Historia ultrasonografii
Badania obrazowe stanowią kluczowy element w diagnostyce i kontrolowaniu leczenia wielu chorób. Szczególnie cenione są nieinwazyjne badania obrazowe – jak USG. Choć historia ultrasonografii nie jest długa, dziś nie wyobrażamy już sobie medycyny bez tego narzędzia diagnostycznego, które pozwala uzyskać dokładny obraz wybranych tkanek i narządów ludzkiego organizmu.
Ultrasonograf jest urządzeniem umożliwiającym bezinwazyjny wgląd w wewnętrzne struktury ciała. W swoim działaniu wykorzystuje echo fal akustycznych odbitych od tkanek. Historia USG zaczęła się w latach 20. i 30. XX wieku, kiedy to rozpoczęto pierwsze prace nad ultradźwiękami, z kolei w latach 50. XX wieku miało miejsce pierwsze dwuwymiarowe badanie USG organów. Od tego czasu ultrasonografia przechodziła wiele zmian, które miały na celu poprawę jakości otrzymywanego obrazu. Jaka jest dokładna historia ultrasonografii i od kiedy w Polsce można korzystać z ultrasonografów? Odpowiedzi na te pytania można znaleźć poniżej.
Czym jest USG?
USG, inaczej badanie ultrasonograficzne lub ultrasonografia, to nieinwazyjna metoda diagnostyki obrazowej, która znajduje szerokie zastosowanie w wielu specjalizacjach medycznych. Wykorzystuje się je m.in. do oceny stanu narządów wewnętrznych, poza tym przeprowadza się je w celu wykrycia szeregu zmian chorobowych, do których zalicza się np. guzy i torbiele. Badanie ultrasonograficzne jest wykonywane przy pomocy ultrasonografu, czyli urządzenia medycznego przeznaczonego do tworzenia obrazów badanych tkanek i narządów.
Zalety badania USG
Badanie USG jest jednym z najważniejszych badań obrazowych. Do głównych zalet badania ultrasonograficznego zalicza się:
– bezpieczeństwo – badanie USG jest w pełni bezpieczne dla pacjenta, dzięki czemu może być wielokrotnie powtarzane – bez negatywnego wpływu na zdrowie;
– możliwość przeprowadzenia szybkiej diagnostyki – wyniki badania aparatem ultrasonograficznym są dostępne od razu, co umożliwia szybkie postawienie diagnozy;
– uniwersalność – ultrasonografia znajduje zastosowanie zarówno w kardiologii, jak i ginekologii oraz radiologii i wielu innych dziedzinach medycyny;
– nieinwazyjność – badanie USG nie ma negatywnego wpływu na tkanki oraz narządy organizmu, poza tym podczas jego wykonywania nie jest konieczne wprowadzanie dodatkowych narzędzi do wnętrza ciała.
Jak działa USG?
Zasada działania USG wiąże się z emisją fal ultradźwiękowych, które są wytwarzane przez głowicę aparatu ultrasonograficznego po przyłożeniu jej do skóry. Następnie fale ultradźwiękowe przechodzą przez tkanki i – odbijając się od nich – wracają do głowicy, która je odbiera, a komputer przetwarza, po czym na jego monitorze jest generowany dokładny obraz wewnętrznych struktur organizmu. Przed rozpoczęciem badania na skórę pacjenta jest nakładany specjalny żel, którego zadaniem jest ułatwienie przesuwania głowicy aparatu i poprawa przewodzenia fal.
Historia ultrasonografii
Obecnie za pomocą badania ultrasonograficznego możemy z niezwykłą precyzją kontrolować wybrane struktury wewnętrzne naszego ciała. Trudno jest jednak jednoznacznie wskazać datę powstania dziedziny, jaką jest ultrasonografia. Choć rozwój ultrasonografii nastąpił już w latach 20. i 30. XX wieku, kiedy to rozpoczęły się pierwsze prace nad ultradźwiękami, należy mieć na uwadze, że pierwsze badania nie dotyczyły zastosowania medycznego USG – przeprowadzano je bowiem w celach przemysłowych. Prawdziwy rozkwit techniki ultrasonograficznej przypadł na przełom lat 50. i 60. XX wieku, o czym szerzej będzie mowa w dalszych akapitach.
Rozwój ultrasonografii – lata 40., 50. i 60. XX wieku
Pierwszym zastosowaniem medycznym ultrasonografii było badanie struktur mózgu przeprowadzone w 1942 roku przez austriacko-niemieckiego neurologa i psychiatrę – Karla Dussika. Na początku lat 50. XX wieku powstał pierwszy skaner, który zobrazował organ w odcieniach szarości. Szczególnym okresem w rozwoju ultrasonografii były jednak lata 60. i 70. XX wieku, kiedy to wprowadzono obrazowanie w czasie rzeczywistym. W tym okresie nastąpił również rozwój ultrasonografii dopplerowskiej, którą wykorzystano do pomiaru przepływu krwi. Był to kluczowy moment do rozpoczęcia prac nad diagnostyką naczyniową.
Ultrasonografia w latach 70. i 80. XX wieku
Dynamiczny okres w historii ultrasonografii przypadł na lata 70. i 80. XX wieku, ponieważ wiązał się on z wprowadzaniem technologii cyfrowej i unowocześniania ważnego w obecnej diagnostyce obrazowania w czasie rzeczywistym. W tym czasie zaczęły powstawać pierwsze aparaty ultrasonograficzne i nastąpił rozwój głowic do aparatów USG oraz dalszy rozwój techniki dopplerowskiej. Na uwagę zasługują również powstałe w tym czasie aparaty dedykowane konkretnym dziedzinom medycznym, w tym ultrasonografy kardiologiczne.
Historia USG – lata 90. XX wieku
W latach 90. XX wieku nastąpił dalszy rozwój ultrasonografii, który był związany z rozwojem cyfryzacji, dzięki której doszło do poprawy rozdzielczości i funkcjonalności urządzeń ultrasonograficznych. Postęp technologiczny był wówczas bardzo zauważalny, co przełożyło się również na szersze możliwości zastosowania aparatów do USG. Lata 90. XX wieku to także dalszy rozwój ultrasonografii dopplerowskiej oraz znaczny postęp w badaniach prenatalnych, które zwiększyły wykrywalność wad genetycznych u płodu.
Ultrasonografia w XXI wieku
Postęp technologiczny w XXI wieku przyczynił się m.in. do zwiększenia rozdzielczości otrzymywanych obrazów, co pozwoliło na jeszcze dokładniejsze analizy wybranych struktur wewnętrznych ciała człowieka. Skoncentrowano się także na miniaturyzacji aparatów ultrasonograficznych, dzięki czemu otrzymywane obrazy mogły być wyświetlane na telefonach komórkowych. W tym okresie wprowadzono również sztuczną inteligencję do aparatów ultrasonograficznych, poza tym rozwój technologii dał możliwość zdalnego połączenia wypożyczonych urządzeń USG z lekarzem.
Zjawisko piezoelektryczne a ultrasonograf – historia
Podstawą aparatów ultrasonograficznych jest zjawisko piezoelektryczne, które opiera się na zamianie impulsu elektrycznego na impuls fal ultradźwiękowych. W urządzeniach do badania USG znaczenie odgrywa również odwrotne zjawisko piezoelektryczne, które wiąże się z zamianą ciśnienia ultradźwięków na impulsy elektryczne. Pierwsze kryształy piezoelektryczne odkryli w latach 80. XIX wieku bracia Jacques i Pierre Curie. Kryształy te do dziś znajdują się w głowicach ultrasonograficznych, które działają jako źródło i odbiornik fal ultradźwiękowych.
Kiedy powstał pierwszy ultrasonograf?
W medycynie fale ultradźwiękowe są wykorzystywane już od lat 40. XX wieku, o czym była mowa we wcześniejszych akapitach. Pierwsze ultrasonografy pojawiły się w szpitalach w latach 60. i 70. XX wieku, gdzie były wykorzystywane przede wszystkim w diagnostyce prenatalnej. Pierwszą konstrukcją na świecie był ultrasonograf czasu rzeczywistego z możliwością ciągłej obserwacji obrazu – Siemens VIDOSON, który został wprowadzony na rynek w 1965 roku. Umożliwiał on obserwacje wybranych struktur wnętrza ciała w czasie rzeczywistym, co stało się bardzo ważnym krokiem w rozwoju diagnostyki.
USG czasu rzeczywistego, USG 3D, USG 4D i USG 5D
Ogromnym przełomem, jeśli chodzi o historię USG, było opracowanie USG czasu rzeczywistego, czyli urządzeń pozwalających obserwować lekarzowi w czasie rzeczywistym wraz z przesuwaniem głowicy po ciele pacjenta. Wraz z rozwojem technologii wprowadzono natomiast ultrasonografy dające obrazy dwuwymiarowe, a następnie 3D. Wraz ze zwiększaniem mocy obliczeniowej komputerów powstały ultrasonografy 4D, które pozwoliły stworzyć nie tylko obraz trójwymiarowy w czasie rzeczywistym, ale też dodały czwarty wymiar, jakim jest czas. Po zastosowaniu nowoczesnych technologii możliwe stało się natomiast tworzenie obrazów w niezwykle realistycznej jakości w porównaniu do starszych jakości, zwanej 5D.
USG w Polsce – od kiedy jest dostępne?
Pierwsze USG na obszarze Polski zostało opracowane w latach 60. XX wieku, a dokładniej w 1963 roku przez profesora Leszka Filipczyńskiego, który prowadził zaawansowane badania w Zakładzie Ultradźwięków Instytutu Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk (IPPT-PAN). Początkowo maszyny do badania ultrasonograficznego były wykorzystywane przede wszystkim w neurologii, kardiologii oraz okulistyce, natomiast po 1989 roku w szpitalach zaczęły się pojawiać nowoczesne ultrasonografy zagraniczne. Obecnie ultrasonografy są wykorzystywane w wielu dziedzinach medycyny, w tym także przez fizjoterapeutów czy ratowników medycznych.