Jak šel čas – vznik oboru nukleární medicína


As time went – arising of the nuclear medicine specialty

We frequently ask how nuclear medicine emerged, what preceded, how the evolution came to the present days. As we looked into the history, we can see that the oldest medical record is dated approximately to the year 2050 BC, the most famous physician of the Ancient Greece Hippokrates lived around the year 400 BC and the Greek philosopher Demokritos described the atomic theory of mass at the same era. Board examinations were introduced in Rome at the year 200 AD and degree MD was established in the Italian city Salerno at the year 1180 AD.

Medicine underwent a monumental development thanks to discoveries in biology, physics and chemistry in the 19th and 20th centuries awarded with several Nobel prices. Wilhelm Röntgen discovered X-ray in 1895, Henry Becquerel natural radioactivity in 1896 and ionizing radiation started to be used for therapeutic and diagnostic purposes in 1897.

Personal dosimeters were used during operation with radiation but personal dosimetry as a discipline emerged only in the seventieths. It is a long time from the thirtieth, when E. O. Lawrence assembled the first cyclotron, J. Chadwick discovered a neutron, radionuclide 99mTc was prepared from 99Mo and radioactive iodine begun to be used to treat thyroid gland thanks to G. Seaborg. Turning point for nuclear medicine was the year 1950 when Hal O. Anger assembled a scintillation gamma camera. This type from 1957 is still in use. SPECT and PET cameras followed and hybrid systems SPECT/CT, PET/CT and PET/MR emerged at the beginning of the 21st century.

Of course, professional societies and other institutions were established together with the specialty.

Key Words:
nuclear medicine, history, specialty formation


Autoři: Hana Materová
Působiště autorů: Klinika nukleární medicíny FN v Ostravě a Katedra biomedicínských oborů ;  LF Ostravské univerzity v Ostravě, ČR
Vyšlo v časopise: NuklMed 2017;6:28-31
Kategorie: Přehledová práce

Souhrn

Často si klademe otázku, jak vznikl obor nukleární medicína, co mu předcházelo, jak se to vše vyvíjelo až do dnešní moderní podoby.

Když se podíváme do dávné historie, zjistíme, že nejstarší dochovaný lékařský záznam pochází přibližně z roku 2050 př. n. l., největší z lékařů starého Řecka Hippokrates žil kolem roku 400 př. n. l., v té době také řecký myslitel Demokritos popsal atomovou teorii hmoty. Od roku 200 n. l. byly v Římě zavedeny lékařské atestace a v roce 1180 byl v italském městě Salerno úředně zaveden titul doktor ve smyslu lékař.

V 19. a 20. století zaznamenává medicína obrovský rozvoj díky objevům v oblasti biologie, fyziky a chemie, za které bylo uděleno několik Nobelových cen. V roce 1895 Wilhelm Röntgen objevil rentgen, roku 1896 Henry Becquerel přirozenou radioaktivitu a od roku 1897 se začíná využívat záření pro terapeutické a diagnostické účely.

Při práci se zářením se ve 20. letech používaly osobní dozimetry, ale teprve v 70. letech vniká obor osobní dozimetrie. Od 30. let., kdy E. O. Lawrence sestavil první cyklotron, J. Chadwick objevil neutron, kdy byl z izotopu 99Mo uměle vyroben radionuklid 99mTc a kdy se díky G. Seaborgovi používá radioaktivní jód k léčbě štítné žlázy, uplynulo mnoho let. Zlomový pro NM byl rok 1950, kdy Hal O. Anger sestrojil scintilační gamakameru, jejíž model z roku 1957 se používá dodnes. Pak přichází na svět kamera SPECT a PET a od počátku 21. století hybridní systémy SPECT/CT, PET/CT a PET/MR.

Samozřejmě, že se vznikem oboru vznikly i odborné společnosti a další instituce.

Klíčová slova:
nukleární medicína, historie, vznik oboru


Jak to všechno začalo? Kde byly první počátky oboru nukleární medicíny? Kdo stál u zrodu tohoto moderního oboru? Určitě nejste sami, kdo si tyto otázky pokládá. Nezbývá nám, než se podívat do minulosti a prozkoumat, co stalo ještě před naším letopočtem.

Nejstarší dochovaný lékařský záznam pochází přibližně z roku 2050 př. n. l. Je jím sumerská hliněná tabulka popisující vymývání ran a přikládání obkladů s léčivými plackami.

Hippokrates, největší z lékařů starého Řecka, i řecký myslitel Demokritos, který popsal atomovou teorii hmoty, žili kolem roku 400 př. n. l. 1,2 (Obr. 1)

<i>Demokritos a jeho atomová teorie.</i>
Obr. 1. <i>Demokritos a jeho atomová teorie.</i>

A jaké významné události ovlivnily vývoj medicíny na začátku našeho letopočtu?

Na počátku prvního století napsal Cornelius Celsus osmisvazkové dílo De Medicina, které se jako zázrakem celé dochovalo. V díle popisuje teoretické znalosti a praktické dovednosti římských lékařů a jako první podrobně popisuje příznaky akutního zánětu. 1,2

Kolem roku 64 bylo vydáno Discoridovo dílo De Materica Medica, které je považováno za první ucelenější lékopis a obsahovalo předpisy pro 600 léčivých přípravků. V prakticky nezměněné podobě se opisovalo téměř 15 století. (Obr.2)

&lt;i&gt;De Materica Medica.&lt;/i&gt;
Obr. 2. <i>De Materica Medica.</i>

Mnoho dalších jmen i jejich poznatky a díla přispěly k rozvoji jednotlivých oborů medicíny. 1,2

Dalším důležitým přelomem v medicíně byl rok 200, kdy byly v Římě zavedeny lékařské atestace. Do té doby mohl lékařskou praxi provozovat kdokoli, kdo se prohlásil za lékaře. Titul „doktor“ ve smyslu lékař byl úředně zaveden v roce 1180 v italském městě Salerno, které bylo v té době střediskem lékařské vědy. Zdejší lékařská škola již měla vypracovaný studijní plán založený na lékařských učebnicích. Studovat lékařství mohli dříve pouze muži; ženy dostaly tuto možnost až roku 1876. 1,2

V 16. století přispěl k mnoha objevům Leonardo da Vinci, vědec, který v mnoha oborech předstihl svou dobu. Propracované anatomické kresby ukazují jeho genialitu. Dokonale nakreslené topografické řezy lidským tělem připomínají obrazy z dnešních zobrazovacích přístrojů. 1,2 (Obr. 3 a 4)


&lt;i&gt;Obr. 3 a 4 Anatomické kresby Leonarda da Vinciho.&lt;/i&gt;
<i>Obr. 3 a 4 Anatomické kresby Leonarda da Vinciho.</i>

Obrovský rozvoj medicíny nastal v 19. století díky objevům v oblasti biologie, fyziky a chemie.

V roce 1808 publikoval J. Dalton atomovou teorii, kde tvrdí, že atomy jednoho prvku mají stejnou hmotnost i vlastnosti. V roce 1871 Dmitrij Mendělejev sestavil periodickou tabulku prvků a v roce 1895 Wilhelm Röntgen objevil rentgen, za což dostal v roce 1901 Nobelovu cenu. (Obr. 5)

&lt;i&gt;Rentgenka.&lt;/i&gt;
Obr. 3. <i>Rentgenka.</i>

Přirozenou radioaktivitu objevil v roce 1896 Henry Becquerel a v roce 1903 také získal Nobelovu cenu.

V roce 1897 se zjistilo, že se paprsky X mohou využívat pro terapeutické i diagnostické účely. 3,4,5

Ve 20. století pokračuje vlna objevů, vynálezů, nových teorií a jejich aplikací do praxe. Je uděleno mnoho Nobelových cen.

Mezi nejvýznamnější objevitele jistě patří Marie a Pierre Curie, kteří v roce 1902 objevili radioaktivní polonium a radium a roku 1903 za to získali Nobelovu cenu. (Obr. 6 a 8)

&lt;i&gt;Prosvícená ruka Röntgenovy ženy z ledna roku 1896.&lt;/i&gt;
Obr. 4. <i>Prosvícená ruka Röntgenovy ženy z ledna roku 1896.</i>

&lt;i&gt;Kvantový model atomu.&lt;/i&gt;
Obr. 5. <i>Kvantový model atomu.</i>

&lt;i&gt;Pojízdný rentgen z roku 1914.&lt;/i&gt;
Obr. 6. <i>Pojízdný rentgen z roku 1914.</i>

V roce 1905 přichází Albert Einstein s teorií relativity a jednou z nejznámějších rovnic fyziky „E=mc2“ a roku 1921 také získává Nobelovu cenu. Svůj model atomu představuje v roce 1911 Rutherford a v roce 1913 N. Bohr. Bohrův model atomu vytváří základ pro kvantovou teorii a energetická spektra a roku 1922 je tento model oceněn Nobelovou cenou. 4,5,6 (Obr. 7)

Pro léčbu pacientů se začalo používat ionizující záření od roku 1920, kdy byl nejprve radioaktivní fosfor (32P) podáván zvířatům a krátce poté se používá k léčbě pacientů s leukémií.

Ve 20. letech vznikají první osobní dozimetry na bázi ionizace plynů. Maďarský radiochemik G. Ch. de Hevesy zkoumá značené radioizotopy a jejich chování v lidském těle a také on v roce 1943 získává Nobelovu cenu. V roce 1928 byl vyroben detektor záření – tzv. Geiger-Müllerův počítač. 6 (Obr. 9)

&lt;i&gt;Gamadetektor, 20. léta 20. století.&lt;/i&gt;
Obr. 7. <i>Gamadetektor, 20. léta 20. století.</i>

První cyklotron, kde urychlené částice dosahovaly mnohem vyšší energie než přirozené radionuklidy, sestavil v roce 1930 E. O. Lawrence. Teprve po deseti letech byl cyklotron použit při léčbě pacientů radioaktivním jódem. (Obr. 10)

&lt;i&gt;První cyklotron.&lt;/i&gt;
Obr. 8. <i>První cyklotron.</i>

Neutron byl objeven a popsán až v roce 1932 J. Chadwickem. V roce 1939 byl objeven a uměle vyroben z izotopu (99Mo) radioaktivní prvek (99mTc), jehož krátký poločas rozpadu a nízká dávka záření byly považovány za ideální pro zobrazování v medicíně.

V roce 1938 provedli němečtí vědci O. Hahn a F. Strassmann štěpení uranu. 5,7

Díky Glennu Seaborgovi se od roku 1938 až dodnes po celém světě používá radioaktivní jód (131I) k léčbě štítné žlázy.

Rok 1950 se považuje za zlomový. Hal O. Anger sestrojil na univerzitě v Kalifornii scintilační gamakameru pro lékařské zobrazování a v roce 1957 byla vyrobena první elektronická gamakamera s více fotonásobiči, která se v podstatě používá dodnes. 6,8,9,10 (Obr. 11)

&lt;i&gt;Ručně vyrobené scintigrafické zařízení s osciloskopem (Kellershohn, 1956).&lt;/i&gt;
Obr. 9. <i>Ručně vyrobené scintigrafické zařízení s osciloskopem (Kellershohn, 1956).</i>

Prvním zařízením, které umožňovalo zobrazit distribuci radiofarmaka v organizmu, byl pohybový scintigraf. Přístroj zkonstruoval Benedict Cassen se svými spolupracovníky v roce 1951 v USA. V Česku a jako první v Evropě sestrojil první pohybový scintigraf A. Caha na lékařské fakultě v Brně.

První SPECTovou kameru představili Kuhl a Edwards v roce 1963 a v roce 1975 byly vyrobeny první PET kamery s malým počtem detektorů. Do té doby však měly získané obrazy ještě nízkou kvalitu a rozlišení. První hybridní přístroje SPECT/CT byly vyrobeny pro komerční použití až v roce 1999.

V 70. letech také vzniká obor osobní dozimetrie, kde vývoj dozimetrů prošel dlouhým procesem od ionizační komůrky až po elektronické dozimetry. 7,8

A co odborné společnosti nukleární medicíny, ústavy a vývojová pracoviště? Pojďme se podívat, kdy a kde byly založeny.

Jako první vzniká v USA v roce 1953 Společnost nukleární medicíny (SNMMI, http://www.snmmi.org/) 6 zakládajícími členy bylo pět radiologů, kardiolog, dva internisté, fyzik a inženýr. V Evropě je společnost založena v roce 1962 (ESNM) 11 a v roce 1985 byla fúzí dvou evropských společností nukleární medicíny založena EANM, sídlící v Londýně (http://www.eanm.org/). Velmi brzy, již v roce 1965, vzniká v bývalém Československu Československá společnost nukleární medicíny a radiační hygieny (ČSNMRH, po rozdělení země pokračuje jako ČSNM https://www.csnm.cz/). 12

Již v roce 1955 vzniká v Řeži u Prahy Ústav jaderného výzkumu (http://www.ujv.cz/).

&lt;i&gt;První PET, Švédsko 1977.&lt;/i&gt;
Obr. 10. <i>První PET, Švédsko 1977.</i>

21. století – současnost a blízká budoucnost

Staré přístroje se modernizují, celosvětově přibývá jejich počet na počet obyvatel, zkracují se čekací doby na vyšetření, radiační zátěž se minimalizuje. Přibývají především hybridní systémy (SPECT/CT, PET/CT, PET/MR), jejichž zobrazení jsou dokonalejší a přesnější díky tomu, že během jednoho vyšetření zfúzují obrazy ze dvou zobrazovacích technik do jedné. Výsledná zobrazení z těchto přístrojů umožňují kvalitněji a efektivněji hodnotit stav pacienta a pomáhat tak k jeho diagnostice a léčbě.

Přístroje PET/CT byly vyvíjeny na ženevské univerzitě již od roku 1991, ale pro lékařské využití byly uvedeny na trh až v roce 2001, PET/MR o 10 let později. (Obr. 13 )

&lt;i&gt;PET/CT, ilustrační foto.&lt;/i&gt;
Obr. 11. <i>PET/CT, ilustrační foto.</i>

&lt;i&gt;PET/MR, ilustrační foto.&lt;/i&gt;
Obr. 12. <i>PET/MR, ilustrační foto.</i>

&lt;i&gt;Stavba budovy pro první PET/CT v Ostravě, březen 2017.&lt;/i&gt;
Obr. 13. <i>Stavba budovy pro první PET/CT v Ostravě, březen 2017.</i>

A jak to vypadá v roce 2017 v České republice? V letošním roce se předpokládá, že bude v provozu 16 přístrojů PET/CT, a to v Praze, Olomouci, Hradci Králové, Zlíně, Novém Jičíně, Ústí nad Labem, Českých Budějovicích, Ostravě a Jihlavě a 2 přístroje PET/MR v Plzni a Brně. 12

Co můžeme očekávat v nejbližších letech? Nové technologie a přístroje? Nová farmaka? Nové metody?

Hana Materová

Klinika nukleární medicíny FN v Ostravě a Katedra biomedicínských oborů, LF Ostravské univerzity v Ostravě, ČR

hana.materova@fno.cz


Zdroje

1. Institut Galenus [online]. [cit. 2017-03-17]. Dostupné na: http://galenus.cz/clanky/zdravi/historie-prehled

2. Dějiny lékařství - Wikiskripta [online]. [cit. 2017-03-17]. Dostupné na: http://www.wikiskripta.eu/index.php/Portál:Dějiny_lékařství

3. History of nuclear medicine [online]. [cit. 2017-03-17]. Dostupné na: http://www.news-medical.net/health/History-of-Nuclear-Medicine.aspx

4. History of medical imaging [online]. [cit. 2017-03-17]. Dostupné na: http://www.infinityugent.be/research-development/a-history-of-medical-imaging

5. Brucer M. Nuclear medicine begins with a boa constrictor. J Nucl Med 1978;19:581-598

6. The society of Nuclear Medicine and Molecular Imaging [online]. [cit. 2017-03-17]. Dostupné na: http://www.snmmi.org/

7. British Nuclear Medicine Society [online]. [cit. 2017-03-17]. Dostupné na: http://www.bnms.org.uk/images/stories/Radioactivity.pdf

8. From Radioisotopes to medical imaging, history of nuclear medicine written at Berkeley [online]. [cit. 2017-03-17]. Dostupné na: http://www2.lbl.gov/Science-Articles/Archive/nuclear-med-history.html

9. Carlson S. A glance at the history of nuclear medicine. ActaOncologica 1995;34:1095-1102

10. Feld M, De Roo M. History of nuclear medicine in Europe Stuttgart, Schattauer GmbH, New York, 2003, 166 p.

11. The European Association of Nuclear Medicine [online]. [cit. 2017-03-17]. Dostupné na: http://www.eanm.org/

12. Česká Společnost nukleární medicíny [online]. [cit. 2017-03-17]. Dostupné na: https://www.csnm.cz/article/show/actuality/default

Štítky
Nukleární medicína Radiodiagnostika Radioterapie
Kurzy Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se

VIRTUÁLNÍ ČEKÁRNA ČR Jste praktický lékař nebo pediatr? Zapojte se! Jste praktik nebo pediatr? Zapojte se!

×