Możliwość ukrycia drogocennych przedmiotów w tajemnych komnatach może naprawdę rozpalić wyobraźnię. W połowie lat 60. brytyjski inżynier Godfrey Hounsfield zastanawiał się, czy można wykryć ukryte obszary w egipskich piramidach, rejestrując promienie kosmiczne, które przeszły przez niewidoczne pustki.
Trzymał się tego pomysłu przez lata, co można sparafrazować jako „ zaglądanie do wnętrza pudełka bez otwierania go ”. Ostatecznie Hounsfield wymyślił, jak wykorzystać promienie wysokoenergetyczne, aby ujawnić to, co niewidoczne gołym okiem. Wymyślił sposób, aby zajrzeć do wnętrza twardej czaszki i uzyskać obraz miękkiego mózgu w środku.
Pierwszy obraz tomografii komputerowej — tomografia komputerowa — ludzkiego mózgu wykonano 50 lat temu, 1 października 1971 roku. Hounsfield nigdy nie dotarł do Egiptu, ale jego wynalazek zabrał go do Sztokholmu i Pałacu Buckingham.
Innowacja inżyniera
Wczesne życie Godfreya Hounsfielda nie sugerowało, że w ogóle osiągnie wiele. Nie był szczególnie dobrym uczniem. Kiedy był młodym chłopcem, jego nauczyciele opisywali go jako „grubego ”.
Wstąpił do brytyjskich Królewskich Sił Powietrznych na początku II wojny światowej, ale nie był zbytnio żołnierzem. Był jednak czarodziejem z maszynami elektrycznymi — zwłaszcza z nowo wynalezionym radarem , który miał wyposażyć w ławę przysięgłych, aby pomóc pilotom lepiej odnaleźć drogę do domu w ciemne, pochmurne noce.
Po wojnie Hounsfield posłuchał rady swojego dowódcy i uzyskał dyplom inżyniera. Praktykował swój fach w EMI — firma stała się bardziej znana ze sprzedaży albumów Beatlesów , ale zaczynała jako Electric and Music Industries, skupiając się na elektronice i elektrotechnice.
Naturalne talenty Hounsfielda skłoniły go do kierowania zespołem budującym najbardziej zaawansowany komputer typu mainframe dostępny w Wielkiej Brytanii. Ale w latach 60-tych EMI chciało wyjść z konkurencyjnego rynku komputerowego i nie było pewne, co zrobić z genialnym, ekscentrycznym inżynierem.
Podczas przymusowych wakacji, aby zastanowić się nad swoją przyszłością i tym, co może zrobić dla firmy, Hounsfield spotkał lekarza, który skarżył się na słabą jakość zdjęć rentgenowskich mózgu. Zwykłe zdjęcia rentgenowskie pokazują cudowne szczegóły kości , ale mózg jest amorficzną plamą tkanki – na zdjęciu rentgenowskim wszystko wygląda jak mgła. To sprawiło, że Hounsfield pomyślał o swoim starym pomyśle znajdowania ukrytych struktur bez otwierania pudełka.
Nowe podejście ujawnia wcześniej niewidziane
Hounsfield sformułował nowy sposób podejścia do problemu obrazowania wnętrza czaszki.
Najpierw koncepcyjnie podzieli mózg na kolejne kromki — jak bochenek chleba. Następnie planował przepuścić serię promieni rentgenowskich przez każdą warstwę, powtarzając to dla każdego stopnia półokręgu. Siła każdej wiązki byłaby uchwycona po przeciwnej stronie mózgu — przy czym silniejsze wiązki wskazywałyby, że przeszli przez mniej gęsty materiał.
Wreszcie, prawdopodobnie w swoim najbardziej pomysłowym wynalazku, Hounsfield stworzył algorytm do rekonstrukcji obrazu mózgu na podstawie wszystkich tych warstw. Pracując wstecz i używając jednego z najszybszych nowych komputerów epoki, mógł obliczyć wartość każdego małego pudełka każdej warstwy mózgu. Eureko!
Ale pojawił się problem: EMI nie było zaangażowane w rynek medyczny i nie miał ochoty do niego wskoczyć. Firma pozwoliła Hounsfieldowi pracować nad swoim produktem, ale z niewielkimi funduszami. Został zmuszony do przeszukania śmietnika obiektów badawczych i sklecił prymitywną maszynę skanującą, wystarczająco małą, by mogła spocząć na stole w jadalni.
Nawet przy udanych skanach obiektów nieożywionych, a później koszernych mózgów krów , moce EMI pozostały słabo rozwinięte. Hounsfield musiał znaleźć zewnętrzne fundusze, jeśli chciał skorzystać z ludzkiego skanera.
Hounsfield był genialnym, intuicyjnym wynalazcą, ale niezbyt skutecznym komunikatorem. Na szczęście miał sympatycznego szefa, Billa Ingrama, który dostrzegał wartość propozycji Hounsfielda i walczył z EMI o utrzymanie projektu na powierzchni.
Wiedział, że nie ma dotacji, które mogliby szybko uzyskać, ale argumentował, że brytyjski Departament Zdrowia i Ubezpieczeń Społecznych mógłby zakupić sprzęt dla szpitali. Cudem Ingram sprzedał im cztery skanery, zanim jeszcze zostały zbudowane. Tak więc Hounsfield zorganizował zespół i ścigali się, aby zbudować bezpieczny i skuteczny skaner człowieka.
W międzyczasie Hounsfield potrzebował pacjentów do wypróbowania swojej maszyny. Znalazł nieco niechętnego neurologa, który zgodził się pomóc. Zespół zainstalował pełnowymiarowy skaner w szpitalu Atkinson Morley w Londynie , a 1 października 1971 roku przeskanował swojego pierwszego pacjenta: kobietę w średnim wieku, która wykazywała oznaki guza mózgu.
Nie był to szybki proces — 30 minut na skanowanie, przejazd przez miasto z taśmami magnetycznymi, 2,5 godziny przetwarzania danych na komputerze typu mainframe EMI i uchwycenie obrazu za pomocą aparatu Polaroid przed powrotem do szpitala.
A tam była — w jej lewym płacie czołowym — torbielowata masa wielkości śliwki. Dzięki temu każda inna metoda obrazowania mózgu była przestarzała.
Miliony skanów TK każdego roku
EMI, bez doświadczenia na rynku medycznym, nagle zdobyła monopol na maszynę, na którą istnieje duże zapotrzebowanie. Wskoczył do produkcji i początkowo odnosił duże sukcesy w sprzedaży skanerów. Ale w ciągu pięciu lat większe, bardziej doświadczone firmy o większych możliwościach badawczych, takie jak General Electric Co. i Siemens, produkowały lepsze skanery i podbijały sprzedaż. EMI ostatecznie opuściło rynek medyczny — i stało się studium przypadku, dlaczego lepiej współpracować z jednym z wielkich facetów, zamiast próbować działać w pojedynkę.
Innowacja Hounsfielda zmieniła medycynę. On podzielił Nobla dla fizjologii i medycyny w 1979 roku i otrzymał tytuł szlachecki od królowej w 1981 roku kontynuował putter dokoła z wynalazków, aż jego ostatnich dni w roku 2004, gdy zmarł w 84.
W 1973 roku Amerykanin Robert Ledley opracował skaner całego ciała, który mógł obrazować inne narządy, naczynia krwionośne i, oczywiście, kości. Nowoczesne skanery są szybsze, zapewniają lepszą rozdzielczość i co najważniejsze, robią to przy mniejszym narażeniu na promieniowanie. Istnieją nawet skanery mobilne.
Do 2020 roku technicy wykonywali w USA ponad 80 milionów skanów rocznie. Niektórzy lekarze twierdzą, że liczba ta jest nadmierna, a może jedna trzecia jest niepotrzebna. Chociaż może to być prawdą, tomografia komputerowa przyniosła korzyści zdrowiu wielu pacjentów na całym świecie, pomagając zidentyfikować guzy i ustalić, czy konieczna jest operacja. Są szczególnie przydatne na izbie przyjęć do szybkiego poszukiwania urazów wewnętrznych po wypadkach.
A pamiętasz pomysł Hounsfielda o piramidach? W 1970 roku naukowcy umieścili detektory promieniowania kosmicznego w najniższej komorze Piramidy Chefrena. Doszli do wniosku, że w piramidzie nie było żadnej ukrytej komory . W 2017 roku inny zespół umieścił detektory promieniowania kosmicznego w Wielkiej Piramidzie w Gizie i znalazł ukrytą, ale niedostępną komorę . Jest mało prawdopodobne, że wkrótce zostanie zbadany.
Ten artykuł został ponownie opublikowany z The Conversation na licencji Creative Commons. Oryginalny artykuł można znaleźć tutaj .
Edmund S. Higgins jest afiliowanym profesorem psychiatrii i medycyny rodzinnej na Uniwersytecie Medycznym Południowej Karoliny.
