Die Möglichkeit, wertvolle Gegenstände in geheimen Kammern versteckt zu haben, kann die Fantasie wirklich anregen. Mitte der 1960er-Jahre überlegte der britische Ingenieur Godfrey Hounsfield, ob man versteckte Bereiche in ägyptischen Pyramiden entdecken könnte, indem man kosmische Strahlung einfing, die durch unsichtbare Leere ging.
An dieser Idee hielt er über die Jahre fest, die umschrieben werden kann als „ in eine Schachtel schauen, ohne sie zu öffnen “. Letztendlich hat Hounsfield herausgefunden, wie man hochenergetische Strahlen verwendet, um zu zeigen, was mit bloßem Auge unsichtbar ist. Er erfand eine Möglichkeit, in den harten Schädel zu sehen und ein Bild des weichen Gehirns im Inneren zu bekommen.
Das erste Computertomographie-Bild – ein CT-Scan – des menschlichen Gehirns wurde vor 50 Jahren, am 1. Oktober 1971, gemacht. Hounsfield schaffte es nie nach Ägypten, aber seine Erfindung führte ihn nach Stockholm und zum Buckingham Palace.
Die Innovation eines Ingenieurs
Godfrey Hounsfields frühes Leben ließ nicht vermuten, dass er überhaupt viel erreichen würde. Er war kein besonders guter Schüler. Als kleiner Junge beschrieben ihn seine Lehrer als „dick “.
Er trat zu Beginn des Zweiten Weltkriegs der britischen Royal Air Force bei, war aber kein großer Soldat. Er war jedoch ein Zauberer mit elektrischen Maschinen – insbesondere mit dem neu erfundenen Radar , das er als Jury-Rigg verwenden würde, um Piloten in dunklen, bewölkten Nächten zu helfen, ihren Weg nach Hause zu finden.
Nach dem Krieg folgte Hounsfield dem Rat seines Kommandanten und machte einen Abschluss als Ingenieur. Er übte sein Handwerk bei EMI aus – das Unternehmen wurde bekannter für den Verkauf von Beatles-Alben , begann jedoch als Electric and Music Industries mit Schwerpunkt auf Elektronik und Elektrotechnik.
Hounsfields natürliche Talente veranlassten ihn, das Team zu leiten, das den fortschrittlichsten Großrechner in Großbritannien baute. Aber in den 60er Jahren wollte EMI aus dem umkämpften Computermarkt raus und wusste nicht, was er mit dem brillanten, exzentrischen Ingenieur anfangen sollte.
Während eines Zwangsurlaubs, um über seine Zukunft nachzudenken und was er für das Unternehmen tun könnte, traf Hounsfield einen Arzt, der sich über die schlechte Qualität der Röntgenbilder des Gehirns beklagte. Einfache Röntgenaufnahmen zeigen wunderbare Details von Knochen , aber das Gehirn ist ein amorpher Gewebeklumpen – auf einer Röntgenaufnahme sieht alles aus wie Nebel. Dies brachte Hounsfield dazu, über seine alte Idee nachzudenken, versteckte Strukturen zu finden, ohne die Schachtel zu öffnen.
Ein neuer Ansatz enthüllt das bisher Ungesehene
Hounsfield formulierte einen neuen Weg, um sich dem Problem der Abbildung des Inneren des Schädels zu nähern.
Zuerst würde er das Gehirn konzeptionell in aufeinanderfolgende Scheiben aufteilen – wie einen Laib Brot. Dann plante er, eine Reihe von Röntgenstrahlen durch jede Schicht zu strahlen und dies für jeden Grad eines Halbkreises zu wiederholen. Die Stärke jedes Strahls würde auf der gegenüberliegenden Seite des Gehirns erfasst – wobei stärkere Strahlen darauf hindeuteten, dass sie durch weniger dichtes Material gewandert waren.
Schließlich schuf Hounsfield in seiner vielleicht genialsten Erfindung einen Algorithmus, um ein Bild des Gehirns basierend auf all diesen Schichten zu rekonstruieren. Indem er rückwärts arbeitete und einen der schnellsten neuen Computer der Ära verwendete, konnte er den Wert für jede kleine Schachtel jeder Gehirnschicht berechnen. Heureka!
Aber es gab ein Problem: EMI war nicht am medizinischen Markt beteiligt und hatte keine Lust, einzusteigen. Das Unternehmen erlaubte Hounsfield, an seinem Produkt zu arbeiten, aber mit knappen Mitteln. Er war gezwungen, den Abfallbehälter der Forschungseinrichtungen zu durchwühlen und eine primitive Scanmaschine zusammenzubasteln, die klein genug war, um auf einem Esstisch abgestellt zu werden.
Selbst mit erfolgreichen Scans von unbelebten Objekten und später von koscheren Kuhhirnen blieben die Kräfte bei EMI unterfordert. Hounsfield musste externe Finanzierung finden, wenn er mit einem menschlichen Scanner fortfahren wollte.
Hounsfield war ein brillanter, intuitiver Erfinder, aber kein effektiver Kommunikator. Glücklicherweise hatte er einen sympathischen Chef, Bill Ingram, der den Wert von Hounsfields Vorschlag erkannte und mit EMI kämpfte, um das Projekt über Wasser zu halten.
Er wusste, dass es keine Zuschüsse gab, die sie schnell erhalten konnten, argumentierte jedoch, dass das britische Gesundheits- und Sozialministerium Ausrüstung für Krankenhäuser kaufen könnte. Wie durch ein Wunder verkaufte Ingram ihnen vier Scanner, bevor sie überhaupt gebaut wurden. Also organisierte Hounsfield ein Team, und sie versuchten, einen sicheren und effektiven menschlichen Scanner zu bauen.
In der Zwischenzeit brauchte Hounsfield Patienten, um seine Maschine auszuprobieren. Er fand einen etwas widerstrebenden Neurologen, der bereit war zu helfen. Das Team installierte einen Scanner in Originalgröße im Atkinson Morley Hospital in London und scannte am 1. Oktober 1971 ihren ersten Patienten: eine Frau mittleren Alters, die Anzeichen eines Hirntumors aufwies.
Es war kein schneller Prozess – 30 Minuten für den Scan, eine Fahrt quer durch die Stadt mit den Magnetbändern, 2,5 Stunden Verarbeitung der Daten auf einem EMI-Mainframe-Computer und Aufnahme des Bildes mit einer Polaroid-Kamera, bevor es zurück ins Krankenhaus ging.
Und da war sie – in ihrem linken Frontallappen – eine zystische Masse von etwa der Größe einer Pflaume. Damit war jede andere Methode zur Bildgebung des Gehirns obsolet.
Millionen von CT-Scans jedes Jahr
EMI, ohne Erfahrung auf dem medizinischen Markt, hatte plötzlich das Monopol für eine stark nachgefragte Maschine. Es ging in Produktion und war zunächst sehr erfolgreich beim Verkauf der Scanner. Aber innerhalb von fünf Jahren produzierten größere, erfahrenere Unternehmen mit mehr Forschungskapazitäten wie General Electric Co. und Siemens bessere Scanner und verschlungen den Umsatz. EMI verließ schließlich den medizinischen Markt – und wurde zu einer Fallstudie, warum es besser sein kann, mit einem der Großen zusammenzuarbeiten, anstatt zu versuchen, es allein zu machen.
Hounsfields Innovation hat die Medizin verändert. Er teilte den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 1979 und wurde von der Queen zum Ritter im Jahr 1981. Er setzte dich mit Erfindungen bis zu seinem letzten Tag im Jahr 2004 auf Putter um, als er mit 84 starb.
1973 Amerikaner Robert Ledley entwickelte Ganzkörperscanner , der Bild andere Organe könnten, Blutgefäße und, natürlich, Knochen. Moderne Scanner sind schneller, bieten eine bessere Auflösung und vor allem mit weniger Strahlenbelastung. Es gibt sogar mobile Scanner.
Bis 2020 führten Techniker in den USA jährlich mehr als 80 Millionen Scans durch . Das mag zwar stimmen, der CT-Scan hat jedoch der Gesundheit vieler Patienten auf der ganzen Welt zugute gekommen , indem er bei der Identifizierung von Tumoren und der Feststellung, ob eine Operation erforderlich ist, geholfen hat. Sie sind besonders in der Notaufnahme nützlich, um nach Unfällen schnell nach inneren Verletzungen zu suchen.
Und erinnern Sie sich an Hounsfields Idee zu den Pyramiden? 1970 platzierten Wissenschaftler in der untersten Kammer der Chephren-Pyramide kosmische Strahlendetektoren. Sie kamen zu dem Schluss, dass innerhalb der Pyramide keine verborgene Kammer vorhanden war . Im Jahr 2017 platzierte ein anderes Team Detektoren für kosmische Strahlung in der Großen Pyramide von Gizeh und fand eine versteckte, aber unzugängliche Kammer . Es ist unwahrscheinlich, dass es in absehbarer Zeit erforscht wird.
Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz neu veröffentlicht. Den Originalartikel finden Sie hier .
Edmund S. Higgins ist Associate Professor für Psychiatrie und Familienmedizin an der Medical University of South Carolina.
