VIII. Новейшие методы диагностики в медицине XX века.

8.1. 19 в. – господство методов физической диагностики. Вторая половина 19 в. – появление методов "графической диагностики" (Гельмгольц и др.). Метод физиогномики – Чезаре Ламброзо. Бертильон и бертильонаж.

8.2. Звуковая диагностика. Старейшие методы – перкуссии и аускультации. В начале 20 в. Придуман новый метод – фонокардиограмма. Представляет собой запись вибраций и звуковых сигналов, издаваемых при деятельности сердца и кровеносных сосудов. Фонокардиограмма позволяет оценивать общее состояние сердца и кровеносных сосудов. Заболевания сердечнососудистой системы порождают дополнительные шумы и другие дефекты, которые используются при диагностике заболеваний. Для записи фонокардиограммы необходимы датчики преобразования в электрические сигналы вибрации и звуковых сигналов, в качестве таковых в начале 20 в. Служили обычные микрофоны. В 1910 г. был изобретён инструмент – телефонный стетоскоп, который не только увеличивал слышимость сердечных тонов в 60 раз, но и позволял передавать информацию на 100 км.

В годы 1МВ были открыты возможности ультразвука. Первым, кто стал применять ультразвук в медицинской диагностике, был австрийский психиатр и невролог Karl Dussik (1908 – 1968). Он впервые исследовал мозг с помощью ультразвука. Метод диагностики и исследования с помощью ультразвука Дуссик назвал гиперфонографией. Метод, который изначально предназначался для локации подводных лодок, оказался удачным в гражданской медицине, и уже с 1950-х гг. ультразвук стал активно использоваться для диагностики болезней сердца, брюшной полости, горла, глаз. Правда, метод был не очень приятным, так как обследуемый должен был находиться в большом чане с водой, ибо тогда могли использовать ультразвук только через воду.

Абсолютную революцию в гинекологии совершил шотландский врач Ian Donald (1910 – 1987), который в 1958 г. впервые сделал сонографию эмбриона с помощью ультразвука. Также Дональд использовал ультразвук для определения злокачественных опухолей матки и яичников.

Современный аппарат УЗИ был изобретён в 1959 г. японцами Сигео Сатомура и Дзиро Канеко. В 1980-е гг. также был изобретён цветной аппарат УЗИ.

На основе ультразвука был также придуман метод аудиометрии для определения остроты слуха. Производится с помощью прибора под названием аудиометр, изобретён в 1946 г. американским учёным венгерского происхождения по имени György Békésy (Дьёрдь Бекеши). Прибор получил название аудиометр Бекеши. Используется также для диагностики потери слуха.

8.3. Электродиагностика. Уже во второй половине 19 в. Предпринимались попытки фиксировать сердцебиение с помощью электричества. Основоположником электрокардиографии стал нидерландский врач Willem Einthoven (1860 – 1927). Родился в семье военного врача. Учился в Утрехте. Изначально занимался офтальмологией, а также травматологией, а затем переключился на физиологию дыхания. Он занялся графической фиксацией процесса дыхания и в 1893 г. придумал термин "электрокардиограмма", а в 1903 г. сконструировал первый прибор для регистрации активности сердца – электрокардиограф. С помощью этого прибора Эйнтховен констатировал, что ЭКГ различных форм сердечных заболеваний имеют характерные различия. Первый аппарат ЭКГ был очень громоздким, занимал несколько столов и весил 270 килограммов. В 1911 г. Эйнтховен сконструировал более компактную модель. К 1935 г. вес аппарата удалось снизить до 11 кг.

В 1913 году Виллем Эйнтховен в сотрудничестве с коллегами опубликовал статью,^[29] в которой предложил к использованию три стандартных отведения: от левой руки к правой, от правой руки к ноге и от ноги к левой руке с разностями потенциалов: V₁,V₂ и V₃соответственно.^[30] Такая комбинация отведений составляет электродинамически равносторонний треугольник с центром в источнике тока в сердце.^[31] Эта работа положила начало векторкардиографии, получившей развитие в 1920-х годах ещё при жизни Эйнтховена. За это открытие в 1924 г. получил Нобелевскую премию.

Помимо ЭКГ, появляется также электроэнцефалограмма. Основателем этого направления является уже знакомый нам Уолтер Денди (см. вопрос 1, нейрохирургия). В 1918 – 1919 гг. он описал метод использования рентгеновских лучей для визуализации внутричерепных новообразований. Правда, метод был не очень эффективен, так как требовал доступа к веществу мозга через трепанацию.

Ещё один основатель ЭЭГ – немецкий врач Hans Berger (1873 – 1941). Создатель электроэнцефалографического метода регистрации мозговой активности. В 1924 ему удалось зафиксировать при помощи гальванометра на бумаге в виде кривой электрические сигналы от поверхности головы (а не непосредственно от самого мозга, как до него), генерируемые головным мозгом. Проводил исследования электрической активности мозга (прежде всего по параметрам амплитуды) в различных условиях: в спокойном состоянии, при решении задач, при наркозе.

В 1907 г. немецкий учёный H. Piper изобрёл метод миографии – регистрации электрической активности мышц. Во второй половине 20 в. Также появляется такое направление, как электронейрография - запись электрического сигнала и связанного с ним потенциала действия в момент его распространения вдоль нерва. Используется для измерения скорости распространения стимула или потенциала действия в нерве. Для проведения электронейрографии периферический нерв стимулируется в одной точке и затем измеряется активность в двух точках на пути её распространения. Также появляется такой метод, как электроретинография – метод изучения функционального состояния сетчатки.

8.4. Рентген. Wilhelm Conrad Röntgen. Первый лауреат Нобелевской премии по физике. Главное открытие в жизни – рентгеновское излучение – открыл, когда ему было уже 50 лет, т.е. 1895 г. Затемнение фотопластинки под действием рентгеновского излучения. Также обнаружил при эксперименте над женой, что при прохождении рентгеновских лучей через ткани кисти на фотопластинке формируется изображение костного скелета. В 1896 г. был впервые опубликован ретген сосудов руки трупа, что вызвало невероятный ажиотаж. В 1898 г. был впервые сделан рентген желудка, в 1901 г. – кишечного тракта. В 1905 г. в Берлине было опубликовано первое рентгенологическое общество. Рентген сразу же стал применяться для установления наличия пуль или иных инородных веществ в теле, а также для просмотра сломанных костей. Также очень быстро было отмечено, что если пациент перед процедурой примет внутрь соль бария, то можно будет сделать рентген пищевода, желудка и других внутренностей. Даже сегодня иногда перед проведением рентгена принимают т.н. "бариеву кашу" с содержанием бария 58,7%. А раствор йода полезен для рентгеновской диагностики болезней почек или мочевого пузыря. Даже специальные аттракционы устраивались для всех желающих посмотреть на себя "изнутри", поэтому рентгеновские аппараты стали устанавливать в парках развлечений. Также подобные аппараты стали появляться в обувных магазинах, чтобы было видно положение ноги в обуви. Правда, вскоре стало понятно, что радиация негативно влияет на здоровье человека, и многие, кто работал с ней, умерли в раннем возрасте.

Пьер и Мария Кюри. Открытие радиоактивности. Открытие радия и полония. Во время 1МВ Мария Кюри активно выступала за то, чтобы рентгеновское излучение активно применялось как средство диагностики, даже сама ездила на фронт для этого. МКК сделал её даже главой радиологической службы.

В 1913 г. американский физик William Coolidge (1873 – 1975) изобрёл специальную рентгеновскую трубку, предназначенную для генерации рентгеновского излучения. Это изобретение значительно упростило процедуру рентгена. Уже во второй половине 20 в. Был изобретён усилитель рентгеновского излучения, что позволило непосредственно наблюдать рентгеновский снимок и переносить его на дисплей. Также стало возможным назначать умеренные дозы облучения.

Во второй половине 1970-х гг. был также придуман метод рентгеновской компьютерной томографии. Суть метода в том, что трёхмерный объект – человеческое тело – подвергается облучению с разных сторон. С помощью специальных математических методов высчитывается и создаётся изображение объекта. Объект при этом изучается послойно, впоследствии на основе разрозненных изображений отдельных слоёв создаётся трёхмерная картинка. Впервые компьютерный томограф был использован на человеке в 1971 году.

В 1973 г. был изобретён метод магнитно-резонансной томографии. Автор метода – Paul Christian Lauterbur (1929 – 2007). Изучение организма человека на основе магнитных свойств водорода. Теперь не нужно было пациента подвергать радиоактивному излучению. При магнитном воздействии атомы водорода излучают специальные радиоволны, которые отличаются в зависимости от того, откуда они были получены – из костей или, к примеру, из мягких тканей. Путём регистрации этих различий можно создавать точные послойные картинки человеческого тела. Сегодня МРТ особенно часто применяется для исследования головного мозга.

8.5. Эндоскопия. Осмотр внутренних органов с помощью эндоскопа. Первый эндоскоп был сконструирован только в самом начале 19 в. Для исследования прямой кишки и полости матки, больше его никуда нельзя было засунуть. Аппарат представлял собой жесткую трубку с системой линз и зеркал, а источником света была свеча. Этот прибор, к сожалению, ни разу не был использован для исследований на людях, поскольку автор (Philipp Bozzini) был наказан медицинским факультетом Вены «за любопытство». В последующем, свечу в эндоскопах сменила спиртовая лампа, а вместо жёсткой трубки вводился гибкий проводник. Однако, главными осложнениями обследования оставались ожоги, от которых медики частично избавились только с изобретением миниатюрных электроламп, которые укреплялась на конце вводимого в полость аппарата. В закрытые полости, не имеющие естественной связи с внешней средой, аппарат вводился через создаваемое отверстие (прокол в стенке живота или грудной клетки). Тем не менее, до появления волоконно-оптических систем эндоскопическая диагностика не получила широкого применения.

Одним из основателей гастроскопии являлся Adolph Kussmaul (1822 – 1902). Он изобрёл специальный зонд, с помощью которого в 1869 г. сделал первое зондирование желудка для аспирации желудочного содержимого в целях диагностики заболеваний желудка. Учеником Куссмауля был Wilhelm Olivier von Leube (1842 – 1922), который развил практику использования зондов. Он ввёл в клиническую практику процедуру интубации (введения зонда в желудок). Заслугой Лейбе является то, что он разработал и начал активно применять для исследования заболеваний желудка процедуру, включающую в себя разработанный им пробный завтрак, время взятия желудочного содержимого и критерии оценки состояния желудка. Пробный завтрак, названный «пробным завтраком Лейбе», включает в себя: бульон 200 куб. см, бифштекс 200 г, хлеб 50 г, вода 200 куб. см. Желудочное содержимое аспирируется в течение 6 часов, после чего исследуются степень переваривания пищи, входящей в пробный завтрак, а также определяются количество и концентрация кислоты и пепсина в желудке пациента. Особенно активно эндоскопия как метод диагностики стала развиваться после изобретения современного гибкого эндоскопа (1932). В 1960-е гг. стали появляться и первые оптоволоконные эндоскопы.

Для исследования сердца был придуман метод катетеризации, придуманный немецким хирургом по имени Werner Foßmann (1904 – 1979) в 1929 г. Катетер проникает в сердце через вены или артерии, в организм же вводится либо через пах, либо через локоть, либо через запястье. Фоссманн использовал изначально метод катетеризации на себе. Этот метод был усовершенствован американским врачом по имени André Frederic Cournand (1895 – 1988), который создал сердечный катетер из искусственных волокон. Курнан использовал катетер для клинической диагностики пороков сердца. В 1956 г. Фоссманн и Курнан получили за свои разработки НБ.

8.6. Клинико-химическая диагностика. Ещё в 19 в. Первые труды по химической диагностике, т.е. систематическом квантитативном анализе биологических материалов, были написаны Юстусом фон Либихом. Он занимался преимущественно вопросами метаболизма. Активное применение химии в диагностических целях. С середины 19 в. В медицину начинает вводится спектральный анализ, который был упрощён благодаря изобретению в 1923 г. фотометра, а в середине 20 в. – спектрофотометрии и масс-спектрометрии.

Разработка количественных методов анализа биологических жидкостей принадлежит американскому учёному шведского происхождения по имени Otto Folin (1867 – 1934). Разработал методы колориметрического анализа крови, а также описал метаболизм белков. Изучал аминокислоты. В 1919 – 1922 гг. разработал принцип систематического анализа крови.

Другой учёный, Adolf Krebs (1900 – 1981), полностью описал орнитиновый цикл и процесс образования мочи. Будучи евреем, в 1933 г. бежал из Германии в ВБ, где и совершил свои открытия. Также описал цикл трикарбоновых кислот, названный в его честь циклом Кребса (ключевой элемент клеточного дыхания).

8.7. Микроанализ. Основатель этого метода – австрийский учёный Fritz Pregl (1869 – 1930). Микроанализ - качественное обнаружение и количественное определение содержания элементов и элементного состава веществ, материалов и различных объектов. Это могут быть жидкости, твёрдые материалы, газы и воздух. Элементный анализ позволяет ответить на вопрос — из каких атомов (элементов) состоит анализируемое вещество. Для осуществления микроанализа Прегль изобрёл в 1910 весы, который показывали вес с точностью до одной стотысячной доли миллиграмма. К 1913 г. Прегль мог применять свои методы анализа к веществам весом до 3 миллиграммов. Так он работал над сыворотками крови, желчными кислотами и энзимами.

Первый микроанализ крови провёл норвежский исследователь Christian Bang (1869 – 1918). Он же занимался микроанализом мочи.

Ещё один крупный специалист в области микроанализа – Donald Dexter van Slyke (1883 – 1971). Ван Слайк занимался определением количества аминокислот в крови, метаболизмом белков в организме, образованием мочевины в печени. Изобрёл современный метод диагностики диабета. Занимался проблемой диагностики и лечения нефрита. Доказал роль гемоглобина в крови, а также роль печени в метаболизме кислот. Основатель современной клинико-химической медицины.

Для облегчения методов химического анализа биологического материала был изобретён специальный прибор – автоанализатор. Автор – американец Leonard Tucker Skeggs. Автоанализатор – техническое устройство, предназначенное для автоматизации лабораторных исследований (активность ферментов, скорость каталитических процессов и т.д.). Сегодня автоанализаторы в основном – высокоточные компьютеры.

Радиоиммунный анализ – метод, основанный связывании биологически активных веществ (гормонов, ферментов) с радиоактивно маркированными антигенами в биологических жидкостях. Метод изобрели американские учёные Solomon Berson (1918 - 1972) и Rosalin Sussmen Yalow (1921 – 2011). Этот метод позволил определять концентрацию в крови мельчайших частиц, таких, как гормоны, ферменты или витамины.

8.8. Гормональная диагностика. Учение о гормонах было заложено ещё Томасом Аддисоном и Клодом Бернаром в 19 веке. Сам же термин был введён английскими физиологами по имени William Bayliss и Ernest Henry Starling. Они заметили, что поджелудочная железа продолжает функционировать даже после того, как её отделить от всех ведущих к ней нервов, если ещё сохранялся контакт с двенадцатиперстной кишкой. Бейлиссу и Старлингу стало ясно, что что-то, производимое двенадцатиперстной кишкой, заставляет поджелудочную железу производить ферменты. Это вещество они назвали "секретином" (1902). Именно они же и ввели понятие "гормон".

В 1901 г. американский учёный японского происхождения Джокичи Такамине открыл адреналин, который он сначала назвал "эпинефрином". В 1916 г. американский биохимик Edward Kendall (1886 – 1972) открыл тироксин – гормон, производимый щитовидной железой. В 1921 г. был открыт ещё один гормон – инсулин, открытие принадлежит канадскому врачу по имени Frederick Banting (1891 – 1941). День его рождения – 14 ноября – Всемирный день борьбы с диабетом. Благодаря открытию этого гормона стало возможным бороться с диабетом.

В 1929 г. было совершено ещё одно открытие. Автором был немецкий биохимик Adolf Friedrich Johann Butenandt (1903 – 1995). При изучении яичка выделил гормон тестостерон, а в 1934 г. – гормон прогестерон. Благодаря этим открытиям не только стала возможной гормональная диагностика, но и гормональная контрацепция.

8.9. Генетическая диагностика – см. вопрос 5, пункт 5.9.