W jaki sposób technologia diagnozowania promieniowania
Punktem wyjścia w historii diagnostyki radiologicznej jest
RTG Wilhelma Konrada- niemiecki fizyk z Uniwersytetu w Würzburgu.W swojej karierze pracował także jako profesor fizyki w Hohenheim, Strasburgu, Giessen i Monachium. Pierwszy laureat Nagrody Nobla w historii fizyki (1901).
Rentgen badał piezoelektryczny iwłaściwości piroelektryczne kryształów, ustalają związek zjawisk elektrycznych i optycznych w kryształach, przeprowadziły badania nad magnetyzmem, który posłużył jako jeden z fundamentów teorii elektronicznej Hendrika Lorentza.
Ale głównym odkryciem promieni rentgenowskich były promienie X,które odkrył, gdy miał już 50 lat. Przedstawiciele firm przemysłowych wielokrotnie zwracali się do naukowca z propozycją okazyjnego zakupu praw do korzystania z wynalazku. Ale Roentgen odmówił opatentowania odkrycia, ponieważ nie uważał swoich badań za źródło dochodu.
Dla złej ironii - promieniowanie rentgenowskie umarło na raka, w nowoczesnej diagnozie, której wynalazek naukowca jest obecnie aktywnie używany.
Pracowało nad tym kilka niemieckich firmstworzenie lamp rentgenowskich, były one jednak zbyt drogie i wielu klinik nie było stać na ten sprzęt. W 1918 roku firma Philips opracowała pierwszą medyczną lampę rentgenowską, która dokonała przełomu w walce z gruźlicą i pozwoliła lekarzom przejąć kontrolę nad rozprzestrzenianiem się choroby. Zasada działania promieni rentgenowskich nie zmieniła się na przestrzeni lat: lampa rentgenowska generuje promieniowanie, które przechodzi przez ciało człowieka i uderza w detektor. Różne tkanki w różny sposób przepuszczają lub blokują promienie rentgenowskie, co skutkuje powstaniem obrazu.
RTG Wilhelma Konrada
W 1932 r. Zmniejszono ilekka wersja używanego aparatu rentgenowskiego, w tym lekarze armii holenderskiej. Już w 1939 r. Wypuszczono 100 tys. Pojazdów. Lampy rentgenowskie zaczęły być dostarczane do instytucji medycznych na całym świecie ze względu na przystępną cenę, a rozpowszechnianie wiedzy o promieniowaniu rentgenowskim wpłynęło na stworzenie pierwszych skanerów CT.
Jak nietoperze pomagały lekarzom
Historia ultradźwięków rozpoczęła się w XVIII wieku, kiedy toWłoski fizyk i przyrodnik Lazzaro Spallanzani zwrócił uwagę na zdolność nietoperzy do poruszania się w całkowitej ciemności. Empirycznie naukowiec odkrył, że nawet brak wzroku w tym nie przeszkadza. Ale woskowe zatyczki w uszach powodowały, że nocne zwierzęta traciły orientację w przestrzeni. Spallanzani zasugerował, że nietoperze wydają niesłyszalny dla człowieka dźwięk, który odbija się od powierzchni i pomaga zwierzętom z łatwością omijać przeszkody. Nie udało się wówczas wykryć sygnałów ultradźwiękowych, więc przypuszczenia naukowca pozostały hipotezami.
Nietoperze orientują się w całkowitej ciemności z powodu ultradźwięków odbijanych od powierzchni.
Odkryli to w 1880 roku fizycy Pierre i Jacques CurieNiektóre kryształy (na przykład kwarc) są w stanie rozpoznać pole elektryczne poddawane działaniu mechanicznemu. Dzięki temu odkryciu powstały pierwsze detektory ultradźwiękowe – główne elementy urządzeń, które po raz pierwszy umożliwiły technicznie odbiór sygnału ultradźwiękowego.
Sprzęt, nieco przypominający współczesnośćurządzenia medyczne powstały dopiero w latach pięćdziesiątych. Angielski chirurg John Julian Wilde najpierw zmierzył grubość ściany jelita za pomocą ultradźwięków, opracował specjalne czujniki do diagnostyki, a także odkrył, że złośliwa tkanka odbija fale ultradźwiękowe lepiej niż zdrowe. Prototyp nowoczesnego urządzenia ultradźwiękowego, w którym czujnik znajduje się w rękach lekarza, pojawił się w Stanach Zjednoczonych w 1963 roku - od tego momentu ultradźwięki były powszechnie włączane do praktyki medycznej. Dziś jest najbardziej dostępną i najbezpieczniejszą metodą diagnostyczną i jest stosowana wszędzie do badania chorób układu krążenia, chorób onkologicznych, pracy przewodu pokarmowego i innych.
Bezpieczeństwo i niezawodność - odkrycie MRI
W 1946 Felix Bloch ze StanforduUniversity i Edward Purcell z Harvardu niezależnie odkryli zjawisko jądrowego rezonansu magnetycznego, za co obaj otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Niewiele osób wie, że pierwszym naukowcem, który już w 1960 roku zaproponował zastosowanie rezonansu magnetycznego (MRI) do diagnozowania chorób, był radziecki naukowiec Władysław Aleksandrowicz Iwanow.
Pomimo tego, data założenia MRIPowszechnie przyjmuje się, że rok 1973 był rokiem, w którym Paul Lauterbur, profesor chemii i radiologii, opublikował w czasopiśmie Nature artykuł „Imaging by Induced Local Interaction”; przykłady oparte na rezonansie magnetycznym.” Praca ta stała się podstawą diagnostyki MRI.
Rezonans magnetyczny zapewnia obrazowanie narządów przez cięcie
Inny naukowiec Peter Mansfield poprawił sięalgorytmy obrazowania matematycznego. Później pojawił się sposób na uzyskanie krótkich obrazów narządów za pomocą rezonansu magnetycznego. Mówiąc najprościej, wizualizuj stan narządów wewnętrznych i tkanek osoby, umieszczając ją w silnym polu magnetycznym. W 2003 roku Lauterbur i Mansfield otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny za to odkrycie.
Diagnostyka 2 w 1: odkrycie metody PET / CT
Wykonano pozytonową tomografię emisyjną (PET).długa droga rozwoju od zastosowania w laboratorium naukowym do wdrożenia w praktyce klinicznej. Dzięki nowym odkryciom w tej dziedzinie w latach 50. lekarzom udało się zaobserwować rozmieszczenie radiofarmaceutyku – biologicznie aktywnego związku znakowanego radioaktywnym atomem – w organizmie człowieka.
Pierwszy prototyp skanera PET pojawił się w 1952 rokuw Massachusetts General Hospital, ale przy jego pomocy lekarze otrzymali tylko jeden dwuwymiarowy obraz, a nie ich sekwencję. Wynikało to z faktu, że skaner posiadał tylko dwa detektory, umieszczone po lewej i prawej stronie głowy pacjenta, a rozdzielczość była niska. Jednak czułość urządzenia nadal pozwalała wykryć guz.
Obraz skonstruowany metodą rzutów o maksymalnej intensywności
W dalszej poprawie PET poszło dwakierunki: wzrosła liczba i lokalizacja czujników, równolegle z opracowanymi metodami matematycznego przetwarzania danych. Pod koniec lat 70. XX wieku skanery PET zaczęły być szeroko stosowane w praktyce klinicznej, a na początku lat 90-tych XX wieku, lekarz onkolog, Rudi Egeli z University of Geneva, zasugerował umieszczenie sprzętu CT w szczelinach między czujnikami skanera PET, aby otrzymać i metabolizm w ciele pacjenta. Tak powstały połączone skanery PET / CT, które są obecnie stosowane w nowoczesnych klinikach na całym świecie.
Innowacje tu i teraz
Wizualizacja zajęła tylko pół wiekumedycyna podskoczyła w swoim rozwoju. Pełne skanowanie osoby jednym kliknięciem, możliwość przesyłania obrazów na odległość i zdalne konsultacje z innymi ekspertami - czy Wilhelm Roentgen czy Lazzaro Spallanzani mogą o tym marzyć? Obecnie postępy w dziedzinie diagnostyki radiologicznej mają na celu poprawę jakości wizualizacji, ponieważ wyraźny obraz pozwala lekarzom na przeprowadzenie dokładnego badania, dokonanie prawidłowej diagnozy za pierwszym razem i szybkie określenie dalszych taktyk leczenia. Ponadto nowoczesne technologie pomagają w nowych badaniach i przełomowych odkryciach nie tylko w medycynie, ale także w innych dziedzinach, na przykład w archeologii i neurolingwistyce.
Skaner CT chroniący zdrowie i pomagający archeologom
Serce jest jedynym organem w organizmie, któryjest w ciągłym ruchu. Kiedy sfotografujemy kamerą poruszający się obiekt, okazuje się on rozmazany i niewyraźny. Ale nowoczesna tomografia komputerowa zachowuje klarowność obrazu. Obecnie tomografy pozwalają nie tylko zbadać serce w ciągu kilku sekund, ale także uzyskać bardzo precyzyjne obrazy naczyń krwionośnych, szkieletu kostnego i innych narządów.
Specjaliści Philips poszli jeszcze dalejkilka lat temu stworzyłem spektralny tomograf komputerowy IQon. To urządzenie stało się pierwszym systemem na świecie, który działa w oparciu o unikalny dwuwarstwowy detektor. Jednocześnie odróżnia fotony promieniowania rentgenowskiego od wysokiego i niskiego poziomu energii, co pozwala uzyskać nie tylko informacje anatomiczne, ale także dane dotyczące składu tkanek. Pomaga to lekarzom podejmować bardziej świadome decyzje dotyczące dalszej taktyki diagnozy i leczenia pacjenta. Po przeprowadzeniu badania na spektralnej tomografii komputerowej radiolodzy mogą analizować obiekty, które są nie do odróżnienia przez konwencjonalne skanowanie CT.
Pasek boczny
CT pomaga nie tylko przeprowadzić ankietęczłowiek, ale także otwiera zasłonę tajemnic starożytnej kultury i historii. Kilka lat temu, dzięki możliwościom tomografii, specjalistom z Philips i Naturalis Museum udało się zajrzeć do 66 milionów lat temu i zbadać kręgi ogonowe Tyrannosaurus Rex. A wcześniej, z pomocą Philips CT, przeprowadzono badania na szczątkach mieszkańców miasta Pompeje, które zostało zniszczone podczas katastrofalnej erupcji wulkanu w 79 rne
Tumor under the gun: do czego jest zdolny cyfrowy PET / CT
PET / CT łączy dwa typy jednocześniebadania: tomografia komputerowa ocenia strukturę zmodyfikowanych tkanek i pomaga określić ich położenie na milimetr, a pozytonowa tomografia emisyjna tworzy precyzyjne trójwymiarowe obrazy, które pozwalają zobaczyć procesy zachodzące w tkankach i narządach.
Pasek boczny
Obecnie PET umożliwia lekarzom identyfikacjęguzy mają wielkość trzech milimetrów, a tomografia komputerowa jest w stanie określić ich lokalizację z milimetrową dokładnością. Metoda ta stała się prawdziwą rewolucją w medycynie: za pomocą PET/CT lekarze mogą diagnozować mózg, rozpoznawać choroby związane z wiekiem – choroby Alzheimera i Parkinsona, a także rozpoznawać choroby niedokrwienne serca. Dodatkowo PET/CT pomaga wykryć obecność komórek nowotworowych we wczesnych stadiach i w razie potrzeby szybko rozpocząć leczenie.
Dzięki tej metodzie chirurg będzie dokładnie wiedziałgdzie jest guz, jaka jest dynamika jego rozwoju, która zapewni możliwość całkowitego usunięcia go bez wpływu na zdrowe narządy. Ponadto eksperci mogą zrozumieć, jak najlepiej przeprowadzić radioterapię w celu zabicia komórek nowotworowych przy minimalnym uszkodzeniu zdrowej tkanki. Niedawno programiści Philips wprowadzili na rynek rosyjski pełny cyfrowy skaner PET / CT Vereos, który wykorzystuje cyfrowy detektor zamiast tradycyjnych fotopowielaczy. Urządzenie łapie nawet bardzo niskie dawki promieniowania przy zachowaniu wysokiej jakości obrazu, co jest bezpieczniejsze dla pacjenta i lekarza. Urządzenie pozwala kontrolować ekspozycję na promieniowanie bez utraty jakości wizualizacji i zachować przejrzystość obrazów nawet w obecności implantów.
Co nowego w dziedzinie MRI i gdzie jest neurolingwistyka
Diagnostyka MRI jest dziś uważana za dośćstandardowa procedura, którą można wykonać w wielu ośrodkach medycznych. Niewiele osób jednak wie, że rezonans magnetyczny jest cennym narzędziem nie tylko dla lekarzy, ale także specjalistów z zakresu neurolingwistyki.
Co dzieje się w naszej głowie, kiedy słyszymymowa lub coś, co mówimy? Jak pomóc ludziom z patologiami mowy? MRI pomaga profesjonalistom „zobaczyć” język. Naukowcy z laboratorium neurolingwistyki HSE używają funkcjonalnego rezonansu magnetycznego do badania dorosłych z różnymi uszkodzeniami mózgu wpływającymi na funkcję mowy. Dzięki tej diagnozie możesz zobaczyć uszkodzony obszar i to, jak mózg buduje nowe, a nie uszkodzone łącza. Według danych MRI można zrozumieć, gdzie zniknęła funkcja mowy. Naukowcy opracowali także specjalny lokalizator mowy: ludzie wykonują zadanie mowy w MRI, za pomocą którego określa się aktywność regionów mózgu. Na podstawie uzyskanych danych wybierana jest optymalna terapia.
Inny przykład MRI jest nieinwazyjny.ocena stężenia żelaza w organizmie człowieka. Badanie to zostało przeprowadzone przez specjalistów z Instytutu Badawczego. Rogachev. Dzieci cierpiące na choroby krwi otrzymują je od dawców, co z czasem prowadzi do gromadzenia się w tkankach związków zawierających żelazo - produktów rozpadu hemoglobiny we krwi. Prowadzi to do poważnych naruszeń funkcji narządów, na przykład w sercu - do nagłego zatrzymania i kardiomiopatii, w wątrobie - do marskości, w trzustce - do cukrzycy. Zazwyczaj kontrola stężenia żelaza jest sprawdzana za pomocą biopsji wątroby, ale ta metoda jest inwazyjna i może prowadzić do poważnych konsekwencji. Nowoczesne metody MRI pozwalają, bez interwencji chirurgicznych, ocenić stężenie żelaza w tkankach, jednak nadal potrzebne są dodatkowe badania, aby wprowadzić tę metodę do praktyki klinicznej.
Kardiomiopatia- heterogenna grupa chorób mięśnia sercowego,związane z dysfunkcją mechaniczną lub elektryczną, która zwykle objawia się nieprawidłowym przerostem lub rozszerzeniem. Kardiomiopatie mogą dotyczyć wyłącznie serca lub być częścią uogólnionej choroby ogólnoustrojowej, często prowadzącej do śmierci z przyczyn sercowo-naczyniowych lub niepełnosprawności spowodowanej postępującą niewydolnością serca.
Minął medyczny sprzęt diagnostycznyświetny sposób i ulepszany co roku, co pozwala uzyskać lepsze zdjęcia. We wrześniu 2018 r. Firma Philips zrewolucjonizowała branżę i wprowadziła pierwszą maszynę do rezonansu magnetycznego w Europie z rewolucyjnym systemem chłodzenia, aby uzyskać efekt nadprzewodnictwa. W przeciwieństwie do klasycznego magnesu, który wymaga chłodzenia ponad 1500 litrów ciekłego helu, tylko 7 litrów tego skroplonego gazu jest zaangażowane w nowe urządzenie. Ciekły hel jest umieszczany w systemie na etapie produkcji, po czym magnes jest całkowicie uszczelniony, co eliminuje możliwość parowania gazu i eliminuje potrzebę jego regularnego tankowania. Skaner bez żelu jest prostszy w instalacji i pozwala znacznie obniżyć koszty eksploatacji kliniki.
Krok w przyszłość: na jakie odkrycia warto czekać w XXI wieku
Wraz z rozwojem cyfrowej zintegrowanej technologiiMożliwości teleradiologii będą się stopniowo rozszerzać. Istota tej sfery polega na wymianie obrazów diagnostycznych i innych danych pacjenta wewnątrz i na zewnątrz kliniki w celu zdalnego zawarcia lub uzyskania drugiej opinii eksperta. Z pomocą systemów teleradiologicznych możliwe jest poprawienie jakości i dostępności opieki medycznej dla ludności na całym świecie.
Z pomocą lekarzy w analizie i opisie medycznymobraz stopniowo przybiera sztuczną inteligencję. AI zapewnia kompleksową analizę wszystkich informacji dostępnych w migawce, zmniejszając w ten sposób ryzyko przypadkowego pominięcia patologii, która nie była w polu widzenia specjalisty. Ponadto sztuczna inteligencja rozwiąże problem jakości obrazów medycznych, ponieważ może automatycznie sprawdzić, czy w obrazie nie ma żadnych wad. Z tego powodu liczba powtarzanych badań jest ograniczona, a kliniki mogą efektywniej alokować budżet z tego powodu. Philips ma już podobne rozwiązanie prototypowe.
Pasek boczny
Wielki impuls do rozwoju diagnostyki radiacyjnejzapewni technologię rozszerzonej rzeczywistości. Jednym z takich przełomowych rozwiązań jest rozwój Voka, który pozwala traumatologowi zobaczyć uszkodzone kości wewnątrz pacjenta na etapie badania i planowania operacji. Na podstawie danych uzyskanych w wyniku tomografii komputerowej lub rezonansu magnetycznego tworzone są modele 3D uszkodzonych narządów i tkanek. Powstałe modele, a także modele implantów i szprych, są ładowane do zestawu miksów rzeczywistości mieszanej Microsoft HoloLens w celu dalszej pracy chirurga. Zapewnia to wysoką dokładność operacji i szybką rehabilitację pacjentów nawet po poważnych obrażeniach. Podobna koncepcja została opracowana przez specjalistów firmy Philips wspólnie z firmą Microsoft dla HoloLens 2. Rozwiązanie umożliwia transfer obrazów 2D w czasie rzeczywistym do trójwymiarowego środowiska holograficznego rzeczywistości rozszerzonej, które może być łatwo i intuicyjnie kontrolowane przez lekarza. Ta koncepcja jest specjalnie zaprojektowana do operacji małoinwazyjnych, gdzie dokładna i szczegółowa wizualizacja jest kluczem do udanej procedury.
Duże dane odegrają ogromną rolę. Z jednej strony zawierają ogromne tablice informacji o pacjentach, dzięki czemu można przechowywać więcej wiedzy na temat istniejących patologii. Przyczyni się to do wcześniejszej i dokładniejszej diagnozy nie tylko chorób, ale także różnych predyspozycji. Z drugiej strony, big data pomoże stworzyć biblioteki danych strukturalnych, które pozwolą naukowcom uzyskać odpowiedź nawet przed przeprowadzeniem fundamentalnych i kosztownych badań: na przykład, czy teoria powinna zostać przetestowana i opracowana w rozwoju nowego leku.
Te 4 kule są kluczowymi aspektami promieniowejdiagnostyka, która zmieni świat diagnostyki radiacyjnej i otworzy nowe możliwości dla lekarzy w walce z nawet najpoważniejszymi chorobami XXI wieku.