Pionierzy diagnostyki obrazowej

Diagnostyka obrazowa to dynamicznie rozwijająca się dziedzina medycyny.  Narodziła się w 1895 roku, kiedy Wilhelm Röntgen odkrył promieniowanie X. Czy możemy sobie wyobrazić mieszaninę emocji jaka towarzyszyła niemieckiemu fizykowi?  Zaskoczenie, niepokój, ciekawość …. Nie dowiemy się, gdyż Röntgen w swoim testamencie kazał zniszczyć wszystkie notatki. Współcześnie rentgenodiagnostyka klasyczna to podstawa diagnostyki obrazowej.   Przez ponad wiek do praktyki klinicznej wprowadzono różne metody i techniki, które stanowią nieodzowne narzędzia w opiece nad pacjentami.  Warto poznać sylwetki pionierów i ich wkład w rozwój diagnostyki obrazowej.

1. WILHELM CONRAD RÖNTGEN czyli promieniowanie X znane także jako rentgenowskie (RTG).

Wilhelm Röntgen (1845-1923), niemiecki fizyk i inżynier odkrył w 1895 roku promieniowanie X i zdefiniował jego właściwości, w tym przenikliwość. W swojej karierze prowadził liczne eksperymenty, głównie poddając działaniu promieniowania X różne przedmioty. Röntgen jest autorem pierwszego zdjęcia anatomicznego. Ten historyczny radiogram przestawia lewą dłoń z pierścieniem, które wykonał swojej żonie Annie Bertha Ludwig. Röntgen otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1901 roku [1-2].

2. IAN DONALD czyli ultrasonografia (USG).

Ian Donald (1910-1987) był szkockim ginekologiem i położnikiem, który jako pierwszy zastosował fale ultrasonograficzne do obrazowania w medycynie. W czasie II Wojny Światowej Donald był oficerem medycznym w Royal Air Force. To właśnie tam zainteresował się sonarem, który był wykorzystywany do wykrywania łodzi podwodnych. Po wojnie powrócił do specjalizacji z położnictwa, gdzie starał się przełożyć inspirację z czasów służby wojskowej na pole medycyny. W 1957 roku wraz z zespołem zbudował pierwszy skaner, a w 1958 roku w Lancet opublikował artykuł opisujący badanie jamy brzusznej z wykorzystaniem ultradźwięków. Początkowo ultrasonografia była wykorzystana głównie w położnictwie. Corocznie przyznawany jest złoty medal Iana Donalda za istotny wkład w rozwój  zastawania USG [3-5].

3. GODFREY HOUNSFIELD & ALLAN CORMACK czyli tomografia komputerowa (TK).

Allan Cormack (1924-1998) pochodzący z RPA był fizykiem, który pracował nad rekonstrukcją obrazu na podstawie projekcji wykonywanych za pomocą promieni rentgenowskich i jest odpowiedzialny za teoretyczne podstawy TK [6,7]. Godfrey Hounsfield (1919-2004) był angielskim inżynierem, który wraz ze swoim zespołem skonstruował pierwszy skaner. Obaj pracowali niezależnie. Historycznie 1971 rok uważa się za początek ery stosowania TK w medycynie. Początkowo tomografię komputerową wykonano tylko w obrębie głowy. Obaj naukowcy w 1979 roku otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny, którą podzielono równo [8, 9].  

4. RAYMOND DAMADIAN, PAUL LAUTERBUR & SIR PETER MANSFIELD czyli rezonans magnetyczny (MR). 

W historii rezonansu magnetycznego ciężko wskazać jedną osobę, która sama dokonała przełomowego odkrycia w tej metodzie. Każda z nich dołożyła swoją ,,cegiełkę’’, która pozwoliła na powstanie urządzenia do obrazowania rezonansem magnetycznym. Dlatego przypomnimy naszym zdaniem trzech najważniejszych.

Raymond Damadian (1936) jest amerykańskim lekarzem, który opisał koncepcję skanowania całego ciała, a także zmierzył różnicę w czasie relaksacji T1 i T2 w zdrowych i nowotworowych tkankach. Stworzył również projekt pierwszego skanera MR, którego mimo rozlicznych prób nie udało się opatentować [10-12].

Paul Lauterbur (1929-2007) był amerykańskim chemikiem pracującym na Uniwersytecie w Illinois. To on jest odpowiedzialny za opracowanie techniki, która polega na wprowadzeniu gradientów w polu magnetycznym wykorzystywanym do MR i analizie danych uzyskanych w celu wygenerowania wielowymiarowych obrazów narządów i tkanek miękkich [13-14].

Sir Peter Mansfield (1933 -2017) był angielskim fizykiem, który pracował na Uniwersytecie w Nottingham. Prowadził on wiele badań związanych z wykorzystywaniem gradientów w polu magnetycznym. Odkrył i wykorzystał technikę echa planarnego – EPI (Echo Planar Imaging) [15-16].

W 2003 roku Paul Lauterbur oraz Sir Petere Mansfield otrzymali Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny za ich wybitny wkład w rozwój obrazowania rezonansu magnetycznego. Wśród spekulacji dotyczących wykluczenia Damadiana z uhonorowania medalem komitetu Instytutu Karolinska dominują głosy podkreślające szorstki sposób bycia lekarza oraz aktywne wspieranie kreacjonizmu.

5. DAVID TOWNSEND  &  RONALD NUTT czyli urządzenie hybrydowe – pozytonowa tomografia emisyjna  i tomografia komputerowa (PET/CT)

David Townsend i Ronald Nutt to Amerykanie, którzy są uważani za twórców pierwszego skanera PET/CT (1999). Dr Nutt odegrał kluczową rolę w budowie pierwszego prototypowego systemu PET/CT, a także przy opracowaniu pierwszych wersji komercyjnych sprzętu. Natomiast dr Townsend przeprowadził pierwsze badania ludzi przy użyciu skanera [17]. Urządzenie hybrydowe PET/CT otrzymało w 2000 roku tytuł „Medycznego Wynalazku Roku” magazynu Time [18-19].

Diagnostyka obrazowa przeszła długą drogę od laboratorium Röntgena do obecnych technologii współdziałających ze sztuczną inteligencją. A pytanie „dokąd zmierzasz radiologio?” zawsze będzie aktualne.

Źródła: ↓

1. APS Physics,This Month in Physics History: November 8, 1865: Roentgen’s discovery of X-Rays.http://www.aps.org/publications/apsnews/200111/history.cfm,[online],Data pobrania 29.01.2021
2. The Nobel Prize: Wilhelm Conrad Röntgen Biographical.
   http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1901/rontgen-bio.html,[online],Data pobrania 29.01.2021
3. The Embryo Project Encyclopedia:Ian Donald, https://embryo.asu.edu/pages/ian-donald-1910-1987\ [online], Data pobrania 30.01.2021
4. Kurjak, Asim. “Ultrasound Scanning – Prof. Ian Donald.” European Journal of Obstetrics and Gynecology and Reproductive Biology 90 (2000): 187–189.
5. Willocks J., Barr W., ,,Ian Donald : A Memoir’’, Cambridge University Press, December 1, 2004
6. The Nobel Prize, Allan M. Cormack Facts, https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1979/cormack/facts/, [online], Data pobrania 01.02.2021
7. Shampo M.,Kyle R., Allan Cormack-Codeveloper of Computed Tomographic Scanning,Stamp Vignette on Medical Science, Volume 71, ISSUE 3,P288, March 01,1996
8. The Nobel Prize, Godfrey N. Hounsfield Facts, https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1979/hounsfield/facts/ ,[online], Data pobrania 01.02.2021
9. Shampo M.,Kyle R., Godfrey Hounsfield -Developer of Computed Tomographic Scanning,Stamp Vignette on Medical Science, Volume 71, ISSUE 10,P990, October 01,1996
10. Who Made America?, Raymond Damadian, https://www.pbs.org/wgbh/theymadeamerica/whomade/damadian_hi.html, [online], Data pobrania,02.02.2021
11. SUNY Downstate Health Sciences University,Raymond Damadian, https://www.downstate.edu/communications/pressroom/raymond-damadian.html, [online],
    Data pobrania 02.02.2021
12. Radiopaedia, Raymond V Damadian, https://radiopaedia.org/articles/raymond-v-damadian?lang=us ,[online],Data pobrania 03.02.2021
13. The Nobel Prize, Paul C. Lauterbur Biographical, https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2003/lauterbur/biographical/ ,[online],Data pobrania 03.02.2021
14. Britannica, Paul C. Lauterbur, https://www.britannica.com/biography/Paul-Lauterbur ,[online],Data pobrania 03.02.2021
15. The Nobel Prize, Sir Peter Mansfield Biographical, https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2003/mansfield/biographical/ ,[online], Data pobrania 03.02.2021
16. Britannica, Sir Peter Mansfield, https://www.britannica.com/biography/Peter-Mansfield , [online], Data pobrania 03.02.2021
17. Engineerign and Technology History Wiki, David Townsend Biography, https://ethw.org/David_Townsend ,[online],Data pobrania 03.02.2021
18. Engineerign and Technology History Wiki, Ronald Nutt Biography, https://ethw.org/Ronald_Nutt , [online],Data pobrania 03.02.2021
19. Probook, Ronald Nutt, https://prabook.com/web/ronald.nutt/1378863 ,[online],Data pobrania 03.02.2021