تصویربرداری پزشکی

ویلهلم رونتگن اشعه ایکس را در سال 1896 و اولین اشعه ایکس قفسه سینه را در سال 1900 کشف کرد. سپس لوله اشعه ایکس می آید. و آنچه امروز به نظر می رسد. در مقاله زیر متوجه خواهید شد.

1806 فیلیپ بوزینی آندوسکوپ را در ماینز توسعه می دهد و به مناسبت "Der Lichtleiter" - کتاب درسی مطالعه فرورفتگی های بدن انسان را منتشر می کند. اولین کسی که از این دستگاه در یک عملیات موفقیت آمیز استفاده کرد، فرانسوی آنتونین ژان دزورمو بود. قبل از اختراع الکتریسیته، از منابع نور خارجی برای بررسی مثانه، رحم و روده بزرگ و همچنین حفره های بینی استفاده می شد.

1. اولین اشعه ایکس - دست همسر رونتگن

1896 ویلهلم رونتگن اشعه ایکس و توانایی آنها در نفوذ به جامدات را کشف کرد. اولین متخصصانی که او "رونتگنوگرافی" خود را به آنها نشان داد، پزشکان نبودند، بلکه همکاران رونتگن - فیزیکدانان بودند (1). پتانسیل بالینی این اختراع چند هفته بعد، زمانی که عکس اشعه ایکس از یک تکه شیشه در انگشت یک کودک چهار ساله در یک مجله پزشکی منتشر شد، شناسایی شد. طی چند سال آینده، تجاری سازی و تولید انبوه لوله های اشعه ایکس، فناوری جدید را در سراسر جهان گسترش داد.

1900 اولین رادیوگرافی قفسه سینه استفاده گسترده از اشعه ایکس قفسه سینه، تشخیص سل را در مراحل اولیه که در آن زمان یکی از شایع ترین علل مرگ و میر بود، ممکن کرد.

1906-1912 اولین تلاش برای استفاده از مواد حاجب برای بررسی بهتر اندام ها و عروق است.

1913 یک لوله پرتو ایکس واقعی به نام لوله خلاء کاتدی داغ در حال ظهور است که به دلیل پدیده انتشار حرارتی از یک منبع الکترونی کنترل شده کارآمد استفاده می کند. او عصر جدیدی را در عمل رادیولوژی پزشکی و صنعتی گشود. خالق آن مخترع آمریکایی ویلیام دی کولیج (2) بود که در میان مردم به عنوان "پدر لوله اشعه ایکس" شناخته می شود. همراه با شبکه متحرک ایجاد شده توسط رادیولوژیست شیکاگو، هالیس پاتر، لامپ کولیج رادیوگرافی را به ابزاری ارزشمند برای پزشکان در طول جنگ جهانی اول تبدیل کرد.

1916 خواندن همه رادیوگرافی‌ها آسان نبود - گاهی اوقات بافت‌ها یا اشیاء آنچه را که بررسی می‌شد پنهان می‌کردند. بنابراین، آندره بوکااژ، متخصص پوست فرانسوی، روشی را برای انتشار اشعه ایکس از زوایای مختلف ایجاد کرد که چنین مشکلاتی را از بین برد. خود .

1919 پنومونسفالوگرافی ظاهر می شود که یک روش تشخیصی تهاجمی سیستم عصبی مرکزی است. این شامل جایگزینی بخشی از مایع مغزی نخاعی با هوا، اکسیژن یا هلیوم، وارد شدن از طریق سوراخ به کانال نخاعی و انجام عکسبرداری با اشعه ایکس از سر بود. گازها به خوبی با سیستم بطنی مغز در تضاد بودند، که امکان به دست آوردن تصویری از بطن ها را فراهم می کرد. این روش در اواسط قرن بیستم به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفت، اما در دهه 80 تقریباً به طور کامل رها شد، زیرا معاینه برای بیمار بسیار دردناک بود و با خطر جدی عوارض همراه بود.

دهه های 30 و 40 در طب فیزیکی و توانبخشی، انرژی امواج مافوق صوت به طور گسترده شروع به استفاده می کند. سرگئی سوکولوف روسی در حال آزمایش استفاده از امواج فراصوت برای یافتن عیوب فلزی است. او در سال 1939 از فرکانس 3 گیگاهرتز استفاده کرد که البته وضوح تصویر رضایت بخشی را ارائه نمی دهد. در سال 1940، هاینریش گوهر و توماس ویدکیند از دانشگاه پزشکی کلن، آلمان، در مقاله خود "Der Ultraschall in der Medizin" امکان تشخیص اولتراسوند را بر اساس تکنیک های اکو رفلکس مشابه آنچه در تشخیص عیوب فلزی استفاده می شود، ارائه کردند. .

نویسندگان این فرضیه را مطرح کردند که این روش امکان تشخیص تومورها، ترشحات یا آبسه ها را فراهم می کند. با این حال، آنها نتوانستند نتایج قانع کننده ای از آزمایشات خود را منتشر کنند. همچنین آزمایشات پزشکی اولتراسونیک کارل تی دوسیک اتریشی، متخصص مغز و اعصاب از دانشگاه وین در اتریش، در اواخر دهه 30 آغاز شده است.

1937 استفان کازمرز، ریاضیدان لهستانی، در کار خود "تکنیک بازسازی جبری" مبانی نظری روش بازسازی جبری را فرموله می کند، که سپس در توموگرافی کامپیوتری و پردازش سیگنال دیجیتال به کار گرفته شد.

دهه 40 معرفی یک تصویر توموگرافی با استفاده از یک لوله اشعه ایکس چرخانده شده در اطراف بدن بیمار یا اندام های فردی. این امکان مشاهده جزئیات آناتومی و تغییرات پاتولوژیک در بخش ها را فراهم کرد.

1946 فیزیکدانان آمریکایی ادوارد پرسل و فلیکس بلوخ به طور مستقل NMR تشدید مغناطیسی هسته ای را اختراع کردند (3). آنها جایزه نوبل فیزیک را برای "توسعه روش های جدید اندازه گیری دقیق و اکتشافات مرتبط در زمینه مغناطیس هسته ای" دریافت کردند.

3. مجموعه تجهیزات NMR

1950 بالا می رود اسکنر prostoliniowy، گردآوری شده توسط بندیکت کاسین. دستگاه در این نسخه تا اوایل دهه 70 با داروهای مختلف مبتنی بر ایزوتوپ های رادیواکتیو برای تصویربرداری از اندام های بدن استفاده می شد.

1953 گوردون براونل از موسسه فناوری ماساچوست دستگاهی را ایجاد می کند که پیشرو دوربین مدرن PET است. با کمک او، او به همراه جراح مغز و اعصاب ویلیام اچ سوئیت موفق به تشخیص تومورهای مغزی می شوند.

1955 تشدید کننده های پویا تصویر اشعه ایکس در حال توسعه هستند که امکان به دست آوردن تصاویر اشعه ایکس از تصاویر متحرک بافت ها و اندام ها را فراهم می کند. این اشعه ایکس اطلاعات جدیدی در مورد عملکردهای بدن مانند ضربان قلب و سیستم گردش خون ارائه کرده است.

1955-1958 دکتر اسکاتلندی، ایان دونالد شروع به استفاده گسترده از آزمایشات اولتراسوند برای تشخیص پزشکی می کند. او متخصص زنان است. مقاله او "بررسی توده های شکمی با اولتراسوند پالسی" که در 7 ژوئن 1958 در مجله پزشکی The Lancet منتشر شد، استفاده از فناوری اولتراسوند را تعریف کرد و اساس تشخیص قبل از تولد را پایه گذاری کرد (4).

1957 اولین آندوسکوپ فیبر نوری ساخته شد - متخصص گوارش باسیلی هیرشویتز و همکارانش از دانشگاه میشیگان یک فیبر نوری را ثبت کردند. گاستروسکوپ نیمه انعطاف پذیر.

1958 هال اسکار انگر در نشست سالانه انجمن پزشکی هسته‌ای آمریکا یک اتاق سوسوزن ارائه می‌دهد که امکان پویایی را فراهم می‌کند. تصویربرداری از اندام های انسان. این دستگاه پس از یک دهه وارد بازار می شود.

1963 دکتر دیوید کوهل تازه ضرب شده به همراه دوستش مهندس روی ادواردز اولین کار مشترک را که حاصل چندین سال آماده سازی است به جهانیان ارائه می کند: اولین دستگاه در جهان برای به اصطلاح. توموگرافی انتشاریکه به آن Mark II می گویند. در سال‌های بعد، تئوری‌ها و مدل‌های ریاضی دقیق‌تری ایجاد شد، مطالعات متعددی انجام شد و ماشین‌های پیشرفته‌تر و بیشتر ساخته شدند. سرانجام، در سال 1976، جان کیز اولین دستگاه SPECT - توموگرافی تک فوتونی را بر اساس تجربه کول و ادواردز ایجاد کرد.

1967-1971 با استفاده از روش جبری استفان کازمرز، مهندس برق انگلیسی، گادفری هاونسفیلد، مبانی نظری توموگرافی کامپیوتری را ایجاد می کند. در سال‌های بعد، او اولین دستگاه سی‌تی‌اسکن EMI را ساخت (5)، که در سال 1971، اولین معاینه یک فرد در بیمارستان اتکینسون مورلی در ویمبلدون انجام شد. این دستگاه در سال 1973 به تولید رسید. در سال 1979، هانسفیلد به همراه فیزیکدان آمریکایی، آلن ام. کورمک، به دلیل مشارکت در توسعه توموگرافی کامپیوتری، جایزه نوبل را دریافت کردند.

5. اسکنر EMI

1973 شیمیدان آمریکایی پل لاتربر (6) کشف کرد که با معرفی گرادیان های میدان مغناطیسی که از یک ماده معین می گذرد، می توان آن را تجزیه و تحلیل کرد و به ترکیب این ماده پی برد. دانشمند از این تکنیک برای ایجاد تصویری استفاده می کند که آب معمولی و سنگین را تشخیص می دهد. پیتر منسفیلد، فیزیکدان انگلیسی، بر اساس کار خود، نظریه خود را می سازد و نشان می دهد که چگونه می توان تصویری سریع و دقیق از ساختار داخلی ایجاد کرد.

نتیجه کار هر دو دانشمند یک معاینه پزشکی غیر تهاجمی بود که به عنوان تصویربرداری تشدید مغناطیسی یا MRI شناخته می شود. در سال 1977، دستگاه MRI که توسط پزشکان آمریکایی ریموند دامادیان، لری مینکوف و مایکل گلداسمیت ساخته شد، برای اولین بار برای مطالعه یک فرد مورد استفاده قرار گرفت. لاتربر و منسفیلد به طور مشترک جایزه نوبل فیزیولوژی و پزشکی 2003 را دریافت کردند.

1974 مایکل فلپس آمریکایی در حال توسعه یک دوربین توموگرافی گسیل پوزیترون (PET) است. اولین اسکنر تجاری PET به لطف کار فلپس و میشل تر-پوگوسیان، که توسعه سیستم را در EG&G ORTEC رهبری کردند، ایجاد شد. این اسکنر در سال 1974 در UCLA نصب شد. از آنجایی که سلول های سرطانی ده برابر سریعتر از سلول های طبیعی گلوکز را متابولیزه می کنند، تومورهای بدخیم به صورت نقاط روشن در اسکن PET ظاهر می شوند (7).

1976 جراح آندریاس گرونزیگ، آنژیوپلاستی عروق کرونر را در بیمارستان دانشگاه زوریخ، سوئیس ارائه می دهد. در این روش از فلوروسکوپی برای درمان تنگی عروق خونی استفاده می شود.

1978 بالا می رود رادیوگرافی دیجیتال. برای اولین بار، یک تصویر از یک سیستم اشعه ایکس به یک فایل دیجیتال تبدیل می‌شود، که می‌توان آن را برای تشخیص واضح‌تر پردازش کرد و برای تحقیقات و تحلیل‌های آتی به صورت دیجیتال ذخیره کرد.

دهه 80 داگلاس بوید روش توموگرافی پرتو الکترونی را معرفی می کند. اسکنرهای EBT از یک پرتو الکترون با کنترل مغناطیسی برای ایجاد حلقه ای از اشعه ایکس استفاده کردند.

1984 اولین تصویربرداری سه بعدی با استفاده از رایانه های دیجیتال و داده های CT یا MRI ظاهر می شود که در نتیجه تصاویر سه بعدی از استخوان ها و اندام ها ایجاد می شود.

1989 توموگرافی کامپیوتری اسپیرال (سی تی اسپیرال) استفاده می شود. این آزمایشی است که حرکت چرخشی پیوسته سیستم آشکارساز لامپ و حرکت میز روی سطح آزمایش را ترکیب می کند (8). یکی از مزایای مهم توموگرافی مارپیچ کاهش زمان معاینه است (به شما امکان می دهد در یک اسکن چند ثانیه تصویری از چندین ده لایه را به دست آورید)، مجموعه ای از قرائت ها از کل حجم، از جمله لایه های اندام، که بین اسکن با سی تی سنتی و همچنین تبدیل بهینه اسکن به لطف نرم افزار جدید بود. پیشگام روش جدید، مدیر تحقیق و توسعه زیمنس، دکتر Willy A. Kalender بود. تولیدکنندگان دیگر به زودی راه زیمنس را دنبال کردند.

8. طرح توموگرافی کامپیوتری مارپیچی

1993 یک تکنیک تصویربرداری اکوپلانار (EPI) ایجاد کنید که به سیستم‌های MRI اجازه می‌دهد سکته مغزی حاد را در مراحل اولیه تشخیص دهند. EPI همچنین تصویربرداری عملکردی، به عنوان مثال، فعالیت مغز را ارائه می دهد و به پزشکان اجازه می دهد تا عملکرد قسمت های مختلف مغز را مطالعه کنند.

1998 به اصطلاح معاینات PET چندوجهی همراه با توموگرافی کامپیوتری. این کار توسط دکتر دیوید دبلیو تاونسند از دانشگاه پیتسبورگ به همراه ران نات، متخصص سیستم های PET انجام شد. این فرصت های بزرگی را برای تصویربرداری متابولیک و تشریحی بیماران سرطانی باز کرده است. اولین نمونه اولیه اسکنر PET/CT، طراحی و ساخته شده توسط CTI PET Systems در ناکسویل، تنسی، در سال 1998 راه اندازی شد.

2018 تصویربرداری زیستی MARS تکنیک رنگ i را معرفی می کند تصویربرداری پزشکی سه بعدی (9) که به جای عکس های سیاه و سفید از داخل بدن، کیفیت کاملاً جدیدی را در پزشکی ارائه می دهد - تصاویر رنگی.

نوع جدید اسکنر از فناوری Medipix استفاده می‌کند که اولین بار برای دانشمندان سازمان اروپایی تحقیقات هسته‌ای (CERN) برای ردیابی ذرات در برخورد دهنده بزرگ هادرون با استفاده از الگوریتم‌های کامپیوتری توسعه یافت. اسکنر به جای ثبت اشعه ایکس در حین عبور از بافت ها و نحوه جذب آنها، سطح انرژی دقیق اشعه ایکس را هنگام برخورد با قسمت های مختلف بدن تعیین می کند. سپس نتایج را به رنگ های مختلف تبدیل می کند تا با استخوان ها، ماهیچه ها و سایر بافت ها مطابقت داشته باشد.

9. بخش رنگی مچ دست، ساخته شده با استفاده از فناوری MARS Bioimaging.

طبقه بندی تصویربرداری پزشکی

1. اشعه ایکس (اشعه ایکس) این یک اشعه ایکس از بدن با پرتاب اشعه ایکس بر روی یک فیلم یا آشکارساز است. بافت های نرم پس از تزریق ماده حاجب قابل مشاهده هستند. این روش که عمدتاً در تشخیص سیستم اسکلتی استفاده می شود، با دقت کم و کنتراست کم مشخص می شود. علاوه بر این، تابش اثر منفی دارد - 99٪ از دوز توسط ارگانیسم آزمایش جذب می شود.

2. توموگرافی (یونانی - مقطع) - نام جمعی روش های تشخیصی که شامل به دست آوردن تصویری از مقطع بدن یا بخشی از آن است. روش های توموگرافی به چند گروه تقسیم می شوند:

• سونوگرافی (سونوگرافی) روشی غیر تهاجمی است که از پدیده موجی صدا در مرزهای رسانه های مختلف استفاده می کند. از مبدل های اولتراسونیک (2-5 مگاهرتز) و پیزوالکتریک استفاده می کند. تصویر در زمان واقعی حرکت می کند.
• توموگرافی کامپیوتری (CT) از اشعه ایکس کنترل شده توسط کامپیوتر برای ایجاد تصاویری از بدن استفاده می کند. استفاده از اشعه ایکس سی تی را به اشعه ایکس نزدیک می کند، اما اشعه ایکس و توموگرافی کامپیوتری اطلاعات متفاوتی را ارائه می دهند. درست است که یک رادیولوژیست مجرب نیز می تواند محل سه بعدی تومور را از تصویر اشعه ایکس استنباط کند، اما اشعه ایکس، برخلاف سی تی اسکن، ذاتاً دو بعدی است.
• تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) - این نوع توموگرافی از امواج رادیویی برای بررسی بیمارانی که در یک میدان مغناطیسی قوی قرار گرفته اند استفاده می کند. تصویر حاصل بر اساس امواج رادیویی ساطع شده از بافت های مورد بررسی است که بسته به محیط شیمیایی سیگنال های کم و بیش شدیدی تولید می کند. تصویر بدن بیمار را می توان به عنوان داده های کامپیوتری ذخیره کرد. MRI، مانند CT، تصاویر XNUMXD و XNUMXD تولید می کند، اما گاهی اوقات روش بسیار حساس تری است، به ویژه برای تشخیص بافت های نرم.
• توموگرافی گسیل پوزیترون (PET) - ثبت تصاویر کامپیوتری از تغییرات متابولیسم قند در بافت ها. به بیمار ماده ای تزریق می شود که ترکیبی از قند و قند دارای برچسب ایزوتوپی است. دومی امکان یافتن محل سرطان را فراهم می کند، زیرا سلول های سرطانی مولکول های قند را موثرتر از سایر بافت های بدن می گیرند. پس از مصرف قند نشاندار شده با رادیواکتیو، بیمار حدوداً دراز می کشد.
• 60 دقیقه در حالی که قند مشخص شده در بدنش می چرخد. در صورت وجود تومور در بدن، قند باید به طور موثر در آن انباشته شود. سپس بیمار، که روی میز گذاشته شده است، به تدریج به اسکنر PET - 6-7 بار در 45-60 دقیقه وارد می شود. اسکنر PET برای تعیین توزیع قند در بافت های بدن استفاده می شود. به لطف تجزیه و تحلیل CT و PET، یک نئوپلاسم احتمالی را می توان بهتر توصیف کرد. تصویر پردازش شده توسط کامپیوتر توسط رادیولوژیست تجزیه و تحلیل می شود. PET می تواند ناهنجاری ها را حتی زمانی که روش های دیگر طبیعی بودن بافت را نشان می دهد، تشخیص دهد. همچنین تشخیص عود سرطان و تعیین اثربخشی درمان را امکان پذیر می کند - با کوچک شدن تومور، سلول های آن کمتر و کمتر قند را متابولیزه می کنند.
• توموگرافی انتشار تک فوتون (SPECT) - تکنیک توموگرافی در زمینه پزشکی هسته ای. با کمک تابش گاما، به شما امکان می دهد یک تصویر فضایی از فعالیت بیولوژیکی هر قسمت از بدن بیمار ایجاد کنید. این روش به شما اجازه می دهد تا جریان خون و متابولیسم را در یک منطقه خاص تجسم کنید. از رادیوداروها استفاده می کند. آنها ترکیبات شیمیایی متشکل از دو عنصر هستند - یک ردیاب که یک ایزوتوپ رادیواکتیو است و یک حامل که می تواند در بافت ها و اندام ها رسوب کند و بر سد خونی مغزی غلبه کند. ناقلین اغلب دارای خاصیت اتصال انتخابی به آنتی بادی های سلول تومور هستند. آنها در مقادیر متناسب با متابولیسم قرار می گیرند. 
• توموگرافی انسجام نوری (OCT) - یک روش جدید شبیه به سونوگرافی، اما بیمار با پرتو نور (تداخل سنج) کاوش می شود. برای معاینه چشم در پوست و دندانپزشکی استفاده می شود. نور پس پراکنده موقعیت مکان هایی را در طول مسیر پرتو نور نشان می دهد که ضریب شکست تغییر می کند.

3. سینتی گرافی - ما در اینجا تصویری از اندام ها و مهمتر از همه فعالیت آنها را با استفاده از دوزهای کوچک ایزوتوپ های رادیواکتیو (رادیوداروها) دریافت می کنیم. این تکنیک بر اساس رفتار برخی داروها در بدن است. آنها به عنوان وسیله ای برای ایزوتوپ مورد استفاده عمل می کنند. داروی برچسب گذاری شده در اندام مورد مطالعه تجمع می یابد. ایزوتوپ رادیویی تشعشعات یونیزان (اغلب تابش گاما) را منتشر می کند که به خارج از بدن نفوذ می کند، جایی که به اصطلاح دوربین گاما ضبط می شود.