В наше время слово «чек-ап» приобрело особый смысл. Люди осознают важность проверки и контроля собственного здоровья. В процессе некоторых проверок или же, когда врач сам посылает нас на обследование, мы часто сталкиваемся с такими понятиями как рентген, флюорография, КТ-исследование, МРТ. Что общего и различного между этими методами, как они появились и совершенствовались, читайте в нашем материале.
Рентген
История развития рентгенологии начинается в 1895 году, когда немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген официально зафиксировал затемнение фотопластины под воздействием рентгеновского излучения. Стало известно, что когда рентгеновские лучи проходят через ткань кисти руки они формируют на фотопластинке изображение части костного скелета. Этот способ стал первым в медицине для визуализации внутреннего строения человека. Спустя год первый рентгеновский снимок был сделан и в России. Изобретение распространилось по миру.
Любопытно, что рентген пытались ввести и в немедицинской среде. Например, в начале XX века в обувных магазинах стояли рентген-аппараты, чтобы покупатель мог убедиться, что его стопе удобно находиться в новой паре ботинок или туфель. Однако со временем выяснилось, что частое рентгеновское облучение может навредить организму человека. И эта идея сошла «на нет», будучи запрещенной даже на законодательном уровне.
Но вернемся к медицине. В 1918 году в России появилась первая рентгенологическая клиника, которая давала возможность диагностировать большое количество заболеваний, стремительное развитие получает рентген легких. В 1921 году в Петрограде появляется стоматологический рентген-кабинет.
Сегодня рентген остается основным методом диагностики поражений костно-суставной системы, а также используется при обследовании легких как скрининговый метод (первичное обследование клинически бессимптомных пациентов, чтобы подтвердить или опровергнуть возможное заболевание).
Флюорография
Флюорография появилась вскоре после открытия рентгеновских лучей. В 1896 году Дж. Блейер изобрел флюороскоп, однако он не стал популярным. В 1930-40-е годы методика была возобновлена в области исследований грудной клетки и использовалась для раннего выявления туберкулеза. Флюорография дословно переводится как «излучение» и «писать». Иными словами, это метод, позволяющий сфотографировать видимое изображение на флюоресцентном экране. Изображение при этом формируется за счет прохождения рентгеновских лучей через тело человека и их неравномерное поглощение органами и тканями. В теории флюорография может использоваться не только для исследования легких, но сегодня она применяется преимущественно в этом направлении. Возникает логичный вопрос: чем флюорография отличается от рентгенографии легких? Разница кроется в деталях.
В случае рентгена изображение фиксируется на рентгеновской пленке или цифровом носителе. Такой снимок обладает большой разрешающей способностью, на нем можно заметить тени от 1,5 до 2 мм. Если установка цифровая, то доза облучения также достаточно низкая – 0,1-0,2 мЗв.
Флюорография – диспансерный метод рентгенологического исследования заболеваний легких. Изображение теней фиксируется на пленку уменьшенного формата, которая впоследствии увеличивается врачом рентгенологом при просмотре на специальном оборудовании. Флюорография чувствительна к теням размером от 5 мм. Флюорография дешевле полноценного рентгена и обладает большей дозой облучения, однако в умеренных количествах безопасна для организма человека.
Флюорография используется преимущественно в профилактических целях. Если у врача возникнут вопросы к данным этого исследования, он направит пациента на более точное и подробное обследование.
Компьютерная томография
Компьютерная томография, или КТ также используется для анализа внутреннего строения организма с помощью послойного исследования. Томографию такого рода предложили Годфри Хаунсфилд и Аллан Кормак в 1972 году. Компьютер измеряет и обрабатывает данные по разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности тканями. В основе лежит экспоненциальный физический закон ослабления излучения, применимый к чисто поглощающим средам.
Первые математические алгоритмы разработал еще австрийский математик И. Радон в 1917 году, названные как «преобразование Радона». В 1963 году А. Кормак снова обращается к задаче томографического восстановления, но решает ее по-новому. В 1969 году инженер и физик Г. Хаунсфилд изготовил «ЭМИ-сканер» - первый в истории рентгеновский компьютерный томограф. Изначально клинические испытания проводились только в области головного мозга. В 1979 году ученым вручили Нобелевскую премию по физиологии и медицине.
Аналоги послойного исследования тканей были и в ранней истории изучения анатомии. Николай Иванович Пирогов разработал метод топографической анатомии. Конечно, совпадает здесь лишь сама идея изучения предмета послойно. Хирург работал с замороженными трупами, послойно разрезая их в различных анатомических плоскостях, по сути, занимаясь первой в своем роде анатомической томографией. Пирогов издал атлас «Топографическая анатомия, иллюстрированная разрезами, проведёнными через замороженное тело человека в трёх направлениях». Изображения во многом можно считать прототипами современных томографических снимков.
Магнитно-резонансная томография, или МРТ
Магнитно-резонансная томография (МРТ) – это способ получения томографических изображений с помощью явления ядерного магнитного резонанса. В процессе исследования происходит измерение электромагнитного отклика атомных ядер в сильном магнитном поле в ответ на воздействие определенного сочетания электромагнитных волн. В человеческом теле это преимущественно атомы водорода, входящие в состав воды и других внутренних веществ. В отличие от КТ во время этой процедуры не используются рентгеновские лучи.
Все происходит за счет электромагнитных волн. Ядро водорода состоит из протона, который вращается в магнитном поле, а также под воздействием градиентных полей и внешних радиочастотных импульсов. На основе параметров протона (спинов, то есть тех самых вращений), их векторных направлений и привязанности к магнитному моменту протона можно определить, в каких тканях находится конкретный атом водорода. Иногда специалисты используют дополнительные МР-контрасты на базе гадолиния или оксидов железа.
Появление МРТ было официально зафиксировано в 1973 году, когда химик Пол Лотербур опубликовал в Natur свою статью: «Создание изображения с помощью индуцированного локального взаимодействия; примеры на основе магнитного резонанса». Питер Мэнсфилд доработал математические алгоритмы. А в 2003 году оба ученых получили Нобелевскую премию за открытия, связанные с МРТ. Однако на авторство метода претендовал еще один исследователь Реймонд Дамадьян, который запатентовал и выпустил первый коммерческий МРТ-сканер. Схожая идея была и у советского изобретателя В.А. Иванова, который отправил заявку на схожий патент, однако авторское свидетельство было выдано гораздо позже.
Метод магнитного-ядерного резонанса был известен ученым с 1938 года. В идеале метод МРТ должен был называться ЯМР-томография (ядерно-магнитный резонанс), однако после трагедии в Чернобыле в 1986 году, люди стали бояться радиации и в новом названии постарались не упоминать ядерный аспект.
Структура аппарата МРТ
Сегодня МРТ позволяет исследовать работу органов человека без вмешательства в организм. Врачи могут измерить скорость кровотока, тока спинномозговой жидкости, определить уровень диффузии в тканях и многое другое. Появился и новый метод виртуальной эндоскопии, который создает трехмерную модель изучаемой структуры в формате DICOM.
Многие методы исследования внутренних органов и структур организма человека были построены на основе рентгеновского излучения. Однако позже ядерные вещества позволили углубить процесс анализа, а компьютерные технологии визуализировать изучаемые объекты в доступной и удобной для специалистов форме на современных носителях. В свою очередь физика и химия приняли в свои ряды математические расчеты, на алгоритмах которых строятся современные аппараты.
Материал подготовлен по данным из открытых источников.
Фото на странице: Online Marketing / Фотобанк Unsplash
Фото на главной странице сайта: Hush Naidoo Jade Photography / Фотобанк Unsplash
