medicininis vaizdas

Vilhelmas Rentgenas atrado rentgeno spindulius 1896 m., o pirmąjį krūtinės ląstos rentgeną 1900 m. Tada pasirodo rentgeno vamzdis. Ir kaip atrodo šiandien. Sužinosite toliau pateiktame straipsnyje.

1806 Philippe'as Bozzini kuria endoskopą Maince, proga išleisdamas žmogaus kūno įdubų tyrimo vadovėlį „Der Lichtleiter“. Pirmasis šį įrenginį sėkmingai panaudojo prancūzas Antoninas Jeanas Desormeaux. Prieš išrandant elektrą, išoriniai šviesos šaltiniai buvo naudojami šlapimo pūslei, gimdai ir storajai žarnai, taip pat nosies ertmėms tirti.

1. Pirmas rentgenas – Rentgeno žmonos ranka

1896 Vilhelmas Rentgenas atranda rentgeno spindulius ir jų gebėjimą prasiskverbti į kietąsias medžiagas. Pirmieji specialistai, kuriems jis parodė savo „rentgenogramas“, buvo ne gydytojai, o Rentgeno kolegos – fizikai (1). Klinikinis šio išradimo potencialas buvo pripažintas po kelių savaičių, kai medicinos žurnale buvo paskelbtas keturių metų vaiko piršto stiklo šukės rentgenas. Per ateinančius kelerius metus rentgeno vamzdžių komercializavimas ir masinė gamyba išplatino naują technologiją visame pasaulyje.

1900 Pirmoji krūtinės ląstos rentgenograma. Plačiai taikoma krūtinės ląstos rentgenografija leido ankstyvoje stadijoje nustatyti tuberkuliozę, kuri tuo metu buvo viena dažniausių mirties priežasčių.

1906-1912 Pirmieji bandymai naudoti kontrastines medžiagas, siekiant geriau ištirti organus ir kraujagysles.

1913 Atsiranda tikras rentgeno vamzdis, vadinamas karšto katodo vakuuminiu vamzdžiu, kuris naudoja efektyvų kontroliuojamą elektronų šaltinį per termojoninės emisijos reiškinį. Jis pradėjo naują medicinos ir pramoninės radiologijos praktikos erą. Jo kūrėjas buvo amerikiečių išradėjas Williamas D. Coolidge'as (2), populiariai žinomas kaip „rentgeno vamzdelio tėvas“. Kartu su judančiu tinkleliu, kurį sukūrė Čikagos radiologas Hollisas Poteris, Coolidge lempa padarė rentgenografiją neįkainojama priemone gydytojams Pirmojo pasaulinio karo metais.

1916 Ne visus rentgeno spindulius buvo lengva perskaityti – kartais audiniai ar objektai užtemdydavo tai, kas buvo tiriama. Taigi prancūzų dermatologas Andre Bocage sukūrė rentgeno spindulių spinduliavimo skirtingais kampais metodą, kuris pašalino tokius sunkumus. Jo .

1919 Atsiranda pneumoencefalografija, kuri yra invazinė centrinės nervų sistemos diagnostikos procedūra. Ją sudarė dalis smegenų skysčio pakeitimo oru, deguonimi arba heliu, įvedant per punkciją į stuburo kanalą ir galvos rentgeno nuotrauka. Dujos gerai kontrastavo su smegenų skilvelių sistema, todėl buvo galima gauti skilvelių vaizdus. Šis metodas buvo plačiai naudojamas XX amžiaus viduryje, tačiau 80-aisiais beveik visiškai atsisakyta, nes tyrimas pacientui buvo labai skausmingas ir kėlė rimtą komplikacijų riziką.

30–40 metų Ultragarso bangų energija pradedama plačiai naudoti fizinėje medicinoje ir reabilitacijoje. Rusas Sergejus Sokolovas eksperimentuoja naudodamas ultragarsą metalo defektams surasti. 1939 m. jis naudoja 3 GHz dažnį, tačiau tai nesuteikia patenkinamos vaizdo raiškos. 1940 m. Heinrichas Gore'as ir Thomas Wedekindas iš Kelno medicinos universiteto (Vokietija) savo darbe „Der Ultraschall in der Medizin“ pristatė ultragarsinės diagnostikos galimybę, pagrįstą echo-refleksiniais metodais, panašiais į tuos, kurie naudojami metalų defektams aptikti. .

Autoriai iškėlė hipotezę, kad šis metodas leistų aptikti navikus, eksudatus ar abscesus. Tačiau jie negalėjo paskelbti įtikinamų savo eksperimentų rezultatų. Taip pat žinomi austro Karlo T. Dussicko, Vienos universiteto Austrijoje neurologo ultragarsiniai medicininiai eksperimentai, pradėti 30-ųjų pabaigoje.

1937 Lenkų matematikas Stefanas Kaczmarzas savo darbe „Algebrinės rekonstrukcijos technika“ suformuluoja algebrinės rekonstrukcijos metodo, kuris vėliau buvo naudojamas kompiuterinėje tomografijoje ir skaitmeniniame signalų apdorojime, teorinius pagrindus.

40-s. Tomografinio vaizdo įvedimas naudojant rentgeno vamzdelį, sukamą aplink paciento kūną ar atskirus organus. Tai leido mums pamatyti anatomines detales ir patologinius pokyčius pjūviuose.

1946 Amerikiečių fizikai Edwardas Purcellas ir Felixas Blochas nepriklausomai išrado branduolinio magnetinio rezonanso BMR (3). Jiems buvo įteikta Nobelio fizikos premija už „naujų tikslaus matavimo metodų sukūrimą ir su tuo susijusius atradimus branduolinio magnetizmo srityje“.

3. BMR įrangos komplektas

1950 pakyla tiesių linijų skaitytuvas, sudarytas Benedict Cassin. Ši prietaiso versija buvo naudojama iki aštuntojo dešimtmečio pradžios su įvairiais radioaktyviųjų izotopų pagrindu pagamintais vaistais organams visame kūne vaizduoti.

1953 Gordonas Brownellas iš Masačusetso technologijos instituto sukuria įrenginį, kuris yra šiuolaikinės PET kameros pirmtakas. Jos pagalba jam ir neurochirurgui Williamui H. Sweetui pavyksta diagnozuoti smegenų auglius.

1955 Dinaminiai rentgeno vaizdo stiprintuvai kuriami, kad būtų galima gauti judančių audinių ir organų vaizdų rentgeno vaizdus. Šie rentgeno spinduliai suteikė naujos informacijos apie kūno funkcijas, tokias kaip plakanti širdis ir kraujagyslių sistema.

1955-1958 Škotijos gydytojas Ianas Donaldas pradeda plačiai naudoti ultragarsinius tyrimus medicininei diagnostikai. Jis užsiima ginekologijos praktika. Jo straipsnis "Pilvo masių tyrimas pulsiniu ultragarsu", paskelbtas 7 m. birželio 1958 d. medicinos žurnale Lancet, apibrėžė ultragarso technologijos naudojimą ir padėjo pagrindą prenatalinei diagnostikai (4).

1957 Buvo sukurtas pirmasis šviesolaidinis endoskopas – gastroenterologas Basilis Hirschowitzas ir jo kolegos iš Mičigano universiteto užpatentavo šviesolaidį, pusiau lankstus gastroskopas.

1958 Hal Oscar Anger metiniame Amerikos branduolinės medicinos draugijos susitikime pristato scintiliacijos kamerą, kuri leidžia dinamiškai žmogaus organų vizualizacija. Prietaisas į rinką patenka po dešimtmečio.

1963 Naujai nukaldintas gydytojas Davidas Kuhlas kartu su savo draugu inžinieriumi Roy Edwardsu pasauliui pristato pirmąjį savo bendrą darbą, kelerių metų pasiruošimo rezultatą: pirmąjį pasaulyje aparatą, skirtą vadinamajam. emisijos tomografijakuriam jie suteikia Marko II vardą. Vėlesniais metais kuriamos tikslesnės teorijos ir matematiniai modeliai, atliekama daugybė tyrimų, kuriama vis daugiau pažangių mašinų. Galiausiai 1976 m., remdamasis Coole ir Edwards patirtimi, Johnas Keyesas sukūrė pirmąjį SPECT aparatą – vieno fotono emisijos tomografiją.

1967-1971 Naudodamas Stefano Kaczmarzo algebrinį metodą, anglų elektros inžinierius Godfrey'us Hounsfieldas sukuria teorinius kompiuterinės tomografijos pagrindus. Vėlesniais metais jis sukūrė pirmąjį veikiantį kompiuterinės tomografijos skaitytuvą EMI (5), kuris atliko pirmąjį žmogaus tyrimą 1971 m. Atkinson Morley ligoninėje Vimbldone. Įrenginys buvo pradėtas gaminti 1973 m. 1979 metais Hounsfieldas kartu su amerikiečių fiziku Allanu M. Cormacku ​​buvo apdovanotas Nobelio premija už indėlį į kompiuterinės tomografijos kūrimą.

5. Elektromagnetinių trukdžių skaitytuvas

1973 Amerikiečių chemikas Paulas Lauterburas (6) atrado, kad įvedant magnetinio lauko, einančio per tam tikrą medžiagą, gradientus, galima analizuoti ir nustatyti šios medžiagos sudėtį. Mokslininkas naudoja šią techniką, kad sukurtų vaizdą, kuris atskirtų įprastą ir sunkų vandenį. Remdamasis savo darbais, anglų fizikas Peteris Mansfieldas kuria savo teoriją ir parodo, kaip greitai ir tiksliai atvaizduoti vidinę struktūrą.

Abiejų mokslininkų darbo rezultatas buvo neinvazinis medicininis tyrimas, žinomas kaip magnetinio rezonanso tomografija arba MRT. 1977 metais amerikiečių gydytojų Raymondo Damadiano, Larry'io Minkoffo ir Michaelo Goldsmitho sukurtas MRT aparatas pirmą kartą buvo panaudotas žmogaus tyrimui. Lauterburas ir Mansfieldas kartu buvo apdovanoti 2003 m. Nobelio fiziologijos ar medicinos premija.

1974 Amerikietis Michaelas Phelpsas kuria pozitronų emisijos tomografijos (PET) kamerą. Pirmasis komercinis PET skaitytuvas buvo sukurtas Phelpso ir Michelio Ter-Poghossian, kurie vadovavo sistemos kūrimui EG&G ORTEC, dėka. Skaitytuvas buvo įdiegtas UCLA 1974 m. Kadangi vėžinės ląstelės gliukozę metabolizuoja dešimt kartų greičiau nei normalios ląstelės, piktybiniai navikai PET nuskaitymo metu atrodo kaip ryškios dėmės (7).

1976 Chirurgas Andreas Grünzig pristato koronarinę angioplastiką Ciuricho universitetinėje ligoninėje, Šveicarijoje. Šiuo metodu fluoroskopija gydoma kraujagyslių stenozė.

1978 pakyla skaitmeninė rentgenografija. Pirmą kartą rentgeno sistemos vaizdas konvertuojamas į skaitmeninį failą, kuris vėliau gali būti apdorotas siekiant aiškesnės diagnozės ir skaitmeniniu būdu saugomas būsimiems tyrimams ir analizei.

80-s. Douglas Boyd pristato elektronų pluošto tomografijos techniką. Tokie tomografiniai (EBT) skaitytuvai naudojo magnetiniu būdu varomą elektronų pluoštą, kad sukurtų rentgeno spindulių žiedą.

1984 Pirmasis 3D vaizdo apdorojimas įvedamas naudojant skaitmeninius kompiuterius ir KT arba MRT duomenis, kad būtų sukurti XNUMXD kaulų ir organų vaizdai.

1989 Pradedama naudoti spiralinė kompiuterinė tomografija (spiralinė CT). Tai bandymas, susidedantis iš nuolatinio sukimosi lempos ir detektoriaus sistemos judėjimo ir stalo judėjimo per bandymo paviršių (8). Svarbus spiralinės tomografijos privalumas yra tyrimo trukmės sutrumpinimas (leidžia gauti kelių dešimčių sluoksnių vaizdus vienu skenavimu, trunkančiu kelias sekundes), rodmenų rinkimas iš viso tūrio, įskaitant organų sluoksnius, kurie buvo tarp skenavimų naudojant tradicinę KT, taip pat optimalus nuskaitymo konvertavimas dėl naujos programinės įrangos. Naujojo metodo pradininkas buvo Siemens tyrimų ir plėtros direktorius dr. Willi A. Kalender. Netrukus Siemens pėdomis pasekė ir kiti gamintojai.

8. Spiralinės kompiuterinės tomografijos schema

1993 Sukurti echoplanarinio vaizdo (EPI) metodą, kuris leistų MRT sistemoms aptikti ūminį insultą ankstyvoje stadijoje. EPI taip pat suteikia funkcinį vaizdą, pvz., Smegenų veiklą, todėl gydytojai gali ištirti skirtingų smegenų dalių funkcijas.

1998 Vadinamieji multimodaliniai PET tyrimai kartu su kompiuterine tomografija. Tai padarė daktaras Davidas W. Townsendas iš Pitsburgo universiteto kartu su Ronu Nuttu, PET sistemų specialistu. Tai atvėrė plačias galimybes vėžiu sergančių pacientų metaboliniam ir anatominiam vaizdavimui. Pirmasis PET/CT skaitytuvo prototipas, kurį sukūrė ir pagamino CTI PET Systems Noksvilyje, Tenesyje, pradėjo veikti 1998 m.

2018 MARS Bioimaging pristato Color i technologiją 3D medicininis vaizdas (9), kuri vietoj nespalvotų kūno vidaus fotografijų siūlo visiškai naują medicinoje kokybę – spalvotus vaizdus.

Naujo tipo skaitytuvuose naudojama Medipix technologija, kuri pirmiausia buvo sukurta Europos branduolinių tyrimų organizacijos (CERN) mokslininkams, kad galėtų sekti daleles Didžiojo hadronų greitintuve naudojant kompiuterinius algoritmus. Užuot įrašęs rentgeno spindulius, kai jie praeina per audinius ir kaip jie absorbuojami, skaitytuvas nustato tikslų rentgeno spindulių energijos lygį, kai jie patenka į skirtingas kūno dalis. Tada jis paverčia rezultatus į skirtingas spalvas, atitinkančias kaulus, raumenis ir kitus audinius.

9. Spalvota riešo dalis, pagaminta naudojant MARS Bioimaging technologiją.

Medicininio vaizdo klasifikacija

1. Rentgenas (rentgenas) Tai kūno rentgenas, projektuojant rentgeno spindulius į plėvelę ar detektorių. Minkštieji audiniai vizualizuojami po kontrasto suleidimo. Metodas, daugiausia naudojamas diagnozuojant skeleto sistemą, pasižymi mažu tikslumu ir mažu kontrastu. Be to, spinduliuotė turi neigiamą poveikį – 99% dozės sugeria tiriamasis organizmas.

2. tomografija (graikų kalba - skerspjūvis) - bendras diagnostikos metodų, apimančių kūno ar jo dalies skerspjūvio vaizdą, pavadinimas. Tomografijos metodai skirstomi į kelias grupes:

• UZI (UZI) – neinvazinis metodas, naudojant garso banginius reiškinius įvairių terpių ribose. Jame naudojami ultragarsiniai (2-5 MHz) ir pjezoelektriniai keitikliai. Vaizdas juda realiu laiku;
• kompiuterinė tomografija (KT) – kūno vaizdams kurti naudoja kompiuteriu valdomus rentgeno spindulius. Rentgeno spindulių naudojimas priartina KT prie rentgeno spindulių, tačiau rentgeno spinduliai ir KT skenavimas suteikia kitokią informaciją. Tiesa, patyręs radiologas iš rentgeno nuotraukos gali nustatyti ir trimatę, pavyzdžiui, auglio vietą, tačiau rentgeno spinduliai, skirtingai nei kompiuterinės tomografijos tyrimai, iš prigimties yra dvimačiai;
• magnetinio rezonanso tomografija (MRT) – Šio tipo tomografijoje radijo bangomis tiriami pacientai, patalpinti į stiprų magnetinį lauką. Gautas vaizdas pagrįstas tiriamų audinių skleidžiamomis radijo bangomis, kurios, priklausomai nuo cheminės aplinkos, generuoja daugiau ar mažiau intensyvius signalus. Paciento kūno vaizdas gali būti saugomas kaip kompiuterio duomenys. MRT, kaip ir KT, pateikia XNUMXD ir XNUMXD vaizdus, ​​tačiau kartais yra daug jautresnis metodas, ypač minkštiesiems audiniams atskirti;
• pozitronų emisijos tomografija (PET) – kompiuterinių vaizdų registravimas apie cukraus apykaitos pokyčius, vykstančius audiniuose. Pacientui suleidžiama medžiaga, kuri yra cukraus ir izotopais pažymėto cukraus derinys. Pastaroji leidžia nustatyti vėžio lokalizaciją, nes vėžio ląstelės efektyviau nei kiti kūno audiniai sugeria cukraus molekules. Išgėręs radioaktyviai pažymėto cukraus, pacientas guli maždaug.
• 60 minučių, kol pažymėtas cukrus cirkuliuoja jo kūne. Jei organizme yra auglys, cukrus jame turi kauptis efektyviai. Tada pacientas, paguldytas ant stalo, palaipsniui įvedamas į PET skaitytuvą – 6-7 kartus per 45-60 minučių. PET skaitytuvas naudojamas cukraus pasiskirstymui kūno audiniuose nustatyti. Dėl KT ir PET tyrimų analizės galima geriau apibūdinti galimą naviką. Kompiuteriu apdorotą vaizdą analizuoja radiologas. PET gali aptikti anomalijas, net jei kiti metodai rodo normalų audinį. Taip pat galima diagnozuoti vėžio atkryčius ir nustatyti gydymo efektyvumą – augliui mažėjant, jo ląstelės vis mažiau metabolizuoja cukraus;
• Vieno fotono emisijos tomografija (SPECT) – tomografijos technologija branduolinės medicinos srityje. Naudojant gama spinduliuotę, galima sukurti bet kurios paciento kūno dalies biologinio aktyvumo erdvinį vaizdą. Šis metodas leidžia vizualizuoti kraujotaką ir medžiagų apykaitą tam tikroje srityje. Tam naudojami radiofarmaciniai preparatai. Tai cheminiai junginiai, susidedantys iš dviejų elementų – atsekamosios medžiagos, kuri yra radioaktyvusis izotopas, ir nešiklio, kuris gali nusėsti audiniuose ir organuose bei įveikti kraujo ir smegenų barjerą. Nešėjai dažnai turi savybę selektyviai jungtis prie navikinių ląstelių antikūnų. Jie nusistovi medžiagų apykaitai proporcingais kiekiais; 
• optinė koherentinė tomografija (OCT) - naujas metodas, panašus į ultragarsą, tačiau pacientas zonduojamas naudojant šviesos pluoštą (interferometrą). Naudojamas akių patikrinimui dermatologijoje ir odontologijoje. Atgal išsklaidyta šviesa mums nurodo vietų, kur keičiasi lūžio rodiklis, padėtį šviesos pluošto kelyje.

3. Scintigrafija – čia gauname organų vaizdą, o visų pirma jų veiklą, naudojant mažas radioaktyviųjų izotopų (radiofarmacinių preparatų) dozes. Šis metodas pagrįstas tam tikrų farmacinių vaistų elgesiu organizme. Jie veikia kaip naudojamo izotopo transportavimo priemonė. Pažymėtas vaistas kaupiasi tiriamame organe. Radioizotopas skleidžia jonizuojančiąją spinduliuotę (dažniausiai gama spinduliuotę), prasiskverbiančią už kūno ribų, kur ją užfiksuoja vadinamoji gama kamera.