Ako sa technológia radiačnej diagnostiky
Východiskovým bodom v histórii rádiologickej diagnostiky je
Wilhelm Konrad X-ray- nemecký fyzik z univerzity vo Würzburgu.Počas svojej kariéry pôsobil aj ako profesor fyziky v Hohenheime, Štrasburgu, Giessene a Mníchove. Prvý laureát Nobelovej ceny v histórii fyziky (1901).
X-ray skúmali piezoelektrické apyroelektrické vlastnosti kryštálov vytvorili vzťah elektrických a optických javov v kryštáloch, uskutočnili výskum magnetizmu, ktorý slúžil ako jeden zo základov elektronickej teórie Hendrika Lorentza.
Hlavným objavom röntgenového žiarenia však boli röntgenové lúče,ktorý objavil, keď mu bolo už 50 rokov. Zástupcovia priemyselných firiem opakovane oslovili vedca s návrhmi na kúpu práv na používanie vynálezu. Ale Roentgen odmietol patent objaviť, pretože nepovažoval jeho výskum za zdroj príjmu.
Pre zlú iróniu - röntgenové lúče zomreli na rakovinu, v modernej diagnóze, ktorej sa dnes vynálezca aktívne využíva.
Pracuje na ňom niekoľko nemeckých spoločnostívytvorenie röntgenových trubíc, ale boli príliš drahé a mnohé kliniky si toto zariadenie nemohli dovoliť. V roku 1918 Philips vyvinul svoju prvú lekársku röntgenovú trubicu, ktorá priniesla prielom v boji proti tuberkulóze a umožnila lekárom prevziať kontrolu nad šírením choroby. Princíp činnosti röntgenového žiarenia sa rokmi nezmenil: röntgenová trubica generuje žiarenie, ktoré prechádza ľudským telom a dopadá na detektor. Rôzne tkanivá prenášajú alebo blokujú röntgenové lúče odlišne, čo vedie k vytvoreniu obrazu.
Wilhelm Konrad X-ray
V roku 1932 sa zmenšila aľahká verzia röntgenového prístroja, ktorý bol použitý, vrátane lekárov holandskej armády. Už v roku 1939 bolo vydaných 100 tisíc vozidiel. Röntgenové trubice sa začali dodávať do zdravotníckych zariadení po celom svete vďaka cenovo dostupnej cene a šírenie poznatkov o röntgenových lúčoch ovplyvnilo vytvorenie prvých CT skenerov.
Ako netopiere pomáhali lekárom
História ultrazvuku sa začala v 18. storočí, kedyTaliansky fyzik a prírodovedec Lazzaro Spallanzani upozornil na schopnosť netopierov navigovať v úplnej tme. Empiricky, vedec zistil, že ani nedostatok vízie tomu neprekáža. Voskové zátky v ušiach však spôsobili, že nočné zvieratá stratili orientáciu v priestore. Spallanzani navrhol, že netopiere vydávajú určitý zvuk, pre ľudí nepočuteľný, ktorý sa odráža od povrchov a pomáha zvieratám ľahko sa vyhýbať prekážkam. V tom čase nebolo možné detekovať ultrazvukové signály, takže predpoklady vedca zostali hypotézami.
Netopiere sa orientujú v úplnej tme vďaka ultrazvuku odrazenému od povrchov.
V roku 1880 to zistili fyzici Pierre a Jacques CurieNiektoré kryštály (napríklad kremeň) sú schopné rozpoznať elektrické pole, keď sú vystavené mechanickému pôsobeniu. Vďaka tomuto objavu vznikli prvé ultrazvukové detektory – hlavné prvky zariadení, ktoré po prvý raz umožnili technicky prijímať ultrazvukový signál.
Zariadenia, neurčito pripomínajúce modernézdravotníckych pomôcok, vznikol až v 50. rokoch. Anglický chirurg John Julian Wilde najprv meral hrúbku črevnej steny ultrazvukom, vyvinul špeciálne senzory pre diagnostiku a tiež zistil, že malígne tkanivo odráža ultrazvukové vlny lepšie ako zdravé. Prototyp moderného ultrazvukového prístroja, kde je senzor v ruke lekára, sa objavil v Spojených štátoch v roku 1963 - od tohto momentu bol ultrazvuk široko zahrnutý do lekárskej praxe. Dnes je to najprístupnejšia a najbezpečnejšia diagnostická metóda a využíva sa všade na štúdium kardiovaskulárnych, onkologických ochorení, práce gastrointestinálneho traktu a ďalších.
Bezpečnosť a spoľahlivosť - objav MRI
V roku 1946 Felix Bloch zo StanforduUniverzita a Edward Purcell z Harvardu nezávisle na sebe objavili fenomén nukleárnej magnetickej rezonancie, za čo obaja získali Nobelovu cenu za fyziku. Málokto vie, že prvým vedcom, ktorý v roku 1960 navrhol použitie magnetickej rezonancie (MRI) na diagnostiku chorôb, bol sovietsky vedec Vladislav Aleksandrovič Ivanov.
Napriek tejto skutočnosti je dátum založenia MRIVšeobecne sa uznáva, že rok 1973 bol rokom, keď profesor chémie a rádiológie Paul Lauterbur publikoval článok „Imaging by Induced Local Interaction“ v časopise Nature; príklady založené na magnetickej rezonancii“. Táto práca tvorila základ MRI diagnostiky.
MRI poskytuje rezané obrazy orgánov pomocou magnetickej rezonancie
Zlepšil sa ďalší vedec Peter Mansfieldmatematické zobrazovacie algoritmy. Neskôr bol spôsob, ako získať krátke obrázky orgánov pomocou magnetickej rezonancie. Jednoducho povedané, vizualizujte stav vnútorných orgánov a tkanív človeka umiestnením do silného magnetického poľa. V roku 2003 dostali Lauterbur a Mansfield za tento objav Nobelovu cenu za fyziológiu a medicínu.
Diagnostika 2 v 1: Objavenie metódy PET / CT
Bola vykonaná pozitrónová emisná tomografia (PET).dlhá vývojová cesta od použitia vo vedeckom laboratóriu až po implementáciu do klinickej praxe. Vďaka novým objavom v tejto oblasti v 50. rokoch mohli lekári vidieť distribúciu rádiofarmaka - biologicky aktívnej zlúčeniny označenej rádioaktívnym atómom - v ľudskom tele.
Prvý prototyp PET skenera sa objavil v roku 1952vo Všeobecnej nemocnici v Massachusetts, ale s jej pomocou lekári dostali iba jeden dvojrozmerný obraz, a nie ich sekvenciu. Bolo to spôsobené tým, že skener mal len dva detektory, umiestnené vľavo a vpravo od hlavy pacienta, a rozlíšenie bolo nízke. Citlivosť prístroja však stále dokázala odhaliť nádor.
Obrázok vytvorený metódou projekcie maximálnej intenzity
Pri ďalšom zlepšovaní PET pokračovali dvesmery: počet a umiestnenie senzorov sa zvýšili, paralelne s týmito vyvinutými metódami matematického spracovania dát. Koncom sedemdesiatych rokov minulého storočia sa začali PET skenery široko používať v klinickej praxi a začiatkom 90-tych rokov oncourgeon, Rudi Egeli z Univerzity v Ženeve navrhol umiestniť CT zariadenia do medzier medzi snímačmi PET skenera, aby získal a metabolizmus v tele pacienta. Takto sa objavili kombinované skenery PET / CT, ktoré sa teraz používajú na moderných klinikách po celom svete.
Inovácia tu a teraz
Trvalo to len polstoročie, kým sme sa predstavilimedicína vyskočila vo svojom vývoji. Úplné skenovanie osoby jedným kliknutím, možnosť prenosu obrázkov na diaľku a vzdialené konzultácie s inými odborníkmi - o tom by mohol Wilhelm Roentgen alebo Lazzaro Spallanzani snívať? V súčasnosti je vývoj v oblasti radiačnej diagnostiky zameraný na zlepšenie kvality vizualizácie, pretože jasný obraz umožňuje lekárom vykonať presné vyšetrenie, urobiť správnu diagnózu prvýkrát a rýchlo určiť ďalšiu taktiku liečby. Moderné technológie navyše prispievajú k novému výskumu a objavom nielen v medicíne, ale aj v iných oblastiach, napríklad v archeológii a neurolingvistike.
CT skener chráni zdravie a pomáha archeológom
Srdce je jediný orgán v tele, ktorýje v nepretržitom pohybe. Keď fotoaparátom snímame objekt v pohybe, je rozmazaný a nejasný. Ale moderná počítačová tomografia zachováva jasnosť obrazu. CT skenery dnes umožňujú za pár sekúnd vyšetriť nielen srdce, ale získať aj vysoko presné snímky ciev, kostného skeletu a ďalších orgánov.
Odborníci spoločnosti Philips pokračovali ešte ďalej apred niekoľkými rokmi vytvoril spektrálny počítačový tomograf IQon. Toto zariadenie sa stalo prvým systémom na svete, ktorý funguje na základe unikátneho dvojvrstvového detektora. Súčasne rozlišuje fotóny X-žiarenia s vysokou a nízkou úrovňou energie, čo umožňuje získať nielen anatomické informácie, ale aj údaje o zložení tkanív. To pomáha lekárom robiť informovanejšie rozhodnutia o ďalšej taktike diagnostiky a liečby pacienta. Po vykonaní štúdie na spektrálnom CT môžu rádiológovia analyzovať objekty, ktoré sú nerozlíšiteľné konvenčným CT skenovaním.
incut
CT pomáha nielen vykonávať prieskumčlovek, ale tiež otvára závoj tajomstva starovekej kultúry a histórie. Pred niekoľkými rokmi sa vďaka tomografickým schopnostiam podarilo špecialistom spoločnosti Philips a Naturalis Museum nahliadnuť do minulých 66 miliónov rokov a študovať kaudálne stavce Tyrannosaurus Rex. A predtým sa s pomocou spoločnosti Philips uskutočnili štúdie o pozostatkoch obyvateľov mesta Pompeje, ktoré boli zničené počas katastrofickej sopečnej erupcie v roku 79 po Kr.
Nádor pod pištoľou: čo dokáže digitálny PET / CT
PET / CT kombinuje dva typy narazvýskum: počítačová tomografia hodnotí štruktúru modifikovaných tkanív a pomáha určiť ich polohu na milimetre a pozitrónová emisná tomografia vytvára vysoko presné trojrozmerné obrazy, ktoré vám umožňujú vidieť procesy prebiehajúce v tkanivách a orgánoch.
incut
Dnes PET umožňuje lekárom identifikovaťnádory sú veľké od troch milimetrov a CT je schopné určiť jeho polohu s milimetrovou presnosťou. Táto metóda sa stala skutočnou revolúciou v medicíne: pomocou PET/CT dokážu lekári diagnostikovať mozog, identifikovať choroby súvisiace s vekom – Alzheimerovu a Parkinsonovu chorobu a tiež rozpoznať koronárne choroby srdca. Okrem toho PET/CT pomáha odhaliť prítomnosť rakovinových buniek v počiatočných štádiách a v prípade potreby rýchlo začať liečbu.
Touto metódou bude chirurg presne vedieťkde je nádor, čo je dynamika jeho vývoja, ktorý poskytne príležitosť na jeho úplné odstránenie bez ovplyvnenia zdravých orgánov. Odborníci tiež môžu pochopiť, ako najlepšie vykonať radiačnú terapiu na zabíjanie rakovinových buniek s minimálnym poškodením zdravého tkaniva. Vývojári spoločnosti Philips nedávno predstavili digitálny PET / CT skener Vereos na ruský trh, ktorý namiesto tradičných fotonásobičov používa digitálny detektor. Zariadenie zachytí aj veľmi nízke dávky žiarenia pri zachovaní vysokej kvality obrazu, čo je bezpečnejšie pre pacienta a lekára. Zariadenie umožňuje kontrolovať radiačnú expozíciu bez straty kvality vizualizácie a zachovať čistotu obrazu aj v prítomnosti implantátov.
Čo je nové v oblasti MRI a kde je neurolingvistika
MRI diagnostika sa dnes považuje za dosťštandardný postup, ktorý možno vykonať v mnohých zdravotníckych centrách. Málokto však vie, že magnetická rezonancia je cenným nástrojom nielen pre lekárov, ale aj pre špecialistov v oblasti neurolingvistiky.
Čo sa stane v našej hlave, keď počujemereč alebo niečo, čo hovoríme? Ako pomôcť ľuďom s patológiou reči? MRI pomáha odborníkom „vidieť“ jazyk. Takže vedci z HSE laboratória neurolingvistiky používajú funkčnú MRI na štúdium dospelých s rôznymi mozgovými léziami ovplyvňujúcimi funkciu reči. Vďaka tejto diagnóze môžete vidieť poškodenú oblasť a ako mozog buduje nové miesto namiesto zlomených odkazov. Podľa údajov MRI je možné pochopiť, kde reč funguje. Vedci tiež vyvinuli špeciálny lokalizátor reči: ľudia vykonávajú úlohu reči v MRI, pomocou ktorej je určená aktivita oblastí mozgu. Na základe získaných údajov je zvolená optimálna terapia.
Iný príklad MRI je neinvazívny.hodnotenie koncentrácie železa v ľudskom tele. Túto štúdiu uskutočnili odborníci z Výskumného ústavu. Rogachev. Deti, ktoré trpia chorobami krvi, ho dostávajú od darcov, čo časom vedie k akumulácii v tkanivách zlúčenín obsahujúcich železo - produktov rozkladu hemoglobínu. To vedie k vážnemu porušeniu funkcií orgánov, napríklad v srdci, k náhlemu zastaveniu a kardiomyopatii, v pečeni - k cirhóze, pankreasu - k cukrovke. Zvyčajne sa kontrola koncentrácie železa kontroluje pomocou biopsie pečene, ale táto metóda je invazívna a môže viesť k vážnym následkom. Moderné metódy MRI umožňujú, bez chirurgických zákrokov, zhodnotiť koncentráciu železa v tkanivách, je však potrebný ďalší výskum na zavedenie metódy do klinickej praxe.
kardiomyopatia- heterogénna skupina ochorení myokardu,spojené s mechanickou alebo elektrickou dysfunkciou, ktorá sa zvyčajne prejavuje ako neprimeraná hypertrofia alebo dilatácia. Kardiomyopatie môžu buď postihovať iba srdce izolovane, alebo byť súčasťou generalizovaného systémového ochorenia, ktoré často vedie ku kardiovaskulárnej smrti alebo invalidite spôsobenej progresívnym srdcovým zlyhaním.
Lekárske diagnostické vybavenie prešloskvelý spôsob a zlepšovať každý rok, čo vám umožní získať lepšie obrázky. V septembri 2018, Philips revolúciu v priemysle a predstavil prvý stroj MRI v Európe s revolučným chladiacim systémom na dosiahnutie účinku supravodivosti. Na rozdiel od klasického magnetu, ktorý vyžaduje chladenie viac ako 1500 litrov kvapalného hélia, len 7 litrov tohto skvapalneného plynu sa používa v novom zariadení. Kvapalné hélium je umiestnené v systéme vo výrobnom štádiu, po ktorom je magnet úplne utesnený, čo eliminuje možnosť odparovania plynu a eliminuje potrebu pravidelného dopĺňania paliva. Skener gelless je jednoduchší na inštaláciu a umožňuje výrazne znížiť náklady na prevádzku kliniky.
Vstúpte do budúcnosti: aké objavy stojí za to čakať v XXI storočí
S rozvojom digitálnej integrovanej technológieTeleradiologické schopnosti sa budú postupne rozširovať. Podstatou tejto sféry je výmena diagnostických obrazov a iných údajov o pacientoch v rámci a mimo kliniky na účely vzdialeného uzavretia alebo získania druhého odborného posudku. Pomocou teleradiologických systémov je možné zlepšiť kvalitu a dostupnosť zdravotnej starostlivosti pre obyvateľstvo kdekoľvek na svete.
Na pomoc lekárom pri analýze a popise lekárskej praxeobraz postupne prichádza k umelej inteligencii. AI poskytuje komplexnú analýzu všetkých informácií dostupných v snímke, čím znižuje riziko náhodného opomenutia patológie, ktoré nebolo v zornom poli odborníka. AI tiež vyrieši problém kvality lekárskych snímok, pretože môže automaticky skontrolovať, či sa v obraze vyskytujú nejaké chyby. Z tohto dôvodu sa počet opakovaných štúdií znižuje a kliniky môžu vďaka tomu účinnejšie vyčleniť rozpočet. Philips už má podobné prototypové riešenie.
incut
Veľký impulz pre rozvoj radiačnej diagnózybude poskytovať technológiu rozšírenej reality. Jedným z takýchto prelomových riešení je vývoj Voka, ktorý umožňuje traumatológovi vidieť poškodené kosti vo vnútri pacienta v štádiu vyšetrenia a plánovania operácie. Na základe údajov získaných ako výsledok CT alebo MRI sa vytvárajú 3D modely poranených orgánov a tkanív. Výsledné modely, ako aj modely implantátov a lúčov, sa naložia na náhlavnú súpravu Microsoft HoloLens pre realitu pre ďalšiu prácu chirurga. To zaručuje vysokú presnosť operácií a rýchlu rehabilitáciu pacientov aj po vážnych zraneniach. Podobná koncepcia bola vyvinutá špecialistami spoločnosti Philips spolu s Microsoftom pre HoloLens 2. Riešenie umožňuje prenos 2D obrazov v reálnom čase do trojrozmerného holografického prostredia rozšírenej reality, ktoré môže ľahko a intuitívne kontrolovať lekár. Táto koncepcia je špeciálne navrhnutá pre minimálne invazívne operácie, kde presná a detailná vizualizácia je kľúčom k úspešnému postupu.
Veľké údaje budú zohrávať obrovskú úlohu. Na jednej strane obsahujú obrovské súbory informácií o pacientoch, a preto vám umožňujú ukladať viac poznatkov o existujúcich patológiách. To prispeje k skoršej a presnejšej diagnostike nielen chorôb, ale aj rôznych predispozícií. Na druhej strane veľké údaje pomôžu vytvoriť knižnice štrukturálnych údajov, ktoré umožnia vedcom získať odpoveď ešte pred uskutočnením základného a nákladného výskumu: napríklad by sa mala teória testovať a vyvíjať vo vývoji nového lieku.
Tieto 4 oblasti sú kľúčovými aspektmi radiálnehodiagnostika, ktorá zmení svet radiačnej diagnostiky a otvorí nové možnosti pre lekárov v boji proti najzávažnejším chorobám 21. storočia.