Problemas actuales en imagen biomédica
Para un paciente, el médico necesita comprender claramente la situación dentro del cuerpo del paciente (por supuesto, el traumatismo cutáneo superficial no cuenta). Se espera que la medicina tradicional china haga preguntas, y la medicina occidental tiene su propia anatomía y examen de diversos parámetros fisiológicos. Sin embargo, todavía es difícil diagnosticar muchas enfermedades simplemente basándose en una simple exploración de la piel y en los propios informes del paciente. Por lo tanto, los principales hospitales de medicina tradicional china han introducido tecnologías modernas de diagnóstico médico. Aunque la medicina occidental es buena en cirugía, complementada con varios exámenes como biopsia, análisis de sangre y análisis de orina, la cirugía es perjudicial para el cuerpo humano y es difícil determinar la ubicación específica de la enfermedad mediante varios exámenes. Por lo tanto, debemos ser capaces de comprender la estructura fisiológica y los cambios patológicos de un paciente y causarles poco o ningún daño.
Nuestros ojos desnudos no pueden ver las estructuras y lesiones del cuerpo porque el poder de penetración de la luz visible es demasiado pequeño y se atenúa muy rápidamente en los tejidos humanos. Una fina capa de párpados te permite enfrentarte fácilmente al sol sin deslumbrarte. Es casi imposible utilizar ondas electromagnéticas en el rango de luz visible para detectar la estructura del tejido interno del cuerpo humano a una profundidad de decenas de milímetros o incluso decenas de centímetros. Pero los científicos e ingenieros han inventado varios trucos para solucionar este problema:
1. Endoscopio
El principio del endoscopio es el más simple: ya que miramos desde afuera, si no, entonces miramos. desde dentro.
Podemos observar directamente la estructura de los tejidos y las lesiones del cuerpo desde el exterior a través de un catéter que puede transmitir luz a través de varios poros del cuerpo humano. Suena simple, pero después de casi dos siglos de desarrollo, la tecnología endoscópica todavía no es tan cómoda para los pacientes y el personal médico de hoy. Incluso con un gastroscopio, los pacientes a menudo intentan vomitar objetos extraños que entran en el esófago debido a su reflejo oral instintivo, lo que hace que el proceso de examen sea muy doloroso. Por no hablar de la colonoscopia y la colposcopia, que provocarán una sombra psicológica en muchos pacientes. Actualmente, una investigación de vanguardia está probando la cápsula endoscópica, que tiene un gran potencial y puede reducir en gran medida el dolor de los pacientes. Sin embargo, actualmente no es práctico en comparación con los endoscopios tradicionales y tiene grandes limitaciones en términos de claridad de imagen, partes específicas de la imagen y resolución. Por ejemplo, los endoscopios son completamente impotentes para órganos sólidos como el hígado y los riñones (es decir, las personas son sólidas y no huecas).
La imagen de arriba es un diagrama esquemático simple de una colonoscopia (fuente: Colonoscopia_Xu Bi_Sina Blog). No sé ustedes, pero yo estoy muy herido.
2. a 760 nanómetros. Según la fórmula, la energía del fotón, donde c es la velocidad de la luz, h es la constante de Planck, la longitud de onda y la frecuencia. En pocas palabras, cuanto más corta es la longitud de onda, mayor es la energía del fotón y, en general, mayor es su poder de penetración. Dado que la longitud de onda de unos pocos cientos de nanómetros es demasiado larga, centrémonos en unos pocos nanómetros: los rayos X. La siguiente figura es un diagrama esquemático simple del espectro electromagnético (fuente: Enciclopedia Baidu).
Los rayos X fueron descubiertos por primera vez por Wilhelm Roentgen en 1895. Se rumorea que Roentgen descubrió accidentalmente que la película en el cuarto oscuro era sensible a la luz. Tras descartar la posibilidad de que se tratara de rayos catódicos, los consideró un rayo "desconocido" y lo denominó rayos X. Y llevado por una gran curiosidad, tomó una fotografía de rayos X de su mano y descubrió que mágicamente podía ver huesos... Por eso, las imágenes de rayos X se han utilizado ampliamente para observar huesos hasta ahora. Cuenta la leyenda que esta fue la primera fotografía de rayos X que Roentgen tomó a su esposa:
¿Por qué digo la palabra "muerte"? Describiré los peligros de los rayos X en detalle en los capítulos sobre rayos X y tomografía computarizada.
En cuanto a la TC, su nombre completo es Computed Tomography, que significa tomografía computarizada. En la actualidad, los hospitales utilizan principalmente rayos X. Aquí tomaremos como ejemplo la tecnología X-CT.