Как е технологията на радиационната диагностика
Отправната точка в историята на радиологичната диагностика е
Вилхелм Конрад Рентгенова снимка- немски физик от университета във Вюрцбург.По време на кариерата си той е работил и като професор по физика в Хохенхайм, Страсбург, Гисен и Мюнхен. Първият лауреат на Нобелова награда в историята на физиката (1901).
Рентгеновите изследвания изследват пиезоелектриката ипироелектричните свойства на кристалите, установили връзката на електрическите и оптичните явления в кристалите, провели изследване на магнетизма, което послужи като една от основите на електронната теория на Хендрик Лоренц.
Но основното откритие на рентгеновите лъчи беше рентгеновото излъчване,който е открил, когато е бил вече на 50 години. Представители на индустриални фирми многократно се обръщат към учен с предложения за покупка на права за използване на изобретението. Но Рентген отказва да патентова откритието, защото не смята, че неговите изследвания са източник на доходи.
За злата ирония - рентгеновите лъчи умират от рак, в съвременната диагноза, с която днес активно се използва изобретението на учения.
Няколко германски компании работят върхусъздаването на рентгенови тръби, но те бяха твърде скъпи и много клиники не можеха да си позволят това оборудване. През 1918 г. Philips разработва първата си медицинска рентгенова тръба, която прави пробив в борбата с туберкулозата и позволява на лекарите да поемат контрола върху разпространението на болестта. Принципът на работа на рентгеновите лъчи не се е променил през годините: рентгенова тръба генерира радиация, която преминава през човешкото тяло и удря детектора. Различните тъкани предават или блокират рентгеновите лъчи по различен начин, което води до образуване на изображение.
Вилхелм Конрад Рентгенова снимка
През 1932глека версия на използваната рентгенова машина, включително лекарите от холандската армия. Още от 1939 г. е освободен 100 хиляди автомобила. Рентгеновите тръби започват да се доставят на медицински институции по целия свят поради достъпна цена, а разпространението на знания за рентгеновите лъчи влияе върху създаването на първите КТ скенери.
Как прилепите помогнаха на лекарите
Историята на ултразвука започва през 18 век, когатоИталианският физик и натуралист Лазаро Спаланцани обърна внимание на способността на прилепите да се ориентират в пълна тъмнина. Емпирично ученият установява, че дори липсата на зрение не пречи на това. Но восъчните тапи в ушите накараха нощните животни да загубят ориентация в пространството. Spallanzani предположи, че прилепите издават определен звук, недоловим за хората, който се отразява от повърхностите и помага на животните лесно да избягват препятствията. По това време ултразвуковите сигнали не могат да бъдат открити, така че предположенията на учения остават хипотези.
Прилепите се ориентират в пълна тъмнина благодарение на отразеното от повърхността ултразвук.
През 1880 г. физиците Пиер и Жак Кюри откриват товаНякои кристали (например кварц) са способни да разпознават електрическо поле, когато са подложени на механично въздействие. Благодарение на това откритие бяха създадени първите ултразвукови детектори - основните елементи на устройства, които за първи път направиха възможно технически приемането на ултразвуков сигнал.
Оборудване, смътно напомнящо за модернотое създадено едва през 50-те години. Английският хирург Джон Юлиан Уайлд първо измерва дебелината на чревната стена с ултразвук, разработва специални сензори за диагностика и открива, че злокачествената тъкан отразява ултразвуковите вълни по-добре от здравите. Прототипът на съвременното ултразвуково устройство, където сензорът е в ръцете на лекаря, се появява в САЩ през 1963 г. - от този момент ултразвукът е широко включен в медицинската практика. Днес тя е най-достъпният и безопасен диагностичен метод и се използва навсякъде за изследване на сърдечно-съдови, онкологични заболявания, работата на стомашно-чревния тракт и др.
Безопасност и надеждност - МРТ откритие
През 1946 г. Феликс Блок от СтанфордУниверситетът и Едуард Пърсел от Харвард независимо един от друг откриха явлението ядрено-магнитен резонанс, за което и двамата бяха удостоени с Нобелова награда по физика. Малко хора знаят, че първият учен, който през 1960 г. предлага използването на ядрено-магнитен резонанс (MRI) за диагностициране на заболявания, е съветският учен Владислав Александрович Иванов.
Въпреки този факт, датата на основаване на ЯМРОбщоприето е, че 1973 г. е годината, в която професорът по химия и радиология Paul Lauterbur публикува статията „Изображение чрез индуцирано локално взаимодействие“ в списание Nature; примери, базирани на магнитен резонанс." Тази работа е в основата на MRI диагностиката.
МРТ осигурява режещи изображения на органи, използващи магнитен резонанс
Друг учен Петър Мансфийлд подобриматематически алгоритми за изобразяване. По-късно имаше начин да се получат краткотрайни изображения на органи с магнитен резонанс. Казано по-просто, визуализирайте състоянието на вътрешните органи и тъкани на човек, като го поставите в силно магнитно поле. През 2003 г. Лаутербър и Мансфийлд получиха Нобелова награда за физиология и медицина за това откритие.
Диагностика 2-в-1: Откриване на метода PET / CT
Извършена е позитронно-емисионна томография (PET).дълъг път на развитие от употреба в научна лаборатория до прилагане в клиничната практика. Благодарение на новите открития в тази област през 50-те години, лекарите успяха да видят разпространението на радиофармацевтик - биологично активно съединение, белязано с радиоактивен атом - в човешкото тяло.
Първият прототип на PET скенер се появява през 1952 гв Масачузетската обща болница, но с негова помощ лекарите са получили само едно двуизмерно изображение, а не поредица от тях. Това се дължи на факта, че скенерът има само два детектора, разположени отляво и отдясно на главата на пациента, а резолюцията е ниска. Въпреки това, чувствителността на устройството все още успя да открие тумора.
Изображение, конструирано по метода на проекции с максимална интензивност
По-нататъшното подобрение на РЕТ продължи двапосоки: увеличаване на броя и местоположението на сензорите, успоредно с това разработени методи за математическа обработка на данни. В края на 70-те години в клиничната практика започнаха да се използват широкомащабните PET скенери, а в началото на 90-те години един онкомир, Rudi Egeli от Университета в Женева, предложи да се постави CT оборудване в пролуките между сензорите на PET скенера, за да получи и метаболизма в тялото на пациента. Така се появиха комбинираните PET / CT скенери, които сега се използват в съвременните клиники по света.
Иновации тук и сега
Отне само половин век, за да се визуализирамедицината скочи в своето развитие. Пълно сканиране на човек с едно кликване, възможността за прехвърляне на изображения на разстояние и дистанционни консултации с други експерти - може ли Вилхелм Рентген или Лазаро Спаланцани да мечтаят за това? Днес разработките в областта на радиационната диагностика са насочени към подобряване на качеството на визуализацията, тъй като ясният образ позволява на лекарите да извършат точен преглед, да направят правилна диагноза за първи път и бързо да определят по-нататъшни тактики на лечение. Освен това, съвременните технологии помагат да се правят нови изследвания и открития не само в медицината, но и в други области, например в археологията и невролингвистиката.
CT скенер, който пази здравето и помага на археолозите
Сърцето е единственият орган в тялото, койтое в непрекъснато движение. Когато снимаме обект в движение с камера, той се получава размазан и неясен. Но съвременната компютърна томография запазва яснотата на изображението. Днес компютърните скенери позволяват да се изследва не само сърцето за няколко секунди, но и да се получат високоточни изображения на кръвоносните съдове, костния скелет и други органи.
Специалистите на Philips отидоха още по-далечпреди няколко години създаде спектрален компютърен томограф IQon. Това устройство се превърна в първата система в света, която работи на базата на уникален двуслоен детектор. Той едновременно отличава фотоните на рентгеновото лъчение с високи и ниски енергийни нива, което дава възможност да се получат не само анатомична информация, но и данни за състава на тъканите. Това помага на лекарите да вземат по-информирани решения относно по-нататъшната тактика на диагностика и лечение на пациента. След провеждане на изследване на спектралната КТ, радиолозите могат да анализират обекти, които не се различават от конвенционалното КТ.
incut
CT помага не само за провеждане на проучванечовек, но и отваря завесата на тайните на древната култура и история. Преди няколко години, благодарение на възможностите за томография, специалистите от Philips и Naturalis Museum успяха да разгледат предишните 66 милиона години и да изучат опашната прешлена на Tyrannosaurus Rex. И преди това, с помощта на Philips CT, бяха проведени проучвания върху останките на жителите на град Помпей, който бе разрушен по време на катастрофално вулканично изригване през 79 г. сл. Хр.
Тумор под оръжието: какво може да направи дигиталният PET / CT
PET / CT комбинира два вида едновременноизследване: компютърната томография оценява структурата на модифицираните тъкани и помага да се определи тяхното местоположение до милиметъра, а позитронно-емисионната томография създава високо прецизни триизмерни изображения, които ви позволяват да видите процесите, протичащи в тъканите и органите.
incut
Днес PET позволява на лекарите да идентифицираттуморите са с размер от три милиметра, а компютърната томография е в състояние да определи местоположението им с милиметрова точност. Този метод се превърна в истинска революция в медицината: с помощта на PET/CT лекарите могат да диагностицират мозъка, да идентифицират свързаните с възрастта заболявания - болестите на Алцхаймер и Паркинсон, както и да разпознават коронарните сърдечни заболявания. В допълнение, PET / CT помага да се открие наличието на ракови клетки в ранните стадии и, ако е необходимо, бързо да се започне лечение.
С този метод хирургът ще знае точнокъде е туморът, каква е динамиката на неговото развитие, което ще даде възможност напълно да се премахне, без да се засягат здравите органи. Също така, експертите могат да разберат как най-добре да провеждат лъчева терапия, за да убиват раковите клетки с минимално увреждане на здравата тъкан. Наскоро разработчиците на Philips въведоха пълния цифров PET / CT скенер Vereos на руския пазар, който използва цифров детектор вместо традиционните фотоумножители. Устройството улавя дори много ниски дози радиация, като поддържа високо качество на изображението, което е по-безопасно за пациента и лекаря. Оборудването ви позволява да контролирате радиационното облъчване, без да губите качество на визуализация и да поддържате яснотата на изображенията дори при наличие на импланти.
Какво ново в областта на ЯМР и къде е невролингвистиката
ЯМР диагностиката днес се счита за достастандартна процедура, която може да се извърши в много медицински центрове. Но малко хора знаят, че ЯМР е ценен инструмент не само за лекарите, но и за специалистите в областта на невролингвистиката.
Какво става в главата ни, когато чуемреч или нещо, което казваме? Как да помогнем на хората с речеви патологии? MRI помага на професионалистите да “видят” езика. Така че, учените от лабораторията за невролингвистика на HSE използват функционална ЯМР за изследване на възрастни с различни мозъчни лезии, засягащи речевата функция. Благодарение на тази диагноза можете да видите повредената област и как мозъкът изгражда нови, вместо прекъснати връзки. Според данните от МРТ, човек може да разбере къде е отишла речевата функция. Учените са разработили и специален локализатор на речта: хората изпълняват речева задача в ЯМР, с помощта на която се определя активността на мозъчните области. Въз основа на получените данни се избира оптимална терапия.
Друг пример за ЯМР е неинвазивен.оценка на концентрацията на желязо в човешкото тяло. Това проучване е проведено от специалисти от Изследователския институт. Рогачев. Децата, страдащи от заболявания на кръвта, я получават от донори, които с течение на времето водят до натрупване в тъканите на желязосъдържащи съединения - продуктите от разграждането на хемоглобина в кръвта. Това води до сериозни нарушения на функциите на органите, например в сърцето - до внезапно спиране и кардиомиопатия, в черния дроб - до цироза, в панкреаса - до диабет. Обикновено контролът на концентрацията на желязо се проверява с помощта на чернодробна биопсия, но този метод е инвазивен и може да доведе до сериозни последствия. Съвременните методи на ЯМР позволяват, без хирургични интервенции, да се оцени концентрацията на желязо в тъканите, но все още са необходими допълнителни изследвания за въвеждане на метода в клиничната практика.
кардиомиопатия- хетерогенна група миокардни заболявания,свързано с механична или електрическа дисфункция, която обикновено се проявява като неадекватна хипертрофия или дилатация. Кардиомиопатиите могат или да засегнат само сърцето в изолация, или да бъдат част от генерализирано системно заболяване, което често води до сърдечно-съдова смърт или увреждане, причинено от прогресираща сърдечна недостатъчност.
Издържа медицинско диагностично оборудванечудесен начин и се подобрява всяка година, което ви позволява да получите по-добри изображения. През септември 2018 г. Philips революционизира индустрията и въведе първата машина за ядрено-магнитен резонанс в Европа с революционна система за охлаждане, за да постигне ефекта на свръхпроводимостта. За разлика от класическия магнит, който изисква повече от 1500 литра течен хелий да се охлажда, в новото устройство участват само 7 литра от този втечнен газ. Течният хелий се поставя в системата на етапа на производство, след което магнитът се затваря напълно, което елиминира възможността за изпаряване на газ и елиминира необходимостта от редовно зареждане. Гланцовият скенер е по-лесен за инсталиране и ви позволява значително да намалите разходите за работа на клиниката.
Стъпка в бъдещето: какви открития си струва да се чака в XXI век
С развитието на дигиталната интегрирана технологияТелерадиологичните възможности постепенно ще се разширяват. Същността на тази сфера се състои в обмена на диагностични изображения и други данни за пациента вътре и извън клиниката за отдалечено заключение или за получаване на второ експертно мнение. С помощта на телерадиологичните системи е възможно да се подобри качеството и наличието на медицинска помощ за населението навсякъде по света.
На помощ на лекарите в анализа и описанието на медицинскитепостепенно се появява изкуствен интелект. AI предоставя подробен анализ на цялата налична информация в снимката, като по този начин намалява риска от случайно пропускане на патология, която не е в сферата на зрението на специалист. Също така, AI ще реши проблема с качеството на медицинските изображения, тъй като той може автоматично да провери дали има някакви дефекти в изображението. Поради това, броят на повторните проучвания се намалява, а клиниките могат по-ефективно да разпределят бюджета заради това. Philips вече има подобно решение за прототип.
incut
Голям тласък за развитието на радиационната диагностикаще осигури технология на разширената реалност. Едно от тези революционни решения е развитието на Voka, което позволява на травматолога да види повредени кости вътре в пациента на етапа на преглед и планиране на операцията. На базата на данните, получени в резултат на КТ или ЯМР, се създават 3D-модели на увредени органи и тъкани. Получените модели, както и модели на импланти и спици, се зареждат в слушалките на Microsoft HoloLens за смесена реалност за по-нататъшна работа на хирурга. Това осигурява висока точност на операциите и бърза рехабилитация на пациентите дори и след сериозни наранявания. Подобна концепция е разработена от специалисти на Philips заедно с Microsoft за HoloLens 2. Решението позволява в реално време да се прехвърлят 2D изображения в триизмерна холографска среда на увеличена реалност, която може лесно и интуитивно да се контролира от лекар. Тази концепция е специално проектирана за минимално инвазивни операции, където точната и подробна визуализация е ключът към успешна процедура.
Големите данни ще изиграят огромна роля. От една страна, те съдържат огромни масиви от информация за пациентите и следователно ви позволяват да съхранявате повече знания за съществуващите патологии. Това ще допринесе за по-ранна и по-точна диагноза не само на болести, но и на различни предразположения. От друга страна, големите данни ще помогнат за създаването на библиотеки от структурни данни, които ще позволят на учените да получат отговор още преди провеждането на фундаментални и скъпи изследвания: например, ако теорията бъде изпробвана и развита в развитието на ново лекарство.
Тези 4 сфери са ключови аспекти на радиалнотодиагностика, която ще превърне света в радиационната диагностика и ще разкрие нови възможности за лекарите в борбата срещу най-сериозните болести на ХХІ век.