التشخيص الإشعاعي: التصور ثلاثي الأبعاد الحديث للأعضاء وعلم الأشعة عن بعد وتحليل الصور باستخدام الذكاء الاصطناعي

كيف تكنولوجيا التشخيص الإشعاعي

نقطة الانطلاق في تاريخ تشخيص الإشعاع المتخذة

عد 1895 عندما أستاذ فيلهلماكتشف كونراد روينتن ، الذي أجري تجارب على أنابيب الكاثود ، الأشعة السينية ، التي سميت فيما بعد باسمه. أنتج العالم تعريفا لمدة 15 دقيقة من يد زوجته بيرثا وتلقى صورا لعظام الفرشاة مع خاتم زفاف على إصبعه. كان هذا الاكتشاف إحساسًا عالميًا ودافعًا لإنشاء أول أجهزة الأشعة السينية.

فيلهلم كونراد الأشعة السينية - فيزيائي ألماني من جامعة فورتسبورغ. خلال حياته المهنية ، تمكن أيضًا من العمل كأستاذ للفيزياء في هوهنهايم وستراسبورغ وجيسن وميونيخ. أول فائز بجائزة نوبل في تاريخ الفيزياء (1901).

الأشعة السينية كانت تحقق كهرضغطية وأجرت الخواص الكهربية الحرارية للبلورات علاقة بين الظواهر الكهربائية والضوئية في البلورات ، وأجرت أبحاثًا حول المغناطيسية ، والتي كانت بمثابة أحد أسس النظرية الإلكترونية لهندريك لورنتز.

لكن الاكتشاف الرئيسي للأشعة السينية كان الأشعة السينية ،الذي اكتشفه عندما كان عمره 50 عامًا بالفعل. التقى ممثلو الشركات الصناعية مرارًا وتكرارًا مع أحد العلماء بمقترحات تتعلق بشراء صفقة حقوق استخدام الاختراع. لكن روينتجن رفض براءة الاختراع لهذا الاكتشاف ، لأنه لم يعتبر بحثه مصدراً للدخل.

من أجل المفارقة الشريرة - توفي الأشعة السينية من السرطان ، في التشخيص الحديث الذي يستخدم اختراع العالم به بنشاط اليوم.

عملت العديد من الشركات الألمانية علىإنشاء أنابيب الأشعة السينية ، لكنها كانت مكلفة للغاية ، والعديد من العيادات لا تستطيع شراء هذه المعدات. في عام 1918 ، طورت Philips أول أنبوب طبي للأشعة السينية ، والذي حقق اختراقًا في مكافحة مرض السل وسمح للأطباء بالسيطرة على انتشار المرض. على مدار سنوات عديدة ، لم يتغير مبدأ تشغيل الأشعة السينية: أنبوب الأشعة السينية يولد إشعاعًا يمر عبر جسم بشري ويدخل الكاشف. الأنسجة المختلفة تنقل أو تؤخر الأشعة السينية بطرق مختلفة ، وبالتالي تشكل صورة.

فيلهلم كونراد الأشعة السينية

في عام 1932 ، وهو انخفاض ونسخة خفيفة الوزن من آلة الأشعة السينية التي تم استخدامها ، بما في ذلك أطباء الجيش الهولندي. بالفعل بحلول عام 1939 ، تم إصداره 100 ألف سيارة. بدأت تسليم أنابيب الأشعة السينية للمؤسسات الطبية في جميع أنحاء العالم بسبب سعر في متناول الجميع ، وانتشار المعرفة حول الأشعة السينية أثر على إنشاء أول ماسحات الأشعة المقطعية.

كيف ساعدت الخفافيش الأطباء

بدأ تاريخ الموجات فوق الصوتية في القرن الثامن عشر ، متىلفت الفيزيائي الإيطالي وعالم الطبيعة Lazzaro Spallanzani الانتباه إلى قدرة الخفافيش على التنقل في ظلام كامل. وجد عالم من ذوي الخبرة أن هذا لا يتداخل مع عدم وجود رؤية. لكن المقابس الشمعية في الأذنين جعلت الحيوانات الليلية تفقد اتجاهها في الفضاء. اقترح سبالانزاني أن تصنع الخفافيش صوتًا غير مسموع للناس ، وهو ما ينعكس على الأسطح ويساعد الحيوانات على تجاوز العقبات بسهولة. في ذلك الوقت ، لم يكن بالإمكان إصلاح الإشارات فوق الصوتية ، لذلك ظلت افتراضات العالم هي الفرضيات.

الخفافيش توجيه نفسها في الظلام الدامس بسبب الموجات فوق الصوتية تنعكس من السطوح.

في عام 1880 ، وجد الفيزيائيان بيير وجاك كوري ذلكبعض البلورات (على سبيل المثال ، الكوارتز) قادرة على التعرف على المجال الكهربائي عن طريق العمل الميكانيكي. بفضل هذا الاكتشاف ، تم إنشاء أول كاشفات الموجات فوق الصوتية - العناصر الرئيسية للأجهزة ، والتي سمحت للمرة الأولى باستلام إشارة الموجات فوق الصوتية تقنيًا.

المعدات ، تذكرنا غامضة الحديثةالأجهزة الطبية ، تم إنشاؤه فقط في 1950s. قام الجراح الإنجليزي جون جوليان وايلد أولاً بقياس سمك الجدار المعوي بالموجات فوق الصوتية ، وقام بتطوير مجسات خاصة للتشخيص ، واكتشف أيضًا أن الأنسجة الخبيثة تعكس موجات الموجات فوق الصوتية أفضل من الموجات فوق الصوتية. ظهر النموذج الأولي لجهاز الموجات فوق الصوتية الحديثة ، حيث يوجد المستشعر في يد الطبيب ، في الولايات المتحدة في عام 1963 - منذ تلك اللحظة تم تضمين الموجات فوق الصوتية على نطاق واسع في الممارسة الطبية. وهي اليوم أكثر الطرق التشخيصية أمانًا ويمكن الوصول إليها وتستخدم في كل مكان لدراسة أمراض القلب والأوعية الدموية وأمراض الأورام وعمل الجهاز الهضمي وغيرها.

السلامة والموثوقية - اكتشاف التصوير بالرنين المغناطيسي

في عام 1946 ، فيليكس بلوخ من ستانفورداكتشف كل من جامعة وإدوارد بورسيل من جامعة هارفارد بشكل مستقل ظاهرة الرنين المغناطيسي النووي ، حيث حصل كلاهما على جائزة نوبل في الفيزياء. قلة من الناس يعرفون أن العالم الأول ، الذي اقترح في عام 1960 ، استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) لتشخيص الأمراض ، كان عالمًا سوفييتي فلاديسلاف ألكساندروفيتش إيفانوف.

على الرغم من هذه الحقيقة ، فإن تاريخ تأسيس التصوير بالرنين المغناطيسييعتبر عام 1973 هو العام الذي نشر فيه بول لوتربور ، أستاذ الكيمياء والأشعة ، مقالة في مجلة Nature بعنوان "إنشاء صورة باستخدام التفاعل المحلي المستحث ؛ أمثلة على الرنين المغناطيسي. " شكل هذا العمل أساس تشخيص التصوير بالرنين المغناطيسي.

يوفر التصوير بالرنين المغناطيسي صورًا مقطوعة للأعضاء باستخدام الرنين المغناطيسي

تحسن عالم آخر بيتر مانسفيلدخوارزميات التصوير الرياضي. في وقت لاحق ، كانت هناك طريقة للحصول على صور مختصرة للأعضاء باستخدام الرنين المغناطيسي. ببساطة ، تصور حالة الأعضاء والأنسجة الداخلية للشخص عن طريق وضعها في مجال مغناطيسي قوي. في عام 2003 ، حصل Lauterbur و Mansfield على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء والطب لهذا الاكتشاف.

2 في 1 التشخيص: اكتشاف طريقة PET / CT

التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) تمطريق طويل من التطوير من الاستخدام في مختبر علمي إلى مقدمة في الممارسة السريرية. بفضل الاكتشافات الجديدة في هذا المجال في الخمسينيات ، تمكن الأطباء من رؤية توزيع الأدوية الإشعاعية في الجسم البشري - وهو مركب نشط بيولوجيًا يحمل ذرة مشعة.

ظهر أول نموذج أولي للماسح الضوئي PET في عام 1952في مستشفى ماساتشوستس ، ولكن بمساعدة ذلك ، تلقى الأطباء صورة واحدة فقط ثنائية الأبعاد ، وليس تسلسلها. كان هذا بسبب حقيقة أن الماسح الضوئي كان له كاشفان فقط موجودان على يسار ويمين رأس المريض ، وكان الدقة منخفضة. ومع ذلك ، لا تزال حساسية الجهاز يسمح للكشف عن الورم.

صورة مبنية على طريقة إسقاطات أقصى شدة

في مزيد من التحسين ذهب PET على اثنيناتجاهات: زاد عدد وموقع أجهزة الاستشعار ، بالتوازي مع هذه الأساليب المتقدمة لمعالجة البيانات الرياضية. في أواخر سبعينيات القرن العشرين ، بدأ استخدام ماسحات التصوير المقطعي المحوسب (PET) على نطاق واسع في الممارسة السريرية. والتمثيل الغذائي في جسم المريض. هذه هي الطريقة التي ظهرت بها ماسحات التصوير المقطعي المحوسب / التصوير المقطعي المحوسب ، والتي تُستخدم الآن في العيادات الحديثة في جميع أنحاء العالم.

الابتكار هنا والآن

استغرق الأمر نصف قرن فقط لتصور فيهقفز الدواء في تطوره. مسح كامل لشخص في نقرة واحدة ، وإمكانية نقل الصور عن بعد والمشاورات عن بعد مع خبراء آخرين - هل يمكن أن يحلم ويلهلم رونتغن أو لازارو سبالانزاني بهذا؟ اليوم ، تهدف التطورات في مجال التشخيص الإشعاعي إلى تحسين جودة التصور ، حيث إن الصورة الواضحة تسمح للأطباء بإجراء فحص دقيق ، وجعل التشخيص الصحيح أول مرة وتحديد أساليب العلاج بسرعة أكبر. علاوة على ذلك ، تساعد التقنيات الحديثة في إجراء اكتشافات واكتشافات جديدة ليس فقط في مجال الطب ، ولكن أيضًا في مجالات أخرى ، على سبيل المثال ، في علم الآثار وعلم اللغة العصبي.

ماسح الصور المقطعية الذي يحمي الصحة ويساعد علماء الآثار

القلب هو العضو الوحيد في الجسمفي حركة مستمرة. عندما نزيل بعض الأشياء المتحركة على الكاميرا ، فإنه يصبح ضبابيًا وغامضًا. لكن التصوير المقطعي الحديث يحافظ على الصورة حادة. واليوم ، تسمح ماسحات التصوير المقطعي المحوسب لبضع ثوان باستكشاف ليس فقط القلب ، ولكن أيضًا للحصول على صور عالية الدقة للأوعية وهيكل عظمي وأعضاء أخرى.

ذهب المتخصصين فيليبس أبعد من ذلك وقبل بضع سنوات خلقت التصوير المقطعي بالكمبيوتر الطيفية IQon. أصبح هذا الجهاز أول نظام في العالم يعمل على أساس كاشف مزدوج الطبقة فريد من نوعه. وهو يميز في وقت واحد فوتونات الأشعة السينية ذات مستويات الطاقة العالية والمنخفضة ، مما يجعل من الممكن الحصول ليس فقط على المعلومات التشريحية ، ولكن أيضًا على البيانات المتعلقة بتكوين الأنسجة. هذا يساعد الأطباء على اتخاذ قرارات أكثر استنارة بشأن التكتيكات الإضافية لتشخيص وعلاج المريض. بعد إجراء دراسة على التصوير المقطعي الطيفي ، يمكن لأخصائيي الأشعة تحليل الأشياء التي لا يمكن تمييزها عن طريق المسح المقطعي التقليدي.

incut

CT لا يساعد فقط على إجراء مسحرجل ، ولكن أيضا يفتح حجاب أسرار الثقافة القديمة والتاريخ. منذ بضع سنوات ، وبفضل إمكانيات التصوير المقطعي ، تمكن المتخصصون من Philips ومتحف Naturalis من النظر إلى الـ 66 مليون عام الماضية ودراسة الفقرات الذيلية من Tyrannosaur Rex. وقبل ذلك ، بمساعدة من Philips CT ، أجريت دراسات على بقايا سكان مدينة بومبي ، التي دمرت خلال ثوران بركاني كارثي في ​​عام 79 ميلادي.

ورم تحت البندقية: ما هو PET / CT الرقمي قادر على

PET / CT يجمع بين نوعين في وقت واحدبحث: التصوير المقطعي يحسب بنية الأنسجة المعدلة ويساعد على تحديد موقعها على ملليمتر ، ويخلق التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني صورًا ثلاثية الأبعاد عالية الدقة تتيح لك رؤية العمليات التي تحدث في الأنسجة والأعضاء.

incut

اليوم ، يسمح PET الأطباء لتحديدحجم الورم من ثلاثة ملليمترات ، و CT قادر على تحديد موقعه بدقة ملليمتر. أصبحت هذه الطريقة ثورة حقيقية في الطب: باستخدام PET / CT ، يمكن للأطباء تشخيص الدماغ وتحديد الأمراض المرتبطة بالعمر ومرض الزهايمر وشلل الرعاش ، والتعرف على أمراض القلب الإقفارية. بالإضافة إلى ذلك ، يساعد PET / CT في تحديد وجود الخلايا السرطانية في المراحل المبكرة ، وإذا لزم الأمر ، يبدأ العلاج بسرعة.

بهذه الطريقة ، سيعرف الجراح تمامًاأين هو الورم ، ما هي ديناميكيات تطوره ، والتي ستوفر فرصة لإزالته تمامًا دون التأثير على الأعضاء الصحية. أيضا ، يمكن للخبراء فهم أفضل السبل لإجراء العلاج الإشعاعي لقتل الخلايا السرطانية مع الحد الأدنى من الأضرار التي لحقت الأنسجة السليمة. في الآونة الأخيرة ، أدخل مطورو Philips الماسح الضوئي PET / CT الرقمي الكامل Vereos إلى السوق الروسية ، والذي يستخدم كاشف رقمي بدلاً من المضاعفات الضوئية التقليدية. يمسك الجهاز بجرعات منخفضة جدًا من الإشعاع مع الحفاظ على جودة صورة عالية ، وهو أكثر أمانًا للمريض والطبيب. يتيح لك الجهاز التحكم في التعرض للإشعاع دون فقدان جودة التصور والحفاظ على وضوح الصور حتى في وجود عمليات الزرع.

ما هو الجديد في مجال التصوير بالرنين المغناطيسي وأين علم اللغة العصبي

ويعتبر تشخيص MR اليومإجراء قياسي يمكن تنفيذه في العديد من المراكز الطبية. لكن قلة من الناس يعرفون أن التصوير بالرنين المغناطيسي هو أداة قيمة ليس فقط للأطباء ، ولكن أيضًا للمتخصصين في مجال علم اللغة العصبي.

ماذا يحدث في رؤوسنا عندما نسمعالكلام أو شيء نقوله؟ كيفية مساعدة الناس مع أمراض الكلام؟ يساعد التصوير بالرنين المغناطيسي المحترفين على "رؤية" اللغة. لذلك ، يستخدم علماء من مختبر HSE في علم اللغة العصبي التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لدراسة البالغين الذين يعانون من آفات دماغية مختلفة تؤثر على وظيفة الكلام. بفضل هذا التشخيص ، يمكنك رؤية المنطقة التالفة ، وكيف يبني الدماغ مناطق جديدة بدلاً من الروابط المعطلة. وفقا لبيانات التصوير بالرنين المغناطيسي ، يمكن للمرء أن يفهم أين ذهبت وظيفة الكلام. قام العلماء أيضًا بتطوير أداة تحديد لغة خاصة: يقوم الأشخاص بمهمة الكلام في التصوير بالرنين المغناطيسي ، حيث يتم تحديد نشاط مناطق الدماغ. استنادا إلى البيانات التي تم الحصول عليها ، يتم اختيار العلاج الأمثل.

مثال آخر على التصوير بالرنين المغناطيسي هو غير الغازية.تقييم تركيز الحديد في جسم الإنسان. وقد أجريت هذه الدراسة من قبل متخصصين من معهد البحوث. روجاتشيف. الأطفال الذين يعانون من أمراض الدم يتلقونها من المتبرعين ، الأمر الذي يؤدي بمرور الوقت إلى تراكم أنسجة المركبات المحتوية على الحديد - منتجات تحلل الهيموغلوبين في الدم. هذا يؤدي إلى انتهاكات خطيرة لوظائف الأعضاء ، على سبيل المثال ، في القلب - إلى توقف مفاجئ واعتلال عضلة القلب ، في الكبد - إلى تليف الكبد والبنكرياس - لمرض السكري. عادة ، يتم فحص السيطرة على تركيز الحديد باستخدام خزعة الكبد ، ولكن هذه الطريقة هي الغازية ويمكن أن يؤدي إلى عواقب وخيمة. تسمح الطرق الحديثة للتصوير بالرنين المغناطيسي ، دون تدخلات جراحية ، بتقييم تركيز الحديد في الأنسجة ، ومع ذلك ، لا يزال هناك حاجة إلى مزيد من البحث لإدخال الطريقة في الممارسة السريرية.

اعتلال عضلة القلب - مجموعة غير متجانسة من أمراض عضلة القلب ،المرتبطة الخلل الوظيفي الميكانيكية أو الكهربائية ، والذي يتجلى عادة من قبل عدم كفاية تضخم أو توسع. يمكن أن تؤثر اعتلالات عضلة القلب على القلب المعزول فقط ، وكذلك تكون جزءًا من أمراض جهازية معممة ، وغالبًا ما تؤدي إلى الوفاة أو العجز القلبي الوعائي الناجم عن قصور القلب التدريجي.

المعدات الطبية التشخيصية مرتطريقة رائعة وتحسين كل عام ، مما يتيح لك الحصول على صور أفضل. في سبتمبر 2018 ، أحدثت Philips ثورة في الصناعة وأدخلت أول جهاز للتصوير بالرنين المغناطيسي في أوروبا بنظام تبريد ثوري لتحقيق تأثير الموصلية الفائقة. على عكس المغناطيس الكلاسيكي ، الذي يتطلب أكثر من 1500 لتر من الهيليوم السائل لتبريد ، فقط 7 لترات من هذا الغاز المسال تشارك في الجهاز الجديد. يتم وضع الهيليوم السائل في النظام في مرحلة التصنيع ، وبعد ذلك يتم إغلاق المغناطيس بالكامل ، مما يلغي إمكانية تبخر الغاز ويزيل الحاجة إلى التزود بالوقود بشكل منتظم. أبسط الماسحات الضوئية سهلة التركيب وتتيح لك تقليل تكلفة تشغيل العيادة بشكل كبير.

خطوة إلى المستقبل: ما هي الاكتشافات التي ينبغي توقعها في القرن الحادي والعشرين

مع تطور التكنولوجيا الرقمية المتكاملةسوف قدرات الأشعة عن بعد تتوسع تدريجيا. يتمثل جوهر هذا المجال في تبادل الصور التشخيصية وغيرها من بيانات المرضى داخل وخارج العيادة للاستنتاج عن بعد أو للحصول على رأي خبير آخر. بمساعدة أنظمة الأشعة عن بعد ، من الممكن تحسين جودة وتوافر الرعاية الطبية للسكان في أي مكان في العالم.

لمساعدة الأطباء في تحليل ووصف الطبيةالصورة تأتي تدريجيا الذكاء الاصطناعي. يوفر AI تحليلًا شاملاً لجميع المعلومات المتوفرة في اللقطة ، مما يقلل من خطر فقدان علم الأمراض عن طريق الخطأ الذي لم يكن في مجال رؤية أخصائي. أيضًا ، سوف يحل الذكاء الاصطناعي مشكلة جودة الصور الطبية ، لأنه يمكن أن يتحقق تلقائيًا من وجود أي عيوب في الصورة. بسبب هذا ، يتم تقليل عدد الدراسات المتكررة ، ويمكن للعيادات تخصيص الميزانية بشكل أكثر فعالية بسبب ذلك. لدى Philips بالفعل حل أولي مماثل.

incut

زخم كبير لتطوير تشخيص الإشعاعسوف توفر تكنولوجيا الواقع المعزز. أحد هذه الحلول المتقدمة هو تطوير Voka ، والذي يسمح لأخصائي الصدمات برؤية العظام التالفة داخل المريض أثناء الفحص والتخطيط للعملية. بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها نتيجة التصوير المقطعي أو التصوير بالرنين المغناطيسي ، يتم إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد للأعضاء والأنسجة المصابة. يتم تحميل النماذج الناتجة ، بالإضافة إلى نماذج الغرسات والسماعات ، على سماعة الواقع المختلط Microsoft HoloLens لمزيد من أعمال الجراح. هذا يضمن دقة عالية للعمليات وإعادة التأهيل السريع للمرضى حتى بعد إصابات خطيرة. تم تطوير مفهوم مماثل بواسطة متخصصين من Philips مع Microsoft لصالح HoloLens 2. يتيح الحل نقل الصور ثنائية الأبعاد في الوقت الفعلي إلى بيئة ثلاثية الأبعاد ثلاثية الأبعاد من الواقع المعزز ، والتي يمكن للطبيب التحكم فيها بسهولة وبشكل حدسي. تم تصميم هذا المفهوم خصيصًا لعمليات الحد الأدنى من التدخل الجراحي ، حيث التصور الدقيق والمفصل هو مفتاح الإجراء الناجح.

سوف تلعب البيانات الكبيرة دورًا كبيرًا. من ناحية ، تحتوي على صفائف ضخمة من المعلومات حول المرضى ، وبالتالي تسمح لك بتخزين المزيد من المعرفة حول الأمراض الحالية. سيساهم ذلك في التشخيص المبكر والأكثر دقة للأمراض ليس فقط ، ولكن أيضًا في الاستعدادات المختلفة. من ناحية أخرى ، ستساعد البيانات الضخمة في إنشاء مكتبات للبيانات الهيكلية ، مما سيتيح للعلماء الحصول على إجابة حتى قبل إجراء البحوث الأساسية والمكلفة: على سبيل المثال ، في حالة اختبار النظرية وتطويرها في تطوير دواء جديد.

هذه المجالات 4 هي الجوانب الرئيسية للشعاعيالتشخيصات التي ستقلب عالم التشخيص الإشعاعي وتفتح فرصًا جديدة للأطباء في الكفاح حتى ضد أخطر الأمراض في القرن الحادي والعشرين.