Cine a inventat tomograful?

Tomograful

Cand vorbim despre tomograf, nu vorbim doar despre un simplu aparat medical, ci discutam despre mai multe aparate care folosite in diferite domenii care au un rol foarte important in obtinerea imaginilor unor obiecte de la diferite adancimi. Dar v-ati intrebat vreodata cine a inventat tomograful? Ei bine, haideti sa aflam impreuna cine este inventatorul tomografului si in cate domenii este folosit acest aparat.

Tomograful este un aparat folosit pentru obtinerea imaginilor pe sectiuni, prin folosirea diferitelor tipuri de unde pentetrante. Stiinta care se ocupa cu obtinerea imaginilor unor obiecte de la diferite adancimi cu ajutorul tomografului se numeste tomografie. Aceasta metoda este folosita in radiologie, arheologie, biologie, stiinta atmosferica, geofizica, oceanografie, fizica plasmei, stiinta materialelor, astrofizica, informatie cuantica, medicina si alte stiinte. In cele mai multe cazuri este bazata pe procedura matematica numita reconstructie tomografica.

Originile tomografiei incep la inceputul anilor 1900 cand radiologul italian Alessandro Vallebona a propus o metoda de a reprezenta o singura bucata a corpului pe un film radiografic. Ideea era bazata pe principii simple de geometrie proiectiva: miscarea sincronizata si in directii opuse a tubului de Raze X si a filmului, care erau interconectate printr-un ax al carui punct pivotant este focalizarea.

Istoria tomografului este cu adevarat interesanta, nu doar din cauza varietatii de aparate construite pentru diferite domenii, ci si pentru multitudinea de inventatori care au realizat aceste tomografe in domeniile lor de activitate.

Pentru a intelege mai bine tomograful, trebuie sa intelegem ca exista diferite tipuri de fenomene fizice care produc undele penetrante care masoara si obtin imagini din sectiunile explorate. Tomografele pot avea la baza fenomene bazate pe Raze X, Raze Gama, unde de frecventa radio, rezistenta electrica, anihilare de electroni si pozitroni, particule magnetice, ioni, electroni si muoni.

Tomografia a aparut din nevoia de a obtine imagini cat mai detaliate fara a putea vedea direct obiectele explorate. Microscopul a fost un prim pas important, iar tehnica microscopica cu transmisie de electroni a fost o metoda de imagistica timpurie care a ajutat la dezvoltarea tomografiei si al tomografului. Primul microscop cu transmisie de electroni (MTE) a fost construit in anul 1931, de catre Max Knoll si Ernst Ruska, astfel ajutand la dezvoltarea primului MTE, in 1933, cu o rezolutie mai mare decat microscopul optic si a primului MTE comercial realizat in anul 1939.

Tomografia computerizata cu emisie a unui singur foton este o tehnica nuclear-medicala de imagistica tomografica ce foloseste raze gama. Conceptul de tomografie cu emisie si transmisie, care mai tarziu s-a dezvoltat in tomografie computerizata cu emisie a unui singur foton, a fost introdus de David E. Kuhl si Roy Edwards la sfarsitul anilor 1950. Munca lor a condus la proiectarea si construirea mai multor instrumente tomografice la Universitatea din Pennsylvania.

In anul 1952, Herman Carr a realizat o tomograma unidimensionala folosind un tomograf de imagistica prin rezonanta magnetica (IRM), dupa cum a relatat in teza de doctorat de la Harvard. In Uniunea Sovietica, Vladislav Ivanov a completat (in 1960) un document catre Comitetul de Stat URSS pentru Invnetii si Descoperiri de la Leningrad pentru un dispozitiv IRM, desi acesta nu a fost aprobat pana in anii 1970. Imagistica prin rezonanta magnetica mai este cunoscuta si sub numele de rezonanta magnetica nucleara (RMN).

Oprirea muonilor de raze cosmice a fost folosita timp de cateva decade pentru a radiografia obiecte precum piramide si structuri geologice. Tehnica de imagistica prin transmisie de muoni a fost folosita pentru prima data in anii 1950 de catre E.P. George pentru a masura adancimea unui tunel suprasolicitat din Australia. Intr-un experiment foarte cunoscut al anilor 1960, Luis Alvarez a folosit imagistica prin transmisie de muoni pentru a cauta camere ascunse in Piramida lui Chephren din Giza, dar nu s-a gasit nici una. In ambele cazuri informatia despre absorbtia muonilor a fost folosita ca o unitate de masura pentru grosimea materialului strabatut de particulele razei cosmice.

Tomografia computerizata (TC) cu Raze X este o tehnologie care foloseste Raze X procesate de computer pentru a produce imagini tomografice ale zonelor specifice ale obiectului explorat, permitand utilizatorului sa vada ce se gaseste in interior fara a taia si a deschide obiectul. Primul tomograf pentru TC comercial si fiabil, folosind Raze X, a fost inventat de catre Sir Godfrey Hounsfield in Hayes, Regatul Unit, la Laboratoarele Centrale de Cercetare EMI. Hounsfield si-a conceput ideea in anul 1967. Primul tomograf “EMI-Scanner” a fost instalat in Spitalul Atkinson Morley din Wimbledon, Anglia, iar prima scanare a creierului unui pacient a fost realizata pe 1 octombrie 1971 si a fost facuta publica in anul 1972.

Conceptul de tomografie cu emisie si transmisie a fost introdusa de David E. Kuhl, Luke Chapman si Roy Edwards la sfarsitul anilor 1950. Tehnicile de imagistica tomografica au fost dezvoltate ulterior de catre Michel Ter-Pogossian, Michael E. Phelps si altii la Universitatea de Medicina din Washington. Primul tomograf cu emisie de pozitroni pentru oameni a fost inventat de Edward Joseph Hoffman impreuna cu Michael Phelps, in anul 1973. Acest tomograf este un aparat folosit des pentru proceduri de scanare a intregului corp pentru detectarea unor anomalii precum cancerul.

Sonda atomica pentru imagistica, inventata in anul 1974 de catre J.A. Panitz, a condus la tomografia cu sonda atomica care foloseste un detector de pozitie sensibil pentru a deduce locatiile laterale ale atomilor, astfel permitand generarea reconstructiilor 3D. Ideea tomografiei cu sonda atomica, inspirata de patentul lui Panitz, a fost dezvoltata de Mike Miller incepand cu anul 1983 si culminand cu primul prototip de tomograf realizat in 1986.

Tomografia cu emisie de pozitroni – computerizata (TEP-C) este o tehnica de imagistica medicala folosind un aparat ce combina, intr-un singur sistem fixat, tomograful cu emisie de pozitroni si cel computerizat cu Raze X, astfel imaginile obtinute de la ambele dispozitive pot fi realizate secvential, in aceeasi sesiune si pot fi combinate intr-o singura imagine suprapusa. Acest sistem a fost initial propus de David Townsend (pe vremea aceea la Universitatea din Geneva) si Ronald Nutt (la “CPS Innovations” din Knoxville, Tennessee) cu ajutor din parte colegilor. Primul prototip de tomograf TEP-C folosit pentru evaluari clinice a fost finantat de Institutul National de Cancer si instalat in Centrul Medical din Universitatea din Pittsburgh in anul 1998. Primul sistem comercial a ajuns pe piata in anul 2001, iar pana in 2004, au fost instalate mai mult de 400 de aparate in intreaga lume.

In 2001, cercetatorii de la Laboratorul de Cercetare “Royal Philips” din Hamburg au conceput initial ideea tehnicii de imagistica cu particule magnetice. Aceasta metoda masoara campurile magnetice generate de nanoparticule superparamagnetice ca marcatori. In anul 2005, germanii au construit si au inceput testele primului tomograf cu particule magnetice. Pana in 2009, imagini cu circualtia sangelui si organele soarecilor au fost obtinute cu succes.

Primul tomograf cu impedanta electrica folosit pentru monitorizarea functionalitatii plamanilor, proiectat pentru folosinta clinica zilnica in medii de terapie intensiva, a fost dezvoltat de “Drager Medical” in anul 2011.

Exista numeroase tomografe care sunt folosite in diferite domenii de activitate, in special in medicina, iar noi metode tomografice asteapta se fie descoperite in anii urmatori, astfel ajutand la descoperirea si diagnotiscarea anomaliilor din corpul uman precum si explorarea acestuia si a mediului inconjurator.

Acum ati aflat cine a inventat tomograful si de ce este tomografia o stiinta atat de importanta in mai multe domenii. Speram ca acest articol vi-a satisfacut dorinta de cunoastere si vi-a imbogatit cunostintele.