1950'lerin ortalarında bir İskoç kadın doğum uzmanı hamile bir insanın karnına ultrason teknolojisini uygulayan ilk kişi oldu. İskoçya dünyaya telefon, posta pulu, bisiklet, penisilin ve insülin ve televizyon gibi modern yaşamı değiştiren sayısız icat sundu. Bu icatlar listesine 1950'lerde Glasgow'da geliştirilen ve şu anda tüm dünyada hamilelik sırasında kullanılan en yaygın tıbbi araçlardan gebelik ultrasonunu da ekleyin. İskoçların bile çok az bildiği bir buluş.
Ultrasonun tarihi
İnsan kulağının üst duyulabilir sınırından daha yüksek frekansta sese (20 hertz–20 kilohertz) karşılık gelen "ultrasound" veya ultrason aslında ses türüyken, ultrason cihazıyla üretilen görüntüye sonogram denir. Terimler bugün birbiri yerine kullanılıyor.
1793'te Lazzaro Spallanzani yarasaların kör olduklarında karanlıkta verimli hareket ettiğini ancak sağır olduklarında hareket edemediğini görerek yarasaların insanın duyamadığı bir sesi dinlediğini gözlemledi.
1883'e gelindiğinde Francis Galton köpeklerin ve kedilerin insanların duyamadığı sesleri duyabildiğini fark ederek ultrasonik düdüğü icat etti. Spallanzani'nin şüphesi 145 yıl sonra kanıtlandı: 1938'de George Washington Pierce, yarasaların yaydığı yüksek frekanslı sesleri alıp insanların duyabileceği sese dönüştüren "süpersonik alıcı"yı icat etti.
1880'de Paul-Jacques Curie ve kardeşi Pierre Curie piezoelektriği keşfetti. Bu araştırmacılar, belirli kristallerin alternatif elektrik alanına yerleştirildiğinde hafifçe genişleyip büzüldüğünü gözlemleyerek piezoelektrik etkiyi buldular. Ters piezoelektrik ile aynı kristalin elektrik potansiyeli yani voltaj oluşturması sağlandı. Böylece işitilebilir frekanstan ultrasonik frekansa dek çalışan bir ses alıcısı veya ses kaynağı elde edildi. Başarıları bugün ultrason enerjisi üreten veya algılayan cihazlar olan modern ultrason dönüştürücüsünün geliştirilmesine yol açtı.
20. yüzyılda yankılanan sesi kullanarak sualtı nesnelerini tespit etmeyi sağlayan hidrofon icat edildi ve sonar teknolojisinin önünü açtı. Paul Langevin hidrofonu icat ederken su tankındaki balıkların ultrason sese maruz kaldığında öldüğünü fark etti. Ultrason sesin önünde duran asistanı kemiklerinin ısındığını söyleyerek düşer gibi oldu. Floyd Firestone ultrason sesi kullanan bir başka mucitti. Reflektoskop adlı icadı metallerdeki bozuklukları açığa çıkarıyordu.
Ultrason cihazının ortaya çıkışı
Ultrasonu tıbbi teşhis amacıyla kullanan ilk doktorlardan biri Avusturyalı Karl Dussik'tir. 1940'larda ultrason iletim profillerini ölçmek için başın iki tarafına yerleştirilmiş iki dönüştürücü kullandı. Deneyi sırasında tümörlerin ve diğer kafa içi lezyonların bu teknikle tespit edilebildiğini keşfetti. Beynin bu görüntülerine hiperfonogram dedi.
Amerika'ya göç eden bir İngiliz cerrah olan John Wild, doku kalınlığını tespit etmek için ultrason kullanmayı düşünen ilk kişiydi. Minnesota Üniversitesi'ndeki ultrasonik çalışmasında kanserli dokuların normal dokulardan farklı sinyaller oluşturduğunu fark etti. Mühendis John Reid ile birlikte suyu kullanarak ilk prototip göğüs tarayıcısını üretti.
Radyolog Douglass Howry diğer gruplardan bağımsız olarak tıpta ultrason kullanımına odaklandı. 1951'de savaş fazlası elektronik bileşenleri kullanarak "su yolu" tarayıcısını oluşturuldu. B-29 top taretini ters çevirerek aldıkları görüntü yeterince net olmayınca 1957'de "pan" tarayıcı denilen hareketli bir çözüme başvurdular.
1950'lerin ortalarında Howry'nin ve Japon araştırmacıların çalışmalarının farkında olan kadın doğum uzmanı Ian Donald, İskoçya'da tanısal ultrasonografi çalışmasına başladı. Ian Donald 1950'lerde Glasgow Üniversitesi'nde doğum ve jinekoloji profesörüyken bir kadın doğum uzmanı ve endüstri mühendisiyle bir araya gelerek çeşitli gebelik ultrason tarayıcı prototipleri tasarladılar. Bu on yıllık işbirliği 1965'te dünyanın ilk ticari ultrason tarayıcısı olan Diasonograph ile sonuçlandı.
Ultrason sese dair ilk deneyler 18. yüzyılda yarasalar üzerinde yapılırken 20. yüzyıla gelindiğinde ses günlük yaşama dahil olmuştu. Glasgow'un fabrikaları ve tersaneleri bu yerlerden biriydi. Donald'ın ultrason sese dair ilgisi II. Dünya Savaşı sırasında hava kuvvetlerindeki deneyimiyle başladı. Bu dönemde uçaklarda metal stresi ve yorgunluğunu tespit etmek için yapılan ultrasonik teste tanık oldu. Sesin hastalarda benzer biçimde kullanılabileceği düşüncesine kapıldı.
1955'te atom kazanı imalat biriminde çalışan bir hastasının kocası, şirketteki endüstriyel ultrason teknolojisini kendi kullanımına sundu. Donald imalattaki ultrason makinelerini kullanarak yumurtalık kisti ile bifteği birbirinden ayırt etmeye çalıştı. Sonuç olumluydu. Donald, tümörlerin sesi normal dokudan farklı desende yansıttığını gördü. Bu çalışmayı ödünç aldığı ultrason kusur dedektörünü atom kazanında kullanarak gerçekleştirdi. Daha sonra ödünç aldığı cihazlarla hastalarında yumurtalık kisti, asit ve polihidramnios durumlarını tespit etti.
Teknolojisini hamile bir insanın karnına uyguladığında gölgeli koyu bir oval görüntü oluştuğunu gördü. Görüntüde plasentayı gösteren beyaz çizgiler ve dakikada yaklaşık 140 vuruşla atan dokuz haftalık bir fetüs görünüyordu. Bir fetüsün yaş, ağırlık ve büyüme oranını ultrasonik olarak tahmin etmeyi mümkün kılan kişi oldu.
Donald 1957'de endüstri mühendisi Tom Brown ile birlikte küçük bir masaya monte ettikleri bir temaslı tarayıcı yaptılar. Dönüştürücüyü masanın altından elle kontrol eden Donald, parlaklık modülasyonu (B-mod) tekniğini kullanarak ilk ham fetüs taramasını elde etti. 1960'lara gelindiğinde Diasonograph adlı el tipi ticari ultrason tarayıcıyı geliştirdi.
Donald, ultrason cihazlarının araştırılması ve geliştirilmesinde yer almış olsa da birincil ilgi alanı doğum ve jinekolojide tanısal ultrasonografiydi. En büyük başarısı 1954'te ilk kez fetüs gebelik kesesini görüntülemesiyle gerçekleşti ve bu başarı ona "Gebelik Ultrasonunun Babası" unvanını kazandırdı.