Come ha fatto la tecnologia della diagnosi delle radiazioni
Il punto di partenza nella storia della diagnostica radiologica è
Radiografia di Wilhelm Konrad- Fisico tedesco dell'Università di Würzburg.Durante la sua carriera lavorò anche come professore di fisica a Hohenheim, Strasburgo, Giessen e Monaco. Il primo premio Nobel nella storia della fisica (1901).
La radiografia stava studiando il piezoelettrico ele proprietà piroelettriche dei cristalli, stabilirono la relazione dei fenomeni elettrici e ottici nei cristalli, condussero ricerche sul magnetismo, che servì come uno dei fondamenti della teoria elettronica di Hendrik Lorentz.
Ma la scoperta principale dei raggi X erano i raggi X,che ha scoperto quando aveva già 50 anni. I rappresentanti di imprese industriali si sono rivolti ripetutamente a uno scienziato con proposte per un acquisto a buon mercato di diritti per utilizzare l'invenzione. Ma Roentgen rifiutò di brevettare la scoperta, perché non considerava la sua ricerca una fonte di reddito.
Per l'ironia malvagia - i raggi X sono morti di cancro, nella moderna diagnosi di cui l'invenzione dello scienziato è attivamente utilizzata oggi.
Diverse aziende tedesche stanno lavorandola creazione di tubi a raggi X, ma erano troppo costosi e molte cliniche non potevano permettersi queste apparecchiature. Nel 1918, Philips sviluppò il suo primo tubo radiogeno medico, che rappresentò una svolta nella lotta contro la tubercolosi e permise ai medici di controllare la diffusione della malattia. Il principio di funzionamento dei raggi X non è cambiato nel corso degli anni: un tubo a raggi X genera radiazioni che attraversano il corpo umano e colpiscono il rilevatore. Tessuti diversi trasmettono o bloccano i raggi X in modo diverso, determinando la formazione di un'immagine.
Radiografia di Wilhelm Konrad
Nel 1932, un ridotto euna versione leggera della macchina a raggi X utilizzata, compresi i medici dell'esercito olandese. Già nel 1939 furono rilasciati 100 mila veicoli. I tubi a raggi X hanno iniziato a essere consegnati alle istituzioni mediche di tutto il mondo a causa di un prezzo accessibile, e la diffusione delle conoscenze sui raggi X ha influito sulla creazione dei primi scanner CT.
Come i pipistrelli hanno aiutato i dottori
La storia degli ultrasuoni inizia nel XVIII secolo, quandoIl fisico e naturalista italiano Lazzaro Spallanzani ha attirato l'attenzione sulla capacità dei pipistrelli di navigare nella completa oscurità. Empiricamente, lo scienziato ha scoperto che anche la mancanza di vista non interferisce con questo. Ma i tappi di cerume nelle orecchie facevano sì che gli animali notturni perdessero l’orientamento nello spazio. Spallanzani ha suggerito che i pipistrelli emettono un certo suono, impercettibile agli esseri umani, che viene riflesso dalle superfici e aiuta gli animali a evitare facilmente gli ostacoli. A quel tempo, i segnali ultrasonici non potevano essere rilevati, quindi le ipotesi dello scienziato rimanevano ipotesi.
I pipistrelli si orientano nell'oscurità totale a causa degli ultrasuoni riflessi dalle superfici.
Nel 1880 i fisici Pierre e Jacques Curie lo scoprironoAlcuni cristalli (ad esempio il quarzo) sono in grado di riconoscere un campo elettrico quando sottoposti ad azione meccanica. Grazie a questa scoperta furono creati i primi rilevatori di ultrasuoni, gli elementi principali di dispositivi che, per la prima volta, permisero di ricevere tecnicamente un segnale ultrasonico.
Attrezzatura, che ricorda vagamente il modernodispositivi medici, è stato creato solo negli anni '50. Il chirurgo inglese John Julian Wilde ha prima misurato lo spessore della parete intestinale con gli ultrasuoni, sviluppato speciali sensori per la diagnostica e ha anche scoperto che il tessuto maligno riflette le onde ultrasoniche meglio di quelle sane. Il prototipo del moderno apparecchio ad ultrasuoni, in cui il sensore è in mano al medico, apparve negli Stati Uniti nel 1963 - da quel momento l'ecografia era ampiamente inclusa nella pratica medica. Oggi è il metodo diagnostico più accessibile e più sicuro ed è usato ovunque per studiare le malattie cardiovascolari, oncologiche, il lavoro del tratto gastrointestinale e altri.
Sicurezza e affidabilità: scoperta della risonanza magnetica
Nel 1946, Felix Bloch di StanfordUniversity e Edward Purcell di Harvard scoprirono indipendentemente il fenomeno della risonanza magnetica nucleare, per il quale entrambi ricevettero il Premio Nobel per la fisica. Pochi sanno che il primo scienziato che, nel 1960, propose l'uso della risonanza magnetica (MRI) per diagnosticare le malattie fu lo scienziato sovietico Vladislav Aleksandrovich Ivanov.
Nonostante questo, la data di fondazione della MRIÈ generalmente accettato che il 1973 sia stato l'anno in cui il professore di chimica e radiologia Paul Lauterbur pubblicò l'articolo “Imaging by Induced Local Interaction” sulla rivista Nature; esempi basati sulla risonanza magnetica." Questo lavoro ha costituito la base della diagnostica MRI.
La risonanza magnetica fornisce immagini cut-through degli organi mediante risonanza magnetica
Un altro scienziato, Peter Mansfield, è miglioratoalgoritmi di imaging matematico. Più tardi, c'è stato un modo per ottenere immagini di organi di taglio con risonanza magnetica. In poche parole, visualizza lo stato degli organi interni e dei tessuti di una persona ponendola in un forte campo magnetico. Nel 2003, Lauterbur e Mansfield hanno ricevuto il premio Nobel per la fisiologia e la medicina per questa scoperta.
Diagnostica 2 in 1: scoperta del metodo PET / CT
È stata eseguita la tomografia ad emissione di positroni (PET).un lungo percorso di sviluppo dall’utilizzo in un laboratorio scientifico all’implementazione nella pratica clinica. Grazie alle nuove scoperte in questo campo negli anni '50, i medici furono in grado di osservare la distribuzione di un radiofarmaco – un composto biologicamente attivo marcato con un atomo radioattivo – nel corpo umano.
Il primo prototipo di scanner PET apparve nel 1952al Massachusetts General Hospital, ma con il suo aiuto i medici hanno ricevuto solo un'immagine bidimensionale e non una sequenza di esse. Ciò era dovuto al fatto che lo scanner aveva solo due rilevatori, situati a sinistra e a destra della testa del paziente, e la risoluzione era bassa. Tuttavia, la sensibilità del dispositivo è stata comunque in grado di rilevare il tumore.
Immagine costruita con il metodo delle proiezioni di massima intensità
Nell'ulteriore miglioramento del PET è andato su duedirezioni: il numero e la posizione dei sensori sono aumentati, parallelamente a questi metodi sviluppati di elaborazione dei dati matematici. Alla fine degli anni '70, gli scanner PET iniziarono ad essere ampiamente utilizzati nella pratica clinica e, all'inizio degli anni '90, un oncosurgeon, Rudi Egeli dell'Università di Ginevra, suggerì di collocare le apparecchiature CT negli spazi tra i sensori dello scanner PET in e metabolismo nel corpo del paziente. È così che sono comparsi gli scanner PET / CT combinati, che ora vengono utilizzati nelle cliniche moderne di tutto il mondo.
Innovazione qui e ora
Ci sono voluti solo mezzo secolo per visualizzarela medicina è saltata nel suo sviluppo. Scansione completa di una persona in un clic, possibilità di trasferire immagini a distanza e consultazioni a distanza con altri esperti - Wilhelm Roentgen o Lazzaro Spallanzani potrebbero sognarlo? Oggi, gli sviluppi nel campo della radiologia mirano a migliorare la qualità della visualizzazione, perché un'immagine chiara consente ai medici di condurre un esame accurato, effettuare la diagnosi corretta la prima volta e determinare rapidamente ulteriori tattiche di trattamento. Inoltre, le moderne tecnologie aiutano a fare nuove ricerche e scoperte rivoluzionarie non solo in medicina, ma anche in altri campi, ad esempio in archeologia e neurolinguistica.
Scanner CT per tutelare la salute e aiutare gli archeologi
Il cuore è l'unico organo del corpo cheè in continuo movimento. Quando riprendiamo un oggetto in movimento con una fotocamera, risulta sfocato e poco chiaro. Ma la moderna tomografia computerizzata preserva la chiarezza dell'immagine. Oggi gli scanner TC consentono di esaminare non solo il cuore in pochi secondi, ma anche di ottenere immagini ad alta precisione dei vasi sanguigni, dello scheletro osseo e di altri organi.
Gli specialisti Philips sono andati anche oltrealcuni anni fa ha creato il tomografo computerizzato spettrale IQon. Questo dispositivo è diventato il primo sistema al mondo che funziona sulla base di un unico rilevatore a doppio strato. Distingue simultaneamente i fotoni di radiazioni a raggi X di alti e bassi livelli di energia, il che rende possibile ottenere non solo informazioni anatomiche, ma anche dati sulla composizione dei tessuti. Questo aiuta i medici a prendere decisioni più informate su ulteriori tattiche di diagnosi e trattamento del paziente. Dopo aver condotto uno studio sulla TC spettrale, i radiologi possono analizzare oggetti che non sono distinguibili dalla scansione TC convenzionale.
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CT aiuta non solo a condurre un sondaggiouomo, ma apre anche il velo dei segreti della cultura e della storia antica. Qualche anno fa, grazie alle funzionalità di tomografia, gli specialisti di Philips e il Museo Naturalis sono riusciti a guardare negli ultimi 66 milioni di anni fa e a studiare le vertebre caudali del Tyrannosaurus Rex. E prima di allora, con l'aiuto di Philips CT, furono effettuati studi sui resti degli abitanti della città di Pompei, che fu distrutta durante una catastrofica eruzione vulcanica nel 79 d.C.
Tumore sotto la pistola: di cosa è capace la PET / CT digitale
PET / CT combina due tipi contemporaneamentericerca: la tomografia computerizzata valuta la struttura dei tessuti modificati e aiuta a determinare la loro posizione al millimetro, e la tomografia a emissione di positroni crea immagini tridimensionali di alta precisione che consentono di vedere i processi che si verificano nei tessuti e negli organi.
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Oggi la PET consente ai medici di identificarei tumori hanno una dimensione di tre millimetri e la TC è in grado di determinarne la posizione con precisione millimetrica. Questo metodo è diventato una vera rivoluzione in medicina: con l'aiuto della PET/CT, i medici possono diagnosticare il cervello, identificare le malattie legate all'età - morbo di Alzheimer e Parkinson, e riconoscere anche le malattie coronariche. Inoltre, la PET/CT aiuta a rilevare la presenza di cellule tumorali nelle fasi iniziali e, se necessario, ad iniziare rapidamente il trattamento.
Con questo metodo, il chirurgo saprà esattamentedov'è il tumore, qual è la dinamica del suo sviluppo, che fornirà l'opportunità di rimuoverlo completamente senza alterare gli organi sani. Inoltre, gli esperti possono comprendere il modo migliore di condurre la radioterapia per uccidere le cellule tumorali con danni minimi ai tessuti sani. Recentemente, gli sviluppatori Philips hanno introdotto lo scanner digitale PET / TAC completo Vereos sul mercato russo, che utilizza un rilevatore digitale anziché i tradizionali fotomoltiplicatori. Il dispositivo cattura anche dosi molto basse di radiazioni mantenendo un'alta qualità dell'immagine, che è più sicura per il paziente e il medico. L'apparecchiatura consente di controllare l'esposizione alle radiazioni senza perdere la qualità della visualizzazione e mantenere la chiarezza delle immagini anche in presenza di impianti.
Cosa c'è di nuovo nel campo della risonanza magnetica e dov'è la neurolinguistica
La diagnostica MRI oggi è considerata abbastanzauna procedura standard che può essere eseguita in molti centri medici. Ma poche persone sanno che la risonanza magnetica è uno strumento prezioso non solo per i medici, ma anche per gli specialisti nel campo della neurolinguistica.
Cosa succede nella nostra testa quando ascoltiamodiscorso o qualcosa che diciamo? Come aiutare le persone con patologie del linguaggio? La risonanza magnetica aiuta i professionisti a "vedere" la lingua. Quindi, gli scienziati del laboratorio di neurolinguistica HSE utilizzano la risonanza magnetica funzionale per studiare gli adulti con varie lesioni cerebrali che influiscono sulla funzione del linguaggio. Grazie a questa diagnosi, è possibile vedere l'area danneggiata e come il cervello ne costruisce di nuovi invece di collegamenti interrotti. Secondo i dati MRI, si può capire dove è finita la funzione del discorso. Gli scienziati hanno anche sviluppato uno speciale localizzatore vocale: le persone svolgono un compito linguistico in MRI, con l'aiuto del quale viene determinata l'attività delle regioni del cervello. Sulla base dei dati ottenuti, viene selezionata la terapia ottimale.
Un altro esempio di risonanza magnetica è non invasivo.valutazione della concentrazione di ferro nel corpo umano. Questo studio è stato condotto da specialisti dell'Istituto di ricerca. Rogachev. I bambini affetti da malattie del sangue lo ricevono dai donatori, che nel tempo portano all'accumulo nei tessuti dei composti contenenti ferro - i prodotti di degradazione dell'emoglobina nel sangue. Ciò porta a gravi violazioni delle funzioni degli organi, ad esempio nel cuore - ad un arresto improvviso e cardiomiopatia, nel fegato - alla cirrosi, nel pancreas - al diabete. Di solito, il controllo della concentrazione di ferro viene controllato utilizzando una biopsia epatica, ma questo metodo è invasivo e può portare a gravi conseguenze. I moderni metodi di risonanza magnetica consentono, senza interventi chirurgici, di valutare la concentrazione di ferro nei tessuti, tuttavia sono ancora necessarie ulteriori ricerche per introdurre il metodo nella pratica clinica.
cardiomiopatia- un gruppo eterogeneo di malattie del miocardio,associato a disfunzione meccanica o elettrica, che di solito si manifesta come ipertrofia o dilatazione inappropriata. Le cardiomiopatie possono colpire solo il cuore in isolamento o essere parte di una malattia sistemica generalizzata, che spesso porta alla morte cardiovascolare o alla disabilità causata da insufficienza cardiaca progressiva.
Passò l'equipaggiamento medico diagnosticoun ottimo modo e migliorato ogni anno, consentendo di ottenere immagini migliori. Nel settembre 2018, Philips ha rivoluzionato l'industria e ha introdotto la prima macchina per risonanza magnetica in Europa con un rivoluzionario sistema di raffreddamento per ottenere l'effetto della superconduttività. A differenza del classico magnete, che richiede più di 1.500 litri di elio liquido da raffreddare, nel nuovo dispositivo sono coinvolti solo 7 litri di questo gas liquefatto. L'elio liquido viene immesso nel sistema in fase di produzione, dopo di che il magnete è completamente sigillato, eliminando la possibilità di evaporazione del gas ed eliminando la necessità del suo regolare rifornimento di carburante. Lo scanner gelless è più semplice da installare e consente di ridurre significativamente i costi operativi della clinica.
Entra nel futuro: quali scoperte vale la pena aspettare nel XXI secolo
Con lo sviluppo della tecnologia integrata digitaleLe capacità di teleradiologia si espanderanno gradualmente. L'essenza di questa sfera consiste nello scambio di immagini diagnostiche e di altri dati dei pazienti all'interno e all'esterno della clinica per una conclusione a distanza o per ottenere un secondo parere di esperti. Con l'aiuto dei sistemi teleradiologici, è possibile migliorare la qualità e la disponibilità delle cure mediche per la popolazione in qualsiasi parte del mondo.
Per l'aiuto dei medici nell'analisi e nella descrizione di medicil'immagine gradualmente arriva all'intelligenza artificiale. AI fornisce un'analisi completa di tutte le informazioni disponibili nell'istantanea, riducendo così il rischio di omissione accidentale di patologia che non era nel campo di vista di uno specialista. Inoltre, l'IA risolverà il problema della qualità delle immagini mediche, perché può controllare automaticamente se ci sono difetti nell'immagine. A causa di ciò, il numero di studi ripetuti è ridotto e le cliniche possono allocare più efficacemente il budget a causa di ciò. Philips ha già una soluzione prototipo simile.
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Grande impulso allo sviluppo della diagnosi delle radiazionifornirà tecnologia di realtà aumentata. Una di queste soluzioni rivoluzionarie è lo sviluppo di Voka, che consente al traumatologo di vedere le ossa danneggiate all'interno del paziente nella fase di esame e di pianificazione dell'operazione. Sulla base dei dati ottenuti come risultato della TC o della RM, vengono creati modelli 3D di organi e tessuti feriti. I modelli risultanti, così come i modelli di impianti e raggi, sono caricati sulle cuffie da realtà miste Microsoft HoloLens per ulteriori interventi del chirurgo. Ciò garantisce un'elevata precisione delle operazioni e una rapida riabilitazione dei pazienti anche dopo gravi lesioni. Un concetto simile è stato sviluppato dagli specialisti Philips insieme a Microsoft per HoloLens 2. La soluzione consente il trasferimento in tempo reale di immagini 2D in un ambiente olografico tridimensionale di realtà aumentata, che può essere controllato facilmente e intuitivamente da un medico. Questo concetto è specificamente progettato per operazioni minimamente invasive, in cui la visualizzazione accurata e dettagliata è la chiave per una procedura di successo.
I big data svolgeranno un ruolo enorme. Da un lato, contengono enormi matrici di informazioni sui pazienti e, pertanto, consentono di memorizzare maggiori conoscenze sulle patologie esistenti. Ciò contribuirà a una diagnosi precoce e più accurata non solo delle malattie, ma anche di varie predisposizioni. D'altro canto, i big data contribuiranno a creare librerie di dati strutturali, che consentiranno agli scienziati di ottenere una risposta anche prima di condurre ricerche fondamentali e costose: ad esempio, se la teoria verrà testata e sviluppata nello sviluppo di un nuovo farmaco.
Queste 4 sfere sono aspetti chiave del radialediagnostica che rivoluzionerà il mondo della diagnostica radiologica e aprirà nuove opportunità per i medici nella lotta anche alle malattie più gravi del XXI secolo.