Возможность спрятать драгоценные предметы в секретных комнатах действительно может воспламенить воображение. В середине 1960-х годов британский инженер Годфри Хаунсфилд размышлял, 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 « заглянуть внутрь коробки, не открывая ее ». В конце концов Хаунсфилд придумал, как использовать лучи высокой энергии, чтобы выявить 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 попал в Египет, но его изобретение привело его в Стокгольм и Букингемский дворец.
Инновация инженера
Ранняя жизнь Годфри Хаунсфилда не предполагала, что он вообще многого добьется. Он не был особенно хорошим учеником. Когда он был маленьким мальчиком, учителя описывали его как «толстого ».
Он присоединился к британским королевским военно-воздушным силам в начале Второй мировой войны, но солдатом он не отличался. Однако он был волшебником с электрическими механизмами - особенно с недавно изобретенным радаром, который он устанавливал, чтобы помочь пилотам лучше найти дорогу домой темными, пасмурными ночами.
После войны Хаунсфилд последовал совету своего командира и получил степень инженера. Он практиковал свою профессию в EMI - компания стала более известной благодаря продаже альбомов Beatles , но начинала как Electric and Music Industries, с упором на электронику и электротехнику.
Природные таланты Хаунсфилда побудили его возглавить тимбилдинг самого современного универсального компьютера, доступного 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 может сделать для компании, Хаунсфилд встретил врача, который пожаловался на низкое качество рентгеновских снимков мозга. Обычные рентгеновские лучи показывают изумительные детали костей , но мозг представляет собой аморфный кусок ткани - на рентгеновском снимке все выглядит как туман. Это заставило Хаунсфилда задуматься о своей старой идее поиска скрытых структур, не открывая коробку.
Новый подход открывает ранее невидимое
Хаунсфилд сформулировал новый подход к проблеме визуализации того, что находится внутри черепа.
Во-первых, он концептуально разделил мозг на последовательные части - как буханка хлеба. Затем он планировал провести серию рентгеновских лучей через каждый слой, повторяя это для каждого градуса полукруга. Сила каждого луча будет захвачена на противоположной стороне мозга - более сильные лучи укажут, что они прошли через менее плотный материал.
Наконец, возможно, в своем наиболее 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 той эпохи, он мог вычислить ценность каждой маленькой коробочки каждого слоя мозга. Эврика!
Но возникла проблема: EMI не участвовала в медицинском рынке и не хотела вмешиваться. Компания позволила Хаунсфилду работать над его продуктом, но с ограниченным финансированием. Он был вынужден рыться в мусорном ведре исследовательского центра и собрал примитивную сканирующую машину, достаточно маленькую, чтобы разместить ее на обеденном столе.
Даже при успешном сканировании неодушевленных предметов, а позже и кошерного мозга коров , власть имущие в EMI оставались недовольными. Хаунсфилду нужно было найти внешнее финансирование, если он хотел продолжить разработку человеческого сканера.
Хаунсфилд был блестящим изобретателем, обладающим интуицией, но не умелым коммуникатором. К счастью, у него был сочувствующий босс Билл Ингрэм, который видел ценность предложения Хаунсфилда и боролся с EMI, чтобы сохранить проект на плаву.
Он знал, что у них нет грантов, которые они могли бы получить быстро, но полагал, что Министерство здравоохранения и социального обеспечения Великобритании может закупить оборудование для больниц. Чудом Ингрэм продал им четыре сканера еще до того, как они были построены. Итак, Хаунсфилд организовал команду, и они бросились создавать безопасный и эффективный человеческий сканер.
Тем временем Хаунсфилду требовались пациенты, чтобы опробовать его машину. Он нашел невролога, который несколько неохотно согласился помочь. Команда установила полноразмерный сканер в больнице Аткинсона Морли в Лондоне , и 1 октября 1971 года они просканировали своего первого пациента: женщину средних лет, у которой были обнаружены признаки опухоли головного мозга.
Это был не быстрый процесс - 30 минут на сканирование, поездка по городу с магнитными лентами, 2,5 часа обработки данных на мэйнфрейме EMI и получение изображения с помощью камеры Polaroid перед возвращением в больницу.
И вот это было - в ее левой лобной доле - кистозное образование размером со сливу. При этом все остальные методы визуализации мозга устарели.
Миллионы компьютерных томографов каждый год
EMI, не имеющая опыта работы на медицинском рынке, внезапно стала монополистом на оборудование, пользующееся большим спросом. Он был запущен в производство и поначалу очень успешно продавал сканеры. Но в течение пяти лет более крупные, более опытные компании с большим исследовательским потенциалом, такие как General Electric Co. и Siemens, производили более качественные сканеры и увеличивали продажи. В конце концов EMI ушла с медицинского рынка и стала примером того, почему может быть лучше сотрудничать с одним из больших парней, чем пытаться действовать в одиночку.
Инновации Хаунсфилда изменили медицину. Он разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1979 году и был посвящен в рыцари королевой в 1981 году. Он продолжал возиться с изобретениями до своих последних дней в 2004 году, когда он 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 быстрее, обеспечивают лучшее разрешение и, что самое главное, делают это с меньшим воздействием радиации. Есть даже мобильные сканеры.
К 2020 году технические специалисты ежегодно выполняли более 80 миллионов сканирований в США. Некоторые врачи утверждают, что их количество является чрезмерным и, возможно, треть из них не нужна. Хотя это может быть правдой, компьютерная томография принесла пользу здоровью многих пациентов по всему миру, помогая идентифицировать опухоли и определять необходимость хирургического вмешательства. Они особенно полезны в отделении неотложной помощи для быстрого поиска внутренних повреждений после несчастных случаев.
А помните идею Хаунсфилда о пирамидах? В 1970 году ученые разместили детекторы космических лучей в самой нижней камере пирамиды Хефрена. Они пришли к выводу, что внутри пирамиды не было скрытой камеры . В 2017 году другая команда разместила детекторы космических лучей в Великой пирамиде в Гизе и обнаружила скрытую, но недоступную камеру . Маловероятно, что он будет исследован в ближайшее время.
Эта статья переиздана из The Conversation по лицензии Creative Commons. Вы можете найти оригинальную статью здесь .
Эдмунд С. Хиггинс - доцент кафедры психиатрии и семейной медицины Медицинского университета Южной Каролины.
