Historien om Ultralyd

For nye foreldre som ser sin baby for første gang gjennom en ultralyd, det er en rørende opplevelse. Men ultralyd brukes til mange andre formål enn obstetrikk formål, herunder militært forsvar og andre områder av medisinen. Den høyteknologiske, detaljerte bilder vi se på ultralyd i dag tok flere år med forskning og utvikling over hele verden for å oppnå.

Utvikling av Ultralyd

Ultralyd utviklet seg fra sonar teknologi, måling av distanse under vann ved hjelp av lydbølger, som ble oppdaget så tidlig som 1822 og brukes av skip i 1900 for å unngå kollisjon.
Undervannsdeteksjonssystemer ble utviklet for ubåt navigasjon i første verdenskrig, og for å oppdage isfjell etter Titanic sank i 1912. Moderne ultralyd startet med bruk av høyfrekvente lydbølger og kvarts resonator for ubåt deteksjon i 1917. Siden den gang har felt vokst enormt, med applikasjoner i vitenskap, industri og medisin. På slutten av 1920-tallet, russiske fysikeren Sergej Sokolov utviklet en teknikk som bruker ultralyd for å oppdage uregelmessigheter i faste stoffer. Han viste at lydbølger kan brukes som en ny form for mikroskop.

Tidlig bruk i medisin

Bruk av ultralyd i medisin opprinnelig startet med anvendelser i terapi ved hjelp av oppvarming og forstyrrende effekter på animalsk vev. I 1944, Lynn og Putnam hell brukes ultralyd bølger å ødelegge hjernevevet hos dyr. Snart leger var i stand til å utføre craniotomies og ødelegge deler av hjernen hos pasienter med Parkinsons sykdom. Ultra ble også brukt mye i fysisk og rehabilitering medisin i 1958, amerikansk barnelege og fysiolog Robert Rushmer eksperimentert med Doppler ultralyd for å karakterisere kardiovaskulære funksjoner i intakte ubedøvede dyr.

Ultralyd i Obstetrics

På begynnelsen av 1960-tallet, ble scan A-modus brukes tidlig i svangerskapet for å påvise fosterets hjerteslag, men målingene ble gjort uten å faktisk se inne i kroppen. B-mode ultralyd var den første til å oppnå visualisering i en pasient i 1963, og den ble brukt for å måle svangerskaps sac diameter for å vurdere foster modenhet. En av de viktigste anvendelser av ultralyd er evnen til å bekrefte tilstedeværelse av en fosterets hjerteslag, som ble lykkes oppnådd så tidlig som syv uker i 1972. Dette gjennombruddet hadde dyptgripende konsekvenser i forvaltningen av tidlig graviditet komplikasjoner. Til tross for sin opprinnelige bruk i å ødelegge kroppens vev, studier i 1960 viste at det var ingen skadelige effekter av ultralyd bruk på pasienter eller fosteret. På 1970-tallet, legene utviklet flere målinger ved hjelp av ultralyd for å studere fosterets vekst og utvikling, samt diagnostisere fosterets misdannelser. Så tidlig som på 1970-tallet, ultralyd ble brukt i gynekologi å diagnostisere ulike bekken lidelser, alt fra kreft til cyster.

Forbedringer i bildekvalitet

Bilder produsert av tidlig ultralyd maskiner var dårlig. Tidlig skannere registrert ekko på skjermen som faste punkter av lys. Snart ble scan converter utviklet, som inneholdt en nyttig grad av gråtoner, skaper en klarere og mer nøyaktig bilde.
Sanntids skannere ble først utviklet i 1965, og de helt forandret praksisen med ultralydundersøkelse, fordi de produserte bevegelige bilder. Denne nye enheten ble brukt til å demonstrere fosterbevegelser og hjerte bevegelser så tidlig som 12 uker samt diagnostisere svulster.

I 1973 viste den analoge scan converter informasjon på en standard TV-skjerm. Splitter nye datamaskin-prosessorteknologien ble brukt til å behandle signalet. Med fremme av dataelektronikk, ble den analoge scan converter snart erstattet av digital scan converter i slutten av 1970, noe som resulterte i store forbedringer i kvaliteten og oppløsningen på bildet. Snart DRAM-minneplater vesentlig forbedret bildeklarhet. Men ultralyd maskiner på denne tiden var immobile og klumpete grunn av datamaskinene plassert inne.

Andre medisinske bruksområder

Ultralydundersøkelser ble også brukt med hell i andre medisinske felt foruten obstetrikk og gynekologi. Cardiac klaffe bevegelse ble først oppdaget ultralyd i 1954. ultralyd Doppler prinsippet ble først implementert i studiet av hjerteklaff bevegelse og pulseringer av perifere blodkar i 1955. Blodstrøm ble oppdaget av ultralyd Doppler teknikk i 1962. Dette gjorde noninvasive lokaliserte målinger av blod hastighet til å diagnostisere blodstrøm utilstrekkelighet.

I 1972 og 1973, real-time 2D skannere gjort viktige fremskritt i ekkokardiografi mulig. Gjennom 1970-tallet ble ultralydundersøkelser brukes til å oppdage mage lidelser som galleblæresykdom og nyrestein. På 1970-tallet begynte legene å bruke ultralyd for å veilede nåler som brukes for biopsier, fostervannsprøve og fosterets blodprøvetaking, noe som gjør disse prosedyrene tryggere.

På slutten av 1970-tallet og begynnelsen av 1980-tallet, ingeniører jobbet med å miniatyrisere skannere for å gjøre dem bærbare. På 1980-tallet utviklet forskerne skannere med mindre sonder som kan brukes mer hell i echocardiographs grunn av sin lille kontaktflaten på pasientens bryst.

Utviklingen i 1980

På midten av 1980-tallet, konvekse mage transdusere kom til markedet, som hadde en bedre tilpasning til den gravide magen og et bredere synsfelt. Toshiba introduserte den trapesformede-formet bilde, som ble standard på alle nye skanneren av 1987. Også på denne tiden, forskere utviklet en ny vannløselig gel medium som skal brukes på huden, noe som åpner for bedre overføring av ultralyd bølger enn olje medium som brukes Tidligere.

Den transvaginal eller transrectal skanner, som var blitt innført så tidlig som i 1955, kunne observere fetal heart pulse så tidlig som 6 uker. I 1965 ble en transvaginal skanner utviklet som kan roteres, gir gode bilder av bekken organer. I 1985 produserte østerrikske forskere første sanntid mekanisk vaginal scanner, som tillot transvaginal egget henting i samarbeid med tidlige utviklerne av in vitro fertilisering. Ankomsten av transvaginal skanning hatt en betydelig innvirkning på diagnostisering av gynekologiske og tidlig graviditet lidelser.
I 1975 ble 2D farge flow imaging lagt til ultralydteknologi, som tillot legene å se blod beveger seg i forskjellige retninger i enten rødt eller blått, noe som bidro leger diagnostisere medfødt hjertefeil samt hjerteproblemer hos eldre pasienter. I 1985 japanske bio-ingeniører utviklet bruk av sanntids farge imaging, som fortsatt brukes som farge flyt kartlegging i dag.
Fortsetter utviklingen innen elektronikk har tillatt utviklingen av raskere fargedoppler instrumenter, som har ført til bedre forståelse av blodstrøm og patologi i vev. I 1986 ble sanntids farge strømningsbilder brukes til å studere arterier. På 1980-tallet, ultralyd skannere utviklet heller standard utseende de har fortsatt i dag: en bærbar konsoll på fire hjul med skjermen på toppen og rekker av skannere på bunnen.

Forbedringer på 1990-tallet

Bildekvaliteten så reelle forbedringer i hele 1990-tallet, på grunn av utviklingen innen teknologi i andre områder av vitenskapen som radar navigasjon, telekommunikasjon og forbrukerelektronikk. Med bruk av ultralyd bruk i klinikker og private kontorer over hele verden, ble det klart at spesialtrening var nødvendig for teknikere å kunne lese og forstå ultralydbilder, og spesielle kurs og akkreditering boards ble etablert.
Rutinen foster scan på 20 uker av svangerskapet ble en integrert del av svangerskapsomsorg i begynnelsen av 1990, fordi det aktivert leger til å ta mer nøyaktige og grundige målinger av fostervekst samt diagnostisere en myriade av føtale misdannelser som ikke hadde tidligere vært mulig i utero. Med moderne ultralyd, leger er selv i stand til å utføre kirurgi på et foster.
Ultralyd viste seg nyttig i behandling av mødre så vel som babyer med utviklingen på 1990-tallet. Legene begynte å bruke den til å vurdere svangerskapsforgiftning og placenta unormalt, som fører til tidlig og effektiv behandling. Ultralyd også banet vei for fremskritt i vitenskapen om assistert befruktning i 1980 og 1990. Ved hjelp av transvaginal skannere, leger er i stand til å få tilgang til eggstokkene for egguthenting i en tryggere og smertefri måte.
Den første 3D ultralyd maskinen ble utviklet i 1986, men det var langsom og bilder var av lav oppløsning. I 1991 og 1992, forskere produsert skannere som kan image hjerte- og arterielle strukturer i sanntid 3D. På midten av 1990-tallet, ble 3D ultralyd brukes til å evaluere karsinomer hos kreftpasienter, oppdage foster overflate og skjelettabnormaliteter, og beregne volumer av gestational sac, og også fosterets lunger, hjerte og mage. Snart 3D ultralyd var mer tilgjengelig på grunn av rask utvikling i datateknologi og redusere kostnadene for mikroprosessorelektronikk. 3D ultralyd også gitt en ny opplevelse for foreldrene ved at de kan mer nøyaktig se sine babyer 'ansikt og kropp, som fører til tidlig fra mor til foster kontakt, noe som kan bidra til å bedre svangerskapsomsorg.