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1896 年にヴィルヘルム レントゲンが X 線を発見し、1900 年に最初の胸部 X 線が発見されました。 次に登場するのがX線管です。 そして今日の様子。 以下の記事でわかります。
1806 Philippe Bozzini はマインツで内視鏡を開発し、人体のくぼみの研究に関する教科書「Der Lichtleiter」を出版しました。 この装置を使用して手術を成功させた最初の人物は、フランス人のアントニン・ジャン・デソルモーでした。 電気が発明される前は、外部光源を使用して膀胱、子宮、結腸、および鼻腔を検査していました。
1. 最初のレントゲン写真 - レントゲンの妻の手
1896 ヴィルヘルム・レントゲンは、X 線とその固体を透過する能力を発見しました。 彼が彼の「レントゲン写真」を見せた最初の専門家は医者ではなく、レントゲンの同僚である物理学者でした（1）。 本発明の臨床的可能性は、数週間後、XNUMX 歳の子供の指のガラス片の X 線写真が医学雑誌に掲載されたときに認識されました。 次の数年間で、X 線管球の商品化と大量生産により、新しい技術が世界中に広まりました。
1900 初めての胸部レントゲン検査。 胸部 X 線の普及により、当時最も一般的な死亡原因の XNUMX つであった結核を早期に検出することが可能になりました。
1906-1912 XNUMX つ目は、臓器や血管をより良く検査するために造影剤を使用する試みです。
1913 熱放射現象により効率よく制御された電子源を使用した、熱陰極真空管と呼ばれる本物のX線管が登場しつつある。 彼は医療および工業用放射線医学の実践に新時代を切り開きました。 その作成者は、「X 線管の父」として広く知られているアメリカの発明家ウィリアム D. クーリッジ (2) です。 シカゴの放射線科医ホリス ポッターが作成した移動グリッドと合わせて、クーリッジ ランプは第一次世界大戦中の医師にとって放射線撮影を非常に貴重なツールにしました。
1916 すべての X 線写真が読みやすいわけではありません。場合によっては、組織や物体によって検査対象が見えにくくなることもありました。 そこで、フランスの皮膚科医アンドレ・ボカージュは、さまざまな角度からX線を照射する方法を開発し、そのような困難を解消しました。 彼の 。
1919 中枢神経系の侵襲的診断手順である気脳検査が行われます。 それは、脳脊髄液の一部を空気、酸素、またはヘリウムで置換し、穿刺を通して脊柱管に導入し、頭部の X 線検査を行うことで構成されていました。 ガスは脳の心室系とよく対比され、心室の画像を取得することが可能になりました。 この方法は 80 世紀半ばには広く使用されましたが、検査は患者にとって非常に苦痛であり、合併症の重大なリスクを伴うため、XNUMX 年代にはほぼ完全に放棄されました。
30年代と40年代 理学療法やリハビリテーションの分野では、超音波のエネルギーが広く使用され始めています。 ロシアのセルゲイ・ソコロフ氏は、金属の欠陥を見つけるために超音波を使用する実験を行っている。 1939 年に、彼は 3 GHz の周波数を使用しましたが、これでは満足のいく画像解像度が得られません。 1940 年、ドイツのケルン医科大学のハインリッヒ ゴーアとトーマス ヴェーデキントは、論文「Der Ultraschall in der Medizin」の中で、金属欠陥の検出に使用されるものと同様のエコー反射技術に基づく超音波診断の可能性を発表しました。 。
著者らは、この方法により腫瘍、浸出液、または膿瘍の検出が可能になるという仮説を立てました。 しかし、彼らは説得力のある実験結果を発表することができませんでした。 また、オーストリアのウィーン大学の神経内科医、カール・T・ドゥシクが30年代後半に始めた超音波医学実験も知られている。
1937 ポーランドの数学者 Stefan Kaczmarz は、著書『代数再構成の技術』の中で、代数再構成方法の理論的基礎を定式化し、その後、コンピューター断層撮影法やデジタル信号処理に適用されました。
40です。 患者の体または個々の臓器の周りを回転する X 線管を使用して、断層撮影画像を導入します。 これにより、切片の解剖学的構造と病理学的変化の詳細を確認することが可能になりました。
1946 アメリカの物理学者エドワード・パーセルとフェリックス・ブロックは独立して核磁気共鳴NMRを発明しました(3)。 彼らは「核磁気分野における精密測定の新しい方法と関連する発見の開発」によりノーベル物理学賞を受賞した。
3. NMR装置一式
1950 上がる 直線スキャナ、ベネディクト・カシンによって編集されました。 このバージョンの装置は、70 年代初頭まで、さまざまな放射性同位体ベースの医薬品とともに全身の臓器を画像化するために使用されていました。
1953 マサチューセッツ工科大学のゴードン・ブラウネルは、現代の PET カメラの先駆けとなる装置を開発しました。 彼女の助けを借りて、彼は神経外科医ウィリアム・H・スウィートとともに脳腫瘍の診断に成功する。
1955 組織や器官の動画の X 線画像を取得できるようにするダイナミック X 線画像増倍管が開発されています。 これらの X 線写真は、心臓の鼓動や循環系などの身体機能に関する新しい情報を提供します。
1955-1958 スコットランドの医師イアン・ドナルドは、医療診断に超音波検査を広く使用し始めました。 彼は婦人科医です。 7 年 1958 月 4 日に医学雑誌ランセットに掲載された彼の論文「パルス超音波による腹部腫瘤の調査」は、超音波技術の使用を定義し、出生前診断の基礎を築きました (XNUMX)。
1957 最初の光ファイバー内視鏡が開発されました - ミシガン大学の消化器科医バシリ・ヒルショウィッツと彼の同僚が光ファイバーの特許を取得しました。 セミフレキシブル胃カメラ.
1958 ハル・オスカー・アンガーは、アメリカ核医学会の年次総会で、ダイナミックな撮影を可能にするシンチレーションチャンバーを発表しました。 人間の臓器の画像化。 このデバイスは XNUMX 年後に市場に投入されます。
1963 鋳造されたばかりのデビッド・クール博士は、友人の技術者ロイ・エドワーズとともに、数年間の準備の成果である最初の共同研究、いわゆる世界初の装置を世界に発表しました。 放射断層撮影法彼らはそれをMark IIと呼んでいます。 その後、より正確な理論と数学的モデルが開発され、数多くの研究が実施され、より高度な機械が構築されました。 最後に、1976 年に、ジョン キーズは、クールとエドワーズの経験に基づいて、最初の SPECT マシン (単一光子放出断層撮影法) を作成しました。
1967-1971 英国の電気技術者ゴッドフリー・ハウンズフィールドは、ステファン・カズマーツの代数的手法を使用して、コンピューター断層撮影の理論的基礎を作成しました。 翌年、彼は最初に実用的な EMI CT スキャナ (5) を構築し、1971 年にウィンブルドンのアトキンソン モーリー病院で最初の人間の検査が行われました。 この装置は 1973 年に生産開始されました。 1979 年、ハウンズフィールド氏はアメリカの物理学者アラン M. コーマック氏とともに、コンピューター断層撮影法の開発への貢献によりノーベル賞を受賞しました。
5. EMIスキャナー
1973 アメリカの化学者ポール・ローターバー (6) は、特定の物質を通過する磁場の勾配を導入することによって、この物質の組成を分析して調べることができることを発見しました。 科学者はこの技術を使用して、普通水と重水を区別する画像を作成します。 英国の物理学者ピーター・マンスフィールドは、自身の研究に基づいて独自の理論を構築し、内部構造の迅速かつ正確な画像を作成する方法を示します。
両科学者の研究の成果は、磁気共鳴画像法または MRI として知られる非侵襲的医療検査です。 1977 年、アメリカの医師レイモンド・ダマディアン、ラリー・ミンコフ、マイケル・ゴールドスミスによって開発された MRI 装置が初めて人の検査に使用されました。 ラウターバーとマンスフィールドは、2003 年のノーベル生理学・医学賞を共同で受賞しました。
1974 アメリカ人のマイケル・フェルプス氏は、陽電子放射断層撮影法 (PET) カメラを開発しています。 最初の商用 PET スキャナは、EG&G ORTEC でシステム開発を主導したフェルプス氏とミシェル テルポゴシアン氏の働きのおかげで誕生しました。 このスキャナは 1974 年に UCLA に設置されました。 がん細胞は正常細胞よりも 7 倍の速さでグルコースを代謝するため、悪性腫瘍は PET スキャンでは明るいスポットとして現れます (XNUMX)。
1976 外科医のアンドレアス・グリュンツィヒ氏は、スイスのチューリッヒ大学病院で冠動脈形成術を紹介している。 この方法では、蛍光透視法を使用して血管狭窄を治療します。
1978 上がる デジタルレントゲン撮影。 初めて、X 線システムからの画像がデジタル ファイルに変換され、より明確な診断のために処理され、将来の研究や分析に備えてデジタルで保存されるようになりました。
80です。 ダグラス・ボイドは電子ビーム断層撮影法を導入しました。 EBT スキャナは、磁気的に制御された電子ビームを使用して X 線のリングを作成しました。
1984 デジタル コンピューターと CT または MRI データを使用した最初の 3D 画像が登場し、骨や臓器の XNUMXD 画像が得られます。
1989 スパイラルコンピュータ断層撮影装置（スパイラルCT）が登場。 これは、ランプ検出器システムの連続回転運動と試験面 (8) 上のテーブルの運動を組み合わせた試験です。 スパイラル断層撮影の重要な利点は、検査時間の短縮（数秒続く XNUMX 回のスキャンで数十の層の画像を取得できる）、間にある臓器の層を含むボリューム全体からの読み取り値の収集です。従来の CT によるスキャンに加え、新しいソフトウェアによるスキャンの最適な変換も可能です。 新しい手法の先駆者は、シーメンスの研究開発ディレクター、ウィリー A. カレンダー博士でした。 他のメーカーもすぐにシーメンスの後に続きました。
8.スパイラルCTの仕組み
1993 MRI システムが急性脳卒中を早期に検出できるようにするエコープラナー イメージング (EPI) 技術を開発します。 EPI は、脳活動などの機能イメージングも提供し、臨床医が脳のさまざまな部分の機能を研究できるようにします。
1998 コンピュータ断層撮影法と組み合わせた、いわゆるマルチモーダル PET 検査。 これは、ピッツバーグ大学の David W. Townsend 博士と PET システムの専門家 Ron Nutt によって行われました。 これにより、がん患者の代謝および解剖学的イメージングに大きな機会が開かれました。 最初のプロトタイプ PET/CT スキャナは、テネシー州ノックスビルの CTI PET Systems によって設計および製造され、1998 年に稼働しました。
2018 MARS Bioimaging がカラー i 技術を導入 XNUMXD医用画像処理 (9) は、体内の白黒写真の代わりに、医療におけるまったく新しい品質、つまりカラー画像を提供します。
この新しいタイプのスキャナーは、コンピューター アルゴリズムを使用して大型ハドロン衝突型加速器で粒子を追跡するために、欧州原子核研究機構 (CERN) の科学者向けに初めて開発された Medipix テクノロジーを使用しています。 X 線が組織を通過し、どのように吸収されるかを記録する代わりに、スキャナーは X 線が体のさまざまな部分に当たるときの正確なエネルギー レベルを決定します。 次に、結果を骨、筋肉、その他の組織に合わせてさまざまな色に変換します。
9. MARS バイオイメージング技術を使用して作成された手首の色付き部分。
医用画像の分類
1. レントゲン（X線） これは、X 線をフィルムまたは検出器に投影した身体の X 線です。 軟部組織は造影剤注入後に視覚化されます。 主に骨格系の診断に使用されるこの方法は、精度が低く、コントラストが低いという特徴があります。 さらに、放射線にはマイナスの影響があります-線量の99％が試験生物に吸収されます。
2. 断層撮影法 （ギリシャ語 - 断面） - 身体またはその一部の断面の画像を取得することからなる診断方法の総称。 断層撮影法はいくつかのグループに分類されます。
- ウジ（ウジ） 様々な媒体の境界での音の波動現象を利用した非侵襲的な方法です。 超音波 (2 ～ 5 MHz) および圧電トランスデューサを使用します。 画像はリアルタイムで移動します。
- コンピュータ断層撮影（CT） コンピューター制御のX線を使用して、身体の画像を作成します。 X 線を使用することで CT は X 線に近づきますが、X 線とコンピューター断層撮影では異なる情報が得られます。 確かに、経験豊富な放射線科医は X 線画像から腫瘍などの XNUMX 次元位置を推測することもできますが、X 線は CT スキャンとは異なり、本質的に XNUMX 次元です。
- 磁気共鳴画像法（MRI） - このタイプのトモグラフィーは、電波を使用して、強い磁場に置かれた患者を検査します。 得られた画像は、検査された組織から放出された電波に基づいており、化学環境に応じて多かれ少なかれ強い信号を生成します。 患者様の身体画像をパソコンデータとして保存できます。 MRI は、CT と同様に、XNUMXD および XNUMXD 画像を生成しますが、特に軟部組織を区別するために、はるかに感度の高い方法である場合があります。
- 陽電子放出断層撮影（PET） - 組織で発生する糖代謝の変化のコンピューター画像の登録。 患者には、砂糖と同位体標識された砂糖を組み合わせた物質が注射されます。 後者は、がん細胞が体内の他の組織よりも効率的に糖分子を取り込むため、がんの位置を特定することを可能にします。 放射性標識糖を摂取した後、患者は約 XNUMX 分間横になります。
- マークされた糖分が体内を循環する60分。 体に腫瘍がある場合、糖が効率的に体内に蓄積されなければなりません。 次に、患者はテーブルに横たわり、PETスキャナーに徐々に導入されます-6〜7分以内に45〜60回。 PET スキャナーは、体組織内の糖の分布を測定するために使用されます。 CT と PET の分析のおかげで、新生物の可能性をより正確に説明することができます。 コンピュータ処理された画像は、放射線科医によって分析されます。 他の方法で組織の正常な性質が示された場合でも、PET は異常を検出できます。 また、がんの再発を診断し、治療の有効性を判断することも可能にします。
- 単一光子放出断層撮影法 (SPECT) – 核医学分野における断層撮影技術。 ガンマ線の助けを借りて、患者の体のあらゆる部分の生物学的活動の空間画像を作成できます。 この方法では、特定の領域の血流と代謝を視覚化できます。 放射性医薬品を使用しています。 それらは、放射性同位体であるトレーサーと、組織や臓器に沈着して血液脳関門を乗り越えることができるキャリアのXNUMXつの要素からなる化合物です。 キャリアは、多くの場合、腫瘍細胞抗体に選択的に結合する特性を持っています。 それらは代謝に比例した量で定着します。
- 光コヒーレンストモグラフィー（OCT） - 超音波に似た新しい方法ですが、患者は光ビーム (干渉計) でプローブされます。 皮膚科や歯科での眼科検査に使用されます。 後方散乱光は、屈折率が変化する光線の経路に沿った場所の位置を示します。
3. シンチグラフィー - ここでは、少量の放射性同位体 (放射性医薬品) を使用して、臓器の画像、とりわけその活動を取得します。 この技術は、体内の特定の医薬品の挙動に基づいています。 それらは、使用される同位体の媒体として機能します。 標識された薬物は研究中の臓器に蓄積します。 放射性同位体は電離放射線（ほとんどの場合ガンマ線）を放出し、体外に浸透し、いわゆるガンマカメラが記録されます。
