Kako je tehnologija dijagnostike zračenja
Polazište u povijesti radiološke dijagnostike je
Wilhelm Konrad Rendgen- njemački fizičar sa Sveučilišta u Würzburgu.Tijekom svoje karijere radio je i kao profesor fizike u Hohenheimu, Strasbourgu, Giessenu i Münchenu. Prvi dobitnik Nobelove nagrade u povijesti fizike (1901.).
X-zraka je istraživala piezoelektrične ipiroelektrična svojstva kristala, utvrdila odnos električnih i optičkih fenomena u kristalima, provela istraživanje magnetizma, koji je poslužio kao jedan od temelja elektronske teorije Hendrika Lorentza.
Ali glavno otkriće rendgenskih zraka bilo je X-zrake,koju je otkrio kada je već imao 50 godina. Predstavnici industrijskih tvrtki više puta su se obraćali znanstvenici s prijedlozima za povoljnu kupnju prava na korištenje izuma. No, Roentgen je odbio patentirati otkriće, jer nije smatrao da je njegovo istraživanje izvor prihoda.
Za zlu ironiju - X-zrake su umrle od raka, u modernoj dijagnozi čiji se izum znanstvenika danas koristi.
Nekoliko je njemačkih tvrtki radilo na tomestvaranje rendgenskih cijevi, ali one su bile preskupe i mnoge klinike nisu si mogle priuštiti tu opremu. Godine 1918. Philips je razvio svoju prvu medicinsku rentgensku cijev, koja je napravila iskorak u borbi protiv tuberkuloze i omogućila liječnicima da preuzmu kontrolu nad širenjem bolesti. Princip rada X-zraka nije se promijenio tijekom godina: X-zraka generira zračenje koje prolazi kroz ljudsko tijelo i pogađa detektor. Različita tkiva različito propuštaju ili blokiraju X-zrake, što rezultira stvaranjem slike.
Wilhelm Konrad Rendgen
Godine 1932lagana verzija rendgenskog uređaja koji je korišten, uključujući liječnike nizozemske vojske. Već 1939. izdano je 100 tisuća vozila. Rendgenske cijevi počele su se isporučivati medicinskim ustanovama širom svijeta zbog pristupačne cijene, a širenje znanja o rendgenskim zrakama utjecalo je na stvaranje prvih CT skenera.
Kako su šišmiši pomagali liječnicima
Povijest ultrazvuka započela je u 18. stoljeću, kada jeTalijanski fizičar i prirodoslovac Lazzaro Spallanzani skrenuo je pozornost na sposobnost šišmiša da se snalaze u potpunom mraku. Empirijski je znanstvenik otkrio da čak i nedostatak vida ne smeta tome. Ali čepići od voska u ušima uzrokovali su noćne životinje da izgube orijentaciju u prostoru. Spallanzani je predložio da šišmiši proizvode određeni zvuk, nečujan za ljude, koji se reflektira od površina i pomaže životinjama da lakše izbjegnu prepreke. U to vrijeme ultrazvučni signali nisu mogli biti otkriveni, tako da su pretpostavke znanstvenika ostale hipoteze.
Šišmiši se orijentiraju u potpunom mraku zbog ultrazvuka reflektiranog od površina.
To su 1880. ustanovili fizičari Pierre i Jacques CurieNeki kristali (na primjer, kvarc) sposobni su prepoznati električno polje kada su podvrgnuti mehaničkom djelovanju. Zahvaljujući tom otkriću nastali su prvi ultrazvučni detektori - glavni elementi uređaja koji su po prvi put omogućili tehnički prijem ultrazvučnog signala.
Oprema, maglovito podsjeća na modernomedicinskih uređaja, nastao je tek 1950-ih. Engleski kirurg John Julian Wilde ultrazvukom je najprije izmjerio debljinu stijenke crijeva, razvio posebne senzore za dijagnostiku, a također je otkrio da maligno tkivo bolje reflektira ultrazvučne valove od zdravih. Prototip modernog ultrazvučnog aparata, gdje je senzor u ruci liječnika, pojavio se u Sjedinjenim Državama 1963. - od tog trenutka ultrazvuk je bio široko uključen u medicinsku praksu. Danas je to najpristupačnija i najsigurnija dijagnostička metoda i svugdje se koristi za proučavanje kardiovaskularnih, onkoloških bolesti, rada gastrointestinalnog trakta i drugih.
Sigurnost i pouzdanost - MRI otkriće
Godine 1946. Felix Bloch sa StanfordaSveučilište i Edward Purcell s Harvarda neovisno su otkrili fenomen nuklearne magnetske rezonancije, za što su obojica dobili Nobelovu nagradu za fiziku. Malo ljudi zna da je prvi znanstvenik koji je još 1960. godine predložio korištenje magnetske rezonancije (MRI) za dijagnosticiranje bolesti bio sovjetski znanstvenik Vladislav Aleksandrovič Ivanov.
Unatoč toj činjenici, datum osnivanja MRIOpće je prihvaćeno da je 1973. bila godina kada je profesor kemije i radiologije Paul Lauterbur objavio članak “Imaging by Induced Local Interaction” u časopisu Nature; primjeri temeljeni na magnetskoj rezonanci." Ovaj je rad bio temelj dijagnostike magnetskom rezonancom.
MRI omogućuje rezanje slika organa pomoću magnetske rezonancije
Poboljšao se još jedan znanstvenik Peter Mansfieldmatematički slikovni algoritmi. Kasnije je postojao način da se dobiju kratke slike organa pomoću magnetske rezonancije. Jednostavno, vizualizirajte stanje unutarnjih organa i tkiva osobe tako da ga smjestite u snažno magnetsko polje. Godine 2003. Lauterbur i Mansfield dobili su Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu za ovo otkriće.
Dijagnostika 2-u-1: Otkriće PET / CT metode
Učinjena je pozitronska emisijska tomografija (PET).dug razvojni put od uporabe u znanstvenom laboratoriju do primjene u kliničkoj praksi. Zahvaljujući novim otkrićima u ovom području 50-ih godina prošlog stoljeća, liječnici su mogli vidjeti distribuciju radiofarmaka - biološki aktivnog spoja označenog radioaktivnim atomom - u ljudskom tijelu.
Prvi prototip PET skenera pojavio se 1952. godineu Općoj bolnici Massachusetts, ali uz njegovu pomoć liječnici su dobili samo jednu dvodimenzionalnu sliku, a ne njihov niz. To je bilo zbog činjenice da je skener imao samo dva detektora, smještena lijevo i desno od pacijentove glave, a rezolucija je bila niska. Međutim, osjetljivost uređaja ipak je uspjela otkriti tumor.
Slika izgrađena metodom projekcija maksimalnog intenziteta
U daljnjem poboljšanju PET je otišao na dvasmjerovi: povećan je broj i položaj senzora, paralelno s tim razvijenim metodama matematičke obrade podataka. Krajem sedamdesetih godina prošlog stoljeća u kliničkoj praksi počeli su se primjenjivati PET skeneri, a početkom 90-ih, onzikrgez, Rudi Egeli sa Sveučilišta u Ženevi, predložio je da se oprema CT stavi u praznine između senzora PET skenera kako bi primila i metabolizam u tijelu pacijenta. Tako su se pojavili kombinirani PET / CT skeneri, koji se danas koriste u modernim klinikama diljem svijeta.
Inovacija ovdje i sada
Bilo je potrebno samo pola stoljeća da se vizualiziramedicina je skočila u svom razvoju. Potpuno skeniranje osobe u jednom kliku, mogućnost prebacivanja slika na daljinu i daljnje konzultacije s drugim stručnjacima - mogu li Wilhelm Roentgen ili Lazzaro Spallanzani sanjati o tome? Današnji razvoj na području radiologije usmjeren je na poboljšanje kvalitete vizualizacije, jer jasna slika omogućuje liječniku da provede točan pregled, da ispravi dijagnozu prvi put i brzo odredi daljnju taktiku liječenja. Štoviše, moderne tehnologije pomažu u novim istraživanjima i otkrićima ne samo u medicini, nego iu drugim područjima, primjerice u arheologiji i neurolingvistici.
CT skener čuva zdravlje i pomaže arheolozima
Srce je jedini organ u tijelu kojije u neprekidnom kretanju. Kad kamerom snimamo objekt u pokretu, ispadne mutno i nejasno. Ali moderna računalna tomografija čuva jasnoću slike. Danas CT skeneri omogućuju pregled ne samo srca u nekoliko sekundi, već i dobivanje vrlo preciznih slika krvnih žila, koštanog skeleta i drugih organa.
Stručnjaci tvrtke Philips otišli su još daljeprije nekoliko godina stvorio je spektralni kompjutorski tomograf IQon. Ovaj je uređaj postao prvi sustav na svijetu koji radi na temelju jedinstvenog dvoslojnog detektora. Istovremeno razlikuje fotone rendgenskog zračenja od visokih i niskih energetskih razina, što omogućuje dobivanje ne samo anatomskih informacija, nego i podataka o sastavu tkiva. To pomaže liječnicima da donesu bolje odluke o daljnjim taktikama dijagnoze i liječenja pacijenta. Nakon proučavanja spektralne CT, radiolozi mogu analizirati objekte koji se ne razlikuju konvencionalnim CT skeniranjem.
incut
CT ne pomaže samo u provedbi anketečovjek, ali i otvara veo tajni drevne kulture i povijesti. Prije nekoliko godina, zahvaljujući tomografskim mogućnostima, stručnjaci iz Philipsa i Naturalis muzeja uspjeli su istražiti prije 66 milijuna godina i proučiti kaudalni kralježak Tyrannosaurusa Rexa. A prije toga, uz pomoć Philips CT-a, provedena su istraživanja na ostacima stanovnika grada Pompeja, koji je uništen tijekom katastrofalne vulkanske erupcije 79. godine
Tumor ispod pištolja: što je digitalni PET / CT sposoban
PET / CT kombinira dva tipa odjednomistraživanje: kompjutorska tomografija procjenjuje strukturu modificiranih tkiva i pomaže odrediti njihovu lokaciju prema milimetru, a pozitronska emisijska tomografija stvara visoko precizne trodimenzionalne slike koje vam omogućuju da vidite procese koji se odvijaju u tkivima i organima.
incut
Danas PET omogućuje liječnicima identifikacijutumori su veličine od tri milimetra, a CT može s milimetarskom točnošću odrediti gdje se nalazi. Ova je metoda postala prava revolucija u medicini: uz pomoć PET/CT-a liječnici mogu dijagnosticirati mozak, identificirati bolesti povezane sa starenjem - Alzheimerovu i Parkinsonovu bolest, a također prepoznati koronarne bolesti srca. Osim toga, PET/CT pomaže otkriti prisutnost stanica raka u ranim fazama i, ako je potrebno, brzo započeti liječenje.
Ovom metodom kirurg će točno znatigdje je tumor, kakva je dinamika njegovog razvoja, što će pružiti priliku da se potpuno ukloni bez utjecaja na zdrave organe. Također, stručnjaci mogu razumjeti kako najbolje provoditi zračenje za ubijanje stanica raka s minimalnim oštećenjem zdravog tkiva. Nedavno su razvijatelji tvrtke Philips uveli potpuno digitalni PET / CT skener Vereos na rusko tržište, koje koristi digitalni detektor umjesto tradicionalnih fotomultiplipera. Uređaj hvata čak i vrlo male doze zračenja zadržavajući visoku kvalitetu slike, što je sigurnije za pacijenta i liječnika. Oprema vam omogućuje kontrolu izloženosti zračenju bez gubitka kvalitete vizualizacije i održavanja jasnoće slika čak iu prisutnosti implantata.
Što je novo u području MR i gdje je neurolingvistika
MRI dijagnostika danas se smatra dostastandardni postupak koji se može izvesti u mnogim medicinskim centrima. Ali malo ljudi zna da je MRI vrijedan alat ne samo za liječnike, već i za stručnjake u području neurolingvistike.
Što se događa u našoj glavi kad čujemogovor ili nešto što kažemo? Kako pomoći ljudima s govornim patologijama? MRI pomaže stručnjacima da “vide” jezik. Znanstvenici iz laboratorija za neurolingvistiku HSE-a koriste funkcionalnu magnetsku rezonancu za istraživanje odraslih s različitim lezijama mozga koje utječu na govornu funkciju. Zahvaljujući toj dijagnozi, možete vidjeti oštećeno područje i kako mozak gradi nove, umjesto prekinutih veza. Prema MRI podacima, može se razumjeti gdje je govorna funkcija otišla. Znanstvenici su također razvili poseban govorni lokalizator: ljudi izvode govorni zadatak u MRI-u, pomoću kojeg se određuje aktivnost regija mozga. Na temelju dobivenih podataka odabire se optimalna terapija.
Drugi primjer MRI je neinvazivan.procjenu koncentracije željeza u ljudskom tijelu. Istraživanje su proveli stručnjaci Instituta za istraživanje. Rogachev. Djeca koja boluju od bolesti krvi dobivaju je od donatora, što s vremenom dovodi do nakupljanja u tkivima spojeva koji sadrže željezo - produkata razgradnje hemoglobina u krvi. To dovodi do ozbiljnih povreda funkcija organa, na primjer, u srcu - do naglog zastoja i kardiomiopatije, u jetri - do ciroze, u gušterači - do dijabetesa. Obično se kontrolira koncentracija željeza pomoću biopsije jetre, ali ova metoda je invazivna i može dovesti do ozbiljnih posljedica. Suvremene metode MRI omogućuju, bez kirurških intervencija, procjenu koncentracije željeza u tkivima, no potrebna su dodatna istraživanja kako bi se metoda uvela u kliničku praksu.
kardiomiopatija- heterogena skupina bolesti miokarda,povezana s mehaničkom ili električnom disfunkcijom, koja se obično očituje kao neprikladna hipertrofija ili dilatacija. Kardiomiopatije mogu zahvatiti samo srce izolirano ili biti dio generalizirane sistemske bolesti, često dovodeći do kardiovaskularne smrti ili invaliditeta uzrokovanog progresivnim zatajenjem srca.
Prošla je medicinska dijagnostička opremasjajan način i poboljšava se svake godine, omogućujući vam da dobijete bolje slike. U rujnu 2018. godine, Philips je revolucionirao industriju i uveo prvi MRI stroj u Europi s revolucionarnim sustavom hlađenja kako bi postigao učinak supravodljivosti. Za razliku od klasičnog magneta koji zahtijeva hlađenje više od 1.500 litara tekućeg helija, samo 7 litara tog ukapljenog plina je uključeno u novi uređaj. Tekući helij se stavlja u sustav u fazi proizvodnje, nakon čega se magnet potpuno zatvara, čime se eliminira mogućnost isparavanja plina i eliminira potreba za redovnim punjenjem goriva. Gelless skener je jednostavnije instalirati i omogućuje značajno smanjenje troškova rada klinike.
Korak u budućnost: kakva su otkrića vrijedna čekanja u XXI. Stoljeću
Uz razvoj digitalne integrirane tehnologijeTeleradiološke sposobnosti postupno će se širiti. Suština ove sfere sastoji se u razmjeni dijagnostičkih slika i drugih podataka o pacijentu unutar i izvan klinike radi daljinskog zaključivanja ili dobivanja drugog stručnog mišljenja. Pomoću teleradioloških sustava moguće je poboljšati kvalitetu i dostupnost medicinske skrbi za stanovništvo bilo gdje u svijetu.
Na pomoć liječnicima u analizi i opisu medicinskihpostupno dolazi umjetna inteligencija. AI pruža sveobuhvatnu analizu svih informacija dostupnih na snimku, čime se smanjuje rizik od slučajnog izostavljanja patologije koja nije bila u vidnom polju stručnjaka. Također, AI će riješiti problem kvalitete medicinskih slika, jer može automatski provjeriti postoje li nedostaci na slici. Zbog toga se smanjuje broj ponovljenih studija, a klinike tako mogu učinkovitije alocirati proračun. Philips već ima slično prototipsko rješenje.
incut
Veliki poticaj razvoju dijagnoze zračenjapružit će tehnologiju proširene stvarnosti. Jedno od takvih revolucionarnih rješenja je razvoj Voke, koji traumatologu omogućuje da u pregledu i planiranju operacije vidi oštećene kosti unutar pacijenta. Na temelju podataka dobivenih kao rezultat CT ili MRI, nastaju 3D modeli ranjenih organa i tkiva. Dobiveni modeli, kao i modeli implantata i žbica, učitavaju se na Microsoft HoloLens slušalice s miješanom stvarnošću za daljnji rad kirurga. Time se osigurava visoka točnost operacija i brza rehabilitacija pacijenata i nakon teških ozljeda. Sličan koncept razvili su i Philipsovi stručnjaci zajedno s Microsoftom za HoloLens 2. Rješenje omogućuje prijenos 2D slika u realnom vremenu u trodimenzionalno holografsko okruženje proširene stvarnosti, koje liječnik može lako i intuitivno kontrolirati. Ovaj koncept je posebno dizajniran za minimalno invazivne operacije, gdje je točna i detaljna vizualizacija ključ uspješnog postupka.
Veliki podaci imat će veliku ulogu. S jedne strane, oni sadrže ogromne nizove informacija o pacijentima i stoga vam omogućuju da pohranite više znanja o postojećim patologijama. To će pridonijeti ranijoj i točnijoj dijagnozi ne samo bolesti, već i različitih predispozicija. S druge strane, veliki podaci pomoći će u stvaranju knjižnica strukturnih podataka, što će omogućiti znanstvenicima da dobiju odgovor čak i prije provođenja temeljnih i skupih istraživanja: na primjer, treba li teorija biti testirana i razvijena u razvoju novog lijeka.
Ove 4 sfere su ključni aspekti radijalnogdijagnostika koja će okrenuti svijet dijagnostike zračenja i otvoriti nove mogućnosti liječnicima u borbi protiv najtežih bolesti 21. stoljeća.