imatge mèdica

El 1896, Wilhelm Roentgen va descobrir els raigs X, i el 1900, la primera radiografia de tòrax. Després ve el tub de raigs X. I com es veu avui. Ho trobareu a l'article següent.

1806 Philippe Bozzini desenvolupa l'endoscopi a Mainz, publicant en l'ocasió "Der Lichtleiter" - un llibre de text sobre l'estudi dels recessos del cos humà. El primer a utilitzar aquest dispositiu en una operació reeixida va ser el francès Antonin Jean Desormeaux. Abans de la invenció de l'electricitat, s'utilitzaven fonts de llum externes per examinar la bufeta, l'úter i el còlon, així com les cavitats nasals.

1. La primera radiografia - la mà de l'esposa de Roentgen

1896 Wilhelm Roentgen descobreix els raigs X i la seva capacitat de penetrar en sòlids. Els primers especialistes als quals va mostrar els seus "roentgenogrames" no van ser els metges, sinó els col·legues de Roentgen, els físics (1). El potencial clínic d'aquesta invenció es va reconèixer unes setmanes més tard, quan es va publicar una radiografia d'un fragment de vidre al dit d'un nen de quatre anys en una revista mèdica. Durant els propers anys, la comercialització i la producció massiva de tubs de raigs X van estendre la nova tecnologia per tot el món.

1900 Primera radiografia de tòrax. L'ús generalitzat de la radiografia de tòrax va permetre detectar en una fase precoç la tuberculosi, que en aquell moment era una de les causes de mort més freqüents.

1906-1912 Els primers intents d'utilitzar agents de contrast per a un millor examen d'òrgans i vasos.

1913 Està sorgint un tub de raigs X real, anomenat tub de buit de càtode calent, que utilitza una font d'electrons controlada eficient a causa del fenomen de l'emissió tèrmica. Va obrir una nova era en la pràctica radiològica mèdica i industrial. El seu creador va ser l'inventor nord-americà William D. Coolidge (2), conegut popularment com el "pare del tub de raigs X". Juntament amb una graella mòbil creada pel radiòleg de Chicago Hollis Potter, la làmpada Coolidge va fer de la radiografia una eina inestimable per als metges durant la Primera Guerra Mundial.

1916 No totes les radiografies eren fàcils de llegir: de vegades, teixits o objectes enfosquien el que s'estava examinant. Per això, el dermatòleg francès André Bocage va desenvolupar un mètode d'emissió de raigs X des de diferents angles, que va eliminar aquestes dificultats. Seva .

1919 Apareix la pneumoencefalografia, que és un procediment diagnòstic invasiu del sistema nerviós central. Consistia en substituir part del líquid cefaloraquidi per aire, oxigen o heli, introduït mitjançant una punció al canal raquidi, i realitzar una radiografia del cap. Els gasos estaven ben contrastats amb el sistema ventricular del cervell, fet que permetia obtenir una imatge dels ventricles. El mètode va ser àmpliament utilitzat a mitjans del segle XX, però va ser abandonat gairebé completament als anys 80, ja que l'examen era extremadament dolorós per al pacient i s'associava amb un greu risc de complicacions.

Anys 30 i 40 En medicina física i rehabilitació, l'energia de les ones ultrasòniques comença a ser àmpliament utilitzada. El rus Sergey Sokolov està experimentant amb l'ús d'ultrasons per trobar defectes metàl·liques. El 1939, utilitza una freqüència de 3 GHz, que, però, no proporciona una resolució d'imatge satisfactòria. L'any 1940, Heinrich Gohr i Thomas Wedekind de la Universitat de Medicina de Colònia, Alemanya, van presentar en el seu article "Der Ultraschall in der Medizin" la possibilitat de diagnòstics per ultrasons basats en tècniques d'eco-reflex similars a les utilitzades en la detecció de defectes metàl·liques. .

Els autors van plantejar la hipòtesi que aquest mètode permetria la detecció de tumors, exsudats o abscessos. Tanmateix, no van poder publicar resultats convincents dels seus experiments. També es coneixen els experiments mèdics ultrasònics de l'austríac Karl T. Dussik, neuròleg de la Universitat de Viena a Àustria, iniciats a finals dels anys 30.

1937 El matemàtic polonès Stefan Kaczmarz formula en el seu treball "Tècnica de reconstrucció algebraica" els fonaments teòrics del mètode de reconstrucció algebraica, que després es va aplicar a la tomografia computada i al processament de senyals digitals.

Anys seixanta. La introducció d'una imatge tomogràfica mitjançant un tub de raigs X girat al voltant del cos del pacient o dels òrgans individuals. Això va permetre veure els detalls de l'anatomia i els canvis patològics en les seccions.

1946 Els físics nord-americans Edward Purcell i Felix Bloch van inventar de manera independent la RMN de ressonància magnètica nuclear (3). Van ser guardonats amb el Premi Nobel de Física pel "desenvolupament de nous mètodes de mesura precisa i descobriments relacionats en el camp del magnetisme nuclear".

3. Conjunt d'equips de RMN

1950 puja escàner rectilini, compilat per Benedict Cassin. El dispositiu d'aquesta versió es va utilitzar fins a principis dels anys 70 amb diversos productes farmacèutics basats en isòtops radioactius per a la imatge dels òrgans de tot el cos.

1953 Gordon Brownell, de l'Institut Tecnològic de Massachusetts, crea un dispositiu que és el precursor de la moderna càmera PET. Amb la seva ajuda, ell, juntament amb el neurocirurgià William H. Sweet, aconsegueix diagnosticar tumors cerebrals.

1955 S'estan desenvolupant intensificadors d'imatge de raigs X dinàmics que permeten obtenir imatges de raigs X d'imatges en moviment de teixits i òrgans. Aquestes radiografies han proporcionat nova informació sobre les funcions corporals com ara el batec del cor i el sistema circulatori.

1955-1958 El metge escocès Ian Donald comença a utilitzar àmpliament les proves d'ecografia per al diagnòstic mèdic. És ginecòleg. El seu article "Investigation of Abdominal Masses with Pulsed Ultrasound", publicat el 7 de juny de 1958 a la revista mèdica The Lancet, va definir l'ús de la tecnologia d'ultrasò i va establir les bases per al diagnòstic prenatal (4).

1957 Es desenvolupa el primer endoscopi de fibra òptica: el gastroenteròleg Basili Hirshowitz i els seus col·legues de la Universitat de Michigan patenten una fibra òptica, gastroscopi semiflexible.

1958 Hal Oscar Anger presenta a la reunió anual de la Societat Americana de Medicina Nuclear una cambra de centelleig que permet la dinàmica imatge d'òrgans humans. El dispositiu entra al mercat després d'una dècada.

1963 El Dr. David Kuhl, acabat d'encunyar, juntament amb el seu amic, l'enginyer Roy Edwards, presenten al món el primer treball conjunt, fruit de diversos anys de preparació: el primer aparell del món per a l'anomenat. tomografia d'emissióque anomenen Mark II. En els anys següents es van desenvolupar teories i models matemàtics més precisos, es van realitzar nombrosos estudis i es van construir màquines cada cop més avançades. Finalment, l'any 1976, John Keyes crea la primera màquina SPECT -tomografia d'emissió de fotons únics- basada en l'experiència de Cool i Edwards.

1967-1971 Utilitzant el mètode algebraic de Stefan Kaczmarz, l'enginyer elèctric anglès Godfrey Hounsfield crea els fonaments teòrics de la tomografia computada. En els anys següents, construeix el primer escàner TC EMI en funcionament (5), sobre el qual, l'any 1971, es realitza el primer examen d'una persona a l'Hospital Atkinson Morley de Wimbledon. El dispositiu es va posar en producció l'any 1973. El 1979, Hounsfield, juntament amb el físic nord-americà Allan M. Cormack, van rebre el Premi Nobel per la seva contribució al desenvolupament de la tomografia computada.

5. Escàner EMI

1973 El químic nord-americà Paul Lauterbur (6) va descobrir que introduint gradients d'un camp magnètic que travessa una determinada substància es pot analitzar i esbrinar la composició d'aquesta substància. El científic utilitza aquesta tècnica per crear una imatge que distingeix entre aigua normal i pesada. A partir del seu treball, el físic anglès Peter Mansfield construeix la seva pròpia teoria i mostra com fer una imatge ràpida i precisa de l'estructura interna.

El resultat del treball d'ambdós científics va ser un examen mèdic no invasiu, conegut com a ressonància magnètica o ressonància magnètica. El 1977, la màquina de ressonància magnètica, desenvolupada pels metges nord-americans Raymond Damadian, Larry Minkoff i Michael Goldsmith, es va utilitzar per primera vegada per examinar una persona. Lauterbur i Mansfield van rebre conjuntament el Premi Nobel de Fisiologia o Medicina 2003.

1974 El nord-americà Michael Phelps està desenvolupant una càmera de tomografia per emissió de positrons (PET). El primer escàner PET comercial es va crear gràcies al treball de Phelps i Michel Ter-Poghosyan, que van liderar el desenvolupament del sistema a EG&G ORTEC. L'escàner es va instal·lar a UCLA el 1974. Com que les cèl·lules canceroses metabolitzen la glucosa deu vegades més ràpid que les cèl·lules normals, els tumors malignes apareixen com a punts brillants en una exploració PET (7).

1976 El cirurgià Andreas Grünzig presenta l'angioplàstia coronària a l'Hospital Universitari de Zuric, Suïssa. Aquest mètode utilitza la fluoroscòpia per tractar l'estenosi dels vasos sanguinis.

1978 puja radiografia digital. Per primera vegada, una imatge d'un sistema de raigs X es converteix en un fitxer digital, que després es pot processar per a un diagnòstic més clar i emmagatzemat digitalment per a futures investigacions i anàlisis.

Anys seixanta. Douglas Boyd introdueix el mètode de tomografia per feix d'electrons. Els escàners EBT van utilitzar un feix d'electrons controlat magnèticament per crear un anell de raigs X.

1984 Apareixen les primeres imatges en 3D amb ordinadors digitals i dades de TC o ressonància magnètica, donant lloc a imatges en XNUMXD d'ossos i òrgans.

1989 S'utilitza la tomografia computaritzada en espiral (TC espiral). Es tracta d'una prova que combina un moviment de rotació continu del sistema de llum-detector i el moviment de la taula sobre la superfície de prova (8). Un avantatge important de la tomografia en espiral és la reducció del temps d'examen (permet obtenir una imatge de diverses desenes de capes en una exploració de diversos segons), la recollida de lectures de tot el volum, incloses les capes de l'òrgan, que es trobaven entre exploracions amb TC tradicional, així com la transformació òptima de l'exploració gràcies al nou programari. El pioner del nou mètode va ser el Dr. Willy A. Kalender, Director d'Investigació i Desenvolupament de Siemens. Altres fabricants aviat van seguir els passos de Siemens.

8. Esquema de tomografia computada en espiral

1993 Desenvolupar una tècnica d'imatge ecoplanar (EPI) que permeti als sistemes de ressonància magnètica detectar l'ictus agut en una fase inicial. L'EPI també proporciona imatges funcionals, per exemple, de l'activitat cerebral, cosa que permet als metges estudiar la funció de diferents parts del cervell.

1998 Els anomenats exàmens PET multimodals juntament amb la tomografia computada. Ho va fer el Dr. David W. Townsend de la Universitat de Pittsburgh, juntament amb Ron Nutt, especialista en sistemes PET. Això ha obert grans oportunitats per a la imatge metabòlica i anatòmica dels pacients amb càncer. El primer prototip d'escàner PET/TC, dissenyat i construït per CTI PET Systems a Knoxville, Tennessee, va entrar en funcionament el 1998.

2018 MARS Bioimaging introdueix la tècnica del color i Imatge mèdica XNUMXD (9), que, en lloc de fotografies en blanc i negre de l'interior del cos, ofereix una qualitat completament nova en medicina: imatges en color.

El nou tipus d'escàner utilitza la tecnologia Medipix, desenvolupada per primer cop per als científics de l'Organització Europea per a la Recerca Nuclear (CERN) per fer un seguiment de partícules al Gran Col·lisionador d'Hadrons mitjançant algorismes informàtics. En lloc d'enregistrar els raigs X mentre passen a través dels teixits i com s'absorbeixen, l'escàner determina el nivell d'energia exacte dels raigs X a mesura que incideixen en diferents parts del cos. A continuació, converteix els resultats en diferents colors perquè coincideixin amb els ossos, els músculs i altres teixits.

9. Secció de color del canell, realitzada amb la tecnologia MARS Bioimaging.

Classificació de la imatge mèdica

1. Roentgen (radiografia) es tracta d'una radiografia del cos amb la projecció de raigs X sobre una pel·lícula o detector. Els teixits tous es visualitzen després de la injecció de contrast. El mètode, que s'utilitza principalment en el diagnòstic del sistema esquelètic, es caracteritza per una baixa precisió i baix contrast. A més, la radiació té un efecte negatiu: el 99% de la dosi és absorbida per l'organisme de prova.

2. tomografia (grec - secció transversal) - el nom col·lectiu dels mètodes de diagnòstic, que consisteixen a obtenir una imatge d'una secció transversal d'un cos o part d'aquest. Els mètodes tomogràfics es divideixen en diversos grups:

• Ultrasò (ultrasò) és un mètode no invasiu que utilitza els fenòmens ondulatoris del so als límits de diversos mitjans. Utilitza transductors ultrasònics (2-5 MHz) i piezoelèctrics. La imatge es mou en temps real;
• tomografia computada (TC) utilitza raigs X controlats per ordinador per crear imatges del cos. L'ús de raigs X apropa la TC als raigs X, però les radiografies i la tomografia computeritzada proporcionen informació diferent. És cert que un radiòleg experimentat també pot inferir la localització tridimensional d'un tumor, per exemple, a partir d'una imatge de raigs X, però els raigs X, a diferència de les exploracions TC, són inherentment bidimensionals;
• imatge per ressonància magnètica (MRI) - aquest tipus de tomografia utilitza ones de ràdio per examinar pacients situats en un camp magnètic fort. La imatge resultant es basa en ones de ràdio emeses pels teixits examinats, que generen senyals més o menys intensos segons l'entorn químic. La imatge corporal del pacient es pot desar com a dades d'ordinador. La ressonància magnètica, com la TC, produeix imatges XNUMXD i XNUMXD, però de vegades és un mètode molt més sensible, especialment per distingir els teixits tous;
• tomografia per emissió de positrons (PET) - Registre d'imatges per ordinador dels canvis en el metabolisme del sucre que es produeixen als teixits. S'injecta al pacient una substància que és una combinació de sucre i sucre marcat isotòpicament. Aquest últim permet localitzar el càncer, ja que les cèl·lules canceroses absorbeixen les molècules de sucre de manera més eficient que altres teixits del cos. Després de la ingestió de sucre marcat radioactivament, el pacient s'estira durant aprox.
• 60 minuts mentre el sucre marcat circula pel seu cos. Si hi ha un tumor al cos, el sucre s'ha d'acumular de manera eficient. A continuació, el pacient, posat sobre la taula, s'introdueix gradualment a l'escàner PET - 6-7 vegades en 45-60 minuts. L'escàner PET s'utilitza per determinar la distribució del sucre als teixits corporals. Gràcies a l'anàlisi de TC i PET, es pot descriure millor una possible neoplàsia. La imatge processada per ordinador és analitzada per un radiòleg. La PET pot detectar anomalies fins i tot quan altres mètodes indiquen la naturalesa normal del teixit. També permet diagnosticar les recaigudes del càncer i determinar l'eficàcia del tractament: a mesura que el tumor es redueix, les seves cèl·lules metabolitzen cada cop menys sucre;
• Tomografia per emissió de fotó únic (SPECT) – tècnica tomogràfica en l'àmbit de la medicina nuclear. Amb l'ajuda de la radiació gamma, permet crear una imatge espacial de l'activitat biològica de qualsevol part del cos del pacient. Aquest mètode permet visualitzar el flux sanguini i el metabolisme en una àrea determinada. Utilitza radiofàrmacs. Són compostos químics formats per dos elements: un traçador, que és un isòtop radioactiu, i un portador que es pot dipositar en teixits i òrgans i superar la barrera hematoencefàlica. Els portadors sovint tenen la propietat d'unir-se selectivament als anticossos de cèl·lules tumorals. S'instal·len en quantitats proporcionals al metabolisme; 
• Tomografia de coherència òptica (OCT) - un nou mètode similar a l'ecografia, però el pacient és sondat amb un feix de llum (interferòmetre). S'utilitza per a exàmens oculars en dermatologia i odontologia. La llum retrodispersada indica la posició dels llocs al llarg del recorregut del feix de llum on canvia l'índex de refracció.

3. Escintigrafia - obtenim aquí una imatge dels òrgans, i sobretot de la seva activitat, utilitzant petites dosis d'isòtops radioactius (radiofarmacèutics). Aquesta tècnica es basa en el comportament de determinats productes farmacèutics a l'organisme. Actuen com a vehicle de l'isòtop utilitzat. El fàrmac marcat s'acumula a l'òrgan en estudi. El radioisòtop emet radiació ionitzant (la majoria de les vegades radiació gamma), penetrant fora del cos, on es grava l'anomenada càmera gamma.