10 snímků, které houpaly lékařský svět

Pro většinu z nás získávání rentgenového, ultrazvukového, angiogramu, CT nebo MRI znamená procházet do místnosti bez oken, která má více společného s dungeonem než klinikou. Technolog nám dává křehký oděv a obtěžuje nás v bolestivých pozicích. Skoro očekáváme, že na stěně najdeme pochodně a v rohu železná dívka. Zde je 10 obrázků, které mohou tyto postupy dělat trochu méně děsivé.

10Bertha Roentgenův snubní prsten

V listopadu 1895 studoval fyzikální profesor Wilhelm Conrad Roentgen z Worzburgu v Bavorsku elektrické záření, když zjistil, že pronikl do objektů a promítl obrazy na zářivkové obrazovce. Když položil ruku před paprsky, všiml si, že obraz vykazuje kontrast mezi kosti a průsvitnou dužinou.

Roentgen si okamžitě uvědomil důsledky - lékaři mohli vidět anatomii člověka a něco špatného s tím, aniž by se vyhýbali otevření pokožky. On nahradil zářivku s fotografickou deskou a zachytil první rentgenový snímek 8. listopadu 1895. Rentgenový paprsek byl z levé ruky jeho manželky Berthy a snubního prstence (jak je znázorněno nahoře).

Svět byl zpočátku pochybný o objevu Roentgenu. New York Times odmítl to jako jednoduchou fotografickou techniku, která již byla objevena. Jen o týden později však Times začal běžet zprávy o tom, jak Roentgenova rentgenová záření byla ve skutečnosti přínosná pro chirurgické účely. Jedna z těchto zpráv byla britského lékaře jménem John Hall-Edwards, který jako první použil rentgenové záření k diagnostice problému - jehlu uloženou v ruce. Roentgen získal Nobelovu cenu za fyziku z roku 1901 a jeho poznatky jsou nyní považovány za "jedno z největších objevů v historii vědy".

9Měření X-paprsků srdce a zažívacího systému

Věci se po Roentgenově objevu rychle přesunuly. Téměř okamžitě vědci pracovali na sloučení rentgenů s kinematografií - v podstatě se pohybovali rentgenovými paprsky. Prvním produktem byl John Macintyre, chirurg v krku a elektrikář v Glasgow Royal Infirmary. Macintyre měl už na starosti rozdělení prvního rentgenového oddělení na světě a jeho jednotka by byla později nejprve rentgenovým objektem cizího předmětu (polovina podložená v hrdle dítěte). Tato jednotka byla také první, která detekovala ledvinový kámen s rentgenovým paprskem.

V roce 1897 představil Macintyre krátký film v Londýnské královské společnosti, který demonstroval to, co nazval kinematografem. Měl X-paprsek nohou žabky, protože potřeboval méně energie k proniknutí než lidská noha. Poté ho X-rayed každých 300 sekund, když se ohýbal a rozšířil nohu. Pak je spojil dohromady. Později natočil lidské srdce. Také krmil pacienta bizmut a natočil si žaludek, jak ho vyžíval (viz video výše).

Tyto rentgenové filmy se nyní nazývají "fluoroskopie" a používají se k filmování umístění srdečních katetrů, trávicího a močového systému v práci a chirurgických výkonů. V roce 2013 bylo ve Spojeném království provedeno pouze 1,3 milionu fluoroskopických postupů.

8Major Beevor loví za kulky

Během několika měsíců po objevu Roentgenu byly na bojišti použity rentgenové záření. Nejprve se používaly během habešské války, kdy Itálie v roce 1896 napadla Habešnii. Poručík Giuseppe Alvaro použil rentgenový stroj k lokalizaci kuliček v předloktí italských vojáků. Tyto rentgenové záření byly od té doby ztraceny v historii.

O rok později byly rentgenové záření opět používány v terénu během grecko-turecké války. Tyto filmy také byly ztraceny. Navzdory mnohým úspěchům byla armáda pomalu ocenit používání rentgenového záření pro své zraněné.

V červnu 1897 vypukla válka mezi Indií a Afghánistánem. Británie poslala vojáky na plošinu Tirah, aby otevřely horské průsmyky. Major Walter Beevor koupil rentgenové vybavení a postavil ho na polní nemocnici v Tirah. Na poli získal více než 200 rentgenových paprsků, včetně toho, který se nachází nahoře nad loktem indického vojáka s kulkou uloženou v něm. Beevor dokonce našel kulku uloženou v noze generála Woodhousea.

V příštím roce vystoupil Beevor na Institutu spojených služeb - od té doby Británie přinesla na bojiště polní rentgenové jednotky. Jiné země pomalu postupovaly stejně.

Stejně jako mnoho jiných technologií využívalo rentgenové zobrazování jeho použití ve válce. Jeden z těchto záloh byl v přenosných jednotkách. Marie Curieová a její dcera Irene řídily 20 rentgenových jednotek v zadní části dodávky na bojiště v době první světové války.

Dnes jsou mobilní rentgenové přístroje přiváděny do lůžka pacienta, přičemž jsou jim pořízeny rentgenové snímky, když jsou příliš nemocní, aby se přestěhovali do radiologického oddělení nemocnice.

7Proofa poškození způsobené kovovými korzety

V jednom z nejstarších známých způsobů využití medicínského zobrazování, které vedlo ke zvýšení povědomí veřejnosti o problému, francouzský lékař Ludovic O'Followell X-rayed torsos několika žen s korzety a bez nich. Filmy jasně ukazují, že těsné kovové korzety zúžily hrudník a vysídlily vnitřní orgány. O'Followell nepodporoval zákaz korzetů - pouze vývoj flexibilnějších.

A přesně to se stalo. O'Followellovy filmy spolu s názory jiných lékařů té doby ovlivnily průmysl a společnost, aby přijaly méně omezující korzety.

Otázka, kterou později experti položili, bylo, zda měl O'Followell použít rentgenové záření, aby dokázal svůj názor. V té době rentgenové jednotky vyžadovaly, aby byl subjekt vystaven záření po dlouhou dobu. V roce 1896 vyžadovalo rentgenové vyšetření předloktí člověka 45 minut expozice. První zubní rentgen trval 25 minut.

Ženy ve výše uvedených rentgenových zářeních byly vystaveny dvakrát - jak s korzetem, tak i bez korzetu - a v těch nejzajímavějších částech těla: hrudník (prsa a hrudní kosti) a břicho (reprodukční orgány).

Rizika expozice rentgenovým zářením byla již známá. V prvním roce testování rentgenových paprsků doktor Nebraska hlásil případy vypadávání vlasů, zarudnutí a odlupování kůže a lézí. Clarence Dally při práci na rentgenovém záření pro Thomase Edisona opakovaně vystavil ruce radiaci po dobu nejméně dvou let. Oba zbraně amputovali před smrtí rakoviny v roce 1904. Jeden po druhém, všichni průkopníci pole - John Hall-Edwards, Marie a Irene Curie a Wilhelm Roentgen - všichni zemřeli na nemoci vyvolané radiací.

Ale svět pomalu uvědomoval nebezpečí zbytečných rentgenových paprsků. Ženy měly své ováry ozářené jako léčbu deprese. Radiace byly použity k léčbě kožních onemocnění, akné, impotence, artritidy, vředů a dokonce i rakoviny. Kavárny ozářily zákazníky, aby odstranily obličejové vlasy. Voda, čokoláda a zubní pasta byly ožarovány. Mezi lety dvacátých a padesátých lét, mnoho obchodů s obuví mělo fluoroskopy nazvané Foot-o-scopes nebo Pedoscopes, které X-rayed zákazníků 'nohy ukázat, jak dobře jejich boty vejde.

Zatímco rentgenové záření je dnes mnohem bezpečnější a téměř nikdy se nepoužívá pro jiné než lékařské účely, zbytečné lékařské rentgenové záření stále představují určité riziko. Jedna studie ukázala, že 18 500 případů rakoviny po celém světě je výsledkem lékařských rentgenů a v Americe je 0,5 procenta úmrtí na rakovinu způsobeno rentgenovými paprsky.

6Velmi první katétr

Zatímco pracoval jako chirurg na srpnové vítězné klinice, Werner Forssmann vyvinul teorii, že flexibilní trubice (katétr) by mohla být vložena do slabin nebo paže, přes žíly, které krmit krev do srdce a přímo do srdečního atria. Forssmann věřil, že objem tohoto srdce a průtok, tlak a obsah kyslíku v krvi mohou být měřeny tímto katetrem. Léčba by mohla být i v případě nouze přímo aplikována do srdce.

Většina odborníků věřila, že by se katétr zapletl mezi návaly krve a rytmem srdce. Proto by jeho nadřízení v srpnovém vítězství neměli sankcionovat pokusy prováděné novým doktorem.

Unesen, Forssmann přesvědčil spolubydlícího, aby vložil jehlu do své levé paže. Potom Forssmann posunul katétr nahoru do rezidenční cephalic žíly, přes biceps, přes rameno, a do srdce. Trvalo celkem 60 centimetrů potrubí. Pak šel dolů k rentgenovému oddělení a vzal obrázek, aby dokázal, že katétr je v srdci obyvatel. Později postup několikrát provedl sám.

Bohužel kolegové společnosti Forssmannovi tento proces zfalšovali jako pouhý občasný cirkusový kousek. Odhodlaný, Forssmann pokračoval a stal se urologistou. Nevěděl, že jeho příspěvek byl postupně uznáván za jeho význam (do roku 2006 bylo ve Spojených státech prováděno pouze 3,7 milionu srdečních katetrizací). Takže byl docela mrzutý, když v říjnu 1956 dostal telefonát a informoval ho, že vyhrál Noble cenu ve fyziologii a medicíně. On prostě odpověděl: "Proč?"

5Hyperfonografie

Jednou z nevýhod rentgenové technologie je to, že pouze obrazy husté anatomické struktury, jako jsou kosti a cizí těla (jako kulky). Další nevýhodou je to, že používá radiaci, která by mohla poškodit dítě v děloze. Zdravotní svět potřeboval bezpečnější způsob, jak vypadat v těle méně husté struktury.

Odpověď pochází z tragédie: potopení Titanicu v roce 1912. Aby bylo možné lépe odhalit ledovce, Reginald Fessenden patentoval zařízení, která vysílala namířené zvukové vlny a změřila jejich odraz, aby detekovala vzdálené objekty. Jeho sonar dokázal odhalit ledovce od několika kilometrů.

První světová válka vybuchla a německé čluny hrozily spojenecké lodi. Fyzik Paul Langevin vyvinul hydrofon, který použil zvukové vlny k detekci ponorek. 23. dubna 1916 se U-3 U-loď stala první ponorkou detekovanou hydrofonem a potopena. Po válce byla technologie použita k detekci nedostatků v kovu.

Koncem třicátých let německý psychiatr a neurolog Dr. Karl Dussik věřil, že zvuk může měřit mozek a další části těla nepřístupnými rentgenovými paprsky. Dussik se stal prvním, kdo aplikoval zvuk diagnosticky. Bohužel, hodně z jeho práce se odehrávalo v Rakousku - až po válce, když zopakoval a rozšířil svou práci, svět slyšel o tom, co nazýval "hyperfonografie".

O deset let později si skotský porodník Ian Donald půjčil průmyslový ultrazvuk a testoval ho na různých nádorech. Donald brzy použil stroj k detekci nádorů a sledování plodů.

4 První CAT Scan

Fotografický kredit: EMI

Jedno omezení rentgenových snímků spočívá v tom, že se na snímku objevuje všechno mezi rentgenovou trubicí a filmem. Patologie jako nádory mohou být skryty tkáněmi, orgány a kostimi, které leží nad nebo pod ním.

Ve 20. a 30. letech došlo k vývoji tomografie. To si vyžádalo rentgenový paprsek na určité úrovni těla a rozmazal něco nad ním a pod ním. To bylo dosaženo přesunutím rentgenové trubice (a filmu) při exponování obrazu. Mohl by proříznout všechny tři roviny těla: sagitální (zleva doprava), koronální (přední a zadní) a axiální nebo průřezové (nohy k hlavě).

V roce 1967 přemýšlel Godfrey Hounsfield, vědecký pracovník pro EMI (Elektrické a hudební průmysly), axiální tomografický snímač. EMI byla také nahrávací společností, která prodala 200 milionů alb Beatles. Prostřednictvím svých čtyř Fab fondů EMI financoval společnost Hounsfield za čtyři roky, které mu trvalo, než vyvinul prototyp.

Jeho skener použil snímače namísto filmu a pacient byl posunut přes pohyblivé trubky a snímače s vyřazeným tempem. Počítač pak rekonstruoval anatomii. Hounsfieldův vynález byl tak nazván vypočteným axiálním tomografickým skenováním nebo CAT scanem (nyní jen CT scan).

1. října 1971 použil Hounsfield svůj vynález poprvé. Umístil ženský mozkový nádor, jak je zde vidět. Ovál na levé straně filmu (pravý čelní lalok) je nádor. Později poté, co chirurg odstranil nádor, poznamenal, že vypadá "přesně jako obrázek".

3 První vyšetření MRI

Fotografický kredit: FONAR

Při snímání pomocí magnetické rezonance (MRI) vytváří stroj statické magnetické pole, které zarovná všechny pacientské protony stejným směrem. Krátké vlny rádiových vln pak nesouhlasí s protony a jakmile jsou rádiové vlny vypnuty, počítač měří čas potřebný k tomu, aby se protony změnily. Počítač pak používá tato měření k rekonstrukci obrazu těla pacienta.

Zatímco CT a MRI stroje vypadají podobně, jsou velmi odlišné. CT-vyšetření používají potenciálně nebezpečné záření, zatímco MRI není. MRI může také vizualizovat měkké tkáně, orgány a kosti lépe než CT. Používá se zejména tehdy, když lékař chce vidět míchu, šlachy a vazy. Na druhou stranu CT je lepší vidět poškození kostí, orgánů a páteře.

Lékař Raymond Damadian nejprve vytvořil snímač MRI o celé těle v roce 1969. Začal testovat své teorie a publikoval článek v Vědecký časopis v březnu 1971. V září toho roku Paul Lauterbur, chemik na Státní univerzitě v New Yorku, měl epifánii o té samé věci a dokonce si koupil zápisník, který dokumentoval jeho "vynález". Lauterbur později připustil, že sledoval postgraduální student reprodukuje Damadianův experiment, ale nevěřil, že by to fungovalo.

V březnu 1972 podal Damadian patent na svůj nápad. Téhož měsíce vytvořil Lauterburův snímač obraz zkumavek. O rok později vydal Lauterbur své poznatky a svůj obraz Příroda. Neoznačil kritické příspěvky Damadiana. V roce 1974 byl přijat Damadianův patent.

Poté 3. července 1977 Damadian a jeho tým provedli první skenování člověka. Žádný z jeho zaměstnanců nechtěl vylézt do stroje, a Damadian to udělal sám. Když to nefungovalo, spekulovali, že doktor je příliš velký. Jeden z jeho postgraduálních studentů, Larry Minkoff, byl tenčí a vyšplhal. Výše ​​uvedený obrázek je z Minkoffova hrudi.

Boj pak vybuchl mezi Lauterbur a Damadian přes koho vymyslel MRI. Navzdory skutečnosti, že Damadian držel patent, byl v roce 1988 uveden do Národní síně slávy vynálezců a byl uznán jako vynálezce prezidenta Ronalda Reagana, Nobelova cena za rok 2003 se odehrála v Lauterburu. Navzdory tomu, že Nobelova komise dokázala pojmenovat až tři příjemce, Damadian byl vyloučen. Jeho přívrženci tvrdí, že byl ignorován, protože byl otevřeným křesťanem a obhájcem kreacionismu, na který se akademie zamračila.

2Laparoskopická chirurgie

Lékaři už po staletí odstraňují věci z břicha lidí, ale muselo být vždy otevřeno celé břicho. To způsobilo, že pacient byl náchylný k infekcím a vyžadoval dlouhé časy obnovy. Ale v roce 1901 zavedl ruský gynekolog leparoskopickou chirurgii ne velký otvor, ale jednu nebo více malých štěrbin nebo otvorů. Toto bylo nazýváno "key-hole" nebo "Band-Aid".

Laparoskopy umožnily chirurgovi použít jedno oko, aby se podívalo přímo do břicha nebo hrudníku pomocí zařízení, které připomínalo malý dalekohled. Namísto použití svých rukou použili nůžky, kleště, svorky a další nástroje na dlouhých tyčích, které byly vloženy přes přilehlé otvory v břiše.

Bohužel to znamenalo, že chirurg musel zkroucit své tělo, aby viděl laparoskop. Jeden chirurg si pamatoval, že musí ležet na pacientově stehně, aby odstranil žlučník. Po 2,5 hodiny byl fyzicky vyčerpaný. Z tohoto důvodu laparoskopie viděla jen omezené použití.

V pozdních sedmdesátých letech dr. Camran Nezhat, porodník a gynekolog, připojil k laparoskopům video zařízení a provozoval sledování televizního monitoru. Zařízení bylo zpočátku velké a objemné, ale Nezhat přijal technologii, která zjednodušila vybavení a zvětšila obrazy. To umožnilo každému v operačním sále sledovat, co dělá chirurg. Jak řekl Nezhat, operace šla z "jednoho člověka" do "orchestru." Nezdá se, že časné videozáznamy nejsou dostupné, ale výše uvedené video je laparoskopickým odstraněním žlučníku jiným chirurgem.

Nezhat věřil, že většina chirurgických zákroků může být provedena laparoskopicky, spíše než s obrovskými vyhýbacími otvory v těle pacienta. Mnozí jiní nemohli uvěřit, že by se tak mohly dělat složité operace a byly proti Nezhatovým nárokům nepřátelské. Jeho postupy se nazývaly "bizarní" a "barbarský". Když někteří přijali laparoskopii, taky byli zesměšňováni. Ale do roku 2004, kdy New England Journal of Medicine Doporučená laparoskopie, Nezhat oficiálně zahájil revoluci v chirurgii.

13-D a 4-D ultrazvuk

Po dobu 30 let byly ultrazvuky omezeny na dva rozměry, kde by zařízení vysílalo zvuk a pak měřilo echo. Miliony rodičů se pokoušely a shromáždily z těchto černobílých obrázků právě to, co vypadá jejich dítě. Je to proto, že 2-D skeny procházejí přes kůži dítěte a vizualizují místo toho své vnitřní orgány.

Od sedmdesátých lét vyšetřovatelé pracují na 3-D ultrazvuku pro děti.To posílá zvuky v různých směrech a úhlech, zachycuje obličejové rysy a kůži dítěte, a pak rekonstruuje ozvěny ve stejné míře jako CT skenery. V roce 1984 byl Kazunori Baba na Tokijském institutu lékařské elektroniky prvním, kdo získal 3-D obrazy dítěte v děloze. Kvalita obrazu a doba potřebná k rekonstrukci snímku (10 minut) způsobila, že se diagnostikuje nevhodně.

V roce 1987 Olaf Von Ramm a Stephen Smith patentovali první vysokorychlostní 3-D ultrazvuk, který zvýšil kvalitu a zkrátil dobu zpracování. Od té doby došlo k výbuchu v ultrazvuku, zejména s přidáním 4-D verze, kde rodiče vidí, jak se jejich dítě pohybuje. Boutiques dokonce vyšly, které nabízejí 3-D a 4-D video paměť - za silnou cenu samozřejmě. Zatímco neexistují žádné zdokumentované negativní účinky těchto ultrazvuků, diskutuje nyní o tom, zda by měl být diagnostický nástroj využíván takovým rekreačním způsobem.