– Доктор, что там у меня болит в животе? – Вскрытие покажет… 🙂
А действительно, что там, внутри? Помнится, в школе на биологии учили: почка-печень-селезенка. Еще, кажется, желчный пузырь, якобы…
Развитие ультразвуковой диагностики
Процесс познания не знает границ, и человечество всегда хотело знать, как построен наш организм и что там внутри. Первые анатомические сведения дошли до нас еще из иероглифов Древнего Египта. Но еще лучше анатомию знали древние индусы. В известном аюрведическом трактате по хирургии «Сушрута Самхита» описаны сотни костей, мышц, суставов, сосудов.
В II веке н.е. систематическое анатомическое учение создал античный римский врач Гален на основе вскрытия обезьян и свиней, строение тела которых считал тождественной человеческой. Дело в том, что длительное время, вплоть до XVI столетия, существовал строгий запрет христианской церкви на вскрытие умерших, за это могли запросто сжечь еретика.
Интересно, что самыми прогрессивными анатомами своего времени были, как ни странно, художники. Так, Микеланджело проводил анатомические исследования в подвалах монастыря. Леонардо да Винчи заполнил тщательными рисунками костей и мышц 120 альбомов, начав пластическую анатомию.
Превращение анатомии в научную систему связано с именем великого Андрея Везалия, который родился в Бельгии, жил и работал в Италии в эпоху Возрождения. На основе вскрытий мертвецов, уже не животных, а людей, он исправил более 200 ошибок античного Галена и в 1543г. в Базеле издал свою главную работу «О строении человеческого тела». Текст книги был иллюстрирован 250 рисунками художника Я. С. ван Калькара.
Интересно также узнать, что вскоре маятник качнулся в другую сторону, и с тайных, запрещенных действий в подвалах, анатомические исследования конца XVI-XVII века. превратились в своеобразные шоу, спектакли, которые проводились публично в специально построенных просторных помещениях – «анатомических театрах».
Наряду с рисунками костей, мышц, сосудов, внутренних органов – анатомических атласов стала развиваться техника изготовления анатомических препаратов – своеобразных скульптур из природных структур человеческого тела, которые выставлялись в анатомических музеях. Наиболее известным из них в начале XVII века. стал музей Ф. Рюйша в Амстердаме, который современники называли «восьмым чудом света». Автор применял оригинальный способ бальзамирования, что позволяло сохранять нормальные размеры и природную окраску частей тела. Этот музей посещал Петр І и в 1717 г. купил около 900 препаратов для Петербургской Кунсткамеры.
По мере развития анатомической науки стало очевидным, что сам вскрытие, отсепарирование сосудов, мышц, внутренних органов соединительной, жировой тканей, которые их содержат, существенно искажает общую картину пространственного соотношения органов, делает недостоверными, неестественными «картинки» в атласе, что в свою очередь тормозит развитие хирургии. Это противоречие в 1850 г. удалось преодолеть гениальному винницком хирургу и анатому М.И. Пирогову. Зимой в Санкт-Петербурге, проходя по дороге на службу через рынок, он обратил внимание на части замерзших коровьих и свиных туш, разрубленных мясниками в разных плоскостях. Странным образом в них сохранялось естественное соотношение сосудов, мышц, фасций, внутренних органов. Пирогов применял глубокое замораживание человеческих трупов при 20 градусах в течение нескольких дней до плотности камня, после чего распиливал их в разных плоскостях. Результатом этих исследований стал атлас «ледяной анатомии» и учреждение науки «топографической анатомии».
Что оставалось клинической медицине – перкутировать легкие и сердце, пропальпировать живот и мысленно сравнивать их с рисунками в атласе и препаратами в музее, все еще опираясь на окончательное: «Вскрытие покажет!». Вот если бы – по жизни…
Польза ультразвука в медицине
Прорыв произошел в 1895 г., когда немецкий физик В.К. Рентген открыл Х-лучи. Исторически первый «рентгеновский» снимок кисти своей жены, Анны Берты, Рентген сделал 22 декабря 1895 г. На первой презентации рентгеновского аппарата 18 января 1896 г. в Нью-Йорке зрелище костей, что двигались, на экране шокировало публику буквально до истерики и головокружение. Началась эпоха рентгена. И вскрытие и анатомическое исследование еще при жизни уже были не нужны.
Так продолжалось около полувека, когда в 1947 г. австрийский невролог и психиатр К.Т. Dussik представил результаты определения опухолей головного мозга с помощью измерения интенсивности ультразвуковой волны при прохождении через череп. Он назвал свой метод «гиперфонографией».
Вообще ультразвук в природе открыл итальянец Ладзарро Спалланцани в 1794 г. Он заметил, если летучей мыше заткнуть уши – она теряет ориентировку в пространстве, и предположил, что тот излучает и воспринимает определенные невидимые лучи. В дальнейшем они получили название ультразвуковых волн. Человеческое ухо их не слышит
Поворотом в развитии УЗ технологий стало открытие во Франции братьями P. и J. Curie пьезоэлектрического эффекта в 1880 г., когда при сжатии и растяжении некоторых природных кристаллов (например, кварца) на их гранях возникают электрические заряды. При обратном пьезоэлектрическом эффекте, когда на кристаллы подается переменный электрический ток, в них возникают механические колебания с излучением ультразвуковых волн. Таким образом, один и тот же пьезоэлемент может быть попеременно то объектом воздействия (приемником), то источником ультразвука.
В конце XIX века. с помощью ультразвуковых волн (эхолот) измеряли расстояния под водой. Предшественниками медицинского ультразвука были гидролокационная система RADAR (А-режим) британского физика R. Watson-Watt (1935 г.) и импульсные УЗ дефектоскопы металла для проверки целостности металлических корпусов военной техники (В-режим) с концепцией советского физика С.Я. Соколова (1928 г.).
Медицинские ультразвуковые аппараты не сразу приобрели привычный для всех современного вида, а прошли определенный тернистый путь.
В 1951 г. американский радиолог D. Howry с коллегами разработали сканер с полукруглой неподвижной кюветой с пластмассовым окном. Пациента пристегивали ремнем до этого окна, и он должен был оставаться неподвижным в течение длительного обследования. Аппарат, который исследовал органы брюшной полости, назывался «сомаскопом», а полученные изображения – соответственно «сомаграмами». В 1957 г. они же разработали кюветний сканер. Пациент неподвижно сидел в модифицированном стоматологическом кресле внутри полукруглой кюветы, заполненной солевым раствором, через который проходил ультразвук.
В 1962 г. был сконструирован подвижный рычажный сканер, который перемещался над пациентом оператором. А в 1962 г. в США уже был разработан первый контактный ручной сканер. Это стало началом этапа господства наиболее популярных статических УЗ-аппаратов в медицине.
Следует остановиться еще на одном важном физическом эффекте истории ультразвуковой диагностики, теоретически обоснованном австрийский математик и физик C. Doppler в далеком 1842 г. в статье «О цветном свете двойных звезд и некоторых других звезд на небе». Наблюдая за волнами на воде, исследователь предположил их общую природу с другими волнами, в том числе световыми. Приближении источника волн к наблюдателю повышает частоту колебаний, удаление – уменьшает ее. Этот эффект, названный в его честь, эффектом Допплера, является основой исследования подвижных структур в современной УЗ-диагностике. Если объект движется в сторону датчика (к наблюдателю) – частота волн увеличивается, если удаляется (от наблюдателя) – уменьшается.
Допплерография как метод УЗ-обследования впервые была применена японцами S. Satomura и Y. Nimura в 1955 г. для исследования работы клапанов сердца и пульсации периферических сосудов. В 1962 г. также японцы Z. Капеко и K. Kato применили ее для определения направления движения крови. Дальнейшее развитие допплерографии был связан с цветным сканированием. В США M. Brandestini и соавт. в 1975 г. разработали 128-точечную мультиимпульсную допплер-систему, где скорость и направление кровотока демонстрировались на мониторе в цвете. Артерии, где движение крови быстрее – были представлены красным цветом, вены, где движение крови более медленный – синим, средние по значению – зеленым.
С 1976 г. начали появляться первые цифровые датчики, которые впоследствии пришли на смену аналоговым.
Если создать много-много плоскостных срезов в двух осях X и Y какого-то объекта с незначительным шагом передвижения вдоль третьей оси Z, а затем слепить их все вместе – получим 3-мерный объект. С развитием компьютерных технологий совершенствовались исследования в этой области, посвященные трехмерной УЗИ. Первым о такой возможности в 1984 г. сообщил японец K. Baba, а в 1986 г. он получил 3D-изображения с помощью двухмерного УЗ-аппарата. В 1996 г. группа исследователей T. Nelson и ученые из College Hospital (Великобритания) получили 4D-эхокардиографическое изображение (движущееся трехмерное) плода. Трехмерное УЗИ, в отличие от двумерного, имело ряд диагностических преимуществ, поскольку позволяло определять аномалии развития: заячья губа, полидактилия, микрогнатия, пороки развития уха, позвоночника и прочее – то, что можно определить по внешнему виду плода.
УЗИ в настоящее время
Современные методы ультразвука в медицине направлены преимущественно на улучшение изображения, адаптации его к физиологии восприятия исследователя, увеличение разрешающей способности датчиков, повышение частоты ультразвуковых волн.
Таким образом цикл замкнулся. С середины ХХ века человечество получило безвредный метод заглянуть внутрь человеческого тела еще при жизни, не повредив его. По аналогии с анатомическими атласами эпохи Возрождения и «ледяной анатомией». Пирогова – ультразвуковые сечения различных органов (2D), трехмерные компьютерные реконструкции плода, сердца и сосудов (3D) – по аналогии с анатомическими препаратами Ф. Рюйша или современной пластификацией в анатомических музеях.
– Доктор, так что там у меня болит в животе? – УЗИ покажет!