaneeringuga mitmekümne kihi kujutist), näitude kogumine kogu mahust, sealhulgas elundi kihtidest, mis olid skaneerimise vahel traditsioonilise CT-ga, samuti skaneeringu optimaalne ümberkujundamine tänu uuele tarkvarale. Uue meetodi pioneer oli Siemensi teadus- ja arendusdirektor dr Willy A. Kalender. Teised tootjad astusid peagi Siemensi jälgedes.

8. Spiraalkompuutertomograafia skeem

1993 Töötage välja ehoplanaarse pildistamise (EPI) tehnika, mis võimaldab MRI-süsteemidel tuvastada ägeda insuldi varajases staadiumis. EPI pakub ka funktsionaalset pildistamist näiteks ajutegevusest, võimaldades arstidel uurida aju erinevate osade talitlust.

1998 Nn multimodaalsed PET uuringud koos kompuutertomograafiaga. Seda tegi dr David W. Townsend Pittsburghi ülikoolist koos PET-süsteemide spetsialisti Ron Nuttiga. See on avanud suurepärased võimalused vähihaigete metaboolseks ja anatoomiliseks pildistamiseks. Esimene PET/CT-skanneri prototüüp, mille projekteeris ja ehitas CTI PET Systems Tennessee osariigis Knoxville'is, läks kasutusele 1998. aastal.

2018 MARS Bioimaging tutvustab värvi i tehnikat XNUMXD meditsiiniline pildistamine (9), mis keha sisemuse mustvalgete fotode asemel pakub meditsiinis täiesti uut kvaliteeti – värvipilte.

Uut tüüpi skanner kasutab Medipixi tehnoloogiat, mis töötati esmakordselt välja Euroopa Tuumauuringute Organisatsiooni (CERN) teadlastele, et jälgida osakesi suures hadronipõrgutis arvutialgoritmide abil. Selle asemel, et salvestada röntgenikiirgust, kui need läbivad kudesid ja kuidas need neelduvad, määrab skanner röntgenkiirte täpse energiataseme, kui need tabavad erinevaid kehaosi. Seejärel muudab see tulemused erinevateks värvideks, et need sobiksid luude, lihaste ja muude kudedega.

9. Värviline randmeosa, valmistatud MARS Bioimaging tehnoloogia abil.

Meditsiinilise pildistamise klassifikatsioon

1. Röntgenikiirgus (röntgenikiirgus) see on keha röntgenülesvõte röntgenkiirte projitseerimisega filmile või detektorile. Pehmed koed visualiseeritakse pärast kontrastaine süstimist. Peamiselt luustiku diagnoosimisel kasutatavat meetodit iseloomustab madal täpsus ja madal kontrastsus. Lisaks on kiirgusel negatiivne mõju – 99% doosist neeldub uuritav organism.

2. tomograafia (Kreeka keeles - ristlõige) - diagnostiliste meetodite koondnimetus, mis seisneb keha või selle osa ristlõike kujutise saamises. Tomograafilised meetodid on jagatud mitmeks rühmaks:

• UZI (UZI) on mitteinvasiivne meetod, mis kasutab heli lainenähtusi erinevate meediumite piiridel. See kasutab ultraheli (2-5 MHz) ja piesoelektrilisi muundureid. Pilt liigub reaalajas;
• kompuutertomograafia (CT) kasutab kehapiltide loomiseks arvutiga juhitavaid röntgenikiirgusid. Röntgenikiirguse kasutamine lähendab CT-d röntgenile, kuid röntgenikiirgus ja kompuutertomograafia annavad erinevat teavet. Tõsi, kogenud radioloog võib ka röntgenpildi järgi järeldada näiteks kasvaja kolmemõõtmelist asukohta, kuid röntgenikiirgus on erinevalt kompuutertomograafiast oma olemuselt kahemõõtmeline;
• magnetresonantstomograafia (MRI) - seda tüüpi tomograafias kasutatakse tugevasse magnetvälja paigutatud patsientide uurimiseks raadiolaineid. Saadud kujutis põhineb uuritavate kudede poolt kiiratavatel raadiolainetel, mis genereerivad olenevalt keemilisest keskkonnast rohkem või vähem intensiivseid signaale. Patsiendi kehapilti saab salvestada arvutiandmetena. MRI, nagu CT, toodab XNUMXD ja XNUMXD kujutisi, kuid mõnikord on see palju tundlikum meetod, eriti pehmete kudede eristamiseks;
• positronemissioontomograafia (PET) - kudedes toimuvate suhkru metabolismi muutuste arvutipiltide registreerimine. Patsiendile süstitakse ainet, mis on suhkru ja isotoopmärgistatud suhkru kombinatsioon. Viimane võimaldab tuvastada vähi asukohta, kuna vähirakud võtavad suhkrumolekule endasse tõhusamalt kui teised keha kuded. Pärast radioaktiivselt märgistatud suhkru allaneelamist lamab patsient u.
• 60 minutit, kuni märgitud suhkur tema kehas ringleb. Kui organismis on kasvaja, peab sellesse tõhusalt kogunema suhkur. Seejärel viiakse lauale asetatud patsient järk-järgult PET-skannerisse - 6-7 korda 45-60 minuti jooksul. PET-skannerit kasutatakse suhkru jaotumise määramiseks kehakudedes. Tänu CT ja PET analüüsile saab võimalikku kasvajat paremini kirjeldada. Arvutiga töödeldud pilti analüüsib radioloog. PET suudab tuvastada kõrvalekaldeid isegi siis, kui muud meetodid näitavad koe normaalset olemust. Samuti võimaldab see diagnoosida vähi ägenemisi ja määrata ravi efektiivsust – kasvaja vähenedes metaboliseerivad selle rakud järjest vähem suhkrut;
• Ühe footoni emissioontomograafia (SPECT) – tomograafiline tehnika nukleaarmeditsiini valdkonnas. Gammakiirguse abil võimaldab see luua ruumilise pildi patsiendi mis tahes kehaosa bioloogilisest aktiivsusest. See meetod võimaldab visualiseerida verevoolu ja ainevahetust antud piirkonnas. See kasutab radiofarmatseutilisi aineid. Need on keemilised ühendid, mis koosnevad kahest elemendist - märgistusainest, mis on radioaktiivne isotoop, ja kandjast, mis võib ladestuda kudedesse ja elunditesse ning ületada hematoentsefaalbarjääri. Kandjatel on sageli omadus seostuda selektiivselt kasvajarakkude antikehadega. Nad settivad kogustes, mis on proportsionaalsed ainevahetusega; 
• optiline koherentstomograafia (OCT) - uus meetod, mis sarnaneb ultraheliga, kuid patsienti sondeeritakse valgusvihuga (interferomeeter). Kasutatakse silmauuringuteks dermatoloogias ja hambaravis. Tagasihajutatud valgus näitab kohtade asukohta valguskiire teekonnal, kus murdumisnäitaja muutub.

3. Stsintigraafia - saame siin pildi elunditest ja eelkõige nende tegevusest, kasutades väikeseid annuseid radioaktiivseid isotoope (radiofarmatseutilisi aineid). See meetod põhineb teatud ravimite käitumisel kehas. Need toimivad kasutatava isotoobi kandjana. Märgistatud ravim koguneb uuritavasse elundisse. Radioisotoop kiirgab ioniseerivat kiirgust (kõige sagedamini gammakiirgust), mis tungib väljapoole keha, kus salvestatakse nn gammakaamera.