едицинская изуализация

En 1896, Wilhelm Roentgen découvre les rayons X, et en 1900, la première radiographie pulmonaire. Vient ensuite le tube à rayons X. Et à quoi ça ressemble aujourd'hui. Vous le découvrirez dans l'article ci-dessous.

1806 Philipp Bozzini développe l'endoscope à Mayence, publiant à l'occasion "Der Lichtleiter" - un manuel sur l'étude des recoins du corps humain. Le premier à utiliser cet appareil dans une opération réussie fut le Français Antonin Jean Desormeaux. Avant l'invention de l'électricité, des sources lumineuses externes étaient utilisées pour examiner la vessie, l'utérus et le côlon, ainsi que les cavités nasales.

1. La première radiographie - la main de la femme de Roentgen

1896 Wilhelm Roentgen découvre les rayons X et leur capacité à pénétrer les solides. Les premiers spécialistes à qui il a montré ses "radiogrammes" n'étaient pas des médecins, mais des collègues de Roentgen - des physiciens (1). Le potentiel clinique de cette invention a été reconnu quelques semaines plus tard, lorsqu'une radiographie d'un éclat de verre dans le doigt d'un enfant de quatre ans a été publiée dans une revue médicale. Au cours des années suivantes, la commercialisation et la production de masse de tubes à rayons X ont répandu la nouvelle technologie dans le monde entier.

1900 Première radiographie pulmonaire. L'utilisation généralisée des radiographies pulmonaires a permis de détecter à un stade précoce la tuberculose, qui était à l'époque l'une des causes les plus fréquentes de décès.

1906-1912 Les premières tentent d'utiliser des agents de contraste pour un meilleur examen des organes et des vaisseaux.

1913 Un véritable tube à rayons X, appelé tube à vide à cathode chaude, est en train d'émerger, qui utilise une source d'électrons contrôlée efficace grâce au phénomène d'émission thermique. Il a ouvert une nouvelle ère dans la pratique de la radiologie médicale et industrielle. Son créateur était l'inventeur américain William D. Coolidge (2), populairement connu comme le "père du tube à rayons X". Avec la grille mobile créée par le radiologue de Chicago Hollis Potter, la lampe Coolidge a fait de la radiographie un outil inestimable pour les médecins pendant la Première Guerre mondiale.

1916 Toutes les radiographies n'étaient pas faciles à lire - parfois des tissus ou des objets masquaient ce qui était examiné. Par conséquent, le dermatologue français André Bocage a développé une méthode d'émission de rayons X sous différents angles, qui a éliminé ces difficultés. Le sien .

1919 La pneumoencéphalographie apparaît, qui est une procédure diagnostique invasive du système nerveux central. Elle consistait à remplacer une partie du liquide céphalo-rachidien par de l'air, de l'oxygène ou de l'hélium, introduit par une ponction dans le canal rachidien, et à réaliser une radiographie de la tête. Les gaz étaient bien contrastés avec le système ventriculaire du cerveau, ce qui permettait d'obtenir une image des ventricules. La méthode était largement utilisée au milieu du XXe siècle, mais a été presque complètement abandonnée dans les années 80, car l'examen était extrêmement douloureux pour le patient et était associé à un risque sérieux de complications.

30 et 40 En médecine physique et en réadaptation, l'énergie des ondes ultrasonores commence à être largement utilisée. Le Russe Sergey Sokolov expérimente l'utilisation des ultrasons pour détecter les défauts du métal. En 1939, il utilise une fréquence de 3 GHz, qui n'offre cependant pas une résolution d'image satisfaisante. En 1940, Heinrich Gohr et Thomas Wedekind de l'Université de médecine de Cologne, en Allemagne, ont présenté dans leur article "Der Ultraschall in der Medizin" la possibilité d'un diagnostic par ultrasons basé sur des techniques écho-réflexes similaires à celles utilisées dans la détection des défauts métalliques. .

Les auteurs ont émis l'hypothèse que cette méthode permettrait la détection de tumeurs, d'exsudats ou d'abcès. Cependant, ils n'ont pas pu publier les résultats convaincants de leurs expériences. On connaît également les expériences médicales par ultrasons de l'Autrichien Karl T. Dussik, neurologue de l'Université de Vienne en Autriche, commencées à la fin des années 30.

1937 Le mathématicien polonais Stefan Kaczmarz formule dans son ouvrage « Technique de reconstruction algébrique » les fondements théoriques de la méthode de reconstruction algébrique, qui a ensuite été appliquée en tomodensitométrie et en traitement numérique du signal.

Années 40. L'introduction d'une image tomographique à l'aide d'un tube à rayons X tourné autour du corps du patient ou d'organes individuels. Cela a permis de voir les détails de l'anatomie et les changements pathologiques dans les coupes.

1946 Les physiciens américains Edward Purcell et Felix Bloch ont inventé indépendamment la RMN par résonance magnétique nucléaire (3). Ils ont reçu le prix Nobel de physique pour "le développement de nouvelles méthodes de mesure précises et les découvertes connexes dans le domaine du magnétisme nucléaire".

3. Ensemble d'équipements RMN

1950 monte scanner prostoliniowy, compilé par Benoît Cassin. L'appareil de cette version a été utilisé jusqu'au début des années 70 avec divers produits pharmaceutiques à base d'isotopes radioactifs pour imager les organes dans tout le corps.

1953 Gordon Brownell du Massachusetts Institute of Technology crée un appareil qui est le précurseur de la caméra TEP moderne. Avec son aide, il parvient, avec le neurochirurgien William H. Sweet, à diagnostiquer des tumeurs cérébrales.

1955 Des intensificateurs d'images dynamiques à rayons X sont en cours de développement et permettent d'obtenir des images radiographiques d'images en mouvement de tissus et d'organes. Ces radiographies ont fourni de nouvelles informations sur les fonctions corporelles telles que les battements du cœur et le système circulatoire.

1955-1958 Le médecin écossais Ian Donald commence à utiliser largement les tests échographiques pour le diagnostic médical. Il est gynécologue. Son article "Investigation of Abdominal Masses with Pulsed Ultrasound", publié le 7 juin 1958 dans la revue médicale The Lancet, définit l'utilisation de la technologie des ultrasons et pose les bases du diagnostic prénatal (4).

1957 Le premier endoscope à fibre optique est développé - le gastro-entérologue Basili Hirshowitz et ses collègues de l'Université du Michigan font breveter une fibre optique, gastroscope semi-flexible.

1958 Hal Oscar Anger présente lors de la réunion annuelle de l'American Society for Nuclear Medicine une chambre à scintillation qui permet une dynamique imagerie d'organes humains. L'appareil entre sur le marché après une décennie.

1963 Fraîchement créé, le Dr David Kuhl, avec son ami, l'ingénieur Roy Edwards, présente au monde le premier travail commun, résultat de plusieurs années de préparation: le premier appareil au monde pour le soi-disant. tomographie par émissionqu'ils appellent le Mark II. Au cours des années suivantes, des théories et des modèles mathématiques plus précis ont été développés, de nombreuses études ont été menées et des machines de plus en plus avancées ont été construites. Enfin, en 1976, John Keyes crée la première machine SPECT - tomographie par émission de photons uniques - basée sur l'expérience de Cool et Edwards.

1967-1971 En utilisant la méthode algébrique de Stefan Kaczmarz, l'ingénieur électricien anglais Godfrey Hounsfield crée les fondements théoriques de la tomodensitométrie. Dans les années suivantes, il construit le premier tomodensitomètre EMI fonctionnel (5), sur lequel, en 1971, le premier examen d'une personne est effectué à l'hôpital Atkinson Morley de Wimbledon. L'appareil a été mis en production en 1973. En 1979, Hounsfield, avec le physicien américain Allan M. Cormack, a reçu le prix Nobel pour leur contribution au développement de la tomodensitométrie.

5. Scanner EMI

1973 Le chimiste américain Paul Lauterbur (6) a découvert qu'en introduisant des gradients d'un champ magnétique traversant une substance donnée, on peut analyser et connaître la composition de cette substance. Le scientifique utilise cette technique pour créer une image qui distingue l'eau normale de l'eau lourde. Sur la base de ses travaux, le physicien anglais Peter Mansfield construit sa propre théorie et montre comment faire une image rapide et précise de la structure interne.

Le résultat du travail des deux scientifiques a été un examen médical non invasif, connu sous le nom d'imagerie par résonance magnétique ou IRM. En 1977, l'appareil IRM, développé par les médecins américains Raymond Damadian, Larry Minkoff et Michael Goldsmith, a été utilisé pour la première fois pour examiner une personne. Lauterbur et Mansfield ont reçu conjointement le prix Nobel 2003 de physiologie ou médecine.

1974 L'Américain Michael Phelps développe une caméra de tomographie par émission de positrons (TEP). Le premier scanner TEP commercial a été créé grâce au travail de Phelps et Michel Ter-Poghosyan, qui ont dirigé le développement du système chez EG&G ORTEC. Le scanner a été installé à UCLA en 1974. Parce que les cellules cancéreuses métabolisent le glucose dix fois plus vite que les cellules normales, les tumeurs malignes apparaissent sous forme de points lumineux sur une TEP (7).

1976 Le chirurgien Andreas Grünzig présente l'angioplastie coronarienne à l'hôpital universitaire de Zurich, en Suisse. Cette méthode utilise la fluoroscopie pour traiter la sténose des vaisseaux sanguins.

1978 monte radiographie numérique. Pour la première fois, une image d'un système à rayons X est convertie en un fichier numérique, qui peut ensuite être traité pour un diagnostic plus clair et stocké numériquement pour de futures recherches et analyses.

Années 80. Douglas Boyd présente la méthode de tomographie par faisceau d'électrons. Les scanners EBT utilisaient un faisceau d'électrons contrôlé magnétiquement pour créer un anneau de rayons X.

1984 La première imagerie 3D utilisant des ordinateurs numériques et des données CT ou IRM apparaît, aboutissant à des images XNUMXD des os et des organes.

1989 La tomographie en spirale (spiral CT) entre en vigueur. Il s'agit d'un test qui combine un mouvement de rotation continu du système lampe-détecteur et un mouvement de la table sur la surface de test (8). Un avantage important de la tomographie en spirale est la réduction du temps d'examen (elle vous permet d'obtenir une image de plusieurs dizaines de couches en un seul balayage de plusieurs secondes), la collecte des lectures de l'ensemble du volume, y compris les couches de l'organe, ce qui étaient entre les scans avec la tomodensitométrie traditionnelle, ainsi que la transformation optimale du scan grâce à un nouveau logiciel . Le pionnier de la nouvelle méthode était le directeur de la recherche et du développement de Siemens, le Dr Willy A. Kalender. D'autres fabricants ont rapidement suivi les traces de Siemens.

8. Schéma de tomodensitométrie en spirale

1993 Développer une technique d'imagerie échoplanaire (EPI) qui permettra aux systèmes d'IRM de détecter un AVC aigu à un stade précoce. L'EPI fournit également une imagerie fonctionnelle, par exemple de l'activité cérébrale, permettant aux cliniciens d'étudier la fonction de différentes parties du cerveau.

1998 Les examens TEP dits multimodaux associés à la tomodensitométrie. Cela a été fait par le Dr David W. Townsend de l'Université de Pittsburgh, avec Ron Nutt, un spécialiste des systèmes PET. Cela a ouvert de grandes opportunités pour l'imagerie métabolique et anatomique des patients atteints de cancer. Le premier prototype de scanner PET/CT, conçu et construit par CTI PET Systems à Knoxville, Tennessee, a été mis en service en 1998.

2018 MARS Bioimaging présente la technique color i Imagerie médicale XNUMXD (9), qui, au lieu de photographies en noir et blanc de l'intérieur du corps, offre une qualité complètement nouvelle en médecine - des images en couleur.

Le nouveau type de scanner utilise la technologie Medipix, d'abord développée pour les scientifiques de l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) pour suivre les particules au Grand collisionneur de hadrons à l'aide d'algorithmes informatiques. Au lieu d'enregistrer les rayons X lorsqu'ils traversent les tissus et comment ils sont absorbés, le scanner détermine le niveau d'énergie exact des rayons X lorsqu'ils frappent différentes parties du corps. Il convertit ensuite les résultats en différentes couleurs pour correspondre aux os, aux muscles et aux autres tissus.

9. Section colorée du poignet, réalisée à l'aide de la technologie MARS Bioimaging.

Classification de l'imagerie médicale

1. Radiographie (rayons X) il s'agit d'une radiographie du corps avec projection de rayons X sur un film ou un détecteur. Les tissus mous sont visualisés après injection de produit de contraste. La méthode, qui est principalement utilisée dans le diagnostic du système squelettique, se caractérise par une faible précision et un faible contraste. De plus, le rayonnement a un effet négatif - 99% de la dose est absorbée par l'organisme testé.

2. tomographie (grec - coupe transversale) - le nom collectif des méthodes de diagnostic, qui consistent à obtenir une image d'une coupe transversale d'un corps ou d'une partie de celui-ci. Les méthodes tomographiques sont divisées en plusieurs groupes :

• Échographie (échographie) est une méthode non invasive qui utilise les phénomènes ondulatoires du son aux frontières de divers supports. Il utilise des transducteurs ultrasoniques (2-5 MHz) et piézoélectriques. L'image se déplace en temps réel ;
• tomodensitométrie (TDM) utilise des rayons X contrôlés par ordinateur pour créer des images du corps. L'utilisation des rayons X rapproche la tomodensitométrie des rayons X, mais les rayons X et la tomodensitométrie fournissent des informations différentes. Il est vrai qu'un radiologue expérimenté peut également déduire l'emplacement tridimensionnel d'une tumeur, par exemple, à partir d'une image radiographique, mais les rayons X, contrairement aux tomodensitogrammes, sont intrinsèquement bidimensionnels ;
• imagerie par résonance magnétique (IRM) - ce type de tomographie utilise des ondes radio pour examiner des patients placés dans un fort champ magnétique. L'image obtenue est basée sur les ondes radio émises par les tissus examinés, qui génèrent des signaux plus ou moins intenses selon l'environnement chimique. L'image corporelle du patient peut être enregistrée sous forme de données informatiques. L'IRM, comme la tomodensitométrie, produit des images XNUMXD et XNUMXD, mais est parfois une méthode beaucoup plus sensible, en particulier pour distinguer les tissus mous ;
• tomographie par émission de positrons (TEP) - enregistrement d'images informatiques des modifications du métabolisme des sucres se produisant dans les tissus. Le patient reçoit une injection d'une substance qui est une combinaison de sucre et de sucre marqué isotopiquement. Ce dernier permet de localiser le cancer, puisque les cellules cancéreuses absorbent les molécules de sucre plus efficacement que les autres tissus de l'organisme. Après ingestion de sucre radiomarqué, le patient reste allongé pendant env.
• 60 minutes pendant que le sucre marqué circule dans son corps. S'il y a une tumeur dans le corps, le sucre doit s'y accumuler efficacement. Ensuite, le patient, allongé sur la table, est progressivement introduit dans le scanner TEP - 6 à 7 fois en 45 à 60 minutes. Le scanner PET est utilisé pour déterminer la distribution du sucre dans les tissus corporels. Grâce à l'analyse du CT et du PET, un éventuel néoplasme peut être mieux décrit. L'image traitée par ordinateur est analysée par un radiologue. La TEP peut détecter des anomalies même lorsque d'autres méthodes indiquent la nature normale du tissu. Il permet également de diagnostiquer les rechutes du cancer et de déterminer l'efficacité du traitement - à mesure que la tumeur rétrécit, ses cellules métabolisent de moins en moins de sucre ;
• Tomographie par émission de photons uniques (SPECT) – technique tomographique dans le domaine de la médecine nucléaire. À l'aide du rayonnement gamma, il vous permet de créer une image spatiale de l'activité biologique de n'importe quelle partie du corps du patient. Cette méthode permet de visualiser le flux sanguin et le métabolisme dans une zone donnée. Il utilise des radiopharmaceutiques. Ce sont des composés chimiques constitués de deux éléments - un traceur, qui est un isotope radioactif, et un transporteur qui peut se déposer dans les tissus et les organes et franchir la barrière hémato-encéphalique. Les porteurs ont souvent la propriété de se lier sélectivement aux anticorps des cellules tumorales. Ils se déposent en quantités proportionnelles au métabolisme ; 
• tomographie par cohérence optique (OCT) - une nouvelle méthode similaire à l'échographie, mais le patient est sondé avec un faisceau de lumière (interféromètre). Utilisé pour les examens de la vue en dermatologie et en dentisterie. La lumière rétrodiffusée indique la position des endroits le long du trajet du faisceau lumineux où l'indice de réfraction change.

3. Scintigraphie - on obtient ici une image des organes, et surtout de leur activité, à l'aide de petites doses d'isotopes radioactifs (radiopharmaceutiques). Cette technique est basée sur le comportement de certains produits pharmaceutiques dans l'organisme. Ils agissent comme un véhicule pour l'isotope utilisé. Le médicament marqué s'accumule dans l'organe étudié. Le radio-isotope émet un rayonnement ionisant (le plus souvent un rayonnement gamma), pénétrant à l'extérieur du corps, où la caméra dite gamma est enregistrée.