едицинская изуализация

Wilhelm Roentgen ontdekte röntgenfoto's in 1896 en de eerste röntgenfoto van de borstkas in 1900. Dan verschijnt de röntgenbuis. En hoe het er vandaag de dag uitziet. Je ontdekt het in onderstaand artikel.

1806 Philippe Bozzini ontwikkelt de endoscoop in Mainz en publiceert ter gelegenheid "Der Lichtleiter" - een leerboek over de studie van de uitsparingen van het menselijk lichaam. De eerste die dit apparaat in een succesvolle operatie gebruikte, was de Fransman Antonin Jean Desormeaux. Vóór de uitvinding van elektriciteit werden externe lichtbronnen gebruikt om de blaas, de baarmoeder en de dikke darm te onderzoeken, evenals de neusholten.

1. De eerste röntgenfoto - de hand van de vrouw van Roentgen

1896 Wilhelm Röntgen ontdekt röntgenstralen en hun vermogen om vaste stoffen te penetreren. De eerste specialisten aan wie hij zijn "röntgenogrammen" liet zien, waren geen artsen, maar collega's van Roentgen - natuurkundigen (1). Het klinische potentieel van deze uitvinding werd een paar weken later erkend, toen een röntgenfoto van een glasscherf in de vinger van een vierjarig kind in een medisch tijdschrift werd gepubliceerd. In de daaropvolgende jaren verspreidden de commercialisering en massaproductie van röntgenbuizen de nieuwe technologie over de hele wereld.

1900 Eerste röntgenfoto van de thorax. Door het wijdverbreide gebruik van thoraxradiografie werd het mogelijk tuberculose, destijds een van de meest voorkomende doodsoorzaken, in een vroeg stadium op te sporen.

1906-1912 De eerste pogingen om contrastmiddelen te gebruiken voor beter onderzoek van organen en bloedvaten.

1913 Er ontstaat een echte röntgenbuis, een vacuümbuis met hete kathode genaamd, die gebruik maakt van een efficiënt gecontroleerde bron van elektronen door het fenomeen van thermionische emissie. Hij luidde een nieuw tijdperk in de medische en industriële radiologiepraktijk in. De maker ervan was de Amerikaanse uitvinder William D. Coolidge (2), in de volksmond bekend als de ‘vader van de röntgenbuis’. Samen met een bewegend raster gemaakt door radioloog Hollis Potter uit Chicago, maakte de Coolidge-lamp radiografie tot een hulpmiddel van onschatbare waarde voor artsen tijdens de Eerste Wereldoorlog.

1916 Niet alle röntgenfoto's waren gemakkelijk te lezen; soms verduisterde weefsel of voorwerpen wat er werd onderzocht. Daarom ontwikkelde de Franse dermatoloog Andre Bocage een methode om röntgenstralen onder verschillende hoeken uit te zenden, waardoor dergelijke problemen werden geëlimineerd. Zijn .

1919 Er verschijnt pneumo-encefalografie, een invasieve diagnostische procedure van het centrale zenuwstelsel. Het bestond uit het vervangen van een deel van het hersenvocht door lucht, zuurstof of helium, via een punctie in het wervelkanaal ingebracht en het maken van een röntgenfoto van het hoofd. De gassen contrasteerden goed met het ventriculaire systeem van de hersenen, waardoor beelden van de ventrikels konden worden verkregen. De methode werd halverwege de twintigste eeuw veel gebruikt, maar werd in de jaren 80 vrijwel geheel verlaten, omdat het onderzoek uiterst pijnlijk was voor de patiënt en een ernstig risico op complicaties met zich meebracht.

Jaren 30 en 40 De energie van ultrasone golven begint op grote schaal te worden gebruikt in de fysische geneeskunde en revalidatie. De Rus Sergei Sokolov experimenteert met het gebruik van echografie om metaaldefecten op te sporen. In 1939 gebruikt het een frequentie van 3 GHz, wat echter geen bevredigende beeldresolutie oplevert. In 1940 presenteerden Heinrich Gore en Thomas Wedekind van de Medische Universiteit van Keulen, Duitsland, in hun artikel "Der Ultraschall in der Medizin" de mogelijkheid van ultrasone diagnostiek op basis van echo-reflextechnieken vergelijkbaar met die welke worden gebruikt bij het opsporen van defecten in metalen. .

De auteurs veronderstelden dat deze methode de detectie van tumoren, exsudaten of abcessen mogelijk zou maken. Ze waren echter niet in staat overtuigende resultaten van hun experimenten te publiceren. Ook bekend zijn de medische experimenten met echografie van de Oostenrijker Karl T. Dussick, een neuroloog aan de Universiteit van Wenen in Oostenrijk, die eind jaren dertig begonnen.

1937 De Poolse wiskundige Stefan Kaczmarz formuleert in zijn werk “Algebraic Reconstruction Technique” de theoretische grondslagen van de algebraïsche reconstructiemethode, die vervolgens werd gebruikt in computertomografie en digitale signaalverwerking.

Jaren 40 De introductie van een tomografisch beeld met behulp van een röntgenbuis die rond het lichaam van de patiënt of individuele organen draait. Hierdoor konden we anatomische details en pathologische veranderingen in de secties zien.

1946 De Amerikaanse natuurkundigen Edward Purcell en Felix Bloch hebben onafhankelijk van elkaar kernmagnetische resonantie NMR uitgevonden (3). Ze kregen de Nobelprijs voor de natuurkunde voor ‘de ontwikkeling van nieuwe methoden voor nauwkeurige metingen en daarmee samenhangende ontdekkingen op het gebied van nucleair magnetisme’.

3. NMR-apparatuurset

1950 stijgt rechte lijnscanner, samengesteld door Benedict Cassin. Deze versie van het apparaat werd tot het begin van de jaren zeventig gebruikt met verschillende op radioactieve isotopen gebaseerde geneesmiddelen om organen door het hele lichaam in beeld te brengen.

1953 Gordon Brownell van het Massachusetts Institute of Technology maakt een apparaat dat de voorloper is van de moderne PET-camera. Met zijn hulp slagen hij en neurochirurg William H. Sweet erin hersentumoren te diagnosticeren.

1955 Er worden dynamische röntgenbeeldversterkers ontwikkeld om röntgenbeelden van bewegende beelden van weefsels en organen te produceren. Deze röntgenfoto's leverden nieuwe informatie op over lichaamsfuncties zoals het kloppend hart en het bloedvatenstelsel.

1955-1958 De Schotse arts Ian Donald begint op grote schaal echografietests te gebruiken voor medische diagnostiek. Hij beoefent gynaecologie. Zijn artikel ‘Investigation of Abdominal Masses by Pulsed Ultrasound’, gepubliceerd op 7 juni 1958 in het medische tijdschrift Lancet, definieerde het gebruik van ultrasone technologie en legde de basis voor prenatale diagnostiek (4).

1957 De eerste glasvezel-endoscoop is ontwikkeld - gastro-enteroloog Basili Hirschowitz en zijn collega's van de Universiteit van Michigan patenteren een glasvezel-endoscoop, semi-flexibele gastroscoop.

1958 Hal Oscar Anger presenteert op de jaarlijkse bijeenkomst van de American Society of Nuclear Medicine een scintillatiekamer die dynamiek mogelijk maakt visualisatie van menselijke organen. Het apparaat komt tien jaar later op de markt.

1963 De nieuw geslagen arts David Kuhl presenteert samen met zijn vriend, ingenieur Roy Edwards, hun eerste gezamenlijke werk aan de wereld, het resultaat van een aantal jaren van voorbereiding: 's werelds eerste apparaat voor de zogenaamde. emissietomografiewaaraan ze de naam Mark II geven. In de daaropvolgende jaren worden nauwkeurigere theorieën en wiskundige modellen ontwikkeld, worden talloze onderzoeken uitgevoerd en worden steeds geavanceerdere machines gebouwd. Ten slotte creëerde John Keyes in 1976 de eerste SPECT-machine - single photon-emissietomografie - gebaseerd op de ervaring van Coole en Edwards.

1967-1971 Met behulp van de algebraïsche methode van Stefan Kaczmarz legt de Engelse elektrotechnisch ingenieur Godfrey Hounsfield de theoretische basis van computertomografie. In de daaropvolgende jaren bouwde hij de eerste werkende CT-scanner, EMI (5), die in 1971 het eerste menselijke onderzoek uitvoerde in het Atkinson Morley Hospital in Wimbledon. Het apparaat werd in 1973 in productie genomen. In 1979 ontving Hounsfield samen met de Amerikaanse natuurkundige Allan M. Cormack de Nobelprijs voor hun bijdrage aan de ontwikkeling van computertomografie.

5. Elektromagnetische interferentiescanner

1973 De Amerikaanse scheikundige Paul Lauterbur (6) ontdekte dat door het introduceren van gradiënten van een magnetisch veld dat door een bepaalde stof gaat, het mogelijk is de samenstelling van deze stof te analyseren en te bepalen. De wetenschapper gebruikt deze techniek om een ​​beeld te creëren dat onderscheid maakt tussen normaal en zwaar water. Op basis van zijn werk bouwt de Engelse natuurkundige Peter Mansfield zijn eigen theorie op en laat hij zien hoe je de interne structuur snel en nauwkeurig in beeld kunt brengen.

Het resultaat van het werk van beide wetenschappers was een niet-invasieve medische test die bekend staat als magnetische resonantiebeeldvorming of MRI. In 1977 werd de MRI-machine, ontwikkeld door de Amerikaanse artsen Raymond Damadian, Larry Minkoff en Michael Goldsmith, voor het eerst gebruikt om een ​​persoon te bestuderen. Lauterbur en Mansfield ontvingen in 2003 gezamenlijk de Nobelprijs voor de Fysiologie of Geneeskunde.

1974 De Amerikaan Michael Phelps ontwikkelt een camera voor positronemissietomografie (PET). De eerste commerciële PET-scanner kwam tot stand dankzij het werk van Phelps en Michel Ter-Poghossian, die leiding gaven aan de creatie van het systeem door EG&G ORTEC. De scanner werd in 1974 bij UCLA geïnstalleerd. Omdat kankercellen glucose tien keer sneller metaboliseren dan normale cellen, verschijnen kwaadaardige tumoren als lichtpuntjes op PET-scans (7).

1976 Chirurg Andreas Grünzig presenteert coronaire angioplastiek in het Universitair Ziekenhuis Zürich, Zwitserland. Deze methode maakt gebruik van fluoroscopie om stenose van bloedvaten te behandelen.

1978 stijgt digitale radiografie. Voor het eerst wordt een beeld uit een röntgensysteem omgezet in een digitaal bestand, dat vervolgens kan worden verwerkt voor een duidelijkere diagnose en digitaal kan worden opgeslagen voor toekomstig onderzoek en analyse.

Jaren 80 Douglas Boyd introduceert de elektronenbundeltomografietechniek. Dergelijke tomografiescanners (EBT) gebruikten een magnetisch aangedreven elektronenbundel om een ​​ring van röntgenstralen te creëren.

1984 De eerste 3D-beeldverwerking wordt geïntroduceerd met behulp van digitale computers en CT- of MRI-gegevens om XNUMXD-beelden van botten en organen te creëren.

1989 Spiraalcomputertomografie (spiraal CT) wordt in gebruik genomen. Dit is een test die bestaat uit een combinatie van een continue roterende beweging van het lampdetectorsysteem en de beweging van een tafel over het testoppervlak (8). Een belangrijk voordeel van spiraaltomografie is de verkorting van de onderzoekstijd (hiermee kunt u beelden van enkele tientallen lagen verkrijgen in één scan die enkele seconden duurt), het verzamelen van metingen uit het hele volume, inclusief orgaanlagen, die zich tussen scans met traditionele CT bevonden, evenals optimale scanconversie dankzij nieuwe software. De pionier van de nieuwe methode was Siemens Research and Development Director Dr. Willi A. Kalender. Al snel volgden andere fabrikanten in de voetsporen van Siemens.

8. Schema van spiraalvormige computertomografie

1993 Een echoplanaire beeldvormingstechniek (EPI) ontwikkelen waarmee MRI-systemen een acute beroerte in een vroeg stadium kunnen detecteren. EPI biedt ook functionele beeldvorming, zoals hersenactiviteit, waardoor artsen de functie van verschillende delen van de hersenen kunnen bestuderen.

1998 De zogenaamde multimodale PET-studies samen met computertomografie. Dit werd gedaan door Dr. David W. Townsend van de Universiteit van Pittsburgh samen met Ron Nutt, een specialist in PET-systemen. Dit heeft enorme mogelijkheden geopend voor metabolische en anatomische beeldvorming van kankerpatiënten. Het eerste prototype van een PET/CT-scanner, ontworpen en gebouwd door CTI PET Systems in Knoxville, Tennessee, werd in 1998 in gebruik genomen.

2018 MARS Bioimaging presenteert color i-technologie XNUMXD medische beeldvorming (9), dat in plaats van zwart-witfoto's van de binnenkant van het lichaam een ​​geheel nieuwe kwaliteit in de geneeskunde biedt: kleurenafbeeldingen.

Het nieuwe type scanner maakt gebruik van Medipix-technologie, die voor het eerst werd ontwikkeld voor wetenschappers van de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek (CERN) om deeltjes in de Large Hadron Collider te volgen met behulp van computeralgoritmen. In plaats van röntgenstralen vast te leggen terwijl ze door weefsel gaan en hoe ze worden geabsorbeerd, detecteert de scanner het exacte energieniveau van de röntgenstralen wanneer ze verschillende delen van het lichaam raken. Vervolgens worden de resultaten omgezet in verschillende kleuren die overeenkomen met botten, spieren en andere weefsels.

9. Gekleurd gedeelte van de pols, gemaakt met behulp van MARS Bioimaging-technologie.

Classificatie van medische beeldvorming

1. Röntgen (röntgenfoto) dit is een röntgenfoto van het lichaam met de projectie van röntgenstralen op een film of detector. Zachte weefsels worden gevisualiseerd na contrastinjectie. De methode, die voornamelijk wordt gebruikt bij de diagnose van het skeletstelsel, wordt gekenmerkt door een lage nauwkeurigheid en een laag contrast. Bovendien heeft straling een negatief effect - 99% van de dosis wordt door het testorganisme opgenomen.

2. tomografie (Grieks - dwarsdoorsnede) - de verzamelnaam van diagnostische methoden waarbij een beeld wordt verkregen van een dwarsdoorsnede van het lichaam of een deel ervan. Tomografische methoden zijn onderverdeeld in verschillende groepen:

• Echografie (echografie) is een niet-invasieve methode die gebruik maakt van de golfverschijnselen van geluid op de grenzen van verschillende media. Het maakt gebruik van ultrasone (2-5 MHz) en piëzo-elektrische transducers. Het beeld beweegt in realtime;
• computertomografie (CT) maakt gebruik van computergestuurde röntgenstralen om afbeeldingen van het lichaam te maken. Het gebruik van röntgenstralen brengt CT dichter bij röntgenstralen, maar röntgenstralen en computertomografie geven andere informatie. Weliswaar kan een ervaren radioloog de driedimensionale locatie van bijvoorbeeld een tumor ook afleiden uit een röntgenfoto, maar röntgenfoto's zijn, in tegenstelling tot CT-scans, inherent tweedimensionaal;
• magnetische resonantie beeldvorming (MRI) - dit type tomografie maakt gebruik van radiogolven om patiënten te onderzoeken die in een sterk magnetisch veld zijn geplaatst. Het resulterende beeld is gebaseerd op radiogolven die worden uitgezonden door de onderzochte weefsels, die meer of minder intense signalen genereren, afhankelijk van de chemische omgeving. Het lichaamsbeeld van de patiënt kan worden opgeslagen als computergegevens. MRI produceert, net als CT, XNUMXD en XNUMXD beelden, maar is soms een veel gevoeligere methode, vooral voor het onderscheiden van zachte weefsels;
• positron emissie tomografie (PET) - registratie van computerbeelden van in weefsels optredende veranderingen in de suikerstofwisseling. De patiënt wordt geïnjecteerd met een stof die een combinatie is van suiker en isotopisch gelabelde suiker. Dit laatste maakt het mogelijk om de kanker te lokaliseren, aangezien kankercellen suikermoleculen efficiënter opnemen dan andere weefsels in het lichaam. Na inname van radioactief gelabelde suiker gaat de patiënt ca.
• 60 minuten terwijl de gemarkeerde suiker in zijn lichaam circuleert. Als er een tumor in het lichaam is, moet er op efficiënte wijze suiker in worden opgehoopt. Vervolgens wordt de patiënt, op tafel gelegd, geleidelijk in de PET-scanner geïntroduceerd - 6-7 keer binnen 45-60 minuten. De PET-scanner wordt gebruikt om de verdeling van suiker in lichaamsweefsels te bepalen. Dankzij de analyse van CT en PET kan een mogelijk neoplasma beter worden beschreven. Het door de computer verwerkte beeld wordt geanalyseerd door een radioloog. PET kan afwijkingen detecteren, zelfs wanneer andere methoden wijzen op de normale aard van het weefsel. Het maakt het ook mogelijk om terugvallen van kanker te diagnosticeren en de effectiviteit van de behandeling te bepalen - naarmate de tumor kleiner wordt, metaboliseren de cellen steeds minder suiker;
• Enkelvoudige fotonenemissietomografie (SPECT) – tomografische techniek op het gebied van de nucleaire geneeskunde. Met behulp van gammastraling kunt u een ruimtelijk beeld creëren van de biologische activiteit van elk deel van het lichaam van de patiënt. Met deze methode kunt u de bloedstroom en het metabolisme in een bepaald gebied visualiseren. Het maakt gebruik van radiofarmaca. Het zijn chemische verbindingen die uit twee elementen bestaan: een tracer, een radioactieve isotoop, en een drager die in weefsels en organen kan worden afgezet en de bloed-hersenbarrière kan overwinnen. Dragers hebben vaak de eigenschap zich selectief te binden aan antistoffen tegen tumorcellen. Ze bezinken in hoeveelheden die evenredig zijn met het metabolisme; 
• optische coherentietomografie (OCT) - een nieuwe methode vergelijkbaar met echografie, maar de patiënt wordt gesondeerd met een lichtstraal (interferometer). Gebruikt voor oogonderzoeken in de dermatologie en tandheelkunde. Terugverstrooid licht geeft de positie aan van plaatsen langs het pad van de lichtstraal waar de brekingsindex verandert.

3. Scintigrafie - we krijgen hier een beeld van organen, en vooral hun activiteit, met behulp van kleine doses radioactieve isotopen (radiofarmaceutica). Deze techniek is gebaseerd op het gedrag van bepaalde geneesmiddelen in het lichaam. Ze fungeren als een voertuig voor de gebruikte isotoop. Het gelabelde medicijn hoopt zich op in het orgaan dat wordt bestudeerd. De radio-isotoop zendt ioniserende straling uit (meestal gammastraling), die buiten het lichaam doordringt, waar de zogenaamde gammacamera wordt opgenomen.