Picha ya matibabu

Mnamo 1896, Wilhelm Roentgen aligundua X-rays, na mwaka wa 1900, kifua cha kwanza cha X-ray. Kisha inakuja bomba la X-ray. Na jinsi inavyoonekana leo. Utapata katika makala hapa chini.

1806 Philippe Bozzini anakuza endoscope huko Mainz, akichapisha kwenye hafla hiyo "Der Lichtleiter" - kitabu cha maandishi juu ya masomo ya mapumziko ya mwili wa mwanadamu. Wa kwanza kutumia kifaa hiki katika operesheni iliyofanikiwa alikuwa Mfaransa Antonin Jean Desormeaux. Kabla ya uvumbuzi wa umeme, vyanzo vya mwanga vya nje vilitumiwa kuchunguza kibofu cha mkojo, uterasi, koloni, pamoja na mashimo ya pua.

1. X-ray ya kwanza - mkono wa mke wa Roentgen

1896 Wilhelm Roentgen anagundua X-rays na uwezo wao wa kupenya yabisi. Wataalamu wa kwanza ambao alionyesha "roentgenograms" zake hawakuwa madaktari, lakini wenzake wa Roentgen - wanafizikia (1). Uwezo wa kliniki wa uvumbuzi huu ulitambuliwa wiki chache baadaye, wakati X-ray ya shard ya kioo katika kidole cha mtoto mwenye umri wa miaka minne ilichapishwa katika jarida la matibabu. Katika miaka michache iliyofuata, biashara na uzalishaji mkubwa wa mirija ya X-ray ilieneza teknolojia mpya duniani kote.

1900 X-ray ya kifua cha kwanza. Matumizi makubwa ya x-rays ya kifua ilifanya iwezekanavyo kugundua kifua kikuu katika hatua ya awali, ambayo wakati huo ilikuwa mojawapo ya sababu za kawaida za kifo.

1906-1912 Majaribio ya kwanza ya kutumia mawakala tofauti kwa uchunguzi bora wa viungo na vyombo.

1913 Bomba halisi la X-ray, linaloitwa bomba la utupu la moto la cathode, linajitokeza, ambalo linatumia chanzo cha elektroni kinachodhibitiwa kwa ufanisi kutokana na uzushi wa utoaji wa joto. Alifungua enzi mpya katika mazoezi ya radiolojia ya matibabu na viwanda. Muundaji wake alikuwa mvumbuzi Mmarekani William D. Coolidge (2), maarufu kama "baba wa bomba la X-ray." Pamoja na gridi inayoweza kusongeshwa iliyoundwa na mtaalamu wa radiolojia wa Chicago Hollis Potter, taa ya Coolidge ilifanya radiografia kuwa chombo muhimu sana kwa madaktari wakati wa Vita vya Kwanza vya Dunia.

1916 Si radiografu zote zilikuwa rahisi kusoma - wakati mwingine tishu au vitu vilificha kile kilichokuwa kikichunguzwa. Kwa hiyo, daktari wa dermatologist wa Kifaransa André Bocage alitengeneza njia ya kutoa X-rays kutoka pembe tofauti, ambayo iliondoa matatizo hayo. Yake.

1919 Pneumoencephalography inaonekana, ambayo ni utaratibu wa uchunguzi wa vamizi wa mfumo mkuu wa neva. Ilijumuisha katika kuchukua nafasi ya sehemu ya giligili ya ubongo na hewa, oksijeni au heliamu, iliyoletwa kwa njia ya kuchomwa kwenye mfereji wa uti wa mgongo, na kufanya eksirei ya kichwa. Gesi hizo zilitofautiana vizuri na mfumo wa ventrikali ya ubongo, ambayo ilifanya iwezekanavyo kupata picha ya ventricles. Njia hiyo ilitumiwa sana katikati ya karne ya 80, lakini ilikuwa karibu kuachwa kabisa katika miaka ya XNUMX, kwa kuwa uchunguzi ulikuwa chungu sana kwa mgonjwa na ulihusishwa na hatari kubwa ya matatizo.

30 na 40 Katika dawa za kimwili na ukarabati, nishati ya mawimbi ya ultrasonic inaanza kutumika sana. Sergey Sokolov wa Kirusi anajaribu kutumia ultrasound kupata kasoro za chuma. Mnamo 1939, anatumia mzunguko wa 3 GHz, ambayo, hata hivyo, haitoi azimio la kuridhisha la picha. Mnamo 1940, Heinrich Gohr na Thomas Wedekind wa Chuo Kikuu cha Matibabu cha Cologne, Ujerumani, waliwasilisha katika makala yao "Der Ultraschall in der Medizin" uwezekano wa uchunguzi wa ultrasound kulingana na mbinu za echo-reflex sawa na zile zinazotumiwa katika kugundua kasoro za chuma. .

Waandishi walidhania kuwa njia hii ingeruhusu ugunduzi wa tumors, exudates, au jipu. Walakini, hawakuweza kuchapisha matokeo ya kushawishi ya majaribio yao. Pia inajulikana ni majaribio ya matibabu ya ultrasonic ya Karl T. Dussik wa Austria, daktari wa neva kutoka Chuo Kikuu cha Vienna huko Austria, yalianza mwishoni mwa miaka ya 30.

1937 Mwanahisabati wa Kipolishi Stefan Kaczmarz anaunda katika kazi yake "Mbinu ya Urekebishaji wa Algebra" misingi ya kinadharia ya njia ya ujenzi wa algebraic, ambayo ilitumika katika tomografia ya kompyuta na usindikaji wa ishara za dijiti.

40s Kuanzishwa kwa picha ya tomografia kwa kutumia bomba la eksirei ilizunguka mwili wa mgonjwa au viungo vya mtu binafsi. Hii ilifanya iwezekanavyo kuona maelezo ya mabadiliko ya anatomy na pathological katika sehemu.

1946 Wanafizikia wa Marekani Edward Purcell na Felix Bloch walivumbua kwa uhuru sauti ya sumaku ya nyuklia NMR (3). Walitunukiwa Tuzo la Nobel katika Fizikia kwa "maendeleo ya mbinu mpya za kipimo sahihi na uvumbuzi unaohusiana katika uwanja wa sumaku ya nyuklia."

3. Seti ya vifaa vya NMR

1950 hupanda skana prostoliniowy, iliyotayarishwa na Benedict Cassin. Kifaa katika toleo hili kilitumika hadi miaka ya mapema ya 70 na dawa mbalimbali za isotopu zenye mionzi ili kuunda viungo katika mwili wote.

1953 Gordon Brownell wa Taasisi ya Teknolojia ya Massachusetts huunda kifaa ambacho ni mtangulizi wa kamera ya kisasa ya PET. Kwa msaada wake, yeye, pamoja na daktari wa upasuaji wa neva William H. Sweet, wanaweza kutambua uvimbe wa ubongo.

1955 Viimarishi vya picha vya eksirei vinatengenezwa ambavyo vinawezesha kupata picha za eksirei za picha zinazosonga za tishu na viungo. Eksirei hizi zimetoa taarifa mpya kuhusu utendaji kazi wa mwili kama vile mapigo ya moyo na mfumo wa mzunguko wa damu.

1955-1958 Daktari wa Scotland Ian Donald anaanza kutumia sana vipimo vya ultrasound kwa uchunguzi wa matibabu. Yeye ni daktari wa magonjwa ya wanawake. Nakala yake "Uchunguzi wa Misa ya Tumbo na Ultrasound ya Kupigwa", iliyochapishwa mnamo Juni 7, 1958 katika jarida la matibabu The Lancet, ilifafanua matumizi ya teknolojia ya ultrasound na kuweka msingi wa utambuzi wa ujauzito (4).

1957 Endoscope ya kwanza ya fiber optic inatengenezwa - gastroenterologist Basili Hirshowitz na wenzake kutoka Chuo Kikuu cha Michigan wana hati miliki ya fiber optic, gastroscope inayoweza kubadilika nusu.

1958 Hal Oscar Anger awasilisha katika mkutano wa kila mwaka wa Jumuiya ya Amerika ya Dawa ya Nyuklia chumba cha scintillation kinachoruhusu taswira ya viungo vya binadamu. Kifaa kinaingia sokoni baada ya miaka kumi.

1963 Freshly minted Dr David Kuhl, pamoja na rafiki yake, mhandisi Roy Edwards, sasa kwa ulimwengu kazi ya kwanza ya pamoja, matokeo ya miaka kadhaa ya maandalizi: vifaa vya kwanza duniani kwa kinachojulikana. tomografia ya chafuambayo wanaiita Marko II. Katika miaka iliyofuata, nadharia sahihi zaidi na mifano ya hisabati ilitengenezwa, tafiti nyingi zilifanyika, na mashine zaidi na zaidi zilijengwa. Hatimaye, mwaka wa 1976, John Keyes anaunda mashine ya kwanza ya SPECT - tomografia moja ya utoaji wa fotoni - kulingana na uzoefu wa Cool na Edwards.

1967-1971 Kwa kutumia mbinu ya aljebra ya Stefan Kaczmarz, mhandisi wa umeme wa Kiingereza Godfrey Hounsfield huunda misingi ya kinadharia ya tomografia iliyokokotwa. Katika miaka iliyofuata, anaunda skana ya kwanza ya kufanya kazi ya EMI CT (5), ambayo, mnamo 1971, uchunguzi wa kwanza wa mtu unafanywa katika Hospitali ya Atkinson Morley huko Wimbledon. Kifaa hicho kiliwekwa katika uzalishaji mnamo 1973. Mnamo 1979, Hounsfield, pamoja na mwanafizikia wa Marekani Allan M. Cormack, walitunukiwa Tuzo ya Nobel kwa mchango wao katika maendeleo ya tomografia ya kompyuta.

5. EMI Scanner

1973 Mwanakemia wa Marekani Paul Lauterbur (6) aligundua kwamba kwa kuanzisha gradients ya shamba la sumaku linalopitia dutu fulani, mtu anaweza kuchambua na kujua utungaji wa dutu hii. Mwanasayansi anatumia mbinu hii kuunda picha inayotofautisha kati ya maji ya kawaida na mazito. Kulingana na kazi yake, mwanafizikia wa Kiingereza Peter Mansfield anajenga nadharia yake mwenyewe na anaonyesha jinsi ya kufanya picha ya haraka na sahihi ya muundo wa ndani.

Matokeo ya kazi ya wanasayansi wote wawili yalikuwa uchunguzi wa kimatibabu usio na uvamizi, unaojulikana kama imaging resonance magnetic au MRI. Mnamo mwaka wa 1977, mashine ya MRI, iliyotengenezwa na madaktari wa Marekani Raymond Damadian, Larry Minkoff na Michael Goldsmith, ilitumiwa kwanza kujifunza mtu. Lauterbur na Mansfield kwa pamoja walitunukiwa Tuzo ya Nobel ya 2003 katika Fiziolojia au Tiba.

1974 Michael Phelps wa Marekani anatengeneza kamera ya Positron Emission Tomography (PET). Scanner ya kwanza ya kibiashara ya PET iliundwa kutokana na kazi ya Phelps na Michel Ter-Poghosyan, ambaye aliongoza maendeleo ya mfumo katika EG&G ORTEC. Scanner iliwekwa kwenye UCLA mnamo 1974. Kwa sababu chembe za saratani hubadilisha glukosi haraka mara kumi kuliko seli za kawaida, uvimbe mbaya huonekana kama madoa angavu kwenye skana ya PET (7).

1976 Daktari wa upasuaji Andreas Grünzig awasilisha angioplasty ya moyo katika Hospitali ya Chuo Kikuu cha Zurich, Uswizi. Njia hii hutumia fluoroscopy kutibu stenosis ya mishipa ya damu.

1978 hupanda radiografia ya dijiti. Kwa mara ya kwanza, picha kutoka kwa mfumo wa X-ray inabadilishwa kuwa faili ya dijiti, ambayo inaweza kusindika kwa utambuzi wazi na kuhifadhiwa kidigitali kwa ajili ya utafiti na uchambuzi wa siku zijazo.

80s Douglas Boyd anatanguliza mbinu ya tomografia ya boriti ya elektroni. Vichanganuzi vya EBT vilitumia boriti ya elektroni inayodhibitiwa kwa nguvu ili kuunda mduara wa mionzi ya X.

1984 Picha ya kwanza ya 3D kwa kutumia kompyuta za kidijitali na data ya CT au MRI inaonekana, na hivyo kusababisha picha za XNUMXD za mifupa na viungo.

1989 Spiral computed tomography (spiral CT) huanza kutumika. Huu ni mtihani unaochanganya harakati inayoendelea ya mzunguko wa mfumo wa detector ya taa na harakati ya meza juu ya uso wa mtihani (8). Faida muhimu ya tomografia ya ond ni kupunguzwa kwa muda wa uchunguzi (inakuwezesha kupata picha ya tabaka kadhaa katika skanati moja inayodumu sekunde kadhaa), mkusanyiko wa usomaji kutoka kwa kiasi kizima, pamoja na tabaka za chombo. zilikuwa kati ya skanisho na CT ya kitamaduni, na vile vile mabadiliko bora ya skanisho kwa programu mpya. Mwanzilishi wa mbinu mpya alikuwa Mkurugenzi wa Siemens wa Utafiti na Maendeleo Dk. Willy A. Kalender. Watengenezaji wengine hivi karibuni walifuata nyayo za Siemens.

8. Mpango wa tomography ya kompyuta ya ond

1993 Tengeneza mbinu ya picha ya echoplanar (EPI) ambayo itaruhusu mifumo ya MRI kugundua kiharusi cha papo hapo katika hatua ya mapema. EPI pia hutoa taswira ya kazi ya, kwa mfano, shughuli za ubongo, kuruhusu matabibu kuchunguza kazi ya sehemu mbalimbali za ubongo.

1998 Kinachojulikana kama mitihani ya PET ya aina nyingi pamoja na tomografia ya kompyuta. Hii ilifanywa na Dk. David W. Townsend wa Chuo Kikuu cha Pittsburgh, pamoja na Ron Nutt, mtaalamu wa mifumo ya PET. Hii imefungua fursa nzuri za taswira ya kimetaboliki na ya anatomiki ya wagonjwa wa saratani. Kichanganuzi cha kwanza cha mfano cha PET/CT, kilichoundwa na kujengwa na CTI PET Systems huko Knoxville, Tennessee, kilianza kutumika mnamo 1998.

2018 MARS Bioimaging inatanguliza mbinu ya rangi i Picha ya matibabu ya XNUMXD (9), ambayo, badala ya picha nyeusi na nyeupe za ndani ya mwili, hutoa ubora mpya kabisa katika dawa - picha za rangi.

Aina mpya ya skana hutumia teknolojia ya Medipix, iliyotengenezwa kwa mara ya kwanza kwa wanasayansi katika Shirika la Ulaya la Utafiti wa Nyuklia (CERN) kufuatilia chembe kwenye Large Hadron Collider kwa kutumia algoriti za kompyuta. Badala ya kurekodi eksirei inapopitia tishu na jinsi zinavyofyonzwa, skana huamua kiwango kamili cha nishati ya mionzi ya X inapogonga sehemu mbalimbali za mwili. Kisha hubadilisha matokeo kuwa rangi tofauti ili kuendana na mifupa, misuli, na tishu zingine.

9. Sehemu ya rangi ya kifundo cha mkono, iliyotengenezwa kwa kutumia teknolojia ya MARS Bioimaging.

Uainishaji wa picha za matibabu

1. X-ray (X-ray) hii ni eksirei ya mwili yenye makadirio ya eksirei kwenye filamu au kigunduzi. Tishu laini huonyeshwa baada ya sindano ya kulinganisha. Njia, ambayo hutumiwa hasa katika uchunguzi wa mfumo wa mifupa, ina sifa ya usahihi wa chini na tofauti ya chini. Kwa kuongeza, mionzi ina athari mbaya - 99% ya kipimo huingizwa na viumbe vya mtihani.

2. tomografia (Kigiriki - sehemu ya msalaba) - jina la pamoja la mbinu za uchunguzi, ambazo zinajumuisha kupata picha ya sehemu ya msalaba wa mwili au sehemu yake. Mbinu za tomografia zimegawanywa katika vikundi kadhaa:

• Ultrasound (ultrasound) ni njia isiyo vamizi inayotumia matukio ya mawimbi ya sauti kwenye mipaka ya midia mbalimbali. Inatumia ultrasonic (2-5 MHz) na transducers piezoelectric. Picha inasonga kwa wakati halisi;
• tomografia ya kompyuta (CT) hutumia x-rays inayodhibitiwa na kompyuta kuunda picha za mwili. Matumizi ya eksirei huleta CT karibu na eksirei, lakini eksirei na tomografia ya kompyuta hutoa taarifa tofauti. Ni kweli kwamba mtaalam wa radiolojia mwenye uzoefu anaweza pia kuchunguza eneo la pande tatu la, kwa mfano, uvimbe kutoka kwa picha ya X-ray, lakini X-rays, tofauti na CT scans, kwa asili ni mbili-dimensional;
• imaging resonance magnetic (MRI) - aina hii ya tomografia hutumia mawimbi ya redio kuchunguza wagonjwa waliowekwa kwenye uwanja wenye nguvu wa magnetic. Picha inayotokana inategemea mawimbi ya redio yanayotolewa na tishu zilizochunguzwa, ambazo hutoa ishara zaidi au chini ya makali kulingana na mazingira ya kemikali. Picha ya mwili wa mgonjwa inaweza kuhifadhiwa kama data ya kompyuta. MRI, kama CT, hutoa picha za XNUMXD na XNUMXD, lakini wakati mwingine ni njia nyeti zaidi, haswa ya kutofautisha tishu laini;
• tomografia ya positron (PET) - usajili wa picha za kompyuta za mabadiliko katika kimetaboliki ya sukari inayotokea kwenye tishu. Mgonjwa anadungwa dutu ambayo ni mchanganyiko wa sukari na sukari iliyoandikwa isotopically. Mwisho hufanya iwezekane kupata saratani, kwani seli za saratani huchukua molekuli za sukari kwa ufanisi zaidi kuliko tishu zingine za mwili. Baada ya kumeza sukari iliyo na alama ya mionzi, mgonjwa hulala chini kwa takriban.
• Dakika 60 huku sukari iliyotiwa alama ikizunguka mwilini mwake. Ikiwa kuna tumor katika mwili, sukari lazima ikusanyike kwa ufanisi ndani yake. Kisha mgonjwa, aliyewekwa kwenye meza, huletwa hatua kwa hatua kwenye skana ya PET - mara 6-7 ndani ya dakika 45-60. Scanner ya PET hutumiwa kuamua usambazaji wa sukari katika tishu za mwili. Shukrani kwa uchambuzi wa CT na PET, neoplasm inayowezekana inaweza kuelezewa vizuri zaidi. Picha iliyochakatwa na kompyuta inachambuliwa na mtaalamu wa radiolojia. PET inaweza kugundua kasoro hata wakati njia zingine zinaonyesha hali ya kawaida ya tishu. Pia inafanya uwezekano wa kutambua kurudi tena kwa saratani na kuamua ufanisi wa matibabu - kadiri uvimbe unavyopungua, seli zake hubadilisha sukari kidogo na kidogo;
• tomografia ya utoaji wa fotoni moja (SPECT) - mbinu ya tomografia katika uwanja wa dawa ya nyuklia. Kwa msaada wa mionzi ya gamma, inakuwezesha kuunda picha ya anga ya shughuli za kibiolojia ya sehemu yoyote ya mwili wa mgonjwa. Njia hii inakuwezesha kuibua mtiririko wa damu na kimetaboliki katika eneo fulani. Inatumia radiopharmaceuticals. Ni misombo ya kemikali inayojumuisha vipengele viwili - kifuatiliaji, ambacho ni isotopu ya mionzi, na carrier ambayo inaweza kuwekwa kwenye tishu na viungo na kushinda kizuizi cha damu-ubongo. Wabebaji mara nyingi huwa na sifa ya kumfunga kwa kuchagua antibodies za seli za tumor. Wanakaa kwa kiasi sawia na kimetaboliki; 
• tomografia ya mshikamano wa macho (OCT) - njia mpya sawa na ultrasound, lakini mgonjwa anachunguzwa na boriti ya mwanga (interferometer). Inatumika kwa uchunguzi wa macho katika dermatology na meno. Nuru iliyotawanyika nyuma inaonyesha nafasi ya maeneo kando ya njia ya mwangaza ambapo faharisi ya refractive inabadilika.

3. Scintigraphy - tunapata hapa picha ya viungo, na juu ya shughuli zao zote, kwa kutumia dozi ndogo za isotopu za mionzi (radiopharmaceuticals). Mbinu hii inategemea tabia ya dawa fulani katika mwili. Wanafanya kama gari la isotopu inayotumiwa. Dawa iliyo na lebo hujilimbikiza kwenye chombo kinachochunguzwa. Radioisotopu hutoa mionzi ya ionizing (mara nyingi mionzi ya gamma), inapenya nje ya mwili, ambapo kinachojulikana kama kamera ya gamma imerekodiwa.