醫學影像
威廉·倫琴 (Wilhelm Roentgen) 於 1896 年發現了 X 射線，並於 1900 年發現了第一張胸部 X 射線。 然後 X 光管出現。 以及今天的樣子。 您將在下面的文章中找到答案。
1806 Philippe Bozzini 在美因茨開發了內窺鏡，並出版了“Der Lichtleiter”——一本關於人體凹陷研究的教科書。 第一個使用這個裝置成功手術的是法國人Antonin Jean Desormeaux。 在電發明之前，外部光源被用來檢查膀胱、子宮、結腸以及鼻腔。
1.第一張X光——倫琴妻子的手
1896 威廉·倫琴 (Wilhelm Roentgen) 發現了 X 射線及其穿透固體的能力。 他向他展示“X 光圖”的第一批專家不是醫生，而是倫琴的同事——物理學家 (1)。 幾週後，當一名四歲兒童手指上的一塊玻璃碎片的 X 射線照片發表在醫學雜誌上時，這項發明的臨床潛力得到了認可。 在接下來的幾年裡，X 射線管的商業化和大規模生產使這項新技術傳遍了全世界。
1900 第一次胸部 X 光檢查。 胸部X光檢查的廣泛使用使得早期發現結核病成為可能，結核病是當時最常見的死亡原因之一。
1906-1912 首次嘗試使用顯影劑更好地檢查器官和血管。
1913 一種稱為熱陰極真空管的真正 X 射線管出現了，它透過熱電子發射現象使用有效的受控電子源。 他開創了醫學和工業放射學實踐的新時代。 它的創造者是美國發明家威廉·D·柯立芝 (William D. Coolidge) (2)，俗稱「X 射線管之父」。 柯立芝燈與芝加哥放射科醫生霍利斯·波特創建的移動網格一起，使放射線照相術成為第一次世界大戰期間醫生的寶貴工具。
1916 並非所有 X 光片都易於讀取——有時組織或物體遮住了檢查的內容。 於是法國皮膚科醫生安德烈·博卡奇開發了一種以不同角度發射X射線的方法，消除了這樣的困難。 他的 。
1919 出現了氣腦描記術，這是一種中樞神經系統的侵入性診斷程序。 它包括用空氣、氧氣或氦氣替換部分腦脊髓液，透過穿刺引入椎管，並對頭部進行 X 光檢查。 這些氣體與大腦的腦室系統形成鮮明對比，這使得獲得腦室的圖像成為可能。 該方法在二十世紀中葉被廣泛使用，但在八十年代幾乎完全被放棄，因為檢查對患者來說非常痛苦，並且存在嚴重的併發症風險。
30年代和40年代 超音波的能量開始廣泛應用於物理醫學和復健領域。 俄羅斯謝爾蓋·索科洛夫正在嘗試使用超音波來發現金屬缺陷。 1939 年，它使用 3 GHz 的頻率，但無法提供令人滿意的影像解析度。 1940 年，德國科隆醫科大學的 Heinrich Gore 和 Thomas Wedekind 在論文「Der Ultraschall in der Medizin」中提出了基於迴聲反射技術的超音波診斷的可能性，該技術類似於用於檢測金屬缺陷的技術。 。
作者假設這種方法可以偵測腫瘤、滲出或膿瘍。 然而，他們無法發表令人信服的實驗結果。 同樣廣為人知的還有奧地利維也納大學神經學家卡爾‧杜西克 (Karl T. Dussick) 於 30 年代末期開始的超音波醫學實驗。
1937 波蘭數學家 Stefan Kaczmarz 在其著作《代數重建技術》中闡述了代數重建方法的理論基礎，隨後該方法被應用於電腦斷層掃描和數位訊號處理。
40年代。 使用圍繞患者身體或單一器官旋轉的 X 光管引入斷層掃描影像。 這使我們能夠看到切片的解剖細節和病理變化。
1946 美國物理學家愛德華·珀塞爾和菲利克斯·布洛赫獨立發明了核磁共振NMR (3)。 他們因「在核磁領域開發精確測量新方法和相關發現」而獲得諾貝爾物理學獎。
3.核磁共振設備一套
1950 上升 直線掃描儀，由本尼迪克特·卡辛編譯。 直到 70 年代初，該版本的設備一直與各種基於放射性同位素的藥物一起使用，以便對全身器官進行成像。
1953 麻省理工學院的戈登·布勞內爾 (Gordon Brownell) 發明了一種設備，它是現代 PET 相機的先驅。 在它的幫助下，他和神經外科醫生 William H. Sweet 成功診斷出腦腫瘤。
1955 動態 X 光影像增強器正在開發中，用於產生組織和器官的移動影像的 X 光影像。 這些 X 光提供了有關身體功能的新訊息，例如跳動的心臟和血管系統。
1955-1958 蘇格蘭醫生伊恩·唐納德開始廣泛使用超音波測試進行醫療診斷。 他從事婦科工作。 他於 7 年 1958 月 4 日發表在醫學雜誌《柳葉刀》上的文章「脈衝超音波檢查腹部腫塊」定義了超音波技術的使用，並為產前診斷奠定了基礎 (XNUMX)。
1957 第一個光纖內視鏡已經開發出來 - 密西根大學的胃腸病學家 Basili Hirschowitz 和他的同事獲得了光纖內視鏡的專利， 半軟式胃鏡.
1958 哈爾·奧斯卡·安格 (Hal Oscar Anger) 在美國核醫學學會年會上展示了一種閃爍室，該閃爍室允許動態 人體器官的可視化。 該設備十年後進入市場。
1963 新晉醫生大衛·庫爾(David Kuhl) 和他的朋友、工程師羅伊·愛德華茲(Roy Edwards) 向世界展示了他們的第一個聯合作品，這是他們多年準備的成果：世界上第一台所謂的儀器。 發射斷層掃描他們將其命名為馬克二世。 在隨後的幾年裡，更準確的理論和數學模型被開發出來，進行了大量的研究，並建造了越來越多的先進機器。 最終，約翰·凱斯 (John Keyes) 在 1976 年根據庫爾 (Coole) 和愛德華茲 (Edwards) 的經驗創建了第一台 SPECT 機器——單光子發射斷層掃描儀。
1967-1971 英國電氣工程師 Godfrey Hounsfield 使用 Stefan Kaczmarz 的代數方法創建了電腦斷層掃描的理論基礎。 在接下來的幾年裡，他建造了第一台可用的 CT 掃描儀 EMI (5)，該掃描儀於 1971 年在溫布頓的阿特金森莫利醫院進行了首次人體檢查。 該設備於 1973 年投入生產。 1979年，亨斯菲爾德與美國物理學家艾倫·M·科馬克因對電腦斷層掃描的發展做出的貢獻而榮獲諾貝爾獎。
5. 電磁幹擾掃描儀
1973 美國化學家 Paul Lauterbur (6) 發現，透過引入給定物質的磁場梯度，可以分析和確定該物質的成分。 科學家利用這種技術創建了區分普通水和重水的圖像。 英國物理學家彼得·曼斯菲爾德根據他的工作建立了自己的理論，並展示瞭如何快速準確地對內部結構進行成像。
兩位科學家的工作成果是一種非侵入性醫學測試，稱為磁振造影（MRI）。 1977年，美國醫生雷蒙德·達馬迪安（Raymond Damadian）、拉里·明可夫（Larry Minkoff）和邁克爾·戈德史密斯（Michael Goldsmith）開發的核磁共振儀首次用於人體研究。 勞特伯和曼斯菲爾德共同榮獲2003年諾貝爾生理學或醫學獎。
1974 美國人麥可菲爾普斯正在開發一種用於正子斷層掃描（PET）的相機。 第一台商用 PET 掃描儀的誕生歸功於 Phelps 和 Michel Ter-Poghossian 的工作，他們領導了 EG&G ORTEC 系統的創建。 該掃描儀於 1974 年安裝在加州大學洛杉磯分校。 由於癌細胞代謝葡萄糖的速度比正常細胞快十倍，因此惡性腫瘤在 PET 掃描中顯示為亮點 (7)。
1976 瑞士蘇黎世大學醫院外科醫生 Andreas Grünzig 展示冠狀動脈血管成形術。 此方法利用透視來治療血管狹窄。
1978 上升 數位放射線照相術。 首次將 X 光系統的圖像轉換為數位文件，然後可以對其進行處理以獲得更清晰的診斷，並以數位方式儲存以供將來的研究和分析。
80年代。 Douglas Boyd 介紹了電子束斷層掃描方法。 這種斷層掃描 (EBT) 掃描儀使用磁力驅動的電子束來產生 X 射線環。
1984 第一個 3D 影像處理是使用數位計算機和 CT 或 MRI 資料創建骨骼和器官的 XNUMXD 影像。
1989 螺旋電腦斷層掃描（螺旋CT）正在投入使用。 該測試由燈檢測器系統的連續旋轉運動和測試表面 (8) 上的工作台的運動組合而成。 螺旋斷層掃描的一個重要優點是減少檢查時間（讓您在一次持續幾秒鐘的掃描中獲得數十層的影像），收集整個體積的讀數，包括傳統 CT 掃描之間的器官層，以及得益於新軟體的最佳掃描轉換。 新方法的先驅是西門子研發總監 Willi A. Kalender 博士。 很快其他製造商也紛紛效法西門子的腳步。
8. 螺旋電腦斷層掃描方案
1993 開發一種平面回波成像 (EPI) 技術，使 MRI 系統能夠在早期階段檢測出急性中風。 EPI 還提供功能性影像，例如大腦活動，使臨床醫生能夠研究大腦不同部分的功能。
1998 所謂的多模式 PET 研究與電腦斷層掃描結合。 這是由匹茲堡大學的 David W. Townsend 博士和 PET 系統專家 Ron Nutt 共同完成的。 這為癌症患者的代謝和解剖成像開闢了巨大的機會。 第一台原型 PET/CT 掃描儀由位於田納西州諾克斯維爾的 CTI PET Systems 設計和製造，於 1998 年開始運作。
2018 MARS Bioimaging 推出 color i 技術 XNUMXD醫學影像 (9)，它取代了身體內部的黑白照片，提供了醫學上的全新品質－彩色影像。
這種新型掃描儀採用 Medipix 技術，該技術最初是為歐洲核子研究組織 (CERN) 的科學家開發的，用於使用電腦演算法追蹤大型強子對撞機中的粒子。 掃描器不是記錄 X 射線穿過組織以及它們如何被吸收的情況，而是檢測 X 射線照射到身體不同部位時的確切能量水平。 然後它將結果轉換為與骨骼、肌肉和其他組織相對應的不同顏色。
9. 手腕的彩色部分，採用 MARS 生物成像技術製作。
醫學影像的分類
1. 倫琴（X 射線） 這是將 X 射線投射到膠片或檢測器上的身體 X 射線照片。 軟組織在造影劑注射後可視化。 該方法主要用於骨骼系統的診斷，具有精度低、對比度低等特點。 此外，輻射有負面影響——99% 的劑量被測試生物體吸收。
2. 斷層攝影術 （希臘語 - 橫斷面） - 涉及獲取身體或其部分橫斷面影像的診斷方法的統稱。 斷層掃描方法分為幾組：
- 超聲波（超聲波） 是一種利用聲音在各種媒體邊界處的波動現象的非侵入性方法。 它使用超聲波 (2-5 MHz) 和壓電換能器。 圖像實時移動；
- 計算機斷層掃描 (CT) 使用計算機控制的 X 射線來創建身體圖像。 X 射線的使用使 CT 更接近 X 射線，但 X 射線和計算機斷層掃描提供不同的信息。 誠然，經驗豐富的放射科醫生也可以從 X 射線圖像中推斷出腫瘤的三維位置，但 X 射線與 CT 掃描不同，本質上是二維的；
- 磁共振成像 (MRI) - 這種類型的斷層掃描使用無線電波來檢查置於強磁場中的患者。 生成的圖像基於被檢查組織發出的無線電波，這些無線電波會根據化學環境產生或多或少的強烈信號。 患者的身體圖像可以保存為計算機數據。 MRI 和 CT 一樣，產生 XNUMXD 和 XNUMXD 圖像，但有時是一種更敏感的方法，特別是用於區分軟組織；
- 正電子發射斷層掃描 (PET) - 記錄組織中發生的糖代謝變化的計算機圖像。 患者被注射了一種物質，該物質是糖和同位素標記糖的混合物。 後者使得定位癌症成為可能，因為癌細胞比體內其他組織更有效地吸收糖分子。 攝入放射性標記的糖後，患者躺下約 XNUMX 分鐘。
- 60分鐘，標記的糖分在他體內循環。 如果體內有腫瘤，糖分必須在其中有效地積累。 然後將躺在床上的患者逐漸引入 PET 掃描儀 - 在 6-7 分鐘內進行 45-60 次。 PET 掃描儀用於確定身體組織中糖分的分佈。 由於 CT 和 PET 的分析，可以更好地描述可能的腫瘤。 計算機處理的圖像由放射科醫生進行分析。 即使其他方法表明組織的性質正常，PET 也可以檢測到異常。 它還使診斷癌症復發和確定治療效果成為可能——隨著腫瘤縮小，其細胞代謝的糖分越來越少；
- 單光子發射斷層掃描 (SPECT) – 核醫學領域的斷層掃描技術。 借助伽馬射線，您可以創建患者身體任何部位生物活動的空間圖像。 此方法允許您可視化給定區域的血流和新陳代謝。 它使用放射性藥物。 它們是由兩種元素組成的化合物——一種示踪劑，一種放射性同位素，以及一種可以沉積在組織和器官中並克服血腦屏障的載體。 載體通常具有選擇性結合腫瘤細胞抗體的特性。 它們的數量與新陳代謝成正比；
- 光學相干斷層掃描 (OCT) - 一種類似於超聲波的新方法，但患者是用光束（干涉儀）探測的。 用於皮膚科和牙科的眼科檢查。 反向散射光錶示沿光束路徑折射率發生變化的位置。
3. 閃爍掃描 - 我們在這裡使用小劑量的放射性同位素（放射性藥物）獲得器官圖像，最重要的是它們的活動。 該技術基於體內某些藥物的行為。 它們充當所用同位素的載體。 標記的藥物在研究的器官中積累。 放射性同位素發出電離輻射（最常見的是伽馬輻射），穿透體外，所謂的伽馬照相機被記錄下來。
