10 bilder som vaggar den medicinska världen

För de flesta av oss innebär att få en röntgen, ultraljud, angiogram, CT eller MRI att gå in i ett fönsterlöst rum som har mer gemensamt med en fängelse än en klinik. Teknologen ger oss en spetsig klädsel och skrämmer oss i smärtsamma positioner. Vi förväntar oss nästan att hitta facklor på väggen och en järnpike i hörnet. Här är 10 bilder som kan göra dessa procedurer lite mindre skrämmande.

10Bertha Roentgens Wedding Ring

I november 1895 studerade fysikprofessorn Wilhelm Conrad Roentgen i Worzburg, Bayern, elektriska strålar när han upptäckte att de penetrerade föremål och projicerade sina bilder på en fluorescerande skärm. När han lade sin egen hand framför strålarna märkte han att bilden visade en kontrast mellan hans ben och hans genomskinliga kött.

Roentgen realiserade konsekvenserna omedelbart - läkare kunde se en persons anatomi och något som var fel med det utan att öppna huden oavsiktligt. Han bytte ut den fluorescerande skärmen med en fotografisk platta och fångade den första röntgenbilden den 8 november 1895. Röntgen var av hans fru Berthas vänstra hand och hennes vigselring (enligt bilden ovan).

Världen var ursprungligen tvivelaktig om Roentgens upptäckt. The New York Times spurned det som en enkel fotografisk teknik som redan hade upptäckts. Bara en vecka senare, dock Times började springa rapporter om hur Roentgens röntgen var faktiskt fördelaktigt för kirurgiska ändamål. En av dessa rapporter var av en brittisk läkare som heter John Hall-Edwards, som var den första som använde röntgenstrålar för att diagnostisera ett problem - en nål i en hand. Roentgen tog emot 1901 Nobelpriset i fysik, och hans resultat anses nu, Äue av de största upptäckterna i vetenskapens historia. "

9Moving X-strålar i hjärtat och matsmältningssystemet

Saker flyttade snabbt efter Roentgens upptäckt. Nästan omedelbart arbetade forskare för att slå samman röntgenbilder med cinematografi - väsentligen rörande röntgenstrålar. Den första att producera var John Macintyre, en halskirurg och elektriker vid Glasgow Royal Infirmary. Macintyre hade redan distinktionen om att skapa världens första röntgenavdelning, och hans enhet skulle senare vara den första som röntgen ett främmande föremål (en halvpenny i barnets hals). Den enheten var också den första som upptäckte en njursten med en röntgenstråle.

År 1897 presenterade Macintyre en kort film på London Royal Society som demonstrerade vad han kallade en filmografi. Han hade röntgat ett grodens ben eftersom det krävde mindre energi att tränga in än ett mänskligt ben. Han röntgade sedan det var 300: e sekund när han böjde och förlängde benet. Han splittrade sedan dem ihop. Senare filmade han en människas slående hjärta. Han matade också en patientvismut och filmade hans mage när han smälte den (se video ovan).

Dessa röntgenfilmer kallas nu "Áfluoroscopy" och används för att filma placering av hjärtkatetrar, matsmältnings- och urinvägar i arbetet och kirurgiska ingrepp. År 2013 utfördes 1,3 miljoner fluoroskopiska förfaranden i Förenade kungariket ensam.

8Major Beevor Hunts For Bullets

Inom några månader efter Roentgens upptäckt användes röntgenstrålar på slagfältet. De användes först under Abyssinian-kriget när Italien invaderade Abyssinia 1896. Lieutenant-överste Giuseppe Alvaro använde en röntgenmaskin för att lokalisera kulor i underarmarna av italienska soldater. De röntgenstrålarna har sedan gått förlorade för historien.

Ett år senare användes röntgenstrålar igen på fältet under det grekisk-turkiska kriget. Dessa filmer har också gått vilse. Trots flera framgångar var militären långsam för att uppskatta användningen av röntgen för sina sårade.

I juni 1897 bröt krig mellan Indien och Afghanistan. Storbritannien skickade soldater till Tirah-platån för att öppna bergspassagen. Major Walter Beevor köpte röntgenutrustning och ställde upp det på ett fälthospital vid Tirah. Han tog mer än 200 röntgenstrålar i fältet inklusive den ovanför en indisk soldats armbåge med en kula inlagd i den. Beevor ens hittade en kula inlagd i General Woodhouses ben.

Nästa år gjorde Beevor en presentation på United Services Institution - sedan dess tog Storbritannien fältröntgenenheter på slagfältet. Andra länder följde sakta efter sig.

Liksom många andra tekniker gynnades röntgenbilder av användningen i krig. En av dessa framsteg var i bärbara enheter. Marie Curie och hennes dotter Irene körde 20 röntgenenheter på baksidan av skåpbilar till stridsfronten under första världskriget.

Idag flyttas mobila röntgenapparater till patientens säng och tar röntgenbilder av dem när de är för sjuka för att flyttas till sjukhusets radiologiska avdelning.

7Proof of the Damage Caused By Metal Corsets

I en av de tidigast kända användningarna av medicinsk bildbehandling för att öka allmänhetens medvetenhet om ett problem, fransk doktor Ludovic O'Followell röntgade torsos av flera kvinnor med och utan korsetter. Filmerna visar tydligt att snäva metallkorsetter smalnade ribcage och förskjutna inre organ. O'Followell föreslog inte förbudet mot korsetter - bara utvecklingen av mer flexibla.

Och det är precis vad som hände. O'Followells filmer, tillsammans med yttranden från andra läkare av tiden, påverkade industrin och samhället att anta mindre restriktiva korsetter.

Frågan som senare experter frågade var om O'Followell borde ha använt röntgenstrålning för att bevisa sin punkt. Därefter krävde röntgenenheter att ämnet skulle utsättas för strålning under långa tidsperioder. 1896 krävde en röntgen av en mans underarm 45 minuters exponering. Den första dentalröntgen tog 25 minuter.

Kvinnorna i röntgenstrålen ovan exponerades två gånger - både med och utan korsett - och i de mest strålningskänsliga delarna av kroppen: bröstet (bröst och sternum) och buken (reproduktionsorganen).

Farorna med röntgenstrålningsexponering var redan kända. I det första året av testning av röntgenstrålar rapporterade en Nebraska-läkare fall av håravfall, rodnad och avlägsnande av hud och skador. Clarence Dally, medan han arbetade med röntgenstrålar för Thomas Edison, upprepade gånger exponerade händerna för strålning i minst två år. Han hade båda armarna amputerad innan de döpte av cancer år 1904. En efter en, dödade fältets banbrytare John Hall-Edwards, Marie och Irene Curie och Wilhelm Roentgen alla strålningsinducerade sjukdomar.

Men världen var långsam för att inse farorna med onödiga röntgenstrålar. Kvinnor hade sina äggstockar bestrålade som behandling för depression. Strålning användes för att behandla ringmask, akne, impotens, artrit, sår och även cancer. Skönhetsbutiker bestrålade kunder för att ta bort ansiktshår. Vatten, choklad och tandkräm spikades med strålning. Mellan 1920-talet och 1950-talet hade många skobutiker fluoroskop som kallades Foot-o-scopes eller Pedoscopes-de röntgenkundade fötterna för att visa hur bra deras skor passar.

Medan röntgenstrålar är mycket säkrare idag och nästan aldrig används för icke-medicinska ändamål utgör onödiga medicinska röntgen fortfarande risk. En studie visade att 18 500 fall av cancer över hela världen är resultatet av medicinska röntgenstrålar, och i USA är 0,5 procent av cancerdöd kan hänföras till röntgenstrålar.

6Den allra första kateteren

Under arbetet som kirurg vid August Victory Clinic utvecklade Werner Forssmann en teori om att ett flexibelt rör (kateter) kunde införas i ljummen eller armen, genom venerna som matar blod till hjärtat och direkt in i hjärtat atrium. Forssmann trodde att hjärtans volym och blodets flödeshastighet, tryck och syreinnehåll kunde mätas med denna kateter. Medicin kan också injiceras direkt till hjärtat i en nödsituation.

De flesta experter trodde att katetern skulle bli förvirrad bland blodkroppen och hjärtats slag. Därför skulle hans överordnade vid August Victory inte sanktionera experiment som utförs av rookie-läkaren.

Undersökat, Forssmann övertygade en medborgare att införa en nål i sin vänstra arm. Sedan förde Forssmann katetern upp i bosättarens cephalic ven, genom bicep, förbi axeln och in i hjärtat. Det tog totalt 60 cm (2 ft) rör. Han gick sedan ner till röntgenavdelningen och tog en bild för att bevisa att katetern var i bosattens hjärta. Han utförde senare förfarandet flera gånger på sig själv.

Tyvärr försvann Forssmanns kollegor detta förfarande som enbart cirkusstunt. Förskräckt gick Forssmann vidare och blev en urolog. Han var omedveten om att hans bidrag gradvis blev erkänt för sin betydelse (år 2006 utfördes 3,7 miljoner hjärtkateteriseringar årligen i USA ensam). Så han blev ganska förbryllad när han fick ett telefonsamtal i oktober 1956 och informerade honom om att han hade vunnit nobelpriset i fysiologi och medicin. Han svarade helt enkelt, "för vad?"

5Hyperphonography

En av nackdelarna med röntgenteknik är att den bara bildar täta anatomiska strukturer som ben och främmande kroppar (som kulor). En annan nackdel är att det använder strålning som kan skada en baby i livmodern. Den medicinska världen behövde ett säkrare sätt att bilda mindre täta strukturer i kroppen.

Svaret kom från en tragedi: Titanicens sänkning 1912. För att bättre kunna upptäcka isbergar patenterade Reginald Fessenden enheter som emitterade riktade ljudvågor och mätta sin reflektion för att upptäcka avlägsna föremål. Hans sonar kunde upptäcka isberg från ett par mil bort.

Världskriget bröt ut samtidigt, och tyska U-båtar hotade Allied Shipping. Fysikern Paul Langevin utvecklade en hydrofon som använde ljudvågor för att upptäcka ubåtar. Den 23 april 1916 blev en UC-3 U-båt den första ubåten som detekterades av hydrofonen och sjönk. Efter kriget användes tekniken för att upptäcka brister i metaller.

I slutet av 1930-talet trodde tysk psykiater och neurolog dr. Karl Dussik att ljudet kunde mäta hjärnan och andra delar av kroppen otillgänglig av röntgenstrålar. Dussik blev den första som tillämpade ljud diagnostiskt. Tyvärr var mycket av sitt arbete utfört i Österrike. Det var först efter kriget, när han upprepade och utvidgade sitt arbete, att världen hörde om vad han kallade "hyperfonografi".

Ett decennium senare lånade Skottlands obstetrikare Ian Donald en industriell ultraljudsmaskin och testade den på olika tumörer. Donald använde snart maskinen för att upptäcka tumörer och övervaka foster.

4Första CAT Scan

Fotokrediter: EMI

En begränsning av röntgenbilder är att allt mellan röntgenröret och filmen visas på bilden. Patologier som tumörer kan döljas av vävnader, organ och ben som ligger ovanför eller under den.

1920-talet och 30-talet såg utvecklingen av tomografi. Detta tog en röntgen på en viss nivå av kroppen, suddig något ovanför och under det. Det gjorde det genom att flytta röntgenröret (och filmen) medan bilden exponerades. Det kan skära över alla tre planen av kroppen: sagittal (vänster till höger), koronal (fram till baksida) och axiell eller tvärsektionen (fot till huvud).

I 1967 tänkte Godfrey Hounsfield, en forskare som arbetar för EMI (Electric and Musical Industries), en axiell tomografisk scanner. EMI var också rekordbolaget som sålde 200 miljoner Beatles-poster. Med hjälp av sina Fab Four-medel, finansierade EMI Hounsfield under de fyra år som det tog för honom att utveckla en prototyp.

Hans scanner använde sensorer istället för film och patienten glidades genom rörliga rör och sensorer i en förbannad takt. En dator rekonstruerade sedan anatomin. Hounsfields uppfinning kallades sålunda en beräknad axiell tomografisk avsökning eller CAT-skanning (nu helt enkelt CT-skanning).

Den 1 oktober 1971 använde Hounsfield sin uppfinning för första gången. Han hittade en kvinnas hjärntumör som sedd här. Den ovala på vänster sida av filmen (hennes högra frontallobe) är tumören. Senare, efter att kirurgen tog bort tumören såg han att det "ser ut som om bilden".

3Första MR-skanningen

Fotokredit: FONAR

I en magnetisk resonansbildning (MRI) -skanning skapar maskinen ett statiskt magnetfält som inriktar alla patientens protoner i samma riktning. Korta utbrott av radiovågor avviker sedan protonerna, och när radiovågorna stängs av, mäter en dator den tid det tar för protonen att reglera. Därefter använder datorn dessa mätningar för att rekonstruera bilden av patientens kropp.

Medan CT- och MR-maskinerna liknar varandra, är de väldigt olika. CT-skanningar använder potentiellt farlig strålning medan MR inte gör det. En MR kan också visualisera mjukvävnad, organ och ben bättre än CT. Det används speciellt när läkaren vill se ryggmärgen, senorna och ligamenten. Å andra sidan är CT bättre att se skador på ben, organ och ryggrad.

Läkaren Raymond Damadian först insåg en helkropps MRI-skanner 1969. Han började testa sina teorier och publicerade en artikel i Science Magazine i mars 1971. I september samma år hade Paul Lauterbur, en kemist vid State University of New York, en epiphany om samma sak och till och med köpt en anteckningsbok för att dokumentera sin "uppfinning". Lauterbur erkände senare att han hade sett en doktorand reproducera Damadians experiment, men trodde inte att det skulle fungera.

I mars 1972 inlämnade Damadian ett patent för sin idé. Samma månad producerade Lauterburs skanner en bild av provrör. Ett år senare publicerade Lauterbur sina fynd och hans bild i Natur. Han hänvisade inte till Damadians kritiska bidrag. 1974 antogs Damadians patent.

Därefter den 3 juli 1977 tog Damadian och hans team den första genomsökningen av en människa. Ingen av hans anställda ville klättra in i maskinen, så Damadian gjorde det själv. När det inte fungerade spekulerade de att läkaren var för stor. En av hans doktorander, Larry Minkoff, var tunnare och klättrade in. Ovanstående bild är av Minkoffs bröstkorg.

En kamp utbröt sedan mellan Lauterbur och Damadian över vilka uppfann MR. Trots att Damadian höll patentet, inleddes i National Inventors Hall of Fame 1988, och erkändes som uppfinnare av president Ronald Reagan, gick Nobelpriset 2003 till Lauterbur. Trots att Nobelkommittén kunde namnge upp till tre mottagare av priset, blev Damadian snubbed. Hans anhängare hävdar att han ignorerades för att han var en fridfull kristen och förespråkare för creationism som var franskad av akademin.

2Laparoskopisk kirurgi

Kirurger har tagit bort saker från människors buk i århundraden, men hela buken måste alltid öppnas. Detta gjorde patienten mottaglig för infektioner och krävde långa återhämtningstider. Men 1901 introducerade en rysk gynekolog laparoskopi-kirurgi som inte gjordes genom en stor öppning utan genom en eller flera små slitsar eller hål. Detta kom till att kallas "nyckelhål" eller "Band-Aid" -operation.

Laparoskop fick kirurgen att använda ett öga för att titta direkt i buken eller bröstet med en enhet som liknade ett litet teleskop. I stället för att använda sina händer använde de saxar, tångar, klämmor och andra verktyg på långa stavar som infördes genom angränsande hål i buken.

Tyvärr menade detta att kirurgen måste tvätta sin kropp för att kunna se laparoskopet. En kirurg kom ihåg att han var tvungen att ligga på patientens lår för att ta bort gallblåsan. Efter 2,5 timmar var han fysiskt utmattad. Av den anledningen såg laparoskopi endast begränsad användning.

I slutet av 1970-talet sände Dr. Camran Nezhat, en obstetrikare och gynekolog, videoutrustning till laparoskop och arbetade med att titta på en TV-skärm. Utrustningen var ursprungligen stor och skrymmande, men Nezhat omfamnade teknik som effektiviserade utrustningen och förstorade bilderna. Detta gjorde att alla i operationssalen kunde se vad kirurgen gjorde. Som Nezhat uttryckte, gick operationen från ett "enmansband" till en "orkester". Nezhats tidiga videor är inte tillgängliga, men ovanstående video är ett laparskopiskt avlägsnande av en gallblåsare av en annan kirurg.

Nezhat trodde att de flesta kirurgiska ingrepp kunde göras laparoskopiskt snarare än med stora undvikande hål i patientens kropp. Många andra kunde inte tro att komplicerade operationer kunde göras på detta sätt och var fientliga mot Nezhats påståenden. Hans procedurer kallades "bisarrt" och "barbariskt". När andra omfamnade laparoskopi, blev de också lurade. Men sen 2004, när New England Journal of Medicine rekommenderad laparoskopi, hade Nezhat officiellt inlett en revolution i operationen.

13-D och 4-D Ultrasounds

I 30 år var ultraljud begränsade till två dimensioner, där utrustning skulle skicka ett ljud och sedan mäta ekot. Miljontals föräldrar har försökt och misslyckats med att hämta från dessa svartvita bilder precis vad deras barn ser ut. Detta beror på att 2-D-skanningar går rakt igenom barnets hud, istället visualiserar sina inre organ.

Sedan 1970-talet hade forskare arbetat med 3-D ultraljud för barn.Detta skickar ljuden i olika riktningar och vinklar, fångar barnets ansiktsdrag och hud och rekonstruerar sedan ekon på ungefär samma sätt som CT-skannrar. 1984 var Kazunori Baba i Tokyo Institute of Medical Electronics den första att få 3-D bilder av en bebis i livmodern. Men bildkvaliteten och hur mycket tid det tog för att rekonstruera bilden (10 minuter) gjorde det olämpligt diagnostiskt.

År 1987 patenterade Olaf Von Ramm och Stephen Smith den första höghastighets 3-D-ultraljuden som ökade kvaliteten och minskade behandlingstiden. Sedan dess har det blivit en explosion i ultraljud, speciellt med tillägg av 4-D-versioner där föräldrarna kan se deras bebisrörelse. Boutiquer har till och med sprungit upp som erbjuder 3-D och 4-D video minnessaker - för en rejäl prislapp naturligt. Även om det inte finns några dokumenterade negativa effekter från dessa ultraljud, rasar en debatt nu över huruvida ett diagnostiskt verktyg ska användas på ett sådant rekreationsmässigt sätt.