История ультразвуковой диагностики (УЗИ)
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Технология, используемая в медицинском ультразвуковом исследовании, постоянно развивается и в настоящее время способствует важным улучшениям в диагностике и лечении пациентов. Наука и технологии, используемые при ультразвуковой диагностике (УЗИ), имеют долгую и интересную историю. Давайте посмотрим на историю ультразвука и узнаем, как использование звуковых волн в качестве диагностического инструмента попало в клиники и больницы по всему миру.
Изобретение ультразвука
Кто изобрел ультразвук? Итальянский биолог Лаззаро Спалланцани чаще всего считается человеком, который открыл ультразвук.
Лаззаро Спалланцани (1729-1799) был физиологом, профессором и священником, который провел многочисленные эксперименты, приведшие к глубокому пониманию биологии человека и животных.
В 1794 году Спалланцани провел исследования на летучих мышах и пришел к выводу, что они могут ориентироваться, используя звук, а не зрение. Это явление теперь известно как эхолокация, когда местоположения определяется или идентифицируется с помощью звуковых волн, отражаемых или отражающихся от объектов в окружающей среде. По тем же самым принципами современная медицинская ультразвуковая технология функционирует сегодня.
Лаззаро Спалланцани – первооткрыватель ультразвука.
Ультразвук характеризуется как звуковые волны с частотой выше, чем то, что слышно человеческим ухом.
Что такое эхолокация?
Мы можем найти несколько дополнительных примеров эхолокации в природе. Эхолокационные импульсы – это короткие звуковые импульсы с частотами от около 1000 герц у птиц до более 200 000 герц у китов.
Ранние эксперименты с УЗИ
Джеральд Нойвайлер в своей книге «Биология летучих мышей» описывает, как Спалланцани привел сов и филинов в свою лабораторию и заметил, что они не будут летать по комнате, если не будет источника света. «Когда он повторил тот же эксперимент с использованием летучих мышей, эти маленькие млекопитающие уверенно облетали кабинет ученого, даже в полной темноте, избегая проводов, которые Спалланцани специально свесил с потолка», – писал Нойвайлер.
Нойвайлер добавляет, что итальянский ученый даже ослепил летучих мышей, и все же они смогли избежать проводов. Спалланцани знал это, потому что колокольчики были прикреплены к концам проводов.
Физиолог понял, что летучие мыши используют навигацию на основе звука, потому что, когда он помещал закрытые латунные трубки в уши млекопитающих, они не могли правильно перемещаться по комнате и влетали в провода.
Хотя он не знал, что летучие мыши испускали свой собственный звук для ориентации, звук, который он или любой другой человек не мог слышать. Спалланцани смог заключить, что существа используют свои уши для навигации по окружающей среде.
Польза ультразвука для медицины
Со временем другие продолжали опираться на работу Спалланцани. В 1942 году австрийский невролог Карл Дуссик стал первым, кто использовал ультразвуковые волны в качестве диагностического инструмента. Он пропустил ультразвуковой луч через человеческий череп в попытках обнаружить опухоли головного мозга. Уже тогда стало ясно, что эта инновационная на то время технология имеет огромные возможности.
Ультразвуковая технология и ее применение в здравоохранении продолжают развиваться. Совершенствование инструментов и совершенствование процедур происходят каждый день. Совсем недавно портативные сканеры меньшего размера стали более распространенными и помогли еще больше интегрировать использование ультразвука в большее количество областей и этапов лечения пациентов.
Больше о качественном ультразвуком оборудовании можно узнать на сайте https://rh.ua/ и также приобрести оное можно по адресу https://rh.ua/ru/uzi-apparati/
Краткая хронология развития ультразвуковой диагностики
- 1794 Физиолог Лаззаро Спалланцани был первым, кто открыл эхолокацию среди летучих мышей, которая сегодня составляет основу физики ультразвука.
- 1877 Братья Пьер и Жак Керри открывают пьезоэлектричество. Ультразвуковые преобразователи (зонды) излучают и принимают звуковые волны посредством пьезоэлектрического эффекта.
- 1915 Вдохновленному потоплением Титаника, физику Полу Ланжевену было поручено изобрести устройство для обнаружения объектов на дне моря. Ланжевин изобрел гидрофон – то, что Всемирный конгресс ультразвука в медицинском образовании называет «первым датчиком».
- 1942 Невролог Карл Дуссик считается первым, кто использовал УЗИ для медицинских диагнозов. Он пропустил ультразвуковой луч через человеческий череп в попытке обнаружить опухоль головного мозга у своего пациента.
- 1948 Джордж Д. Людвиг, доктор медицинских наук, разработал ультразвуковое оборудование для обнаружения желчных камней.
- 1949-1951 гг. Дуглас Хоури и Джозеф Холмс из Университета Колорадо были одними из ведущих пионеров ультразвукового оборудования в B-режиме, включая 2D-сканер линейного соединения в B-режиме. Джон Рид и Джон Уайлд изобрели портативное устройство B-mode для обнаружения опухолей молочной железы.
- 1953 Врач Инге Эдлер и инженер К. Хельмут Герц выполнили первую успешную эхокардиограмму, используя устройство контроля эхокардиографических испытаний.
- 1958 Доктор Ян Дональд включил ультразвук в область акушерства и гинекологии.
- 1966 Дон Бейкер, Деннис Уоткинс и Джон Рид разработали технологию ультразвукового импульсного допплера; их развитие привело к визуализации кровотока в различных слоях сердца.
- 1970-е годы – появилось много разработок, включая непрерывный волновой допплер, спектральный волновой допплер и ультразвуковой цветной допплеровский прибор.
- 1980-е годы Казунори Баба из Токийского университета разработал ультразвуковую технологию 3D и в 1986 году сделал трехмерное изображения плода.
- 1990-е. Начиная с 1980-х годов, ультразвуковые технологии стали более совершенными с улучшенным качеством изображения и возможностями 3D-визуализации. Эти улучшения продолжались в 1990-х годах с принятием возможностей 4D (в реальном времени). Биопсия под ультразвуковым контролем (эндоскопическое ультразвуковое исследование) также началась в 1990-х годах.
- 2000-е – настоящее время. Ультразвуковые технологии непрерывно развиваются и становятся все более удобными. В последние годы на рынке появилось множество компактных портативных устройств. В частности НАСА разработало специальную программу для проведения ультразвуковых исследований в космосе.
Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка
При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.