Каталог
Категории

Избранные истории о развитии медицинской визуализации. Часть 2.

МРТ – большой порыв при более чем неблаговидном начале.

Во многих отношениях, профессор Раймонд Дамадьян прожил очень насыщенную жизнь. Его компания Fonar, которая специализировалась на разработке МРТ, была представлена на одной из выставок Общества радиологов Северной Америки (RSNA) лишь одним небольшим стендом с именем и фотографиями. Но на одной из них изображены события 1988 года, где Дамадьяну вручают национальную медаль за развитие технологии и инновации от президента Рональда Рейгана.

Такого изобретателя нельзя игнорировать и компания GE убедилась в этом. GE увязла в многомиллионных судебных исках и проиграла. В 1997 году по решению суда компания GE заплатила Fonar 128.7 миллионов долларов за нарушение авторских прав по разработке и производству магнитно-резонансных томографов.

Никого не удивила общественная компания, начатая Дамадьяном против Нобелевского комитета, когда не обнаружил себя в списке награжденных по разработке нового метода медицинской визуализации в 2003 года. За разработку МРТ были награждены Пол Лоутенбур из Иллинойского университета и Питер Мэнсфилд из Ноттингемского университета.

Газета Washington Post и прочие серьезные издания напечатали веские статьи о том, что Нобелевский комитет поступил не правильно. Сам Дамадьян в одном из интервью говорит: «Если бы я не родился, то сегодня не было бы МРТ».

Чем руководствовался Нобелевский комитет, у которого был более чем 50 летний опыт, не известно до сегодняшнего дня. Приверженцы Дамадьяна придерживаются мнения, что «наиболее вероятной причиной неприятие его кандидатуры был тот факт, что он врачом, а не академическим ученым, его мощное лоббирование, его общеизвестный вздорный характер и активная поддержка религиозного течения, одного из вариантов креационизма».

Несмотря на все спекуляции в этой области, Дамадьян первый предложил использовать ядерный магнитный резонанс (ЯМР) для медицинской визуализации. В 1971 году он изложил за документированные данные о возможности дифференциации здоровых тканей и раковых опухолей у лабораторных животных при помощи ЯМР. Позднее Дамадьян запатентовал технологию сканирования опухоли серией ЯМР считываний с различных позиций.

Его компания была первой, которая получила разрешение Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для продажи и использования МРТ сканера на территории США.

Сторонники Пола Лоутенбурга и Питера Мэнсфилда утверждают, что это они внести основной вклад в развитии медицинского МРТ. В марте 1973 года Лоутенбург опубликовал в Nature статью под названием «Формирование изображения под влиянием индуцированного локального взаимодействия. Пример использования магнитного резонанса». Он описал технологию, которую назвал зейвгмотомографию (от греческого «зейвгмо» объединять). В ее основе лежит объединение слабого градиентного магнитного поля с более сильным главным магнитным полем. Этот метод позволил отразить размещение в пространстве двух пробирок с водой, где для генерации изображения использовался черный проекционный экран.

Мэнсфилд дополнил работу Лоутенбурга, разработав способ использовать магнитные градиенты для точного разделения резонансного сигнала. Мэнсфилд создал эхо-планарное изображения, основы клинического МРТ, и сократил время формирования изображения от часа до нескольких секунд.

Дюжина компания занималась разработкой и производством МРТ сканеров с конца 70 и до конца 80-х годов. Среди них и EMI, которая сотрудничала с Мэнсфилдом. Британский гигант отказался работать в этой области в начале 80-х, продав свои разработки компании Picker International.

Philips начал разработку МРТ в средине 70-х годов и создал рабочий прототип в 1978 году. Ирония заключается в том, что компания получила последней разрешение на продажу в США своего МРТ сканера мощностью 1.5 Тесла в 1986 году.

Fonar Дамадьяна первый вышел на рынок медицинского оборудования США, за ним последовали компании Technicare и Picker. Затем компания GE, которая вскоре заняла лидирующие позиции в сегменте МРТ томографов.

Наиболее распространенной моделью стал томограф 1.5T Signa компании GE, которая в 80-х годах стал эталоном качества визуализации. Также GE производит томографы с различным напряжением магнитного поля - 0.12T, 0.3T, 0.5T, 1T, 1.3T, 1.4T и 1.5T.

Компании специализировались на производстве томографов с различным напряжением магнитного поля. Bruker специализировался на выпуске высокопольных аппаратов для научно-исследовательских целей с напряжением поля 2Т и более. Instrumentarium сфокусировался на ультра низкопольных сканерах, как альтернативе дорогих высокопольных аппаратов. Diasonics производил томографы с ультранизким, низким и средним магнитным полем, но с открытым контуром.

В средине 90-х годов томографы с открытым контуром становятся популярнее не только из-за их более низкой стоимости, но также из-за возможности проводить исследования пациентов, которые страдают на клаустрофобию. Компания Hitachi учла тенденции рынка и стала лидером в США со сканером с открытым контуром Airis и напряженностью магнитного поля 0.3Т.. В конце десятилетия все крупные производители МРТ сканеров имели в своем портфолио хоть одну модель с открытым контуром.

На сегодня ассортимент систем с открытым контуром и средним напряжением поля несколько уменьшился. Два производителя, Philips и Hitachi, продолжают выпускать томографы этой конструкции, но с высоким напряжением поля - Panorama 1.0T и Hitachi's Oasis 1.2T. Спрос на системы с открытым контуром уменьшился благодаря созданию туннельных томографов с большим диаметром и узким гентри.

Новым стандартом высокопольных систем является напряжение поля в 3Т, а при стандарной томографии наиболее часто используются аппараты с напряжением в 1.5Т. Последним крупным событием в области МРТ – это создание гибридных систем в комбинации с позитронно-эмисионной томографией (ПЭТ). Схожая идея была ранее успешно реализована в компьютерных томографах.

Молекулярная визуализация – расщепление атома и комбинация режимов.

Казалось, что в атомный век, который последовал за Второй мировой войной, энергию расщепленного ядра начнут использоваться повсеместно. Предполагалось, что ядерная энергия станет неисчерпаемым источником в пост военный период, обеспечит работу не только крупных производств, космических кораблей, но даже самолетов и машин. Считали, что атомные бомбы возможно использовать для постройки дорог, добыче полезных ископаемых. Выдвигались идеи об использовании радиоактивных шариков для гольфа, которые никогда не терялись. Их находили бы при помощи счетчика Гейгера.

На этой волне оптимизма в 1946 году в американской прессе появилась заметка об использовании «радиоактивного коктейля» для лечения рака щитовидной железы. Щитовидка абсорбировала радиоактивный йод, который убивал раковые клетки.

Позднее в 50 годах оружие массового поражения стали использовать в низких дозах для измерения функциональности щитовидной железы и диагностики рака. В это десятилетие стали использовать и другие радиоактивные элементы для отслеживания метаболических процессов.

Ядерная медицина окончательно сформировалась в 60-х, когда начали использовать технологию «горячих пятен» для диагностики бессимптомных форм рака легких. Затем эта методика стала использоваться для диагностики раковых заболеваний печени, селезенки, головного мозга и желудочно-кишечного тракта. В 1971 году Американская Медицинская ассоциация рекомендовала выделить ядерную медицину в отдельную отрасль. Сейчас радиоактивные элементы широко используют для исследования функций сердца, почек, мочевого пузыря, печени; обнаружения кровяных сгустков в легких; при ряде инфекционных заболеваний, боли в костях и даже в травматологии.

Считается, что ядерная медицина зародилась в век расцепления ядра, но ее начало было положено открытием явление радиоактивности Мари и Пьером Кюри, а также Антуаном Беккерелем. За что все трое были награждены Нобелевской премией за 2003 год в области физики.

В 1935 году Джин Фредерик Джолиот Кюри и Ирен Джолиот Кюри получили Нобелевскую премию по химии за синтез нового радиоактивного элемента. Позднее радиоактивный йод, который они синтезировали, был использован для визуализации щитовидной железы, оценки ее функционального состояния и лечения пациентов с гипертиреодозом.

Затем в 1937 году последовало открытие технеция-99m Карлом Перье и Эмилио Сегре. Этот элемент был обнаружен в образце молибдена, который подвергся бомбардировке дейтронами, и был первый элемент искусственно созданный. Так он и назван - от греческого «technetos» - искусственный.

Сорбционный генератор на основе молибдена и технеция-99m был разработан спустя 25 лет. Технеций способствовал широкому распространению радиофармпрепарата из-за короткого 6 часового периода полураспада.

Такой же долгий путь, как и радиофармакологические препараты, прошли и технологии записи изображения.

Поначалу к органу просто приставляли счетчик Гейгера. Первое изображение было получено в 1950 году прямолинейным сканером, разработанный Бенедиктом Кассеном, который стал признанным отцом устройств визуализации человеческих органов.

Его перовое автоматическое сканирующие устройство, моторизированный сцинтилляцирующий сканер, объединённый с принтером, генерировал изображение радиоактивного йода, который аккумулировала щитовидная железа. Это тип сканера использовался до начала 70-х годов для визуализации различных органов и радиофармпрепаратов.

В конце 50-годов Хол Ангер разработал сцинтиллятор, который позволил наблюдать процесс в динамике. Впервые камера Ангера была представлена на ежегодной встрече Общества специалистов по ядерной медицине в 1958 году. Но коммерческое использование устройства началось лишь в 60-х годах компанией Nuclear Chicago. Siemens приобрел права на камеру Ангера у 1979 году в компании Searle Analytic, которая перекупила его в 1970 году у Nuclear Chicago.

Первые камеры показывали лишь плоские нечеткие изображения. Сегодня однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) дает контрастные пространственные изображения высокого разрешения. Концепция работы методики ОФЭКТ была изложена в конце 50 годов в работах Дэвида Коула и Роя Эдварда.

Они предложили получать кросс-секциональное изображение радиоизотопов в теле. Коул финансировал разработку новой методики и получил первое томографическое изображение всего тела в середине 70 годов. Его методика расчистила дорогу для позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).

Разработка Майклом Фелпсом в 1973 году первой ПЭТ системы и синтез соединения18F фтордеоксиглюкоза положило начало использованию позитронно-эмиссионной томографии в онкологии.

Поскольку раковые клетки поглощают глюкозу в 10 раз больше, чем нормальные клетки, то злокачественные новообразования проявляются при ПЭТ сканировании яркими пятнами. А синтез соединения рубидий-82 в конце 80 годов позволил использовать метод для исследования перфузии миокарда.

ПЭТ сканирование оставалось элитным методом исследования до 90 годов. Основным тормозом развития методики – необходимость циклотрона для выработки радиофармпрепаратов, дорогое обслуживание и техническая эксплуатация циклотрона, высокая стоимость рубидия при относительно низкой цене кардиологической однофотонной эмиссионной компьютерной томографии, да и сама дороговизна ПЭТ сканера. Но наиболее существенное ограничение – это отсутствие четкой локализации при ПЭТ сканировании.

Эта проблема была решена в 1998 году путем гибридного использования ПЭТ и КТ сканирования Дэвидом Таунсендом и Роном Наттом из Питтсбурского университета. Широкое использование комбинированного метода началось в 2000 году. Первый прототип ПЭТ/КТ сканера был разработан и построен в 1998 году в Ноксвилле, штат Теннеси, где сейчас размещается подразделение Siemens.

Несколько факторов оживили эту область медицинской визуализации. Один из них – Национальная комиссия упростила механизм по одобрению радиофармпрепаратов (РФП). Это дало возможность использовать диагностический метод в федеральных социальных программах. Частные компании и фонды сразу подключиться к производству РФП и ПЭТ/КТ томография стала распространенным методом исследования онкологических больных.

Затем последовало распространение и коммерциализация комбинированной методики ОФЭКТ/КТ сканирования, которое только начинает набрать обороты. Хотя он был разработан перед ПЭТ/КТ сканером. Доктор Брюс Хасегава из Калифорнийского университета создал и разработал прототип нового ОФЭКТ/КТ сканера в начале 90 годов.

По иронии судьбы, само название «ядерная медицина» стала вызывать негативные ассоциации в связи с авариями на атомной станции в Чернобыле и Три-Майл-Айленде. И сейчас специалисты предпочитают использовать термин «молекулярная визуализация», привязывая его к понятию «персонализированной медицины».

Технологии медицинской визуализации продолжают усовершенствоваться, делаются новые открытия и кто знает, может скоро сбудется мечта всех врачей – точная диагностика в течение нескольких минут.

Бренды