История создания аппаратов для ультразвуковой диагностики

Исследования на аппаратах УЗИ с уверенностью можно назвать одними из самых доступных, простых и неинвазивных. Кроме того, исследования с помощью ультразвука - одно из значимых достижений ХХ века.

Однако путь к доступности ультразвуковой диагностики был весьма нелегким: между первыми опытами и современными аппаратами лежит почти век исследований. Кто же придумал аппарат УЗИ и при чем здесь летучие мыши? Читайте в нашей статье

На заре исследований

Впервые письменное упоминание ультразвука как способа ориентации в пространстве описал итальянский физик Ласаро Спалланцани. В 1794 году он изучал механизмы ориентирования летучих мышей в темноте и пришел к выводу, что рукокрылые ориентируются в пространстве с помощью звука. Этот способ, когда местоположение определяет звуковая волна, теперь называют “эхолокацией”. По аналогичному принципу работают и аппараты УЗИ.

Следующая глава в истории УЗИ — 1880 год. В этом году физик Франк Гальтон из Англии создал уникальный аппарат, который мог воспроизводить звуковые волны частотой 40 герц (так называемый свисток Гальтона). В том же году братья физики Жак и Пьер Кюри отметили, что электричество может возникать в кристалле кварца при механических колебаниях. Явление назвали пьезоэлектрическим эффектом. Ученые также открыли и обратный эффект, когда жидкий кристалл может выдавать электричество под действием ультразвуковых волн.

Исследования в 20 веке

Французский физик Поль Ланжевин получил задание от правительства изучить высокочастотные звуковые волны, чтобы более эффективно искать немецкие подводные лодки. Это произошло во время Первой мировой войны. К сожалению, исследования ученого не увенчались успехом, но позволили американцам разработать Хотя их усилия в конечном итоге не увенчались успехом, ВМС США смогли разработать прибор SONAR (звуковая навигация и определение дальности).

Использование ультразвука в медицине началось во время в 40-50 годы ХХ века. Первым опубликованным трудом на эту тему стало исследование австрийского доктора Карла Теодора Дуссика. В 1942 году он опубликовал статью, посвященную ультразвуковому исследованию головного мозга на просвет. В 1944 году американец Флойд Файрстоун получил патент на рефлектоскоп. Это система-пионер, в которой один и тот же преобразователь генерировал УЗ-волны, а также регистрировал отраженные волны в промежутках между передаваемыми импульсами волны.

Также в 1940-х годах ученые пытались использовать методы отражения. Английский исследователь Дональд Спроул в 1941 году, создал аппарат, в котором приемник представлял собой отдельное устройство, которое собирало волны, отразившиеся от материала.

История современных аппаратов УЗД начинается в 1949 году. Тогда группа ученых во главе с американцем Дугласом Хоури разработали УЗИ-аппарат, который стал первым в ультразвуковом оборудовании B-режима. Первый аппарат был представлен как резервуар с жидкостью, куда помещался пациент. Больному предписывалось долго и неподвижно находиться в нем, пока вокруг него двигался сканер. Однако будет не совсем верно сказать, что Хоури изобрел УЗИ-аппарат в одиночку. Он использовал находки своих предшественников.

Аппараты УЗИ в СССР

Российские (тогда еще советские) ученые также вели свою работу по созданию аппаратов ультразвуковой диагностики. В 1928 году физик Сергей Соколов поделился идеей, что искать скрытые дефекты в металлических конструкциях можно с помощью УЗ-волн. В промышленности такие методы работали со «сквозной передачей»: приемник располагался на стороне материала, противоположной УЗ-передатчику, и распознавал звуковые волны, когда они проходили через тестируемый материал, создавая «тени», которые можно было прокомментировать.

Уже в 1960-х годах в Советском Союзе наладили производство аппаратов УЗИ. К тому времени появился целый ряд различных устройств: эхокардиограф, аппаратура неврологических и офтальмологических исследований. Однако, почти все эти разработки так и не нашли повсеместного применения. в итоге советским докторам приходилось работать с устройствами, которые сделали на Западе. К моменту развала Союза, отечественные УЗИ-аппараты и вовсе пропали.

Выход на медицинский рынок

Аппараты УЗД становились все более доступными, и к середине 1960-х годов стали появляться в продаже. В то же время начали выдавать и лицензии на проведение такого рода исследований.

Так в 1965 году был создан аппарат УЗИ Vidoson Siemens. Он стал первым прибором, который позволял работать с ним в режиме реального времени. Почти сразу ультразвуковые исследования стали применять в гинекологических отделениях многих больниц Европы.

УЗ-допплерография развивалась параллельно с технологией визуализации. Дуплексное сканирование и развитие цветной допплерографии в будущем предоставило еще больше возможностей для изучения кровообращения и кровоснабжения органов, новообразований и так далее.

На 1970-е годы пришлось развитие компьютерной техники, появились микрочипы. Это позволило сделать аппараты УЗИ более быстрыми и мощными, стало возможным увидеть трехмерное изображение.

В 1986 году разработали УЗИ-аппарат, который работал с помощью технологии 3D-ультразвука. Он показывал трехмерные изображения плода.

В настоящее время аппараты УЗИ есть практически в каждой клинике. Однако исследования не стоят на месте и, возможно, через несколько лет мы сможем познакомиться с новым уровнем ультразвуковой диагностики.