Pencitraan medis

Ing taun 1896, Wilhelm Roentgen nemokake sinar-X, lan ing taun 1900, sinar-X dada pisanan. Banjur teka tabung sinar-X. Lan apa sing katon kaya saiki. Sampeyan bakal nemokake ing artikel ing ngisor iki.

1806 Philippe Bozzini ngembangake endoskop ing Mainz, nerbitake acara "Der Lichtleiter" - buku pelajaran babagan sinau babagan recesses awak manungsa. Sing pisanan nggunakake piranti iki ing operasi sing sukses yaiku wong Prancis Antonin Jean Desormeaux. Sadurunge panemuan listrik, sumber cahya njaba digunakake kanggo mriksa kandung kemih, uterus, lan usus, uga rongga irung.

1. X-ray pisanan - tangan garwane Roentgen

1896 Wilhelm Roentgen nemokake sinar-X lan kemampuane kanggo nembus barang padhet. Spesialis pisanan sing nuduhake "roentgenograms" dudu dokter, nanging kolega Roentgen - fisikawan (1). Potensi klinis saka penemuan iki diakoni sawetara minggu sabanjure, nalika sinar X saka pecahan kaca ing driji bocah umur patang taun diterbitake ing jurnal medis. Sajrone sawetara taun sabanjure, komersialisasi lan produksi massal tabung sinar-X nyebar teknologi anyar ing saindenging jagad.

1900 X-ray dada pisanan. Panggunaan sinar-x dada sing nyebar ndadekake bisa ndeteksi tuberkulosis ing tahap awal, sing ing wektu iku minangka salah sawijining panyebab pati sing paling umum.

1906-1912 Usaha pisanan nggunakake agen kontras kanggo pemeriksaan organ lan pembuluh sing luwih apik.

1913 Tabung sinar-X nyata, sing diarani tabung vakum katoda panas, muncul, sing nggunakake sumber elektron sing dikontrol kanthi efisien amarga fenomena emisi termal. Dheweke mbukak jaman anyar ing praktik radiologi medis lan industri. Nitahake yaiku penemu Amerika William D. Coolidge (2), sing misuwur minangka "bapak tabung sinar-X." Bebarengan karo kothak sing bisa dipindhah digawe dening ahli radiologi Chicago, Hollis Potter, lampu Coolidge nggawe radiografi minangka alat sing ora bisa ditemokake kanggo para dokter nalika Perang Donya I.

1916 Ora kabeh radiografi gampang diwaca - kadhangkala jaringan utawa obyek nyamar apa sing diteliti. Mulane, dermatologist Prancis André Bocage ngembangake cara kanggo ngetokake sinar X saka sudut sing beda-beda, sing ngilangi kesulitan kasebut. Kang.

1919 Pneumoencephalography katon, yaiku prosedur diagnostik invasif saka sistem saraf pusat. Iki kalebu ngganti bagean saka cairan cerebrospinal kanthi udara, oksigen utawa helium, sing dilebokake liwat tusukan menyang kanal balung mburi, lan nindakake sinar x ing sirah. Gas-gas kasebut kontras banget karo sistem ventrikel otak, sing ngidini kanggo njupuk gambar saka ventrikel. Cara iki akeh digunakake ing pertengahan abad kaping 80, nanging meh rampung ditinggalake ing taun XNUMX-an, amarga pemeriksaan kasebut nglarani banget kanggo pasien lan digandhengake karo risiko komplikasi sing serius.

30an lan 40 Ing obat fisik lan rehabilitasi, energi gelombang ultrasonik wiwit digunakake kanthi akeh. Sergey Sokolov Rusia nyoba nggunakake ultrasonik kanggo nemokake cacat logam. Ing taun 1939, dheweke nggunakake frekuensi 3 GHz, nanging ora menehi resolusi gambar sing cukup. Ing taun 1940, Heinrich Gohr lan Thomas Wedekind saka Universitas Kedokteran Cologne, Jerman, nampilake ing artikel "Der Ultraschall in der Medizin" kemungkinan diagnostik ultrasonik adhedhasar teknik echo-refleks sing padha karo sing digunakake kanggo ndeteksi cacat logam. .

Penulis hipotesis yen cara iki bakal ngidini deteksi tumor, eksudat, utawa abses. Nanging, dheweke ora bisa nerbitake asil eksperimen sing yakin. Uga dikenal minangka eksperimen medis ultrasonik saka Austrian Karl T. Dussik, ahli saraf saka Universitas Wina ing Austria, diwiwiti ing pungkasan 30s.

1937 Matématikawan Polandia Stefan Kaczmarz ngrumusaké ing karyané "Teknik Rekonstruksi Aljabar" dhasar teoretis saka metode rekonstruksi aljabar, sing banjur ditrapake ing tomografi komputasi lan pangolahan sinyal digital.

Taun 40-an Pengenalan gambar tomografi nggunakake tabung sinar-x sing diputer ing awak pasien utawa organ individu. Iki ndadekake bisa ndeleng rincian anatomi lan owah-owahan patologis ing bagean kasebut.

1946 Fisikawan Amerika Edward Purcell lan Felix Bloch kanthi mandhiri nyipta resonansi magnetik nuklir NMR (3). Dheweke dianugerahi Bebungah Nobel Fisika kanggo "pengembangan metode anyar kanggo pangukuran sing tepat lan panemuan sing gegandhengan ing bidang magnetisme nuklir."

3. Set peralatan NMR

1950 mundhak scanner rectilinear, disusun dening Benediktus Cassin. Piranti ing versi iki digunakake nganti awal 70-an kanthi macem-macem obat-obatan adhedhasar isotop radioaktif kanggo gambar organ ing awak.

1953 Gordon Brownell saka Massachusetts Institute of Technology nggawe piranti sing dadi cikal bakal kamera PET modern. Kanthi bantuan dheweke, dheweke, bebarengan karo ahli bedah saraf William H. Sweet, bisa diagnosa tumor otak.

1955 Intensif gambar sinar-x dinamis dikembangake supaya bisa njupuk gambar sinar-x saka gambar jaringan lan organ sing obah. Sinar-x iki nyedhiyakake informasi anyar babagan fungsi awak kayata jantung lan sistem sirkulasi.

1955-1958 Dokter Skotlandia Ian Donald wiwit nggunakake tes ultrasonik kanggo diagnosis medis. Dheweke ahli ginekologi. Artikelé "Investigation of Abdominal Mass with Pulsed Ultrasound", diterbitake tanggal 7 Juni 1958 ing jurnal medis The Lancet, nemtokake panggunaan teknologi ultrasonik lan nggawe dhasar kanggo diagnosis prenatal (4).

1957 Endoskop serat optik pisanan dikembangake - ahli gastroenterologi Basili Hirshowitz lan kanca-kancane saka Universitas Michigan paten serat optik, gastroskop semi fleksibel.

1958 Hal Oscar Anger presents ing rapat taunan saka American Society for Nuclear Medicine kamar scintillation sing ngidini kanggo dinamis. pencitraan organ manungsa. Piranti kasebut mlebu pasar sawise sepuluh taun.

1963 Dr David Kuhl anyar minted, bebarengan karo kanca, engineer Roy Edwards, saiki kanggo donya karya bebarengan pisanan, asil saka sawetara taun saka preparation: apparatus pisanan ing donya kanggo dadi-disebut. tomografi emisising diarani Mark II. Ing taun-taun sabanjure, teori lan model matematika sing luwih akurat dikembangake, akeh studi sing ditindakake, lan mesin sing luwih maju dibangun. Pungkasan, ing taun 1976, John Keyes nggawe mesin SPECT pisanan - tomografi emisi foton tunggal - adhedhasar pengalaman Cool lan Edwards.

1967-1971 Nggunakake metode aljabar Stefan Kaczmarz, insinyur listrik Inggris Godfrey Hounsfield nyiptakake dhasar teori tomografi komputasi. Ing taun-taun sabanjure, dheweke nggawe pemindai EMI CT (5) sing kerja pertama, ing taun 1971, pemeriksaan pertama wong ditindakake ing Rumah Sakit Atkinson Morley ing Wimbledon. Piranti kasebut diprodhuksi ing taun 1973. Ing taun 1979, Hounsfield, bebarengan karo fisikawan Amerika Allan M. Cormack, dianugerahi Bebungah Nobel kanggo kontribusi kanggo pangembangan tomografi komputasi.

5. Scanner EMI

1973 Kimiawan Amerika Paul Lauterbur (6) nemokake manawa kanthi ngenalake gradien medan magnet sing ngliwati zat tartamtu, siji bisa nganalisa lan ngerteni komposisi zat kasebut. Ilmuwan nggunakake teknik iki kanggo nggawe gambar sing mbedakake antarane banyu normal lan abot. Adhedhasar karya, fisikawan Inggris Peter Mansfield mbangun teori dhewe lan nuduhake carane nggawe gambar cepet lan akurat saka struktur internal.

Asil saka karya ilmuwan loro kasebut yaiku pemeriksaan medis non-invasif, sing dikenal minangka pencitraan resonansi magnetik utawa MRI. Ing taun 1977, mesin MRI, sing dikembangake dening dokter Amerika Raymond Damadian, Larry Minkoff lan Michael Goldsmith, pisanan digunakake kanggo sinau wong. Lauterbur lan Mansfield dianugerahi Bebungah Nobel 2003 ing Fisiologi utawa Kedokteran.

1974 Amerika Michael Phelps ngembangake kamera Positron Emission Tomography (PET). Pemindai PET komersial pisanan digawe amarga karya Phelps lan Michel Ter-Poghosyan, sing mimpin pangembangan sistem kasebut ing EG&G ORTEC. Pemindai kasebut dipasang ing UCLA ing taun 1974. Amarga sel kanker metabolisme glukosa kaping sepuluh luwih cepet tinimbang sel normal, tumor ganas katon minangka titik padhang ing PET scan (7).

1976 Dokter bedah Andreas Grünzig nampilake angioplasti koroner ing Rumah Sakit Universitas Zurich, Swiss. Cara iki nggunakake fluoroskopi kanggo nambani stenosis pembuluh getih.

1978 mundhak radiografi digital. Kanggo pisanan, gambar saka sistem sinar-X diowahi dadi file digital, sing banjur bisa diproses kanggo diagnosa sing luwih cetha lan disimpen kanthi digital kanggo riset lan analisis ing mangsa ngarep.

Taun 80-an Douglas Boyd ngenalake metode tomografi berkas elektron. Pemindai EBT nggunakake sinar elektron sing dikontrol magnetik kanggo nggawe cincin sinar-X.

1984 Pencitraan 3D pisanan nggunakake komputer digital lan data CT utawa MRI katon, ngasilake gambar XNUMXD balung lan organ.

1989 Spiral computed tomography (spiral CT) digunakake. Iki minangka tes sing nggabungake gerakan rotasi terus-terusan saka sistem detektor lampu lan gerakan meja ing permukaan tes (8). Kauntungan penting saka tomografi spiral yaiku nyuda wektu pamriksan (ngidini sampeyan entuk gambar pirang-pirang lapisan ing siji pemindaian nganti pirang-pirang detik), koleksi maca saka kabeh volume, kalebu lapisan organ, sing padha antarane mindai karo CT tradisional, uga transformasi optimal saka scan thanks kanggo piranti lunak anyar. Pionir cara anyar iki yaiku Direktur Riset lan Pengembangan Siemens Dr. Willy A. Kalender. Pabrikan liyane enggal ngetutake jejak Siemens.

8. Skema spiral computed tomography

1993 Ngembangake teknik echoplanar imaging (EPI) sing bakal ngidini sistem MRI ndeteksi stroke akut ing tahap awal. EPI uga nyedhiyakake pencitraan fungsional, umpamane, aktivitas otak, ngidini dokter nyinaoni fungsi saka macem-macem bagian otak.

1998 Sing diarani pemeriksaan PET multimodal bebarengan karo tomografi komputasi. Iki ditindakake dening Dr. David W. Townsend saka Universitas Pittsburgh, bebarengan karo Ron Nutt, spesialis sistem PET. Iki wis mbukak kesempatan gedhe kanggo pencitraan metabolis lan anatomi pasien kanker. Pemindai PET/CT prototipe pisanan, dirancang lan dibangun dening CTI PET Systems ing Knoxville, Tennessee, diluncurake ing taun 1998.

2018 MARS Bioimaging ngenalake teknik warna i Pencitraan medis XNUMXD (9), sing, tinimbang foto ireng lan putih ing njero awak, nawakake kualitas anyar ing obat - gambar warna.

Jinis pemindai anyar nggunakake teknologi Medipix, pisanan dikembangake kanggo para ilmuwan ing Organisasi Riset Nuklir Eropa (CERN) kanggo nglacak partikel ing Large Hadron Collider nggunakake algoritma komputer. Tinimbang ngrekam sinar-X nalika ngliwati jaringan lan cara diserap, pemindai nemtokake tingkat energi sinar-X sing tepat nalika kena ing macem-macem bagian awak. Banjur ngowahi asil dadi warna sing beda kanggo cocog karo balung, otot, lan jaringan liyane.

9. Bagean warna saka bangkekan, digawe nggunakake teknologi MARS Bioimaging.

Klasifikasi pencitraan medis

1. X-ray (X-ray) iki minangka sinar x awak kanthi proyeksi sinar-x menyang film utawa detektor. Jaringan alus katon sawise injeksi kontras. Cara kasebut, sing utamané dipigunakaké kanggo diagnosa sistem balung, ditondoi kanthi akurasi sing kurang lan kontras sing kurang. Kajaba iku, radiasi duweni efek negatif - 99% saka dosis diserap dening organisme tes.

2. tomografi (Yunani - cross-section) - jeneng kolektif saka cara diagnostik, kang kalebu njupuk gambar saka bagean salib saka awak utawa bagéan saka iku. Cara tomografi dipérang dadi sawetara klompok:

• UZI (UZI) minangka cara non-invasif sing nggunakake fenomena gelombang swara ing wates macem-macem media. Iki nggunakake ultrasonik (2-5 MHz) lan transduser piezoelektrik. Gambar obah ing wektu nyata;
• tomografi komputer (CT) nggunakake sinar-x sing dikontrol komputer kanggo nggawe gambar awak. Panggunaan sinar-x ndadekake CT nyedhaki sinar-x, nanging sinar-x lan tomografi komputasi nyedhiyakake informasi sing beda. Pancen ahli radiologi sing berpengalaman uga bisa nyimpulake lokasi telung dimensi, contone, tumor saka gambar sinar-X, nanging sinar-X, ora kaya CT scan, sifate loro-dimensi;
• magnetic resonance imaging (MRI) - tomografi jinis iki nggunakake gelombang radio kanggo mriksa pasien sing diselehake ing medan magnet sing kuwat. Gambar sing diasilake adhedhasar gelombang radio sing dipancarake dening jaringan sing diteliti, sing ngasilake sinyal sing luwih utawa kurang kuat gumantung saka lingkungan kimia. Gambar awak pasien bisa disimpen minangka data komputer. MRI, kaya CT, ngasilake gambar XNUMXD lan XNUMXD, nanging kadhangkala minangka cara sing luwih sensitif, utamane kanggo mbedakake jaringan alus;
• tomografi emisi positron (PET) - registrasi gambar komputer babagan owah-owahan metabolisme gula sing kedadeyan ing jaringan. Pasien disuntik karo zat sing minangka kombinasi gula lan gula kanthi label isotop. Sing terakhir ndadekake bisa nemokake kanker, amarga sel kanker njupuk molekul gula luwih efisien tinimbang jaringan liyane ing awak. Sawise mangan gula kanthi label radioaktif, pasien turu kira-kira.
• 60 menit nalika gula ditandhani sirkulasi ing awak. Yen ana tumor ing awak, gula kudu dikumpulake kanthi efisien. Banjur pasien, dilebokake ing meja, mboko sithik dilebokake menyang pemindai PET - 6-7 kali sajrone 45-60 menit. Scanner PET digunakake kanggo nemtokake distribusi gula ing jaringan awak. Thanks kanggo analisis CT lan PET, neoplasma bisa luwih diterangake. Gambar sing diproses komputer dianalisis dening ahli radiologi. PET bisa ndeteksi kelainan sanajan cara liya nuduhake sifat normal jaringan kasebut. Iku uga ndadekake iku bisa kanggo diagnosa kanker relapses lan nemtokake efektifitas saka perawatan - minangka tumor shrinks, sel metabolize kurang lan kurang gula;
• Tomografi emisi foton tunggal (SPECT) - teknik tomografi ing bidang kedokteran nuklir. Kanthi bantuan radiasi gamma, sampeyan bisa nggawe gambar spasial saka aktivitas biologi ing bagean awak pasien. Cara iki ngidini sampeyan nggambarake aliran getih lan metabolisme ing wilayah tartamtu. Iku nggunakake radiopharmaceuticals. Iki minangka senyawa kimia sing dumadi saka rong unsur - tracer, yaiku isotop radioaktif, lan operator sing bisa disimpen ing jaringan lan organ lan ngatasi alangan getih-otak. Pembawa asring nduweni sifat selektif naleni antibodi sel tumor. Padha dumunung ing jumlah proporsional kanggo metabolisme; 
• tomografi koherensi optik (OCT) - cara anyar sing padha karo ultrasonik, nanging pasien diselidiki nganggo sinar cahya (interferometer). Digunakake kanggo pemeriksaan mata ing dermatologi lan kedokteran gigi. Cahya sing kasebar ing mburi nuduhake posisi panggonan ing sadawane dalan sinar cahya ing ngendi indeks bias diganti.

3. Scintigraphy - kita njaluk kene gambar organ, lan ing ndhuwur kabeh kegiatan, nggunakake dosis cilik isotop radioaktif (radiopharmaceuticals). Teknik iki adhedhasar prilaku pharmaceutical tartamtu ing awak. Padha tumindak minangka kendaraan kanggo isotop digunakake. Obat sing diwenehi label akumulasi ing organ sing diteliti. Radioisotop mancaraken radiasi ionisasi (paling asring radiasi gamma), penetrating njaba awak, ngendi sing disebut kamera gamma direkam.