Comment la technologie du diagnostic par rayonnement
Le point de départ de l’histoire du diagnostic radiologique est
Wilhelm Konrad Rayon X- Physicien allemand de l'Université de Würzburg.Au cours de sa carrière, il a également travaillé comme professeur de physique à Hohenheim, Strasbourg, Giessen et Munich. Le premier lauréat du prix Nobel de l'histoire de la physique (1901).
Les rayons X étudiaient les effets piézoélectriques etles propriétés pyroélectriques des cristaux, ont établi la relation entre les phénomènes électriques et optiques dans les cristaux, ont mené des recherches sur le magnétisme, qui ont servi de fondement à la théorie électronique de Hendrik Lorentz.
Mais la découverte principale des rayons X était les rayons X,qu'il a découvert alors qu'il avait déjà 50 ans. Les représentants d'entreprises industrielles ont à plusieurs reprises approché un scientifique avec des propositions pour un achat à prix avantageux des droits d'utilisation de l'invention. Mais Roentgen a refusé de breveter la découverte, car il ne considérait pas ses recherches comme une source de revenus.
Pour l'ironie du mal - les rayons X sont morts d'un cancer, dans le diagnostic moderne, où l'invention du scientifique est activement utilisée aujourd'hui.
Plusieurs entreprises allemandes ont travaillé surla création de tubes à rayons X, mais ils étaient trop chers et de nombreuses cliniques ne pouvaient pas se permettre cet équipement. En 1918, Philips a développé son premier tube à rayons X médical, ce qui a permis une avancée décisive dans la lutte contre la tuberculose et a permis aux médecins de contrôler la propagation de la maladie. Le principe de fonctionnement des rayons X n'a pas changé au fil des années : un tube à rayons X génère un rayonnement qui traverse le corps humain et atteint le détecteur. Différents tissus transmettent ou bloquent les rayons X différemment, ce qui entraîne la formation d’une image.
Wilhelm Konrad Rayon X
En 1932, un nombre réduit etune version légère de l'appareil à rayons X qui a été utilisé, y compris les médecins de l'armée néerlandaise. Déjà en 1939, 100 000 véhicules avaient été libérés. Les tubes à rayons X ont commencé à être livrés aux établissements médicaux du monde entier en raison de leur prix abordable, et la diffusion des connaissances sur les rayons X a influencé la création des premiers tomodensitomètres.
Comment les chauves-souris ont aidé les médecins
L'histoire de l'échographie a commencé au XVIIIe siècle, lorsqueLe physicien et naturaliste italien Lazzaro Spallanzani a attiré l'attention sur la capacité des chauves-souris à naviguer dans l'obscurité totale. Empiriquement, le scientifique a découvert que même le manque de vision n’interfère pas avec cela. Mais les bouchons de cire dans les oreilles ont fait perdre aux animaux nocturnes leur orientation dans l’espace. Spallanzani a suggéré que les chauves-souris émettent un certain son, inaudible pour les humains, qui se reflète sur les surfaces et aide les animaux à éviter facilement les obstacles. À cette époque, les signaux ultrasonores ne pouvaient pas être détectés, les hypothèses du scientifique restaient donc des hypothèses.
Les chauves-souris s'orientent dans l'obscurité totale à cause des ultrasons réfléchis par les surfaces.
En 1880, les physiciens Pierre et Jacques Curie découvrirent queCertains cristaux (par exemple le quartz) sont capables de reconnaître un champ électrique lorsqu'ils sont soumis à une action mécanique. Grâce à cette découverte, les premiers détecteurs à ultrasons ont été créés - les principaux éléments d'appareils qui, pour la première fois, ont permis de recevoir techniquement un signal ultrasonore.
Un équipement qui rappelle vaguement le modernedispositifs médicaux, a été créé seulement dans les années 1950. Le chirurgien anglais John Julian Wilde a d'abord mesuré l'épaisseur de la paroi intestinale avec une échographie, mis au point des capteurs spéciaux pour le diagnostic et a également découvert que les tissus malins réfléchissaient mieux les ondes ultrasonores que les cellules saines. Le prototype de l'appareil à ultrasons moderne, où le capteur est dans la main du médecin, est apparu aux États-Unis en 1963 - à partir de ce moment, les ultrasons ont été largement inclus dans la pratique médicale. Aujourd'hui, il s'agit de la méthode de diagnostic la plus accessible et la plus sûre. Il est utilisé partout pour étudier les maladies cardiovasculaires et oncologiques, le travail du tube digestif, etc.
Sécurité et fiabilité - découverte IRM
En 1946, Félix Bloch de StanfordL'Université et Edward Purcell de Harvard ont découvert indépendamment le phénomène de résonance magnétique nucléaire, pour lequel tous deux ont reçu le prix Nobel de physique. Peu de gens savent que le premier scientifique qui, en 1960, a proposé l'utilisation de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) pour diagnostiquer les maladies était le scientifique soviétique Vladislav Alexandrovitch Ivanov.
Malgré ce fait, la date de fondation de MRIIl est généralement admis que 1973 est l'année où le professeur de chimie et de radiologie Paul Lauterbur a publié l'article « Imaging by Induced Local Interaction » dans la revue Nature ; exemples basés sur la résonance magnétique. Ce travail a constitué la base du diagnostic IRM.
L'IRM fournit des images découpées d'organes utilisant la résonance magnétique
Un autre scientifique, Peter Mansfield amélioréalgorithmes d'imagerie mathématiques. Plus tard, il y avait un moyen d'obtenir des images abrégées d'organes en utilisant la résonance magnétique. En termes simples, visualisez l’état des organes et des tissus internes d’une personne en le plaçant dans un champ magnétique puissant. En 2003, Lauterbur et Mansfield ont reçu le prix Nobel de physiologie et de médecine pour cette découverte.
Diagnostics 2 en 1: découverte de la méthode PET / CT
Une tomographie par émission de positons (TEP) a été réaliséeun long chemin de développement depuis l'utilisation dans un laboratoire scientifique jusqu'à la mise en œuvre dans la pratique clinique. Grâce à de nouvelles découvertes dans ce domaine, dans les années 50, les médecins ont pu constater la distribution d'un produit radiopharmaceutique - un composé biologiquement actif marqué par un atome radioactif - dans le corps humain.
Le premier prototype de scanner TEP est apparu en 1952au Massachusetts General Hospital, mais avec son aide, les médecins n'ont reçu qu'une seule image bidimensionnelle, et non une séquence d'entre elles. Cela était dû au fait que le scanner ne disposait que de deux détecteurs, situés à gauche et à droite de la tête du patient, et que la résolution était faible. Cependant, la sensibilité de l’appareil permettait toujours de détecter la tumeur.
Image construite par la méthode de projection d'intensité maximale
Dans l'amélioration ultérieure de PET est allé sur deuxdirections: le nombre et l'emplacement des capteurs ont augmenté, parallèlement à la mise au point de méthodes de traitement de données mathématiques. À la fin des années 1970, les scanners PET ont commencé à être largement utilisés dans la pratique clinique et, au début des années 1990, un oncosurgeon, Rudi Egeli de l’Université de Genève, a suggéré de placer le matériel de tomodensitométrie dans l’espace entre les capteurs et métabolisme dans le corps du patient. C'est ainsi que sont apparus les scanners combinés TEP / TDM, qui sont maintenant utilisés dans les cliniques modernes du monde entier.
L'innovation ici et maintenant
Il n’a fallu qu’un demi-siècle pour visualiserla médecine a fait un bond dans son développement. Scan complet d'une personne en un clic, possibilité de transférer des images à distance et consultations à distance avec d'autres experts - Wilhelm Roentgen ou Lazzaro Spallanzani pourraient-ils en rêver? Aujourd'hui, les développements dans le domaine du diagnostic par rayonnement visent à améliorer la qualité de la visualisation, car une image claire permet aux médecins de procéder à un examen précis, de poser le bon diagnostic dès la première fois et de déterminer rapidement d'autres tactiques de traitement. En outre, les technologies modernes permettent de faire de nouvelles recherches et de faire des découvertes révolutionnaires non seulement en médecine, mais également dans d’autres domaines, tels que l’archéologie et la neurolinguistique.
Un scanner surveillant la santé et aidant les archéologues
Le cœur est le seul organe du corps quiest en mouvement continu. Lorsque nous filmons un objet en mouvement avec un appareil photo, celui-ci s'avère flou et peu clair. Mais la tomodensitométrie moderne préserve la clarté de l'image. Aujourd'hui, les tomodensitomètres permettent non seulement d'examiner le cœur en quelques secondes, mais également d'obtenir des images de haute précision des vaisseaux sanguins, du squelette osseux et d'autres organes.
Les spécialistes de Philips sont allés encore plus loin etil y a quelques années, a créé le tomographe informatisé IQon. Cet appareil est devenu le premier système au monde à fonctionner sur la base d'un détecteur unique à double couche. Il distingue simultanément les photons du rayonnement X de hautes et basses énergies, ce qui permet d'obtenir non seulement des informations anatomiques, mais également des données sur la composition des tissus. Cela aide les médecins à prendre des décisions plus éclairées sur les tactiques futures de diagnostic et de traitement du patient. Après avoir mené une étude sur la tomodensitométrie spectrale, les radiologues peuvent analyser des objets impossibles à distinguer par la tomodensitométrie conventionnelle.
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CT aide non seulement à mener une enquêtel'homme, mais ouvre également le voile des secrets de la culture ancienne et de l'histoire. Il y a quelques années, grâce aux capacités de tomographie, les spécialistes de Philips et du musée Naturalis ont réussi à explorer le passé, il y a 66 millions d'années, et à étudier les vertèbres caudales du Tyrannosaurus Rex. Et avant cela, avec l'aide de Philips CT, des études avaient été menées sur les restes des habitants de la ville de Pompéi, qui avaient été détruits lors d'une éruption volcanique catastrophique en 79 après JC.
Tumeur sous le canon: ce que la TEP / TDM numérique est capable de
PET / CT combine deux types à la foisrecherche: la tomodensitométrie évalue la structure des tissus modifiés et permet de déterminer leur emplacement au millimètre près. La tomographie par émission de positrons crée des images tridimensionnelles de haute précision permettant de visualiser les processus se déroulant dans les tissus et les organes.
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Aujourd'hui, la TEP permet aux médecins d'identifierles tumeurs mesurent à partir de trois millimètres et la tomodensitométrie est capable de déterminer son emplacement avec une précision millimétrique. Cette méthode est devenue une véritable révolution en médecine : grâce à la TEP/TDM, les médecins peuvent diagnostiquer le cerveau, identifier les maladies liées à l'âge - les maladies d'Alzheimer et de Parkinson, mais aussi reconnaître les maladies coronariennes. De plus, la TEP/TDM permet de détecter la présence de cellules cancéreuses à un stade précoce et, si nécessaire, de commencer rapidement le traitement.
Avec cette méthode, le chirurgien saura exactementoù est la tumeur, quelle est la dynamique de son développement, qui permettra de l'éliminer complètement sans affecter les organes sains. En outre, les experts peuvent comprendre la meilleure façon de mener une radiothérapie pour tuer les cellules cancéreuses avec un minimum de dommages pour les tissus sains. Des développeurs Philips ont récemment introduit sur le marché russe le scanner TEP / CT numérique complet Vereos, qui utilise un détecteur numérique au lieu des photomultiplicateurs classiques. L'appareil capte même de très faibles doses de rayonnement tout en maintenant une qualité d'image élevée, ce qui est plus sûr pour le patient et le médecin. L'équipement vous permet de contrôler l'exposition aux radiations sans perte de qualité de visualisation et de maintenir la clarté des images, même en présence d'implants.
Quoi de neuf dans le domaine de l'IRM et où se trouve la neurolinguistique
Le diagnostic IRM est aujourd'hui considéré comme assezune procédure standard qui peut être effectuée dans de nombreux centres médicaux. Mais peu de gens savent que l'IRM est un outil précieux non seulement pour les médecins, mais aussi pour les spécialistes dans le domaine de la neurolinguistique.
Qu'est-ce qui se passe dans notre tête quand on entenddiscours ou quelque chose que nous disons? Comment aider les personnes atteintes de pathologies de la parole? L'IRM aide les professionnels à «voir» la langue. Les scientifiques du laboratoire neurolinguistique HSE utilisent donc l'IRM fonctionnelle pour étudier l'adulte présentant diverses lésions cérébrales affectant la fonction d'élocution. Grâce à ce diagnostic, vous pouvez voir la zone endommagée et comment le cerveau en construit de nouvelles au lieu de liens brisés. D'après les données de l'IRM, on peut comprendre où est passée la fonction de parole. Les scientifiques ont également mis au point un localisateur de parole spécial: les gens effectuent une tâche de parole en IRM, à l'aide de laquelle l'activité des régions cérébrales est déterminée. Sur la base des données obtenues, la thérapie optimale est sélectionnée.
Un autre exemple d'IRM est non invasif.évaluation de la concentration de fer dans le corps humain. Cette étude a été réalisée par des spécialistes de l'Institut de recherche. Rogachev. Les enfants atteints de maladies du sang le reçoivent de donneurs, ce qui conduit progressivement à une accumulation dans les tissus de composés contenant du fer - des produits de dégradation de l'hémoglobine sanguine. Cela conduit à de graves violations des fonctions d'organes, par exemple dans le cœur - jusqu'à un arrêt soudain et une cardiomyopathie, dans le foie - dans la cirrhose, dans le pancréas et dans le diabète. Habituellement, le contrôle de la concentration en fer est contrôlé à l'aide d'une biopsie du foie, mais cette méthode est invasive et peut avoir des conséquences graves. Les méthodes modernes d'IRM permettent, sans intervention chirurgicale, d'évaluer la concentration de fer dans les tissus, mais des recherches supplémentaires sont encore nécessaires pour introduire cette méthode dans la pratique clinique.
Cardiomyopathie- un groupe hétérogène de maladies du myocarde,associée à un dysfonctionnement mécanique ou électrique, qui se manifeste généralement par une hypertrophie ou une dilatation inappropriée. Les cardiomyopathies peuvent soit affecter uniquement le cœur de manière isolée, soit faire partie d'une maladie systémique généralisée, entraînant souvent un décès ou une invalidité cardiovasculaire causée par une insuffisance cardiaque progressive.
Équipement de diagnostic médical passéune excellente façon et améliorée chaque année, vous permettant d'obtenir de meilleures images. En septembre 2018, Philips a révolutionné le secteur et a présenté le premier appareil IRM d'Europe doté d'un système de refroidissement révolutionnaire permettant d'obtenir l'effet de la supraconductivité. Contrairement à l'aimant classique, qui nécessite plus de 1 500 litres d'hélium liquide pour se refroidir, seulement 7 litres de ce gaz liquéfié sont impliqués dans le nouvel appareil. L'hélium liquide est placé dans le système au stade de la fabrication, après quoi l'aimant est complètement scellé, ce qui élimine la possibilité d'évaporation du gaz et élimine la nécessité d'un ravitaillement régulier en carburant. Le scanner sans gel est plus simple à installer et vous permet de réduire considérablement les coûts d’exploitation de la clinique.
Entrez dans le futur: quelles découvertes valent la peine d'attendre au XXIe siècle
Avec le développement de la technologie numérique intégréeLes capacités de téléradiologie seront progressivement étendues. L’essence de cette sphère consiste en l’échange d’images de diagnostic et d’autres données relatives au patient à l’intérieur et à l’extérieur de la clinique, pour une conclusion à distance ou pour obtenir un deuxième avis d’expert. Grâce aux systèmes téléradiologiques, il est possible d’améliorer la qualité et la disponibilité des soins médicaux pour la population du monde entier.
Aider les médecins dans l'analyse et la description de la médecineimage vient progressivement l'intelligence artificielle. AI fournit une analyse complète de toutes les informations disponibles dans l'instantané, réduisant ainsi le risque d'omission accidentelle d'une pathologie qui n'appartient pas au spécialiste. De plus, l'IA va résoudre le problème de la qualité des images médicales, car elle peut automatiquement vérifier s'il y a des défauts dans l'image. De ce fait, le nombre d'études répétées est réduit et les cliniques peuvent ainsi affecter plus efficacement le budget. Philips dispose déjà d'un prototype de solution similaire.
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Grand élan pour le développement du diagnostic par rayonnementfournira la technologie de réalité augmentée. L'une des solutions de ce type est le développement de Voka, qui permet au traumatologue de voir les os endommagés à l'intérieur du patient au stade de l'examen et de la planification de l'opération. Sur la base des données obtenues à la suite d'un scanner ou d'une IRM, des modèles 3D d'organes et de tissus lésés sont créés. Les modèles résultants, ainsi que les modèles d'implants et de rayons, sont chargés dans le casque à réalité mixte Microsoft HoloLens pour un travail ultérieur du chirurgien. Cela garantit une grande précision des opérations et une rééducation rapide des patients même après des blessures graves. Un concept similaire a été développé par les spécialistes Philips avec Microsoft pour HoloLens 2. La solution permet le transfert en temps réel d’images 2D vers un environnement holographique en trois dimensions de réalité augmentée, qui peut être contrôlé facilement et intuitivement par un médecin. Ce concept est spécifiquement conçu pour les opérations peu invasives, où une visualisation précise et détaillée est la clé d'une procédure réussie.
Le Big Data jouera un rôle énorme. D'une part, ils contiennent une énorme quantité d'informations sur les patients et vous permettent donc de stocker davantage de connaissances sur les pathologies existantes. Cela contribuera à un diagnostic plus précoce et plus précis des maladies, mais également de diverses prédispositions. D'autre part, les mégadonnées aideront à créer des bibliothèques de données structurelles, ce qui permettra aux scientifiques d'obtenir une réponse avant même de mener des recherches fondamentales et coûteuses: par exemple, la théorie doit être testée et développée dans le développement d'un nouveau médicament.
Ces 4 sphères sont des aspects clés de la radialedes diagnostics qui transformeront le monde du diagnostic des radiations et ouvriront de nouvelles perspectives aux médecins dans la lutte contre les maladies les plus graves du XXIe siècle.