в каком году изобрели узи
История УЗИ аппарата
Кто изобрел аппарат УЗИ?
Попытки использовать высокочастотные ультразвуковые волны в медицине были предприняты в 30-х годах прошлого столетия. Тогда свойства ультразвука стали применять в физиотерапии для лечения таких тяжелых заболеваний, как артрит, экзема, псориаз.
Опыты, начавшиеся в 40-е годы, были нацелены на использование ультразвука в качестве неинвазивного метода диагностики новообразований. Прорыва в исследованиях удалось добиться венскому психоневрологу К. Дюссику. Именно у него получилось диагностировать опухоль головного мозга методом замеров интенсивности ультразвуковых волн, проходящих сквозь череп пациента. Именно доктор Дюссик считается одним из родоначальников современной УЗ-диагностики.
Первый аппарат УЗИ в мире
Сопутствующие Товары
УЗИ аппарат GE INVENIA ABUS 2.0
УЗИ аппарат GE INVENIA ABUS 2.0
УЗИ аппарат GE LOGIQ e
УЗИ аппарат GE LOGIQ e
Первый ультразвуковой диагностический сканер был создан в 1949 году американским ученым Дугласом Хоури. Первый сканер мало чем напоминал современные эргономичные, мобильные ультразвуковые аппараты. Он представлял собой большой резервуар, наполненный жидкостью, куда помещался пациент. Для получения достоверных данных больной вынужден был долгое время сидеть неподвижно, пока аппарат проводит сканирование.
В это же время американский хирург Дж. Уайлд создал первый портативный аппарат с подвижным сканером, который выдавал в режиме реального времени визуальное изображение новообразований. Свой метод ученый назвал эхографией.
В последующие годы ультразвуковые аппараты совершенствовались, ведь медицинские технологии не стоят на месте, стараясь идти в ногу со временем. В середине 60-х годов сканеры становились более функциональными и точными. Методы УЗ-диагностики не перестают развиваться по сей день. На смену простой двухмерной визуализации пришли новые технологии, которые широко применяются практически в каждой отрасли медицины:
трехмерное и четырехмерное УЗИ;
Если вы хотите купить УЗИ Аппарат то обязательно обратите внимание на наши каталоги:
Первый аппарат УЗИ в России
Исследования по использованию ультразвука в медицине также проводилось также в Советском Союзе. В 1954 году на базе Акустического института АН СССР было создано отделение ультразвука, которым руководил профессор Л. Розенберг. Первый аппарат УЗИ СССР появился в 60-х годах в НИИ инструментов и оборудования. Учеными было создано несколько моделей, которые планировалось использовать в различных отраслях медицины:
Однако все отечественные модели так и остались в статусе экспериментальных, и в дальнейшей медицинской практике они не использовались. К тому моменту, когда ученые СССР начали интересоваться методами ультразвуковой диагностики, им приходилось пользоваться оборудованием, которое было создано западными коллегами-медиками. Дело в том, что когда появились аппараты УЗИ в СССР, разработанные советскими учеными, их усовершенствованию и продвижению уделялось мало внимания. Поэтому к 90-м годам прошлого века отечественные разработки морально устарели и на десятилетия отстали от выдвигаемых требований.
Отличия первых УЗИ-аппаратов от современных
Когда появились аппараты УЗИ, внешне и функционально они мало напоминали современные ультразвуковые сканеру. В то время еще не было компьютеров, которые могли бы преобразовать УЗ-сигналы в изображения, поэтому ученые использовали фотокамеру с открытым затвором. С ее помощью делалось несколько снимков, из которых вопследствии формировалось окончательное изображение.
Методы ультразвуковой диагностики и по сегодняшний день активно развиваются. Вместо обычной двухмерной визуализации врач имеет возможность получать качественное объемное изображение, детально исследовать внутренние органы, обнаруживать серьезные патологии на самых ранних стадиях развития.
Современные технологии УЗИ превзошли все ожидания пользователей. По сравнению с первыми диагностическими устройствами они отличаются:
Многофункциональностью. Ультразвуковые системы экспертного класса позволяют исследовать практически весь организм пациента и обнаруживать любые заболевания на самых ранних стадиях развития. Новые УЗИ-аппараты оснащены множеством полезных функций, которые существенно облегчают задачи врача-диагноста и обеспечивают экспертное обследование, максимально достоверные результаты.
Использованием продвинутых технологий. Современная ультразвуковая аппаратура изготавливается на базе передовых технологий и инновационных разработок. Для качественной диагностики и визуализации системы оснащены новейшим программным обеспечением, которое постоянно усовершенствуется и обновляется.
Возможностью использовать большое количество датчиков. Для более четкой, качественной, детализированной визуализации создано огромное количество различных датчиков: конвексные, микроконвексные, линейные, секторальные, фазированные, внутриполостные, биплановые, 3D / 4D (Live-3D)-датчики. К одной системе может подключаться несколько разновидностей датчиков, делая ее более эффективной в плане расширенной диагностики.
Современным дизайном, компактностью, эргономичностью. По эргономике различают 2 вида УЗИ-аппаратов: стационарные и портативные. Первые будет находиться в диагностическом кабинете и перемещаться при необходимости по территории медицинского учреждения. Портативный ультразвуковой сканер может использоваться как в медицинском учреждении, так и за его пределами, например, во время вызова на дом или выезда на место происшествия.
Высоким качеством визуализации. Для более высокого качества визуализации мелких деталей современные ультразвуковые сканеры оснащены высококачественным монитором, где можно увидеть малейшие изменения тканей исследуемого органа.
Как видим, самые первые аппараты УЗИ отличались примитивностью и сложностями в эксплуатации. Современные сканеры оснащены продвинутым ПО, различными полезными функциями и опциями, которые существенно упрощают рутинную работу врача-диагноста, при этом обеспечивают высочайшее качество визуализации и максимально точные диагностические данные.
История УЗИ
Прежде чем рассказать об истории появления ультразвукового исследования, нужно упомянуть два важнейших открытия, без которых этого метода не было бы.
Первым нужно вспомнить выдающегося итальянского естествоиспытателя и натуралиста Ладзаро Спалланцани, жившего в XVIII веке. Как и многие ученые того времени, он был весьма многосторонен: заложил основы современной метеорологии и вулканологии, провел процедуру ЭКО у лягушек и искусственного осеменения у собак. Кроме того, Спалланцани показал, что, если заткнуть летучей мыши уши, она не сможет ориентироваться в пространстве. Ученый предположил, что рукокрылые животные испускают некий не слышимый нами звук, улавливают его эхо и на основании этого ориентируются в пространстве. Так был открыт ультразвук.
Второе открытие было сделано человеком, прославившимся своей женой и исследованием радиоактивности, — нобелевским лауреатом Пьером Кюри. В 1880 году вместе со своим старшим братом Жаком он открыл эффект возникновения электричества в кристаллах, которые сжимаются, — пьезоэлектрический эффект. Именно он является основой детекторов ультразвука в аппаратах УЗИ.
Дальше пришлось ждать 1941 года, когда австрийский невролог Карл Фредерик Дюссик в сотрудничестве со своим братом Фредериком сделал первое ультразвуковое исследование мозга. Дюссик «обнаружил» опухоль и в 1947 году опубликовал свой метод под названием гиперфонографии. Правда, через пять лет оказалось, что Дюссик принял за опухоль отражение ультразвука от костей черепа.
Англичанин Джон Уайлд первым использовал УЗИ для определения толщины тканей кишечника в 1949 году. За эту работу его назвали «отцом медицинского УЗИ». Впрочем, «отцов УЗИ» было много. Как и вариантов ранних аппаратов: для некоторых исследований человека погружали в ванну с водой, для других — на несколько часов прижимали к пластиковой кювете. Было и много пионерских работ. Так, в 1958 году впервые при помощи УЗИ определили размер головки плода, чем положили начало акушерскому применению ультразвука.
Первый же современный аппарат, в котором сканер и приемник ультразвука находились в руке врача, появился в 1963 году в США. С тех пор началась эпоха современного УЗИ. Медицинскую аккредитацию на такие исследования стал выдавать с 1967 года Американский институт ультразвуковой медицины (AIUM): чтобы получить разрешение на практику, врачу-гинекологу (а первые клинические применения начались именно в акушерстве и гинекологии) приходилось выполнять не менее 170 исследований в год. Увы, СССР в этом сильно отставал: несмотря на первые диагностические опыты, выполненные еще в 1960 году, в практику советской медицины УЗИ стало внедряться лишь в конце 1980-х годов.
О том, каким было первое оборудование для УЗИ, как оно развивалось, а также какие возможности исследования внутренних органов этот метод диагностики предлагает сейчас, рассказал Николай Кульберг, руководитель отдела разработки средств медицинской визуализации ГБУЗ «Научно-практический центр медицинской радиологии ДЗМ», кандидат физико-математических наук.
Первые ультразвуковые диагностические приборы появились в середине ХХ века. По современной классификации их можно было назвать 1D-УЗИ. Это значит, что на выходе врач получал не «картинку» исследуемого органа, а график, похожий на тот, что получается при работе сейсмографа. Такой тип визуализации данных называется «А-режимом», или «А-scan ultrasonography».
Интенсивность ультразвука, измеренного на разных глубинах тканей
Николай Кульберг
Датчик прибора по форме напоминал карандаш, а на торце «карандаша» находился плоский пьезокерамический чувствительный элемент. Приложив этот элемент к телу пациента, можно было получить информацию о столбике тканей по направлению датчика. Результат исследования (А-линия, A-Line) отображался на экране осциллографа примерно так, как это показано выше. Впрочем, даже такие невыразительные, абстрактные графики могли дать врачу очень важные диагностические сведения: например, на данном рисунке видно, как измеряется интенсивность ультразвука, отраженного на разных глубинах тканей. Так, на глубинах от 0 до 3 см звук отражается хорошо, кроме того, отражающие слои есть и на глубинах 5 и 6 см. Соответственно, зная строение исследуемого органа, врач может предполагать, от чего именно отражается ультразвук.
В 70-е годы ХХ века в конструкцию «одномерного» датчика было внесено важное изменение: теперь чувствительный элемент можно было поворачивать с помощью шагового электродвигателя, так как он был закреплен на шарнире. Вращение происходило внутри небольшой буферной камеры, заполненной жидкостью. Эту камеру прикладывали к телу пациента. Вращающийся датчик получал последовательно информацию из веерообразно расходящихся «лучей». Если полученные яркости отобразить на экране монитора, можно было получить двухмерное изображение тканей пациента, находящихся в одной плоскости. Данный метод исследования стали называть 2D-УЗИ, но более традиционно такую визуализацию называют «B-режим» (B-scan ultrasonography). Пример изображения внутреннего органа (левой почки) в В-режиме показан ниже. Если провести вертикальную линию по оси симметрии этого рисунка и построить график, то в результате получится линия, показанная на предыдущем рисунке (А-режим).
УЗИ левой почки
Николай Кульберг
Через некоторое время конструкция датчиков для двухмерного УЗИ была значительно усовершенствована. Вместо вращающейся головки научились применять так называемые фазированные датчики: поверхность такого датчика состоит из нескольких десятков или сотен элементов, каждый из которых излучает и принимает ультразвук отдельно от других. Здесь для изменения направления луча двигать ничего не надо — все управление осуществляется с помощью подачи электрических импульсов на разные элементы датчика с разными задержками. Сигналы, принятые разными элементами, также обрабатываются отдельно друг от друга. Благодаря этому получаются очень качественные B-изображения.
На этом принципе работает большинство современных ультразвуковых приборов. Основные типы датчиков: линейный, конвексный, секторный — представляют собой различные варианты фазированных решеток.
Тайна третьего измерения
Но если можно, пользуясь фазированным датчиком, отклонять луч в пределах одной плоскости, почему бы не сделать то же самое для перпендикулярной плоскости? Это и будет означать переход к третьему измерению. Этот переход произошел на рубеже 1990-х и 2000-х годов. Но здесь разработчики приборов УЗИ столкнулись со значительными техническими трудностями.
Представим, что для сканирования в одной плоскости требуется разделить датчик на 100 элементов. Сколько элементов понадобится для сканирования по еще одному измерению? Оказывается, 1002, то есть десять тысяч. К каждому такому элементу нужно подвести отдельный провод. Получится кабель такой толщины, что врач просто не сможет удержать его в руке.
Оценив эту трудность, разработчики на первых порах отказались от внедрения в практику двухмерных фазированных датчиков и пошли по хорошо известному пути механического сканирования. Снова в составе «флагманских» моделей приборов появились шарниры и шаговые двигатели, на которых вращался уже сложный фазированный датчик. Сканирование в одной плоскости было электронным, в другой — механическим. Такие датчики до сих пор можно встретить, они продаются в том числе и с новыми приборами.
Когда первый трехмерный датчик стал реальностью, обнаружилась еще одна трудность, связанная со временем получения одного объемного изображения. Скорость звука в теле человека примерно 1,5х105 см/с. Чтобы получить данные с глубины 15 см, приходится ждать 0,0002 секунды. На первый взгляд, это совсем немного. Тем не менее, когда мы переходим к двухмерному сканированию, нужно сделать порядка сотни таких одномерных сканов. Таким образом, один кадр B-изображения можно получить за две сотых секунды, то есть частота кадров будет не более пятидесяти кадров в секунду. А чтобы получить сотню B-сканов, нужных для построения объема, придется ждать уже две секунды. Повышение скорости сканирования стало предметом напряженных изысканий разработчиков во всем мире. Так, пользуясь электронным сканированием только по одной координате удалось повысить скорость сканирования примерно в десять раз за счет так называемого многолучевого сканирования, получаемая при этом частота составляла 5 объемов в секунду. Это было уже полноценное 3D-УЗИ, ведь, пользуясь этим способом, можно получать реалистичные трехмерные изображения. На рисунке ниже показан пример трехмерной реконструкции плода.
Пример трехмерной реконструкции плода
ginekology-md.ru
Спасти ситуацию помогли двухмерные фазированные датчики. Чтобы уменьшить число проводов в кабеле датчика, внутрь самого датчика поместили целый высокопроизводительный компьютер, который «сжимает» полученные данные и пересылает их в закодированном виде по относительно тонкому кабелю. Благодаря этому удается получать частоту несколько десятков «объемов» в секунду. А этого уже достаточно, например, для полноценной визуализации сердца в реальном времени. Поскольку к трем пространственным измерениям добавляется полноценное четвертое, время, эти технологии получили название 4D-УЗИ. С их помощью можно строить полноценное изображение клапанов сердца в режиме реального времени. Его примери приведен ниже.
Сегодня процедура ультразвукового исследования, в том числе в формате 3D и 4D, проводится достаточно быстро и эффективно: внутренние органы можно увидеть с разрешением менее миллиметра. «Разрешение УЗИ системы зависит от рабочей частоты датчика и глубины, на которой находится исследуемый орган, — рассказывает Николай Кульберг. — Для абдоминальных исследований на частоте 3,5 МГц разрешение на средней глубине десять сантиметров составляет примерно три миллиметра. Для щитовидной железы датчик частотой 7,5 МГц может дать разрешение порядка полумиллиметра на глубине три сантиметра. Кардиодатчик на частоте 3 МГц и на глубине десять сантиметров покажет разрешение пять миллиметров». Что касается скорости получения изображений, то современные УЗИ-аппараты позволяют делать это за считанные минуты.
«На современных УЗ-аппаратах Philips c технологией xMATRIX получить 3D/4D изображение можно за 2-4 секунды, на приборах с механическими датчиками — за 10-14 секунд. Поиск удобной области сканирования, обработка полученных результатов и экспорт изображений занимают дополнительное время, таким образом, исследование может длиться до 20-30 минут», — рассказала Евгения Добрякова, старший специалист подразделения Philips «Ультразвуковые системы».
Впрочем, несмотря на все успехи в развитии УЗИ-аппаратов, предел совершенства их работы еще не достигнут. «О путях улучшения двумя словами сказать не получится, потому что это предмет очень сложных научных изысканий в разных областях — от физики и электроники до цифровой обработки сигналов. Здесь постоянно трудятся тысячи исследователей, и каждый год им удается показать какие-то заметные улучшения», — рассказывает Николай Кульберг. Кроме того, разработчики продолжают совершенствовать и аппараты для двухмерного УЗИ, так как далеко не всем врачам нужна объемная картинка.
Помимо совершенствования УЗИ, перед учеными стоят и иные задачи. «Сейчас на повестке дня исследователей во всем мире стоит вопрос создания так называемой УЗ-томографии (УЗТ) по аналогии с хорошо известной компьютерной томографией (КТ) на основе рентгеновского сканирования образца по отдельным слоям, — рассказывает Владимир Кукулин, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник отдела физики атомного ядра и главный научный сотрудник лаборатории теории атомного ядра НИИЯФ МГУ. — Создание УЗТ было бы поистине революционным шагом в медицине, сейсмологии и в других сферах, так как позволило бы заменить во многих случаях нежелательное рентгеновское облучение тела, причем многократное, на простое и совершенно безвредное УЗ-сканирование. Однако развитие УЗТ требует очень большого объема вычислений, которые нужно произвести за относительно небольшое время медицинского обследования пациента. Сделать это можно, только применив принципиально новую технологию вычислений на основе сверхбыстрого графического процессора. Эти работы сейчас только разворачиваются.
Второе чрезвычайно интересное новое направление — технология уничтожения опухолей и разрезания внутренних тканей тела с помощью направленного ультразвука. Это направление сейчас формируется под названием хирургии XXI века».
Авторы: Алексей Паевский, Яна Хлюстова
Следить за обновлениями нашего блога можно и через его страничку в фейсбуке и паблик
вконтакте
УЗИ – добровольная платная мутация – расплата через 15-20 лет
Старорежимные «отсталые» институты контроля, скрупулезно изучали технику, воздействующую на человеческий организм, добиваясь получения «дальних» результатов, то есть: будущих последствий с организмом. В среднем длительность таких исследований растягивалась от одного года (мыши) до пяти лет. По законам СССР, все кто сталкивался в своей работе с применением УЗИ, имели привилегии в зарплате и т.д. (за вредность).
Но вот пришли рыночно-коммерческие времена, когда врачи стали на перебой кричать, что УЗИ – безвредная штука и очень необходима, в особенности для изучения беременности. Что в СССР не было науки, а так, дурака валяли, а вот на западе – прогресс. Только вот уже и на Западе стали доходить прописные истины.
О чем кричит фантом
Но еще больше ученых удивил другой факт: искажение спектра акустических колебаний произошло не сразу. После воздействия они проверили, как звучит препарат ДНК, но не нашли в его «мелодиях» никаких изменений. Огорченные неудачей, вылили старый раствор, налили новый и заморозили его в холодильнике. А когда на следующий день разморозили и снова измерили, то прямо обомлели: неповрежденный препарат ДНК вел себя так, будто он получил ультразвуковое оглушение.
— Может, все дело в заморозке? — спрашиваю Петра Петровича.
— Нет, — отвечает ученый, — мы проверяли контрольные препараты ДНК. Когда их размораживали, они по-прежнему издавали звуки широкого спектра.
Наконец, самый поразительным был следующий результат. Приготовили новый препарат ДНК в новой кювете, но поместили ее на место старой. Неожиданно препарат «пронзительно зазвучал», как будто его тоже обработали ультразвуком.
— А вдруг во время опытов вы навели поля на спектрометр, и они стали действовать на ДНК?
— Ультразвук не наводится, это известно любому физику.
После многочисленных проверок ученые пришли к поразительному выводу: ультразвук «обидел» молекулы ДНК, и они это «запомнили». Молекулы испытали сильное потрясение, после которого долго приходили в себя и, наконец, выработали волновой фантом боли и страха, который остался на месте столь ужасного для них эксперимента. Под действием этого фантома и другие молекулы ДНК пережили похожее потрясение и тоже «закричали от ужаса».
Дальнейшие исследования показали, что во время ультразвукового облучения двойные спирали ДНК расплетаются и даже разрываются — как бывает при сильном нагревании этих молекул. Во время таких механических повреждений образуются электромагнитные волны, которые создают фантом. Он сам способен разрушать ДНК подобно высокой температуре и ультразвуку.
Нечто подобное происходит, когда раненому человеку отрезают руку или ногу, а потом у него много лет болит «пустое место». По мнению Гаряева, фантомный эффект иногда возникает и на месте раковой опухоли: когда ее удаляют, остается волновая матрица, которая потом создает новую колонию злокачественных клеток.
Ученые считают, что во время их эксперимента в формировании фантома участвовала … вода, в которой плавали молекулы ДНК. Под действием ультразвукового генератора в этом растворе могли образоваться группы из нескольких молекул воды — они стали маленькими генераторами акустических колебаний, которые со всех сторон непрерывно озвучивали и повреждали ДНК. В результате на их разорванных цепочках появились сгустки электромагнитных волн — солитоны, которые могли существовать самостоятельно, подпитываясь энергией окружающей среды. Совокупность этих солитонов образовала волновую матрицу, или фантом.
Ученым удалось даже сфотографировать фантом ДНК. Около препарата появился яркий шарик, из которого выходили разветвленные линии. Это похоже на дерево, освещенное вспышкой молнии. Но вместо листвы оно было окутано светлым облаком из сверхлегких микрочастиц.
Фантом «плавал» около препарата ДНК, а когда тот убрали, продолжал парить над этим местом. Парящее «дерево» на фоне светлого облака ученые зафиксировали на многих фотоснимках.
В каком году изобрели узи
Какими были первые аппараты УЗИ? Немного истории.
Какими были первые аппараты УЗИ? Немного истории.
Сегодня каждому человеку известно, что такое ультразвуковая диагностика (УЗИ). За прошедшие полвека этот метод получил признание всех специалистов-диагностиков, стал их главным и надежным инструментом. Развитие медицинских высокоточных диагностических методов совершило «бум» в изучении болезней, особенностей организма, органов и тканей человека.
История создания узи начинается с конца 18 века. Ультразвук хотя и был открыт в 1794 году Л. Спалланцани, как явление изучался с конца XIX века после фундаментальных исследований и открытий Д. У. Стретта, названных впоследствии теорией звука. Применять ультразвук в медицинских целях начали уже в 20-х – 30-х годах XX века. Первые аппараты узи сначала использовали в физиотерапевтических целях, а 40-х годах впервые начали обговаривать его применение в диагностике. Одним из пионеров ультразвуковых исследований можно считать доктора Т. Дьюссика, который обнаружил опухоль мозга по интенсивности ультразвуковых волн. Первый аппарат УЗИ был создан в 1949 году Д. Хаури, однако он был сильно громоздким и исследуемый при диагностике помещался в специальную ванную с жидкостью. Позже был разработан аппарат со щупом, который занимал намного меньше места и был удобен в использовании. Также методы УЗИ разрабатывались и в СССР в 50-х годах, после чего появились первые отечественные аппараты ультразвуковой диагностики, хотя широкого распространения они не получили.
За время, прошедшее с момента появления первых аппаратов УЗИ, они сильно эволюционировали и стали применяться для всех возможных видов медицинской диагностики. История создания показывает, что опыт, полученный благодаря ультразвуковым исследованиям, поможет найти ответы на самые сложные вопросы строения человеческого тела, позволит предупредить большое количество заболеваний по изменениям в строении внутренних органов, тканей, костей и сосудов, обнаруженным при скринингах.