The Dawn of Medical Imaging: Wilhelm Röntgen and the Accidental Discovery

وقد بدأ التصوير الطبي الحديث في مساء تشرين الثاني/نوفمبر في عام ١٨٩٥ عندما لاحظ الفيزيائي الألماني ويلهلم كونراد رونتغن لمحة عن شاشات البلازما التي كانت موجودة في طاولته القريبة، وكان يختبر أنبوب كروكس المشمول في لوحة بطاقات سوداء، وعلم قريبا أن الأشعة غير المرئية تمر بأجسام صلبة - بما في ذلك الأنسجة البشرية - وتنتج صورة عن الأشعة " .

وقد أدت أوراق رونتغن الأولية إلى فضول دولي فوري، حيث تم في أوائل عام ١٨٩٦ بناء آلات الأشعة السينية في مختبرات عبر أوروبا وأمريكا الشمالية، وقد اعتمد الجراحون الميدانيون العسكريون بسرعة التكنولوجيا أثناء حرب البلقان والحرب العالمية الأولى، مستخدمين إياها لتحديد مواقع الرصاص والشظايا، وفي الوقت نفسه بدأت المستشفيات المدنية في تركيب أجهزة الأشعة السينية، رغم أن تلك الاختلاط الجامدة كانت في كثير من الأحيان تؤدي إلى إشعاع غير المتحكم به.

تطور الإشعاع: من الصور الثابتة إلى التأشيرة في الوقت الحقيقي

وقد تطلبت الأشعة المبكرة عدة دقائق من التعرض بينما ظل المريض في حالة شبه مستحيلة بالنسبة لطفل أو شخص يعاني من الألم، وقد أدى إدخال شاشات مكثفة وسرعة من قذف الأفلام في 1910 و1920 إلى تعرضه للثواني أو أجزاء من الثانية، وفي الوقت نفسه، فإن التطور الموازي لمسح الفلور قد سمح باستمرار عمليات الأشعة الرئوية.

وقد شكلت وسائل الاتصال قفزة أخرى، ففي العشرينات، بدأ الأطباء في إدخال حلول لليوديوم لتحديد السفن التي تحمل الدم والجر البولي، وأصبحت حالات تعليق كبريت الباريوم في وقت لاحق المعيار الذي وضعته الدراسات المتعلقة بالغاز، كما أن الأشعة المضبوطة بالأشعة المضبوطة بالأشعة، والأشعة المتطورة، والأشعة المتطورة، والأشعة السينية، والأشعة المتطورة، والأشعة.

الثورة التلقائية المحوسبة: قطع من خلال الجسم

وقد تحطم هذا الحد في عام 1971 عندما تم إجراء أول مسح للطوم السريري المحوسب في مستشفى أتكينسون مورلي في لندن، حيث اكتسبت شركة غودفري هونسفيلد، وهي مهندسة في شركة إي إم آي، فكرة أن قياسات متعددة للأشعة السينية مأخوذة من زوايا مختلفة حول الجسم يمكن إعادة بناءها الرياضي إلى صورة أشعة مقطعية.

وقد تطورت تكنولوجيا التكتل الرئوي في سرعة التنفس، حيث استعمل الجيل الأول شعاعاً من القشرة، وترجمت كاشفة واحدة وتناوبت حول المريض؛ ووسعت الجيل الثاني من الأشعة المحتوية على الشعاع وأجهزة الكشف عن الجرعات الافتراضية في عام 1990 لتسريع عملية الحيازة.

رؤية الصوت: اختراع وتجديد المدفعية الطبية

وفي حين أن أساليب الأشعة السينية تعتمد على الإشعاع المؤين، فقد بدأ مبدأ بدني مختلف تماماً في العثور على استخدام طبي في منتصف القرن العشرين: موجات صوتية عالية التردد، وقد حاولت أجهزة الاستاذات الفوقية الفوقية في عام 1958 أن تلتقط صوراً للزجاج المتطور خلال الحرب العالمية الأولى، ونقحت في الحرب العالمية الثانية.

وكانت مزايا الأشعة فوق البنفسجية واضحة على الفور: فهي لا تنطوي على إشعاع مخفف، ويمكن أن تظهر هياكل متحركة مثل قلب الجنين في الوقت الحقيقي، وكانت غير مكلفة نسبياً ومتنقلة، وتُستخدم التطورات التكنولوجية مثل مترجمي صفائف التدرج، والتصوير المتناسق، وقياسات الدم التي تضيف رسماً لتدفق الدم، وتميز الأنسجة، واليوم، وحدات الأشعة فوق البنفسجية التي تصلح في جيوب

الطب النووي وارتفاع مستوى التصوير المثقف

وبالتوازي مع التصوير الهيكلي، بدأ ميدان الطب النووي في رسم خرائط للعمليات الفيزيائية والكيميائية الحيوية، وهذا المبدأ بسيط: حيث تم إدخال كمية صغيرة من المركب الإشعاعي، أو التصوير الصيدلي الإشعاعي، إلى الجسم، حيث تراكمت في أنسجة محددة أو تشارك في مسارات الأيض، ويظهر الكشف عن الأشعة المأخوذة من الأشعة المكشوفة أو الكاميرات المثبتة للأشعة.

وقد أصبح من التقنيات الأكثر حساسية، وهي مادة التطوير الضوئي للمركبات، من المختبر في منتصف السبعينات، حيث كشفت هذه المادة عن وجود مصابيح جديدة للسرطان في الأشعة، وكشفت عن وجود سرطانات في الأشعة المقطعية، وكشفت عن وجود سرطانات في البطاقات الرئوية، وكشفت عن وجود سرطانات في الأشعة الميثانة.

التصوير الصوتي المغناطيسي: Harnessing Proton Spin

وفي حين أن جميع التقنيات السابقة تعتمد على الإشعاعات الخارجية أو الأمواج الصوتية، استغلت المنظمة أداة للتشهير بالأرض في الجسم، حيث كانت ظاهرة الارتداد المغناطيسي النووي في عام ١٩٤٦ قد أدت إلى اختلالات في شكل مضمار النسيج المغنطيسي، حيث كانت تُظهر في وقت مبكر وجود خلايا من النسيج المغنطيسي، حيث كانت صور النسيج المضبة المضوية التي تم تطويرها في عام ١٩٧٠.

وقد ظهر أول مسح للأشعة فوق البنفسجية للجسد البشري بأكمله في عام 1980، وبدلاً من الإشعاع المؤين، تستخدم الرنين المغناطيسي حقول مغناطيسية قوية (من 0.5 إلى 7 من النسيج في الاستخدام السريري)، وأجهزة التبريد الإشعاعي، وأجهزة التحلل المكاني لإبادة المواد الهيدروجينية - الأكثر انحرافاً في الماء وكشف السمين ثم اكتشاف الإشارات التي تُظهرها على نحو غير مسبوق.

التكامل الرقمي والاستخبارات الفنية

وقد أدى انتقال التصوير بالرنين المغناطيسي من التصوير التصويري إلى نظم التصوير الرقمي الكامل والاتصالات إلى تحول مسار العمل الإشعاعي، كما أن الصور التي يتم فيها فرزها، وإعادة استرجاعها، وتبادلها عبر شبكة المستشفيات أو العالم في غضون ثوان، حيث أن التلكترادي يسمح بقراءة التخصص الفرعي بين عشية وضح الثغرات الجغرافية، وقد وضعت هذه القاعدة الرقمية مرحلة للكشف عن الإشعاعات الاصطناعية:

كما أن أجهزة التصوير المقطعي والتصوير بالرنين المغناطيسي تدمج مباشرة في أجهزة التصوير، بينما تستخدم أجهزة التصوير المقطعي والأشعة المقطعية للتعلم الآلي من أجل تحسين بروتوكولات المسح الضوئي، وتخفض الضوضاء، وتعيد بناء صور عالية الجودة من البيانات التي لا تُؤخذ في عينها، مما يؤدي إلى تقليص فترات التشخيص، ويقلل من الجرعات المتعددة العوامل، وقد تبرأ الهيئات التنظيمية مئات أجهزة البرمجيات التي تتلقى دعماً، ومع تحسن تجهيز اللغات الطبيعية، فإن التقرير الأشعة قد يكون متسقاً.

التنقل، والقدرة على تحمل التكاليف، والتصنيف في نقطة القيادة

ومن الناحية التاريخية، يتطلب التصوير المتطور آلات كبيرة لا يمكن نقلها في أقسام المستشفى المخصصة، وهذا يتغير بسرعة، ويمكن نقل أجهزة الكشف بالأشعة السينية المحمولة إلى جانب سرير المريض في وحدة العناية المركزة، أو دار التمريض، أو عيادة متنقلة في منطقة ريفية، كما أن الأجهزة المحمولة التي تستخدم أجهزة الكشف بالأشعة السينية والمتصلة بأجهزة التنازيف المحمولة، تقدم الآن صورا تشخيصية ذات جودة في موقع العمل.

كما أن الأشعة السينية والأشعة المقطعية تتجه نحو آثار أقل وتدني الاحتياجات من الهياكل الأساسية، ويمكن تركيب أجهزة المسح الضوئي التي تستخدمها أجهزة التصوير المقطعي التي تستخدمها أجهزة التصوير الرأس في سيارات الإسعاف، مما يتيح تشخيص السكتة الدماغية في طريقها إلى المستشفى، كما أن وحدات التصوير المقطعي المنخفض المحمولة تعمل عند 0.064 منفذا للجدار الموحد، وتنتج أجهزة تشخيصية ذات نوعية تشخيصية في نقطة الرعاية، مما يتيح إمكانية الوصول إلى السكان الذين لم يكن لديهم في السابق أي تفسير مدمج.

النظم الهجينة والوقود المتعدد الوسائط

ولا توجد طريقة واحدة للتصوير المغناطيسي، فالاختلالات بالأشعة السينية وأشعة السي تي تفرز بتفاصيل التشريح العظمي والرئة، ولكنها توفر تناقضا محدودا في النسيج؛ وتعرض الرنين المغناطيسي المتزامنة على التفريق غير المطابق مع الاصدار غير المطابق، وتكشف الطب النووي عن الوظيفة ولكنها تفتقر إلى الحل المكاني.

فبعد دمج المعدات، أصبح الاندماج القائم على البرامجيات أمراً روتينياً، ويمكن أن يكون الرنين المغناطيسي المسبق للاجرائي مفرطاً في الموجات فوق الصوتية في الوقت الحقيقي لتوجيه عملية جراحية في البروستات، وهي تقنية تعرف باسم " MRI/Ltrasound " ، ويمكن لرؤوس الواقع المغذية أن تُعرض عمليات إعادة إعمار ثلاثية الأبعاد مباشرة على سرطان الغدة الدماغية في سرطان الغدة أثناء جراحة العصبية.

3D Printing, Augmented Reality, and Surgical Planning

ويمكن الآن تحويل بيانات التصوير عبر القطاعات إلى أشياء ملموسة، إذ تستخدم مجموعات بيانات الاختبارات أو التصوير بالرنين المغناطيسي، وتخلق طابعات ثلاثية الأبعاد نماذج طماطية لقلب المريض مع عيب خلقي، أو حوض مكسور، أو ورم مع ما يحيط به من فصائل، وتستعمل هذه النماذج لتخطيط إجراءات معقدة، وتكييف المبيدات، بل وتقلب العمليات الحساسة.

ويتخذ هذا الواقع المحزن خطوة أخرى عن طريق إعادة البناء الافتراضي في الميدان الجراحي، ويمكن للجراح الذي يرتدي عرضا مجهزا بالرأس أن يرى هوامش الورم التي تتدفق في 3 دال من خلال جمجمة المريض، أو أن يتبع مسارا ملاحيا مسقطا لوضع مسمار للدبابات في العمود الفقري، وقد انتقلت هذه التكنولوجيات من مختبرات تجريبية إلى صور يدوية روتينية في المراكز الرئيسية.

The Road Ahead: Molecular Imaging, Theranostics, and Beyond

ومن المرجح أن يصبح التصوير الطبي في المستقبل جزائياً وشخصياً بصورة متزايدة، كما أن أجهزة تتبع جديدة للأفضليات تستهدف بروتينات محددة مثل مضادات الغدة البيرفلورية أو بروتين في مرض الزهايمر قد أعيد تعريفها بالفعل لعلم الأورام وعلم الأعصاب، حيث تحدد الأزواج المغناطيسية هدفاً، وتُلحق الخلية العلاجية بالأشعة تحت الحمراء بنفس المادة(68).

أما الأشعة فوق البنفسجية في ٧ تيسلا وما فوقها فتقوم بإخراج هياكل الدماغ المجهرية والمقاييس الكيميائية الحيوية التي كانت غير مرئية في السابق، ويمكن أن تتتبع أجهزة التشخيص المغناطيسية ذات المستوى المغناطيسي الرئوي، وتميز الأورام العنيفة عن الالتهاب المغناطيسي المضلل في دقائق.

إن اكتشاف رونتغن العرضي في مختبر مظلم يشعل مسارا من ظلال العظام البسيطة إلى عالم تتضح فيه العمليات غير المنظورة، ويأتي تاريخ التصوير الطبي بعيدا عن الكمال؛ ويستحدث كل عقد أدوات كانت ستبدو معاكسة للجيل السابق، ومع كل تقدم، تظل المهمة الأساسية دون تغيير: الكشف عن الخفي، وتوجيه يد المعالج، وإعطاء المرضى صورة أوضح عن صحتهم.