imagem médica

Em 1896, Wilhelm Roentgen descobriu os raios X e, em 1900, o primeiro raio X de tórax. Em seguida, vem o tubo de raios-X. E como está hoje. Você vai descobrir no artigo abaixo.

1806 Philippe Bozzini desenvolve o endoscópio em Mainz, publicando na ocasião "Der Lichtleiter" - um livro sobre o estudo dos recessos do corpo humano. O primeiro a usar esse dispositivo em uma operação bem-sucedida foi o francês Antonin Jean Desormeaux. Antes da invenção da eletricidade, fontes de luz externas eram usadas para examinar a bexiga, o útero e o cólon, bem como as cavidades nasais.

1. O primeiro raio-X - a mão da esposa de Roentgen

1896 Wilhelm Roentgen descobre os raios X e sua capacidade de penetrar sólidos. Os primeiros especialistas a quem ele mostrou seus "roentgenogramas" não foram médicos, mas colegas de Roentgen - físicos (1). O potencial clínico dessa invenção foi reconhecido algumas semanas depois, quando uma radiografia de um caco de vidro no dedo de uma criança de quatro anos foi publicada em uma revista médica. Nos anos seguintes, a comercialização e a produção em massa de tubos de raios X espalharam a nova tecnologia pelo mundo.

1900 Primeira radiografia de tórax. O uso generalizado da radiografia de tórax possibilitou a detecção precoce da tuberculose, que naquela época era uma das causas mais comuns de morte.

1906-1912 A primeira tenta usar agentes de contraste para melhor exame de órgãos e vasos.

1913 Está surgindo um tubo de raios X real, chamado tubo de vácuo de cátodo quente, que utiliza uma fonte de elétrons controlada eficiente devido ao fenômeno de emissão térmica. Ele abriu uma nova era na prática radiológica médica e industrial. Seu criador foi o inventor americano William D. Coolidge (2), popularmente conhecido como o "pai do tubo de raios X". Juntamente com uma grade móvel criada pelo radiologista de Chicago Hollis Potter, a lâmpada Coolidge tornou a radiografia uma ferramenta inestimável para os médicos durante a Primeira Guerra Mundial.

1916 Nem todas as radiografias eram fáceis de ler - às vezes tecidos ou objetos obscureciam o que estava sendo examinado. Por isso, o dermatologista francês André Bocage desenvolveu um método de emissão de raios X de diferentes ângulos, que eliminou tais dificuldades. Seu .

1919 Aparece a pneumoencefalografia, que é um procedimento diagnóstico invasivo do sistema nervoso central. Consistia em substituir parte do líquido cefalorraquidiano por ar, oxigênio ou hélio, introduzido por meio de uma punção no canal medular, e realizar uma radiografia da cabeça. Os gases foram bem contrastados com o sistema ventricular do cérebro, o que permitiu obter uma imagem dos ventrículos. O método foi amplamente utilizado em meados do século XX, mas foi quase totalmente abandonado na década de 80, pois o exame era extremamente doloroso para o paciente e estava associado a um sério risco de complicações.

Anos 30 e 40 Na medicina física e na reabilitação, a energia das ondas ultrassônicas está começando a ser amplamente utilizada. O russo Sergey Sokolov está experimentando o uso de ultra-som para encontrar defeitos metálicos. Em 1939, ele usa uma frequência de 3 GHz, que, no entanto, não fornece resolução de imagem satisfatória. Em 1940, Heinrich Gohr e Thomas Wedekind, da Medical University of Cologne, Alemanha, apresentaram em seu artigo "Der Ultraschall in der Medizin" a possibilidade de diagnósticos ultrassonográficos baseados em técnicas ecorreflexivas semelhantes às utilizadas na detecção de defeitos metálicos. .

Os autores levantaram a hipótese de que esse método permitiria a detecção de tumores, exsudatos ou abscessos. No entanto, eles não puderam publicar resultados convincentes de seus experimentos. Também são conhecidos os experimentos médicos ultrassônicos do austríaco Karl T. Dussik, neurologista da Universidade de Viena, na Áustria, iniciados no final dos anos 30.

1937 O matemático polonês Stefan Kaczmarz formula em sua obra "Técnica de Reconstrução Algébrica" ​​os fundamentos teóricos do método de reconstrução algébrica, que foi então aplicado em tomografia computadorizada e processamento digital de sinais.

Anos 40. A introdução de uma imagem tomográfica usando um tubo de raios X girado em torno do corpo do paciente ou órgãos individuais. Isso possibilitou ver os detalhes da anatomia e das alterações patológicas nos cortes.

1946 Os físicos americanos Edward Purcell e Felix Bloch inventaram independentemente a ressonância magnética nuclear NMR (3). Eles receberam o Prêmio Nobel de Física pelo "desenvolvimento de novos métodos de medição precisa e descobertas relacionadas no campo do magnetismo nuclear".

3. Conjunto de equipamentos de RMN

1950 sobe scanner prostoliniowy, compilado por Benedict Cassin. O dispositivo nesta versão foi usado até o início dos anos 70 com vários produtos farmacêuticos à base de isótopos radioativos para imagens de órgãos em todo o corpo.

1953 Gordon Brownell, do Massachusetts Institute of Technology, cria um dispositivo que é o precursor da moderna câmera PET. Com a ajuda dela, ele, junto com o neurocirurgião William H. Sweet, consegue diagnosticar tumores cerebrais.

1955 Estão sendo desenvolvidos intensificadores de imagem de raios-x dinâmicos que permitem obter imagens de raios-x de imagens em movimento de tecidos e órgãos. Esses raios-x forneceram novas informações sobre as funções corporais, como o batimento cardíaco e o sistema circulatório.

1955-1958 O médico escocês Ian Donald começa a usar amplamente os exames de ultrassom para diagnóstico médico. Ele é ginecologista. Seu artigo "Investigation of Abdominal Masses with Pulsed Ultrasound", publicado em 7 de junho de 1958 na revista médica The Lancet, definiu o uso da tecnologia de ultra-som e lançou as bases para o diagnóstico pré-natal (4).

1957 O primeiro endoscópio de fibra óptica é desenvolvido - o gastroenterologista Basili Hirshowitz e seus colegas da Universidade de Michigan patenteam uma fibra óptica, gastroscópio semiflexível.

1958 Hal Oscar Anger apresenta na reunião anual da Sociedade Americana de Medicina Nuclear uma câmara de cintilação que permite imagem de órgãos humanos. O dispositivo entra no mercado após uma década.

1963 Recém-cunhado Dr. David Kuhl, juntamente com seu amigo, engenheiro Roy Edwards, apresentam ao mundo o primeiro trabalho conjunto, resultado de vários anos de preparação: o primeiro aparelho do mundo para o chamado. tomografia por emissãoque eles chamam de Mark II. Nos anos seguintes, teorias e modelos matemáticos mais precisos foram desenvolvidos, numerosos estudos foram realizados e máquinas cada vez mais avançadas foram construídas. Finalmente, em 1976, John Keyes cria a primeira máquina SPECT - tomografia por emissão de fóton único - baseada na experiência de Cool e Edwards.

1967-1971 Usando o método algébrico de Stefan Kaczmarz, o engenheiro elétrico inglês Godfrey Hounsfield cria os fundamentos teóricos da tomografia computadorizada. Nos anos seguintes, ele constrói o primeiro scanner de TC EMI em funcionamento (5), no qual, em 1971, é realizado o primeiro exame de uma pessoa no Hospital Atkinson Morley em Wimbledon. O dispositivo foi colocado em produção em 1973. Em 1979, Hounsfield, juntamente com o físico americano Allan M. Cormack, recebeu o Prêmio Nobel por sua contribuição ao desenvolvimento da tomografia computadorizada.

5. Scanner EMI

1973 O químico americano Paul Lauterbur (6) descobriu que, ao introduzir gradientes de um campo magnético que passa por uma determinada substância, pode-se analisar e descobrir a composição dessa substância. O cientista usa essa técnica para criar uma imagem que distingue entre água normal e pesada. Com base em seu trabalho, o físico inglês Peter Mansfield constrói sua própria teoria e mostra como fazer uma imagem rápida e precisa da estrutura interna.

O resultado do trabalho de ambos os cientistas foi um exame médico não invasivo, conhecido como ressonância magnética ou ressonância magnética. Em 1977, a máquina de ressonância magnética, desenvolvida pelos médicos americanos Raymond Damadian, Larry Minkoff e Michael Goldsmith, foi usada pela primeira vez para examinar uma pessoa. Lauterbur e Mansfield foram premiados em conjunto com o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 2003.

1974 O americano Michael Phelps está desenvolvendo uma câmera de tomografia por emissão de pósitrons (PET). O primeiro scanner PET comercial foi criado graças ao trabalho de Phelps e Michel Ter-Poghosyan, que lideraram o desenvolvimento do sistema na EG&G ORTEC. O scanner foi instalado na UCLA em 1974. Como as células cancerígenas metabolizam a glicose dez vezes mais rápido que as células normais, os tumores malignos aparecem como pontos brilhantes em uma PET (7).

1976 O cirurgião Andreas Grünzig apresenta angioplastia coronária no Hospital Universitário de Zurique, Suíça. Este método usa fluoroscopia para tratar a estenose dos vasos sanguíneos.

1978 sobe radiografia digital. Pela primeira vez, uma imagem de um sistema de raios X é convertida em um arquivo digital, que pode ser processado para um diagnóstico mais claro e armazenado digitalmente para futuras pesquisas e análises.

Anos 80. Douglas Boyd introduz o método de tomografia por feixe de elétrons. Os scanners EBT usaram um feixe de elétrons controlado magneticamente para criar um anel de raios-X.

1984 A primeira imagem 3D usando computadores digitais e dados de tomografia computadorizada ou ressonância magnética aparece, resultando em imagens XNUMXD de ossos e órgãos.

1989 A tomografia computadorizada espiral (TC espiral) entra em uso. Este é um teste que combina um movimento rotativo contínuo do sistema detector de lâmpada e movimento da mesa sobre a superfície de teste (8). Uma vantagem importante da tomografia helicoidal é a redução do tempo de exame (permite obter uma imagem de várias dezenas de camadas em uma varredura com duração de vários segundos), a coleta de leituras de todo o volume, incluindo as camadas do órgão, que foram entre exames com TC tradicional, bem como a transformação ideal do exame graças ao novo software . O pioneiro do novo método foi o Diretor de Pesquisa e Desenvolvimento da Siemens, Dr. Willy A. Kalender. Outros fabricantes logo seguiram os passos da Siemens.

8. Esquema de tomografia computadorizada espiral

1993 Desenvolva uma técnica de imagem ecoplanar (EPI) que permitirá que os sistemas de ressonância magnética detectem o AVC agudo em um estágio inicial. O EPI também fornece imagens funcionais de, por exemplo, atividade cerebral, permitindo que os médicos estudem a função de diferentes partes do cérebro.

1998 Os chamados exames de PET multimodal juntamente com a tomografia computadorizada. Isso foi feito pelo Dr. David W. Townsend, da Universidade de Pittsburgh, junto com Ron Nutt, especialista em sistemas PET. Isso abriu grandes oportunidades para imagens metabólicas e anatômicas de pacientes com câncer. O primeiro protótipo de scanner PET/CT, projetado e construído pela CTI PET Systems em Knoxville, Tennessee, foi lançado em 1998.

2018 MARS Bioimaging apresenta a técnica de cor i Imagens médicas XNUMXD (9), que, em vez de fotografias em preto e branco do interior do corpo, oferece uma qualidade completamente nova na medicina - imagens coloridas.

O novo tipo de scanner usa a tecnologia Medipix, desenvolvida pela primeira vez por cientistas da Organização Europeia para Pesquisa Nuclear (CERN) para rastrear partículas no Grande Colisor de Hádrons usando algoritmos de computador. Em vez de registrar os raios X à medida que passam pelos tecidos e como são absorvidos, o scanner determina o nível exato de energia dos raios X quando atingem diferentes partes do corpo. Em seguida, converte os resultados em cores diferentes para combinar com ossos, músculos e outros tecidos.

9. Seção colorida do pulso, feita com tecnologia MARS Bioimaging.

Classificação de imagens médicas

1. Raio-X (raio-X) trata-se de um raio-x do corpo com a projeção de raios-x em um filme ou detector. Os tecidos moles são visualizados após a injeção de contraste. O método, que é usado principalmente no diagnóstico do sistema esquelético, é caracterizado por baixa precisão e baixo contraste. Além disso, a radiação tem um efeito negativo - 99% da dose é absorvida pelo organismo de teste.

2. tomografia (grego - seção transversal) - o nome coletivo dos métodos de diagnóstico, que consistem em obter uma imagem de uma seção transversal de um corpo ou parte dele. Os métodos tomográficos são divididos em vários grupos:

• Ultrassom (ultrassom) é um método não invasivo que utiliza os fenômenos ondulatórios do som nos limites de vários meios. Ele usa transdutores ultrassônicos (2-5 MHz) e piezoelétricos. A imagem se move em tempo real;
• tomografia computadorizada (TC) usa raios-x controlados por computador para criar imagens do corpo. O uso de raios-x aproxima a TC dos raios-x, mas os raios-x e a tomografia computadorizada fornecem informações diferentes. É verdade que um radiologista experiente também pode inferir a localização tridimensional de, por exemplo, um tumor a partir de uma imagem de raios-X, mas os raios-X, ao contrário da tomografia computadorizada, são inerentemente bidimensionais;
• ressonância magnética (RM) - este tipo de tomografia usa ondas de rádio para examinar pacientes colocados em um forte campo magnético. A imagem resultante é baseada em ondas de rádio emitidas pelos tecidos examinados, que geram sinais mais ou menos intensos dependendo do ambiente químico. A imagem corporal do paciente pode ser salva como dados de computador. A ressonância magnética, como a TC, produz imagens XNUMXD e XNUMXD, mas às vezes é um método muito mais sensível, especialmente para distinguir tecidos moles;
• tomografia por emissão de pósitrons (PET) - registro de imagens de computador de mudanças no metabolismo do açúcar que ocorrem nos tecidos. O paciente é injetado com uma substância que é uma combinação de açúcar e açúcar marcado isotopicamente. Este último permite localizar o câncer, uma vez que as células cancerígenas absorvem moléculas de açúcar com mais eficiência do que outros tecidos do corpo. Após a ingestão de açúcar marcado radioativamente, o paciente se deita por aprox.
• 60 minutos enquanto o açúcar marcado circula em seu corpo. Se houver um tumor no corpo, o açúcar deve ser eficientemente acumulado nele. Em seguida, o paciente, deitado na mesa, é gradualmente introduzido no scanner PET - 6 a 7 vezes em 45 a 60 minutos. O scanner PET é usado para determinar a distribuição de açúcar nos tecidos do corpo. Graças à análise de CT e PET, uma possível neoplasia pode ser melhor descrita. A imagem processada por computador é analisada por um radiologista. PET pode detectar anormalidades mesmo quando outros métodos indicam a natureza normal do tecido. Também permite diagnosticar recidivas do câncer e determinar a eficácia do tratamento - à medida que o tumor encolhe, suas células metabolizam cada vez menos o açúcar;
• Tomografia por emissão de fóton único (SPECT) – técnica tomográfica no campo da medicina nuclear. Com a ajuda da radiação gama, permite criar uma imagem espacial da atividade biológica de qualquer parte do corpo do paciente. Este método permite visualizar o fluxo sanguíneo e o metabolismo em uma determinada área. Utiliza radiofármacos. São compostos químicos constituídos por dois elementos - um traçador, que é um isótopo radioativo, e um carreador que pode se depositar em tecidos e órgãos e ultrapassar a barreira hematoencefálica. Os portadores geralmente têm a propriedade de se ligar seletivamente aos anticorpos das células tumorais. Instalam-se em quantidades proporcionais ao metabolismo; 
• tomografia de coerência óptica (OCT) - um novo método semelhante ao ultrassom, mas o paciente é sondado com um feixe de luz (interferômetro). Usado para exames oftalmológicos em dermatologia e odontologia. A luz retroespalhada indica a posição dos lugares ao longo do caminho do feixe de luz onde o índice de refração muda.

3. Cintilografia - obtemos aqui uma imagem de órgãos, e sobretudo da sua actividade, utilizando pequenas doses de isótopos radioactivos (radiofármacos). Esta técnica é baseada no comportamento de certos produtos farmacêuticos no corpo. Eles agem como um veículo para o isótopo usado. A droga marcada se acumula no órgão em estudo. O radioisótopo emite radiação ionizante (na maioria das vezes radiação gama), penetrando fora do corpo, onde é gravada a chamada câmera gama.