Cum a funcționat tehnologia de diagnosticare a radiațiilor
Punctul de plecare în istoria diagnosticului radiologic este
Wilhelm Konrad X-ray- Fizician german de la Universitatea din Würzburg.În timpul carierei sale, a lucrat și ca profesor de fizică la Hohenheim, Strasbourg, Giessen și München. Primul laureat al Premiului Nobel din istoria fizicii (1901).
X-ray investighează piezoelectric șiproprietățile piroelectrice ale cristalelor, au stabilit relația fenomenelor electrice și optice în cristale, au efectuat cercetări asupra magnetismului, care a servit drept una dintre fundamentele teoriei electronice a lui Hendrik Lorentz.
Dar descoperirea principala a razelor X a fost razele X,pe care la descoperit când avea deja 50 de ani. Reprezentanții firmelor industriale au abordat în mod repetat un om de știință cu propuneri pentru achiziționarea de drepturi de utilizare a invenției. Dar Roentgen a refuzat să brevete descoperirea, deoarece nu a considerat cercetarea sa o sursă de venit.
Pentru ironia malefică - razele X au murit de cancer, în diagnosticul modern al cărui invenție a omului de știință este folosită în prezent astăzi.
La care au lucrat mai multe companii germanecrearea de tuburi cu raze X, dar acestea erau prea scumpe și multe clinici nu își puteau permite acest echipament. În 1918, Philips a dezvoltat primul său tub cu raze X medical, care a făcut o descoperire în lupta împotriva tuberculozei și a permis medicilor să preia controlul asupra răspândirii bolii. Principiul funcționării cu raze X nu s-a schimbat de-a lungul anilor: un tub de raze X generează radiații care trec prin corpul uman și lovesc un detector. Diferite țesuturi transmit sau blochează razele X în mod diferit, rezultând în formarea unei imagini.
Wilhelm Konrad X-ray
În 1932, o reducere șio versiune ușoară a mașinii cu raze X care a fost folosită, inclusiv medicii armatei olandeze. Deja până în 1939, a fost eliberat 100 de mii de vehicule. Tuburile cu raze X au început să fie livrate instituțiilor medicale din întreaga lume datorită unui preț accesibil, iar răspândirea cunoștințelor despre raze X a influențat crearea primelor scanere CT.
Cum ajuta liliecii doctorii
Istoria ecografiei a început în secolul al XVIII-lea, cândFizicianul și naturalistul italian Lazzaro Spallanzani a atras atenția asupra capacității liliecilor de a naviga în întuneric complet. Din punct de vedere empiric, omul de știință a descoperit că nici măcar lipsa vederii nu interferează cu acest lucru. Dar dopurile de ceară din urechi au făcut ca animalele nocturne să-și piardă orientarea în spațiu. Spallanzani a sugerat că liliecii scot un anumit sunet, inaudibil pentru oameni, care este reflectat de suprafețe și ajută animalele să evite cu ușurință obstacolele. La acel moment, semnalele ultrasonice nu puteau fi detectate, așa că presupunerile omului de știință au rămas ipoteze.
Liliecii se orientează în întuneric total datorită ecografiei reflectate de pe suprafețe.
În 1880, fizicienii Pierre și Jacques Curie au descoperit căUnele cristale (de exemplu, cuarțul) sunt capabile să recunoască un câmp electric atunci când sunt supuse acțiunii mecanice. Datorită acestei descoperiri, au fost create primele detectoare cu ultrasunete - principalele elemente ale dispozitivelor care, pentru prima dată, au făcut posibilă recepția tehnică a unui semnal cu ultrasunete.
Echipamente, care amintesc vag de cele modernedispozitive medicale, a fost creat abia în anii 1950. Chirurgul englez John Julian Wilde a măsurat mai întâi grosimea peretelui intestinal cu ultrasunete, a dezvoltat senzori speciali pentru diagnosticare și, de asemenea, a constatat că țesutul malign reflectă undele ultrasunete mai bine decât cele sănătoase. Prototipul dispozitivului ultrasunetic modern, unde senzorul se află în mâna medicului, a apărut în Statele Unite în 1963 - din acel moment ultrasunetul a fost inclus pe scară largă în practica medicală. Astăzi este cea mai accesibilă și cea mai sigură metodă de diagnostic și este folosită peste tot pentru a studia bolile cardiovasculare, oncologice, activitatea tractului gastrointestinal și altele.
Siguranță și fiabilitate - Descoperirea MRI
În 1946, Felix Bloch din StanfordUniversitatea și Edward Purcell de la Harvard au descoperit în mod independent fenomenul rezonanței magnetice nucleare, pentru care ambii au fost distinși cu Premiul Nobel pentru Fizică. Puțini oameni știu că primul om de știință care, în 1960, a propus utilizarea imagisticii prin rezonanță magnetică (IRM) pentru diagnosticarea bolilor a fost omul de știință sovietic Vladislav Aleksandrovich Ivanov.
În ciuda acestui fapt, data înființării RMNEste general acceptat că 1973 a fost anul în care profesorul de chimie și radiologie Paul Lauterbur a publicat articolul „Imaging by Induced Local Interaction” în revista Nature; exemple bazate pe rezonanța magnetică”. Această muncă a stat la baza diagnosticului RMN.
IRM furnizează imagini cutanate ale organelor utilizând rezonanța magnetică
Un alt om de știință, Peter Mansfield, sa îmbunătățitalgoritmi de imagistică matematică. Mai târziu, a existat o modalitate de a obține imagini scurte ale organelor utilizând rezonanța magnetică. Pur și simplu, vizualizați starea organelor și țesuturilor interne ale unei persoane prin plasarea acesteia într-un câmp magnetic puternic. În 2003, Lauterbur și Mansfield au primit Premiul Nobel pentru Fiziologie și Medicină pentru această descoperire.
Diagnosticarea 2-în-1: descoperirea metodei PET / CT
A fost efectuată tomografia cu emisie de pozitroni (PET).o cale lungă de dezvoltare de la utilizarea într-un laborator științific până la implementarea în practica clinică. Datorită noilor descoperiri în acest domeniu din anii '50, medicii au putut să vadă distribuția unui produs radiofarmaceutic - un compus activ biologic marcat cu un atom radioactiv - în corpul uman.
Primul prototip de scaner PET a apărut în 1952la Spitalul General din Massachusetts, dar cu ajutorul acestuia medicii au primit o singură imagine bidimensională, și nu o secvență a acestora. Acest lucru s-a datorat faptului că scanerul avea doar două detectoare, situate în stânga și în dreapta capului pacientului, iar rezoluția era scăzută. Cu toate acestea, sensibilitatea dispozitivului a fost încă capabilă să detecteze tumora.
Imagine construită prin metoda de proiecții de intensitate maximă
În îmbunătățirea în continuare a PET a trecut pe douădirecții: numărul și localizarea senzorilor au crescut, în paralel cu aceste metode dezvoltate de prelucrare a datelor matematice. La sfarsitul anilor '70, scanerele PET au inceput sa fie utilizate pe scara larga in practica clinica, iar la inceputul anilor '90, un oncosurgeon, Rudi Egeli de la Universitatea din Geneva, a sugerat plasarea echipamentului CT in gaurile dintre senzorii de scanare PET pentru a primi și metabolismul în corpul pacientului. Astfel au apărut scanerele PET / CT combinate, care sunt acum utilizate în clinicile moderne din întreaga lume.
Inovație aici și acum
A fost nevoie doar de o jumătate de secol să se vizualizezemedicina a sărit în dezvoltarea sa. Scanarea completă a unei persoane într-un singur clic, posibilitatea transferării imaginilor la distanță și consultații de la distanță cu alți experți - ar putea Wilhelm Roentgen sau Lazzaro Spallanzani să viseze acest lucru? Astăzi, evoluțiile în domeniul diagnosticării radiațiilor vizează îmbunătățirea calității vizualizării, deoarece o imagine clară permite medicilor să efectueze o examinare corectă, să facă diagnosticul corect pentru prima dată și să determine rapid tacticile de tratament ulterioare. În plus, tehnologiile moderne ajută la realizarea de noi cercetări și descoperiri descoperite nu numai în medicină, ci și în alte domenii, de exemplu în arheologie și neurolinguistică.
Scanerul CT păzind sănătatea și ajutând arheologii
Inima este singurul organ din corp careeste în mișcare continuă. Când filmăm un obiect în mișcare cu o cameră, acesta devine neclar și neclar. Dar tomografia computerizată modernă păstrează claritatea imaginii. Astăzi, scanerele CT fac posibilă examinarea nu numai a inimii în câteva secunde, ci și obținerea de imagini de înaltă precizie ale vaselor de sânge, scheletului osos și altor organe.
Specialiștii Philips au mers și mai departeacum câțiva ani a creat tomograful de calcul spectral IQon. Acest dispozitiv a devenit primul sistem din lume care funcționează pe baza unui detector unic cu strat dublu. Distinge simultan fotonii de radiații cu raze X de niveluri ridicate și joase de energie, ceea ce face posibilă obținerea nu numai a informațiilor anatomice, ci și a datelor privind compoziția țesuturilor. Acest lucru ajută medicii să ia decizii mai informate cu privire la tacticile viitoare de diagnostic și tratament al pacientului. După efectuarea unui studiu privind CT spectral, radiologii pot analiza obiecte care nu pot fi diferențiate prin scanarea CT convențională.
incut
CT ajută nu numai la efectuarea unui sondajom, dar deschide și voalul secretelor culturii și istoriei antice. Cu câțiva ani în urmă, datorită capacităților de tomografie, specialiștii Philips și Muzeul Naturalis au reușit să privească în urmă cu 66 de milioane de ani și să studieze vertebrele caudale ale Tyrannosaurus Rex. Și înainte de aceasta, cu ajutorul Philips CT, s-au efectuat studii asupra rămășițelor locuitorilor orașului Pompei, distrusă în timpul unei erupții vulcanice catastrofale în anul 79 dCr.
Tumor sub arma: ce PET / CT digital este capabil
PET / CT combină două tipuri simultancercetare: tomografia computerizată evaluează structura țesuturilor modificate și ajută la determinarea localizării acestora la milimetri și tomografia cu emisie de pozitroni creează imagini tridimensionale de înaltă precizie care vă permit să vedeți procesele care apar în țesuturi și organe.
incut
Astăzi, PET-ul permite medicilor să identificetumorile au o dimensiune de trei milimetri, iar CT este capabilă să-și determine locația cu precizie milimetrică. Această metodă a devenit o adevărată revoluție în medicină: cu ajutorul PET/CT, medicii pot diagnostica creierul, pot identifica bolile legate de vârstă - bolile Alzheimer și Parkinson și, de asemenea, pot recunoaște bolile coronariene. În plus, PET/CT ajută la detectarea prezenței celulelor canceroase în stadiile incipiente și, dacă este necesar, la începerea rapidă a tratamentului.
Cu această metodă, chirurgul va ști exactunde este tumora, care este dinamica dezvoltării sale, ceea ce va oferi o oportunitate de ao elimina complet fără a afecta organele sănătoase. De asemenea, experții pot înțelege modul cel mai bun de a efectua radioterapia pentru a distruge celulele canceroase, cu afectarea minimă a țesuturilor sănătoase. Recent, dezvoltatorii de la Philips au introdus pe piața rusă scanerul digital PET / CT digital Vereos, care utilizează un detector digital în locul fotomultiplicatorilor tradiționali. Dispozitivul captează chiar și doze foarte mici de radiații, menținând în același timp o calitate ridicată a imaginii, ceea ce este mai sigur pentru pacient și pentru medic. Echipamentul vă permite să controlați expunerea la radiații fără a pierde calitatea vizualizării și pentru a menține claritatea imaginilor chiar și în prezența implanturilor.
Ce este nou în domeniul RMN și unde este neurolinguistica
Diagnosticarea RMN astăzi este considerată destul de bunăo procedură standard care poate fi efectuată în multe centre medicale. Însă puțini oameni știu că RMN-ul este un instrument valoros nu doar pentru medici, ci și pentru specialiștii din domeniul neurolingvisticii.
Ce se întâmplă în cap atunci când auzimvorbire sau ceva ce spunem? Cum să ajuți persoanele cu tulburări de vorbire? IRM ajută profesioniștii să "vadă" limba. Deci, oamenii de stiinta din cadrul laboratorului HSE de neurolinguistica folosesc IRM functional pentru a studia adultii cu diferite leziuni ale creierului care afecteaza functia de vorbire. Datorită acestui diagnostic, puteți vedea zona afectată și modul în care creierul construiește altele noi în loc de legături rupte. Potrivit datelor RMN, se poate înțelege unde a dispărut funcția de vorbire. Oamenii de stiinta au dezvoltat, de asemenea, un localizator de vorbire special: oamenii fac o sarcina de vorbire in IRM, cu ajutorul caruia activitatea regiunilor creierului este determinata. Pe baza datelor obținute, se selectează terapia optimă.
Un alt exemplu de IRM este neinvaziv.evaluarea concentrației de fier în corpul uman. Acest studiu a fost realizat de specialiști de la Institutul de Cercetare. Rogachev. Copiii care suferă de boli de sânge o primesc de la donatori, ceea ce conduce, cu timpul, la acumularea în compușii cu conținut de fier în țesuturi - a produselor de degradare a hemoglobinei din sânge. Acest lucru duce la încălcări grave ale funcțiilor organelor, de exemplu, în inimă - la oprirea bruscă și cardiomiopatie, în ficat - la ciroză, în pancreas - la diabet. De obicei, controlul concentrației de fier este verificat utilizând o biopsie hepatică, dar această metodă este invazivă și poate duce la consecințe grave. Metodele moderne de RMN permit, fără intervenții chirurgicale, evaluarea concentrației de fier în țesuturi, totuși, sunt necesare studii suplimentare pentru introducerea metodei în practica clinică.
cardiomiopatie- un grup eterogen de boli miocardice,asociat cu disfuncții mecanice sau electrice, care de obicei se manifestă ca hipertrofie sau dilatare necorespunzătoare. Cardiomiopatiile pot fie să afecteze doar inima în mod izolat, fie să facă parte dintr-o boală sistemică generalizată, ducând adesea la moarte cardiovasculară sau la dizabilitate cauzată de insuficiență cardiacă progresivă.
Echipamentul medical de diagnostic a trecuto modalitate excelentă și îmbunătățită în fiecare an, permițându-vă să obțineți imagini mai bune. În septembrie 2018, Philips a revoluționat industria și a introdus prima mașină RMN în Europa cu un sistem de răcire revoluționar pentru a obține efectul supraconductivității. Spre deosebire de magnetul clasic, care necesită mai mult de 1500 de heliu lichid pentru a se răci, numai 7 litri din acest gaz lichefiat este implicat în dispozitivul nou. heliu lichid este introdus în sistem în stadiul de fabricație, după care magnetul este complet sigilat, eliminând posibilitatea de evaporare a gazelor și elimină necesitatea reumplerea regulate. Scanerul fără gel este mai simplu de instalat și vă permite să reduceți în mod semnificativ costul de funcționare a clinicii.
Pasul către viitor: ce descoperiri merită așteptate în secolul XXI
Odată cu dezvoltarea tehnologiei digitale integrateCapabilitățile de teleradiologie se vor extinde treptat. Esența acestei sfere constă în schimbul de imagini diagnostice și alte date ale pacienților în interiorul și în exteriorul clinicii pentru încheierea la distanță sau pentru obținerea unui al doilea aviz expert. Cu ajutorul sistemelor teleradiologice, este posibilă îmbunătățirea calității și disponibilității asistenței medicale pentru populație oriunde în lume.
Pentru a ajuta medicii în analiza și descrierea medicalăimaginea treptată vine inteligența artificială. AI oferă o analiză cuprinzătoare a tuturor informațiilor disponibile în instantaneu, reducând astfel riscul unei omisiuni accidentale de patologie care nu se afla în câmpul de vedere al unui specialist. De asemenea, AI va rezolva problema calității imaginilor medicale, deoarece poate verifica automat dacă există defecte în imagine. Din acest motiv, numărul de studii repetate este redus, iar clinicile pot aloca mai eficient bugetul datorită acestui fapt. Philips are deja o soluție similară de prototip.
incut
Impuls important pentru dezvoltarea diagnosticului de radiațiiva furniza tehnologia realității augmentate. Una dintre astfel de soluții descoperite este dezvoltarea Voka, care permite traumatologului să vadă oasele deteriorate în interiorul pacientului în faza de examinare și planificare a operației. Pe baza datelor obținute ca rezultat al CT sau RMN, sunt create modele 3D ale organelor și țesuturilor rănite. Modelele rezultate, precum și modelele de implanturi și spițe, sunt încărcate în căștile de realitate mixte Microsoft HoloLens pentru o muncă ulterioară a chirurgului. Acest lucru asigură o acuratețe ridicată a operațiilor și o reabilitare rapidă a pacienților, chiar și după leziuni grave. Un concept similar a fost dezvoltat de specialiștii Philips împreună cu Microsoft pentru HoloLens 2. Soluția permite transferul în timp real a imaginilor 2D într-un mediu holografic tridimensional al realității augmentate, care poate fi ușor și intuitiv controlat de un medic. Acest concept este conceput special pentru operații minim invazive, în care vizualizarea exactă și detaliată reprezintă cheia unei proceduri de succes.
Datele mari vor avea un rol imens. Pe de o parte, ele conțin o mulțime de informații despre pacienți și, prin urmare, vă permit să stocați mai multe cunoștințe despre patologiile existente. Acest lucru va contribui la o diagnosticare mai devreme și mai precisă a bolilor, dar și a diferitelor predispoziții. Pe de altă parte, datele mari vor contribui la crearea bibliotecilor de date structurale, ceea ce va permite oamenilor de știință să obțină un răspuns chiar înainte de a efectua cercetări fundamentale și costisitoare: de exemplu, ar trebui ca teoria să fie testată și dezvoltată în dezvoltarea unui nou medicament.
Aceste 4 sfere sunt aspecte cheie ale radialuluidiagnosticarea care va transforma lumea diagnosticării radiațiilor și va deschide noi oportunități pentru medici în lupta împotriva celor mai grave boli ale secolului douăzeci și unu.