Шығу дерегінен ультрадыбыс доплер диагностикасын енгізген жапон физигі Сатомура Сигео

Кіріспе

Жапон физигі Шигео Сатомура (里村茂夫) – 1950 жылдары практикалық медициналық диагностикаға ультрадыбыстық Доплер техникаларын енгізген жапон физигі. Осы техникалар адам денесіндегі қан ағынын қауіпсіз бақылауға мүмкіндік берді.

Өмір

Сатомура 1919 жылы Осакада дүниеге келді және өмірінің көп бөлігін Осака университетінің әртүрлі институттарында өткізді. 1944 жылы физика мектебінде докторлық диссертациясын қорғады, содан кейін Ғылыми-өндірістік зерттеу институтында жұмыс істеді. 1952 жылы доцент болып, 1960 жылы медицина докторы ғылыми дәрежесін алды. Осы жылы Осака университетінің ауруханасында кенеттен құрқак қан кетуден қайтыс болды және қайтыс болғаннан кейін профессор ғылыми атағына ие болды.

Зерттеу

Сатомура бастапқыда физика саласында жұмыс істеді, ал 1955 жылы өнеркәсіптік материалдардың ақауларын зерттеу үшін микротолқынды және ультрадыбыстық сәулелерді қолданды. Оның жетекшісі Кинжиро Окабе бұл әдістерді адам ағзасын диагностикалау үшін қолдануды ұсынды. Ол Осака университетінің ауруханасының кардиологтарымен бірлесіп, жүрек пен қан тамырларының қағуын бақылауға тырысты. 1955 жылдың желтоқсан айында олар 3 МГц толқындармен сәулеленген соққан жүректің ультрадыбыстық сигналдарының Доплер эффектісін алғашқы рет өлшеді. Бұл жұмыс 1957 жылы Америка акустикалық қоғамының журналында сипатталған, қан тамырларының пульсациясынан Доплер эффектісін өлшейтін құрылғыны жобалауға негіз болды. Бұл құрылғының коммерциялық нұсқасы 1959 жылы NEC компаниясымен «Доплер реографы» деген атпен шығарылды. Доплер ағын өлшегішінің прототипінен алынған нәтижелер Сатомураның 1959 жылғы қарашада қорғаған докторлық диссертациясының негізі болды. Оның әріптесі Зиро Канеко, нейропсихиатр, бұл әдісті Альцгеймер және ми қан тамырлары ауруларын ажырату үшін адам миындағы қан ағынын бақылау үшін пайдалануды ұсынды. Олар бұл жұмысты 1958 жылдың шілдесінде бастады және сол жылы тері бетіндегі артериялар мен веналардан ультрадыбыстық Доплер сигналдарын анықтады. Нәтижелер 1958 жылдың қазан айында Жапония акустикалық қоғамының мәжілісінде ұсынылды және 1959 жылы Жапония акустикалық қоғамының журналында жарияланды. Олар 1959 жылы Жапонияның жетекші газеті «Маиничи Шимбун» арқылы кеңінен танымал болды. 1960 жылдың басында Сатомура «Ультрадыбыстық Доплер кардиографы» және «Ультрадыбыстық қан реографы» тақырыбында тағы екі зерттеуді аяқтады. Осы нәтижелерді Канеко сол жылы Медициналық электроника жөніндегі үшінші халықаралық конференцияда таныстырды. Сатомура мен Канеко олардың Доплер ағын өлшегіші Доплер шуының қарқындылығы арқылы қан ағысының әртүрлі түрлерін бақылай алатынын, бірақ абсолюттік ағын шамаларын анықтай алмайтынын қорытындылады. Олардың нәтижелері қан ағынының инвазивті емес спектрлік талдау саласын ашты, оның ішінде Доплер эхокардиографиясы және Доплер сонографиясы да бар. Осыған ұқсас құрылғы, «пульсті ультрадыбыстық ағын өлшегіш» деп аталды, АҚШ-тың Сиэтл қаласындағы Вашингтон университетінің Дин Франклин тобы жасады, бірақ оның сенсоры тікелей қан тамырларының қабырғасына бекітілуі керек болды. Франклин тобы қан ағынын Доплер арқылы қашықтан сезіну туралы 1966 жылы ғана хабарлады, Сатомура мен Канеконың жұмыстарын сілтеме ретінде келтірді.

Satomura initially worked in areas of physics and in 1955 applied microwave and ultrasonic radiation to study defects in industrial materials. His supervisor, Kinjiro Okabe, advised him to extend those techniques to medical diagnosis of the human body. He teamed with cardiac physicians of the Osaka University Hospital and attempted to monitor the pulsations of heart and blood vessels. In December 1955 they published their first measurements of the Doppler shift of ultrasonic signals from a beating heart irradiated by 3 MHz waves. This work was extended to design a device measuring the Doppler shifts from pulsating blood vessels, which was described in the Journal of the Acoustical Society of America in 1957. A commercial version of this device was launched in 1959 by the NEC as the "Doppler Rheograph". The results obtained with the prototype Doppler flowmeter became the core of the doctoral thesis submitted in November 1959 by Satomura. His collaborator Ziro Kaneko, a neuropsychiatrist, proposed to use this technique for monitoring blood flow in the human brain to distinguish the Alzheimer and cerebrovascular diseases. They started this work in July 1958 and in the same year detected ultrasonic Doppler signals from arteries and veins at the skin surface. The results were presented in October 1958 at the meeting of the Acoustic Society of Japan and published in 1959 in the Journal of the Acoustic Society of Japan. They were popularized in 1959 by the Mainichi Shimbun, a leading newspaper in Japan. By early 1960, Satomura completed two other studies on an "Ultrasonic Doppler Cardiograph" and "Ultrasonic Blood Rheograph". These results were presented by Kaneko in the same year at the Third International Conference on Medical Electronics. Satomura and Kaneko concluded that their Doppler flowmeter could monitor various types of blood flow, via the intensity of the Doppler noise signal, but it could not provide absolute flow values. Their results launched the field of non invasive spectral analysis of blood flow, including Doppler echocardiography and Doppler sonography. Although a similar device named a "pulsed ultrasound flowmeter" was designed by the Dean Franklin group at the University of Washington, Seattle, USA, its sensor had to be directly attached to the blood vessel wall. The Franklin group reported remote Doppler sensing of blood flow only in 1966, citing the work by Satomura and Kaneko.