Первая компьютерная томография была проведена 50 лет назад, навсегда изменив медицину

Возможность нахождения драгоценных предметов, спрятанных в потайных камерах, действительно может воспламенить воображение. В середине 1960-х годов британский инженер Годфри Хаунсфилд размышлял о том, можно ли обнаружить скрытые области в египетских пирамидах, улавливая космические лучи, проходящие через невидимые пустоты.

Он придерживался этой идеи на протяжении многих лет, которую можно перефразировать как “заглядывать в коробку, не открывая ее”. В конечном счете он понял, как использовать высокоэнергетические лучи, чтобы показать то, что невидимо невооруженным глазом. Он изобрел способ заглянуть внутрь твердого черепа и получить изображение мягкого мозга внутри.

Первое компьютерное томографическое изображение – компьютерная томография – человеческого мозга было сделано 50 лет назад, 1 октября 1971 года. Хаунсфилд так и не добрался до Египта, но его изобретение привело его в Стокгольм и Букингемский дворец.

Наши проекты: Crazy Tourist | No Secret Magazine | ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Twitter

Инновация инженера

Ранняя жизнь Годфри Хаунсфилда не предполагала, что он вообще многого добьется. Он не был особенно хорошим учеником. В детстве учителя называли его “толстым”.

Он поступил на службу в британские королевские военно-воздушные силы в начале Второй мировой войны, но не был хорошим солдатом. Однако он был настоящим волшебником в области электротехники – особенно недавно изобретенного радара, который он собирался установить, чтобы помочь пилотам лучше находить дорогу домой темными облачными ночами.

После войны Хаунсфилд последовал совету своего командира и получил степень инженера. Он практиковал свою профессию в EMI – компания станет более известной благодаря продаже альбомов Beatles, но начинала как Электрическая и музыкальная индустрия, с акцентом на электронику и электротехнику.

Природные таланты Хаунсфилда побудили его возглавить команду, создающую самый современный мэйнфрейм, доступный в Великобритании. Но к 60-м годам EMI захотела уйти с конкурентного компьютерного рынка и не знала, что делать с блестящим, эксцентричным инженером.

Находясь в вынужденном отпуске, чтобы обдумать свое будущее и то, что он мог бы сделать для компании, Хаунсфилд встретил врача, который пожаловался на низкое качество рентгеновских снимков мозга. Простые рентгеновские снимки показывают удивительные детали костей, но мозг представляет собой аморфный сгусток ткани – на рентгеновском снимке все это выглядит как туман. Это заставило Хаунсфилда задуматься о своей старой идее находить скрытые структуры, не открывая коробку.

Новый подход раскрывает ранее невидимое

Хаунсфилд сформулировал новый подход к проблеме визуализации того, что находится внутри черепа.

Первая компьютерная томография была проведена 50 лет назад, навсегда изменив медицину
Рентгеновские лучи проходят через каждый «срез» мозга, ориентированный на каждый градус от 1 до 180 по полукругу. Эдмунд С. Хиггинс , CC BY-ND

Сначала он концептуально разделил бы мозг на последовательные ломтики – как буханку хлеба. Затем он планировал провести серию рентгеновских лучей через каждый слой, повторяя это для каждого градуса полукруга. Сила каждого луча будет фиксироваться на противоположной стороне мозга – с более сильными лучами, указывающими, что они прошли через менее плотный материал.

Первая компьютерная томография была проведена 50 лет назад, навсегда изменив медицину
Рассчитав силу каждого рентгеновского луча, прошедшего через объект, и работая в обратном направлении с помощью впечатляющего алгоритма, можно построить изображение. Эдмунд С. Хиггинс , CC BY-ND

Наконец, в своем, возможно, самом гениальном изобретении Хаунсфилд создал алгоритм для восстановления изображения мозга на основе всех этих слоев. Работая в обратном направлении и используя один из самых быстрых новых компьютеров эпохи, он мог рассчитать значение для каждой маленькой ячейки каждого слоя мозга. Эврика!

Но была проблема: EMI не была вовлечена в медицинский рынок и не имела желания вмешиваться. Компания позволила Хаунсфилду работать над своим продуктом, но при скудном финансировании. Ему пришлось порыться в мусорном баке исследовательского центра и собрать примитивную сканирующую машину — достаточно маленькую, чтобы поместиться на обеденном столе.

Даже при успешном сканировании неодушевленных предметов и, позже, кошерных коровьих мозгов, силы, которые были в EMI, остались не в восторге. Хаунсфилду нужно было найти внешнее финансирование, если он хотел продолжить работу с человеческим сканером.

Первая компьютерная томография была проведена 50 лет назад, навсегда изменив медицину
Принципиальная схема компьютерного томографа, включенного в патент Хаунсфилда в США. Годфри Ньюболд Хаунсфилд

Хаунсфилд был блестящим, интуитивным изобретателем, но не эффективным коммуникатором. К счастью, у него был сочувствующий босс, Билл Ингхэм, который видел ценность предложения Хаунсфилда и боролся с EMI, чтобы сохранить проект на плаву.

Он знал, что они не смогут быстро получить гранты, но рассудил, что Министерство здравоохранения и социального обеспечения Великобритании может закупить оборудование для больниц. Чудесным образом Ингхэм продал им четыре сканера еще до того, как они были построены. Итак, Хаунсфилд организовал команду, и они бросились создавать безопасный и эффективный сканер человека.

Тем временем Хаунсфилду нужны были пациенты, чтобы опробовать его аппарат. Он нашел несколько неохотного невролога, который согласился помочь. Команда установила полноразмерный сканер в больнице Аткинсона Морли в Лондоне, и 1 октября 1971 года они отсканировали своего первого пациента: женщину средних лет, у которой были признаки опухоли головного мозга.

Это был не быстрый процесс – 30 минут на сканирование, поездка через весь город с магнитными лентами, 2,5 часа обработки данных на мэйнфрейме EMI и съемка изображения камерой Polaroid, прежде чем мчаться обратно в больницу.

Первая компьютерная томография была проведена 50 лет назад, навсегда изменив медицину
Первая клиническая компьютерная томография, на которой опухоль головного мозга видна в виде более темного пятна. «Системы медицинской визуализации: вводное руководство», редакторы Майер А., Стейдл С., Кристляйн В. и др. CC BY

И вот оно – в ее левой лобной доле – кистозная масса размером со сливу. При этом все остальные методы визуализации мозга устарели.

Миллионы компьютерных томографов каждый год

Компания EMI, не имеющая опыта работы на медицинском рынке, внезапно стала монополистом на машину, пользующуюся большим спросом. Компания запустила производство и поначалу очень успешно продавала сканеры. Но в течение пяти лет более крупные, более опытные компании с большим исследовательским потенциалом, такие как GE и Siemens, производили лучшие сканеры и увеличивали продажи. EMI в конце концов покинула медицинский рынок – и стала примером того, почему может быть лучше сотрудничать с одним из больших парней, а не пытаться действовать в одиночку.

Инновации Хаунсфилда изменили медицину. Он разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1979 году и был посвящен королевой в рыцари в 1981 году. Он продолжал возиться с изобретениями до своих последних дней в 2004 году, когда умер в возрасте 84 лет.

В 1973 году американец Роберт Ледли разработал сканер всего тела, который мог отображать другие органы, кровеносные сосуды и, конечно же, кости. Современные сканеры работают быстрее, обеспечивают лучшее разрешение и, что самое важное, делают это с меньшим радиационным воздействием. Есть даже мобильные сканеры.

Первая компьютерная томография была проведена 50 лет назад, навсегда изменив медицину
Современные компьютерные томографии дают изображения «срезов» мозга с гораздо более высоким разрешением, чем оригинальное сканирование Хаунсфилда в 1971 году.

К 2020 году технические специалисты ежегодно выполняли более 80 миллионов сканирований в США. Некоторые врачи утверждают, что это число чрезмерно и, возможно, треть не нужна. Хотя это может быть правдой, компьютерная томография принесла пользу здоровью многих пациентов по всему миру, помогая выявить опухоли и определить, нужна ли операция. Они особенно полезны для быстрого поиска внутренних повреждений после несчастных случаев в отделении неотложной помощи.

И помните идею Хаунсфилда о пирамидах? В 1970 году ученые разместили детекторы космических лучей в самой нижней камере пирамиды Хафра. Они пришли к выводу, что в пирамиде не было скрытой камеры. В 2017 году другая команда установила детекторы космических лучей в Великой пирамиде Гизы и обнаружила скрытую, но недоступную камеру. Маловероятно, что пирамида будет исследована в ближайшее время.


Уважаемые наши читатели! Если вам понравилось наше издание, вы можете отблагодарить наших авторов, перечислив небольшую сумму, и тем самым, стимулировать на написание новых интересных статей. Они точно будут рады! 🙂

Вам также понравится: