Den 8 november 1895, när Wilhelm Conrad Röntgen experimenterade med vakuumtuber, blev han den förste personen som observerade en ny typ av strålning. Han tog bilder av flera objekt, inklusive sin frus vänstra hand, som kom att bli en ikon för radiologi. Han skrev en rapport, »Über eine neue Art von Strahlen«, som blev publicerad den 28 december 1895. Wilhelm Röntgen anses vara den diagnostiska radiologins fader, och röntgenstrålarna bär hans namn [1]. 

Konventionell radiologi har i dag bytts ut mot digital utrustning som konverterar röntgenbilder till elektroniska data, vilka kan studeras via en monitor och sparas på en hårddisk, som i sin tur möjliggör att de omedelbart kan studeras samt att kontrasten och storleken på bilderna kan ändras.

Trots att metoden tomografi visionerades samtidigt som Röntgens upptäckt, i en anonym artikel med titeln »En sensationell upptäckt«, publicerad i Die Presse den 5 januari 1896 [2], dröjde det ända fram till 1960-talet innan datortomo­grafi (DT) blev ett faktum. Godfrey Hounsfield ville avbilda innehållet i en låda genom att använda avläsningar av flera olika vinklar som genomskar den och arbetade fram det som skulle komma att bli DT. Tillsammans med Allan MacLeod Cormack färdigställde han DT, och metoden installerades på sjukhus under 1970-talet. DT använder digital geometrisk bearbetning och kan skapa 3D-bilder av kroppens insida med hjälp av flera uppsättningar av 2D-röntgenbilder tagna genom att använda en rotationsaxel. DT genererar en datavolym, som kan manipuleras för att synliggöra flera strukturer baserade på deras kapacitet att obstruera röntgen­strålarna. DT har förbättrats mycket genom åren, med utvecklandet av allt från enkelsnitt till multisnitt, dubbelenergi och fotonräknande DT [3].

Radioaktivitet och nukleärmedicin

Under ett vetenskapligt möte den 20 januari 1896 hörde Henri Becquerel, en fysiker som arbetade med fosforescens och fluorescens, talas om Röntgens resultat. Uransalter är fluorescerande, och Becquerel föreställde sig att om han exponerade dessa för solljus och sedan placerade dem på en fotografisk film skulle de uppvisa fosforescens. En molnig dag kunde han inte genomföra sitt experiment, men han lämnade salterna och filmen inuti en låda för att senare trots allt framkalla den med ett förvånansvärt positivt resultat. Efter två uppföljande experiment presenterade han sin upptäckt den 2 mars 1896 på den franska Vetenskapsakademiens möte. Inom några veckor hade upptäckten av röntgenstrålning och radioaktivitet blivit känd för allmänheten.

Becquerel fortsatte sin forskning och antog Marie Curie som sin doktorand. Tillsammans med sin man Pierre utvann Marie substanser som var mer radioaktiva än uran. Den 18 juli 1898 presenterade paret Curie ett nytt grundämne som fick namnet polonium, och strax därefter presenterades även radium. Inom tio års tid hade paret Curie, Ernest Rutherford, Paul Ulrich Villard och Frederick Soddy tillsammans identifierat tre typer av radioaktiv strålning: gammastrålning och alfa- och betapartiklar [4, 5]. 

Under 1934 upptäckte Irène och Fréderic Joliot-Curie artificiell radioaktivitet som påvisade att atomer, även om de verkar vara stabila, kan transformeras till nya atomer med andra kemiska egenskaper om de blir exponerade för specifik strålning. I dag existerar över 1 000 radioaktiva nuklider, och denna bedrift, tillsammans med utvecklandet av cyklotronen av Ernest Lawrence, har resulterat i att en stor mängd av radioaktiva isotoper identifierats, vilket lett till att nya dörrar för forskning öppnats då nästan alla grundämnen och kemiska föreningar kan undersökas med hjälp av artificiella radioaktiva grundämnen genom att spåra deras riktning i levande organismer och i direkta studier undersöka deras fysiologi [4, 6]. 

Den första publiceringen som handlade om det faktiska användandet av ett radioaktivt spårämne skedde år 1935, när George de Hevesy injicerade fosfor-32 i råttor för att undersöka dess spridning. När experimenten inte uppvisade några bieffekter testade han metoden på en patient genom att tillsätta radioaktivt natriumfosfat i patientens mat. Detta var förmodligen första gången som ett tillverkat radioaktivt spårämne användes på en människa [4]. 

Införandet av alla dessa nya framsteg i nukleärmedicin krävde att radioaktiva spårämnens strålning räknades och detekterades. Moderna räknemaskiner används sedan 1908, då Hans Geiger tillverkade sin första elektronräknare, föregångaren till geigermätaren från 1928. Mycket har utvecklats sedan dess, men det största genombrottet är gammakameran, som utvecklades under 1950-talet av Hal Anger [4].

Önskan att visualisera spridningen av spårämnet och att kvantifiera 3D-upptagning i kroppen har existerat sedan den tidiga introduktionen av radioaktiva spårämnen. Detta kom att bli verklighet i och med utvecklingen av enfotonstomografi (SPECT) och positronemissionstomografi (PET) under 1950- till 70-talen. Idén om PET kom från William Sweet, en neurokirurg som 1950 konstruerade den första kameran och publicerade redogörelse för skannern och en bild av en patient med meningiomrecidiv [4].

Framsteg med gammakameran skedde också och plana bilder blev tredimensionella med utvecklingen av SPECT, som nåddes tack vare David E Kuhls arbete som publice­rades 1963 [7].

Multimodal undersökning 

Kombinationen av modaliteter till en multimodalitetsutrustning gjordes mer nyligen i och med att SPECT/DT introducerades kommersiellt strax före PET/DT. Runt samma tidpunkt som utvecklandet av SPECT-transmission beskrev Bruce Hasegawas arbetsgrupp en design för en SPECT/DT-skanner. Den tredje generationens DT-skanner användes för attenueringskorrektion tillsammans med en angränsande gammakamera. Detta antydde införandet av multimodal bildbehandling som vi känner den i dag. Prototypen var grunden för utvecklandet av det första kommersiella SPECT/DT-sy­stemet, som introducerades av General Electric som »Hawkeye« 1999 och som förutspådde den kommersiella introduceringen av PET/DT nästföljande år [8].

Tvärtemot utvecklingen av SPECT/DT inkorporerade PET fullt diagnostiska DT-skanningar från starten. Idén till PET/DT tillskrivs David W Townsend och Ronald Nutt, vilka introducerade den förs­ta skannern år 1999 och tilldelades pris för årets medicinska uppfinning år 2000 av tidskriften Time [4, 8]. 

Framtid

Bilddiagnostik är ett snabbt växande fält som är starkt influerat av teknologisk utveckling, vilken senare implementeras i utrustningen, och som sådant är det också influerat av Moores lag, vilken konstaterar att »antalet transi­storer på ett chip växer exponentiellt och fördubblas efter två år«. Som ett direkt resultat av detta ser vi en exponentiell utveckling av utrustning med förbättrad teknologi i en snabb takt. Denna utveckling speglas i bilddia­gnostikens arsenal: några av de senaste utrustningarna har integrerat digital teknologi till SPECT/PET/DT-sy­stem. För närvarande ser vi, i ett av de senaste exemplen på marknaden för bilddiagnostik, inkorporeringen av så kallad kadmium–zink–tellurid (CZT)-teknologi, vilken används i vissa SPECT-system, såväl som fotonräknande DT. Ett annat exempel är Veriton CZT-kameran, vilken tack vare CZT-teknologin kan förbättra känsligheten och energiupplösningen [9]. Kameran inkorporerar även en 64-snitts-DT, vilket gör den till den kamera på marknaden som kan ge flest DT-snitt.

Baserad på premissen »vi ser vad vi behandlar och vi behandlar vad vi ser« har kombinationen av behandlingsmetoder och bilddia­gnostik, så kallad teranostik, öppnat nya dörrar inom nukleärmedicinen. Syftet är att diagnostisera och behandla sjukdomar i deras tidigaste stadium på molekylär nivå, när de sannolikt är möjliga att bota eller åtminstone behandla. Detta kan vara lovande även för dödliga sjukdomar såsom cancer och kan skapa möjligheter att göra behandlingen mindre problematisk och förbättra prognosen, samt sålunda spara resurser och höja patienternas livskvalitet. 

Under nästa årtionde kommer nukleärmedicin att uppleva en remarkabel pånyttfödelse då diagnosti­serande, prediktiva och prognostiska biomarkörer kommer att bli integrerade i nya tera­nostiska tillvägagångssätt [10]. 

Om vi, precis som den anonyma artikeln från 1896 i Die Presse, låter fantasin löpa fritt, om teknologin fortsätter att utvecklas i samma takt som den har gjort sedan 1970-talet och Moores lag fortsätter att gälla, kommer multimodala avbildningsmetoder att frambringa information om hur analyserade organ/vävnader är skapade och ge fantastiskt detaljerad information om deras fysiologi och anatomi, möjligen nära mikroskopupplösning. Emellertid erkänner jag att detta i dag är en djärv fantasi om framtiden.