tıbbi Görüntüleme

Wilhelm Roentgen 1896'da X ışınlarını, 1900'de ise ilk göğüs röntgenini keşfetti. Daha sonra X-ışını tüpü belirir. Ve bugün nasıl göründüğü. Aşağıdaki makalede öğreneceksiniz.

1806 Philippe Bozzini endoskopu Mainz'da geliştirdi ve bu vesileyle insan vücudunun girintilerinin incelenmesi üzerine bir ders kitabı olan “Der Lichtleiter” yayınladı. Bu cihazı başarılı bir operasyonda ilk kullanan Fransız Antonin Jean Desormeaux oldu. Elektriğin icadından önce mesane, rahim ve kolonun yanı sıra burun boşluklarının incelenmesi için harici ışık kaynakları kullanılıyordu.

1. İlk röntgen – Roentgen’in eşinin eli

1896 Wilhelm Roentgen, X ışınlarını ve bunların katı maddelere nüfuz etme yeteneklerini keşfetti. "Röntgenogramlarını" gösterdiği ilk uzmanlar doktorlar değil, Roentgen'in meslektaşları olan fizikçilerdi (1). Bu buluşun klinik potansiyeli, birkaç hafta sonra dört yaşındaki bir çocuğun parmağındaki cam parçasının röntgen filminin bir tıp dergisinde yayınlanmasıyla fark edildi. Sonraki birkaç yıl içinde X-ışını tüplerinin ticarileştirilmesi ve seri üretimi, yeni teknolojiyi tüm dünyaya yaydı.

1900 İlk göğüs röntgeni. Akciğer grafisinin yaygınlaşması, o dönemde en yaygın ölüm nedenlerinden biri olan tüberkülozun erken dönemde tespit edilmesini mümkün kıldı.

1906-1912 Organların ve kan damarlarının daha iyi incelenmesi için kontrast maddelerinin kullanılmasına yönelik ilk girişimler.

1913 Sıcak katot vakum tüpü adı verilen ve termiyonik emisyon olgusu yoluyla etkili bir şekilde kontrol edilen elektron kaynağı kullanan gerçek bir X-ışını tüpü ortaya çıkıyor. Tıbbi ve endüstriyel radyoloji uygulamalarında yeni bir dönem başlattı. Yaratıcısı, halk arasında "X-ışını tüpünün babası" olarak bilinen Amerikalı mucit William D. Coolidge'di (2). Chicago'lu radyolog Hollis Potter tarafından oluşturulan hareketli bir ızgarayla birlikte Coolidge lambası, radyografiyi Birinci Dünya Savaşı sırasında doktorlar için paha biçilmez bir araç haline getirdi.

1916 Tüm röntgenlerin okunması kolay değildi; bazen doku veya nesneler incelenen şeyin görülmesini engelliyordu. Böylece Fransız dermatolog Andre Bocage, X ışınlarını farklı açılardan yayma yöntemini geliştirdi ve bu tür zorlukları ortadan kaldırdı. Onun .

1919 Merkezi sinir sisteminin invaziv bir tanı prosedürü olan pnömensefalografi ortaya çıkar. Beyin omurilik sıvısının bir kısmının, omurilik kanalına bir delinme yoluyla verilen hava, oksijen veya helyumla değiştirilmesinden ve başın röntgeninin çekilmesinden oluşuyordu. Gazlar beynin ventriküler sistemiyle iyi bir kontrast oluşturdu ve bu da ventriküllerin görüntülerini elde etmeyi mümkün kıldı. Yöntem yirminci yüzyılın ortalarında yaygın olarak kullanıldı, ancak muayenenin hasta için son derece acı verici olması ve ciddi komplikasyon riski taşıması nedeniyle 80'li yıllarda neredeyse tamamen terk edildi.

30'lar ve 40'ler Ultrasonik dalgaların enerjisi fiziksel tıp ve rehabilitasyonda yaygın olarak kullanılmaya başlandı. Rus Sergei Sokolov, metal kusurlarını bulmak için ultrason kullanmayı deniyor. 1939'da 3 GHz frekansı kullanıyor ancak bu tatmin edici görüntü çözünürlüğü sağlamıyor. 1940 yılında Almanya'nın Köln Tıp Üniversitesi'nden Heinrich Gore ve Thomas Wedekind, "Der Ultraschall in der Medizin" başlıklı makalelerinde, metallerdeki kusurların tespitinde kullanılanlara benzer eko-refleks tekniklerine dayalı ultrason teşhisi olasılığını sundular. .

Yazarlar bu yöntemin tümörlerin, eksudaların veya apselerin tespitine olanak sağlayacağını öne sürdüler. Ancak deneylerinin ikna edici sonuçlarını yayınlayamadılar. Avusturya'daki Viyana Üniversitesi'nde nörolog olan Avusturyalı Karl T. Dussick'in 30'lu yılların sonlarında başlayan ultrason tıbbi deneyleri de bilinmektedir.

1937 Polonyalı matematikçi Stefan Kaczmarz, "Cebirsel Yeniden Yapılandırma Tekniği" adlı çalışmasında, daha sonra bilgisayarlı tomografi ve dijital sinyal işlemede kullanılan cebirsel yeniden yapılandırma yönteminin teorik temellerini formüle ediyor.

40-ler. Hastanın vücudu veya bireysel organları etrafında döndürülen bir X-ışını tüpü kullanılarak tomografik görüntünün sunulması. Bu, kesitlerdeki anatomik detayları ve patolojik değişiklikleri görmemizi sağladı.

1946 Amerikalı fizikçiler Edward Purcell ve Felix Bloch bağımsız olarak nükleer manyetik rezonans NMR'yi icat ettiler (3). "Nükleer manyetizma alanında yeni hassas ölçüm yöntemlerinin geliştirilmesi ve ilgili keşifler" nedeniyle Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldüler.

3. NMR ekipman seti

1950 yükselir düz çizgi tarayıcıBenedict Cassin tarafından derlenmiştir. Cihazın bu versiyonu, 70'li yılların başına kadar çeşitli radyoaktif izotop bazlı farmasötiklerle vücuttaki organları görüntülemek için kullanıldı.

1953 Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden Gordon Brownell, modern PET kameranın öncüsü olan bir cihaz yaratıyor. Onun yardımıyla o ve beyin cerrahı William H. Sweet beyin tümörlerini teşhis etmeyi başardılar.

1955 Dinamik X-ışını görüntü yoğunlaştırıcıları, doku ve organların hareketli görüntülerinin X-ışını görüntülerini üretmek için geliştirilmektedir. Bu röntgenler, atan kalp ve kan damarı sistemi gibi vücut fonksiyonları hakkında yeni bilgiler sağladı.

1955-1958 İskoç doktor Ian Donald, tıbbi teşhis için ultrason testlerini yaygın olarak kullanmaya başladı. Jinekolojiyle uğraşıyor. Lancet tıp dergisinde 7 Haziran 1958'de yayınlanan “Investigation of Abdominal Masses by Pulsed Ultrasound” başlıklı makalesi, ultrason teknolojisinin kullanımını tanımlamış ve doğum öncesi tanının temelini atmıştır (4).

1957 İlk fiber optik endoskop geliştirildi - gastroenterolog Basili Hirschowitz ve Michigan Üniversitesi'nden meslektaşları, fiber optik bir endoskopun patentini aldı. yarı esnek gastroskop.

1958 Hal Oscar Anger, Amerikan Nükleer Tıp Derneği'nin yıllık toplantısında dinamik izin veren bir sintilasyon odasını sunuyor. insan organlarının görselleştirilmesi. Cihaz on yıl sonra pazara giriyor.

1963 Yeni atanan doktor David Kuhl, arkadaşı mühendis Roy Edwards ile birlikte, birkaç yıllık bir hazırlığın sonucu olan ilk ortak çalışmalarını dünyaya sunuyor: sözde için dünyanın ilk aparatı. emisyon tomografisibuna Mark II adını veriyorlar. Sonraki yıllarda daha doğru teoriler ve matematiksel modeller geliştirilmekte, çok sayıda çalışma yapılmakta ve giderek daha gelişmiş makineler yapılmaktadır. Sonunda, 1976'da John Keyes, Coole ve Edwards'ın deneyimlerine dayanarak ilk SPECT makinesini (tek foton emisyon tomografisi) yarattı.

1967-1971 İngiliz elektrik mühendisi Godfrey Hounsfield, Stefan Kaczmarz'ın cebirsel yöntemini kullanarak bilgisayarlı tomografinin teorik temellerini oluşturuyor. Daha sonraki yıllarda, 5 yılında Wimbledon'daki Atkinson Morley Hastanesi'nde ilk insan muayenesini gerçekleştiren ilk çalışan CT tarayıcısı EMI'yi (1971) yaptı. Cihaz 1973 yılında üretime girdi. 1979'da Hounsfield, Amerikalı fizikçi Allan M. Cormack ile birlikte bilgisayarlı tomografinin geliştirilmesine katkılarından dolayı Nobel Ödülü'ne layık görüldü.

5. Elektromanyetik Girişim Tarayıcısı

1973 Amerikalı kimyager Paul Lauterbur (6), belirli bir maddeden geçen manyetik alanın gradyanlarını uygulayarak bu maddenin bileşimini analiz etmenin ve belirlemenin mümkün olduğunu keşfetti. Bilim adamı bu tekniği normal ve ağır su arasında ayrım yapan bir görüntü oluşturmak için kullanıyor. İngiliz fizikçi Peter Mansfield, çalışmasına dayanarak kendi teorisini oluşturuyor ve iç yapının nasıl hızlı ve doğru bir şekilde görüntülenebileceğini gösteriyor.

Her iki bilim insanının çalışmasının sonucu, manyetik rezonans görüntüleme veya MRI olarak bilinen, invazif olmayan bir tıbbi testti. 1977 yılında Amerikalı doktorlar Raymond Damadian, Larry Minkoff ve Michael Goldsmith tarafından geliştirilen MRI makinesi ilk kez bir insanı incelemek için kullanıldı. Lauterbur ve Mansfield, 2003 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü ortaklaşa aldılar.

1974 Amerikalı Michael Phelps, pozitron emisyon tomografisi (PET) için bir kamera geliştiriyor. İlk ticari PET tarayıcı, sistemin EG&G ORTEC tarafından oluşturulmasına öncülük eden Phelps ve Michel Ter-Poghossian'ın çalışmaları sayesinde oluşturuldu. Tarayıcı 1974 yılında UCLA'ya kuruldu. Kanser hücreleri glikozu normal hücrelere göre on kat daha hızlı metabolize ettiğinden, kötü huylu tümörler PET taramalarında parlak noktalar olarak görünür (7).

1976 Cerrah Andreas Grünzig, İsviçre'nin Zürih Üniversite Hastanesi'nde koroner anjiyoplastiyi sunuyor. Bu yöntemde kan damarlarının darlığını tedavi etmek için floroskopi kullanılır.

1978 yükselir dijital radyografi. İlk kez, bir röntgen sisteminden alınan bir görüntü dijital bir dosyaya dönüştürülüyor; bu dosya daha sonra daha net bir teşhis için işlenebiliyor ve gelecekteki araştırma ve analizler için dijital olarak saklanabiliyor.

80-ler. Douglas Boyd elektron ışınlı tomografi tekniğini tanıtıyor. Bu tür tomografi (EBT) tarayıcıları, bir X-ışını halkası oluşturmak için manyetik olarak tahrik edilen bir elektron ışınını kullandı.

1984 İlk 3 boyutlu görüntü işleme, kemiklerin ve organların XNUMX boyutlu görüntülerini oluşturmak için dijital bilgisayarlar ve CT veya MRI verileri kullanılarak tanıtıldı.

1989 Spiral bilgisayarlı tomografi (spiral BT) kullanıma giriyor. Bu, lamba dedektör sisteminin sürekli dönme hareketi ile bir masanın test yüzeyi (8) üzerindeki hareketinin birleşiminden oluşan bir testtir. Spiral tomografinin önemli bir avantajı, muayene süresinin azaltılması (birkaç saniye süren bir taramada birkaç düzine katmanın görüntülerini elde etmenize olanak tanır), geleneksel BT ile taramalar arasında bulunan organ katmanları da dahil olmak üzere tüm hacimden okumaların toplanmasıdır. yeni yazılım sayesinde optimum tarama dönüştürmenin yanı sıra. Yeni yöntemin öncüsü ise Siemens Araştırma ve Geliştirme Direktörü Dr. Willi A. Kalender oldu. Kısa süre sonra diğer üreticiler de Siemens'in izinden gitti.

8. Spiral bilgisayarlı tomografinin şeması

1993 MRI sistemlerinin akut inmeyi erken aşamada tespit etmesine olanak sağlayacak bir ekoplanar görüntüleme (EPI) tekniği geliştirmek. EPI ayrıca beyin aktivitesi gibi fonksiyonel görüntüleme sağlayarak klinisyenlerin beynin farklı bölümlerinin fonksiyonlarını incelemesine olanak tanır.

1998 Bilgisayarlı tomografi ile birlikte multimodal PET çalışmaları olarak adlandırılan çalışmalar. Bu, Pittsburgh Üniversitesi'nden Dr. David W. Townsend ve PET sistemleri uzmanı Ron Nutt tarafından yapıldı. Bu, kanser hastalarının metabolik ve anatomik görüntülemesi için geniş fırsatlar yarattı. Knoxville, Tennessee'de CTI PET Systems tarafından tasarlanıp üretilen ilk PET/CT tarayıcı prototipi 1998 yılında faaliyete geçti.

2018 MARS Bioimaging, color i teknolojisini sunuyor 3D tıbbi görüntüleme (9), vücudun içini gösteren siyah beyaz fotoğraflar yerine tıpta tamamen yeni bir kalite sunan renkli görüntüler sunuyor.

Yeni tarayıcı türü, ilk olarak Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü'ndeki (CERN) bilim adamlarının bilgisayar algoritmalarını kullanarak Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki parçacıkları izlemesi için geliştirilen Medipix teknolojisini kullanıyor. Tarayıcı, X-ışınlarının dokudan geçerken ve nasıl emildiklerini kaydetmek yerine, vücudun farklı bölgelerine çarpan X-ışınlarının tam enerji seviyesini tespit ediyor. Daha sonra sonuçları kemiklere, kaslara ve diğer dokulara karşılık gelen farklı renklere dönüştürür.

9. MARS Biyogörüntüleme teknolojisi kullanılarak yapılan bileğin renkli bölümü.

Tıbbi görüntülemenin sınıflandırılması

1. Röntgen (röntgen) Bu, röntgen ışınlarının bir film veya dedektör üzerine yansıtılmasıyla vücudun röntgeninin çekilmesidir. Kontrast verildikten sonra yumuşak dokular görüntülenir. Esas olarak iskelet sisteminin teşhisinde kullanılan yöntem, düşük doğruluk ve düşük kontrast ile karakterize edilir. Ek olarak radyasyonun olumsuz bir etkisi vardır - dozun% 99'u test organizması tarafından emilir.

2. tomografi (Yunanca - kesit) - Vücudun veya bir kısmının kesitinin görüntüsünün elde edilmesini içeren teşhis yöntemlerinin toplu adı. Tomografik yöntemler birkaç gruba ayrılır:

• UZI (UZI) – çeşitli ortamların sınırlarında ses dalga fenomenini kullanan, invaziv olmayan bir yöntem. Ultrasonik (2-5 MHz) ve piezoelektrik dönüştürücüler kullanır. Görüntü gerçek zamanlı olarak hareket eder;
• bilgisayarlı tomografi (BT) – Vücudun görüntülerini oluşturmak için bilgisayar kontrollü röntgen ışınları kullanır. X ışınlarının kullanımı CT'yi X ışınlarına yaklaştırır, ancak X ışınları ve CT taramaları farklı bilgiler sağlar. Deneyimli bir radyologun, örneğin bir röntgen görüntüsünden bir tümörün üç boyutlu konumunu çıkarabileceği doğrudur, ancak röntgenler, BT taramalarının aksine, doğası gereği iki boyutludur;
• manyetik rezonans görüntüleme (MRI) – Bu tür tomografi, güçlü bir manyetik alana yerleştirilen hastaları incelemek için radyo dalgalarını kullanır. Ortaya çıkan görüntü, incelenen dokuların yaydığı ve kimyasal ortama bağlı olarak az ya da çok yoğun sinyaller üreten radyo dalgalarına dayanmaktadır. Hastanın vücut görüntüsü bilgisayar verisi olarak saklanabilir. MRI, CT gibi XNUMXD ve XNUMXD görüntüler sağlar, ancak bazen özellikle yumuşak dokuları ayırt etmede çok daha hassas bir yöntemdir;
• pozitron emisyon tomografisi (PET) – dokularda meydana gelen şeker metabolizmasındaki değişikliklerin bilgisayar görüntülerinin kaydedilmesi. Hastaya şeker ve izotop etiketli şekerin birleşiminden oluşan bir madde enjeksiyonu yapılır. İkincisi, kanserin yerini tespit etmeyi mümkün kılar çünkü kanser hücreleri, şeker moleküllerini diğer vücut dokularına göre daha verimli bir şekilde emer. Radyoaktif işaretli şekeri aldıktan sonra hasta yaklaşık 1 saat yatar.
• İşaretli şekerin vücudunda dolaşırken 60 dakika. Vücutta bir tümör varsa şekerin etkili bir şekilde içinde birikmesi gerekir. Daha sonra hasta masaya yatırılarak yavaş yavaş PET tarayıcıya sokulur - 6-7 dakika içinde 45-60 kez. Şekerin vücut dokularındaki dağılımını belirlemek için bir PET tarayıcı kullanılır. CT ve PET taramalarının analizi sayesinde olası bir tümör daha iyi tanımlanabilmektedir. Bilgisayarda işlenmiş görüntü bir radyolog tarafından analiz edilir. PET, diğer yöntemler normal dokuyu gösterse bile anormallikleri tespit edebilir. Aynı zamanda kanser nüksetmelerini teşhis etmeyi ve tedavinin etkinliğini belirlemeyi de mümkün kılar; tümör küçüldükçe hücreleri şekeri giderek daha az metabolize eder;
• Tek foton emisyon tomografisi (SPECT) – nükleer tıp alanında tomografi teknolojisi. Gama radyasyonu kullanarak hastanın vücudunun herhangi bir bölümünün biyolojik aktivitesinin mekansal bir görüntüsünü oluşturmak mümkündür. Bu yöntem, belirli bir bölgedeki kan akışını ve metabolizmayı görselleştirmenizi sağlar. Radyofarmasötikleri kullanır. Bunlar iki elementten oluşan kimyasal bileşiklerdir: radyoaktif bir izotop olan bir izleyici ve dokularda ve organlarda birikebilen ve kan-beyin bariyerini aşabilen bir taşıyıcı. Taşıyıcılar sıklıkla tümör hücrelerinin antikorlarına seçici olarak bağlanma özelliğine sahiptir. Metabolizmayla orantılı miktarlarda yerleşirler; 
• optik koherens tomografi (OCT) - Ultrasona benzer yeni bir yöntem, ancak hasta bir ışık huzmesi (interferometre) kullanılarak inceleniyor. Dermatoloji ve diş hekimliğinde göz muayenesi için kullanılır. Geri saçılan ışık bize ışık ışınının yolu boyunca kırılma indisinin değiştiği yerlerin konumunu söyler.

3. Sintigrafi – burada küçük dozlarda radyoaktif izotoplar (radyofarmasötikler) kullanılarak organların ve her şeyden önce onların faaliyetlerinin bir görüntüsünü elde ediyoruz. Bu teknik bazı farmasötik ilaçların vücuttaki davranışına dayanmaktadır. Kullanılan izotop için bir taşıma aracı görevi görürler. Etiketli ilaç, incelenen organda birikir. Radyoizotop, vücudun dışına nüfuz eden ve gama kamerası adı verilen kamera tarafından kaydedildiği iyonlaştırıcı radyasyon (çoğunlukla gama radyasyonu) yayar.