Изобретение компьютерного рентгеновского томографа.

компьютерный рентгеновский томографНезависимые друг от друга исследования физика-теоретика и инженера-электрика привели к созданию компьютерного рентгеновского томографа. За великий прорыв они оба были удостоены Нобелевской премии.

Господин Кормак

компьютерный рентгеновский томографИзвестный американский физик Аллан Маклеод Кормак появился на свет 23 февраля 1924 года в Йоханнесбурге (ЮАР) в семье инженера Джорджа Кормака и учительницы Амелии Кормак. Во время учебы его особенно интересовали астрономия, физика и математика. Окончив же школу, он поступил в Кейптаунский университет для изучения электротехники. Через два года Аллан понял, что ему больше интересна физика, и в 1944 году он получил степень бакалавра, а уже в следующем году – степень магистра.

В 1956 году он устроился работать в госпиталь Гроте-Шур по совместительству в области медицинской физики. Кормак наблюдал за использованием радиоизотопов и занимался калибровкой специальных пластинок, по которым можно судить о дозе радиации, которую получает персонал госпиталя. И именно эти наблюдения за лучевым лечением больных с различными злокачественными опухолями постепенно привели его к той работе, за которую он и получил Нобелевскую премию.

Кормак понял, что для расчета дозы облучения для лечения опухолей, нужно точно знать, сколько рентгеновских лучей поглощают различные ткани тела. Думая о том, как же измерить такие характеристики поглощения, Кормак сделал вывод, что эти характеристики могут иметь и диагностическое значение, например, для уточнения локализации опухолей.

Рентгеновские лучи

компьютерный рентгеновский томограф, Вильгельм РентгенРентгеновская техника зародилась в конце ХIХ века, после того как Вильгельм Рентген обнаружил лучи, которые он назвал Х-излучением,  с их помощью он смог получить первый рентгеновский снимок. На этом снимке было изображение кисти руки его жены. Но рентгенограммы способны отобразить лишь общее поглощение лучей на пути каждого пучка. И по ним невозможно узнать, какое же участие в этом общем поглощении приняли конкретные ткани, через которые этот пучок последовательно проходит. Это вызывает определенные трудности, например, при рентгенографии головы, ведь кости черепа сильно поглощают лучи и скрывают изображение мягких тканей. Кормака осенило, что если сделать несколько рентгеновских измерений, при которых лучи будут проходить через объект под разным углом, то при этом будет можно будет получить информацию о том, сколько лучей поглощают отдельные внутренние участки.

Опыты на «железном человеке»

В Кейптауне и Медфорде Кормак продолжил опыты, проверяющие его математический метод. В своих первых экспериментах он использовал гамма-излучение кобальта-60, характеризующегося теми  же закономерностями, что и для рентгеновские лучи. Физик собирал лучи в тонкий линейный пучок и пропускал через муляж человеческого тела. В качестве детектора использовался счетчик Гейгера, который располагался позади муляжа. В Кейптауне это был муляж из концентрических алюминиевых цилиндров, заключенных в деревянную оболочку. Позже, в Медфорде, Кормак повторил эксперименты на более сложном муляже. Тот состоял из алюминиевой оболочки, представлявшей череп, внутри нее находилась пластмасса, соответствующая мягким тканям – мозгу, и плюс два алюминиевых диска, так называемые  опухоли. Эксперименты вновь увенчались успехом.

Разработки Годфри Хаунсфилда и первый компьютерный томограф

компьютерный рентгеновский томографНа рубеже 70-х годов Годфри Хаунсфилду, являющимуся научным сотрудником английского объединения «Электрикал энд мьюзикал инструменте лимитед» (ЕМI), удалось разработать сходный, но более практичный метод компьютерно-томографического сканирования. И значительную роль в этой разработке сыграли современные компьютеры, появившиеся в то время. В 1971 году в больнице Аткинсона Морли в Уимблдоне в Великобритании установили первый клинический компьютерный томограф, и началось исследование больных, которые страдали опухолями, а также другими заболеваниями головного мозга. В апреле 1972 года ЕМI объявило о начале производства первого коммерческого компьютерного томографа – ЕМIСТ-1000. Его первые клинические испытания сразу же показали, что компьютерная томография –  значительный шаг вперед по сравнению с другими методиками, позволяющими получить рентгеновские изображения тканей человека.

Эффективность томографа

По мнению Годфри Хаунсфилда, компьютерный томограф работает в сто раз эффективнее, чем  обычный рентгеновский аппарат. Он способен к обработке всей получаемой информации, а обычная же рентгеновская установка обрабатывает лишь около 1% информации. Главным же преимуществом томографа является то, что он помогает четко отличать мягкие ткани от окружающих их тканей,  даже если разница в поглощении лучей совсем невелика. И поэтому прибор позволяет отличить здоровые ткани организма от пораженных.

Нобелевская премия

В 1979 году Кормак и Хаунсфилд получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за разработку компьютерной томографии».

Годфри Ньюболд Хаунсфилд

Английский ученый-физик Годфри Ньюболд Хаунсфилд родился 28 августа 1919 года в Ньюарке. В юности Годфри сконструировал планер, запускаемый им с крыши амбара; фонтан с насосом,  приводившимся в действие ацетиленовым двигателем, а также патефон и радиоприемник. В школе Ньюарка интерес Хаунсфилда вызывали в основном физика и математика. В 1939 году он прошел курс обучения в Сити-Гилд-колледже в Лондоне, а в самом начале Второй мировой войны был призван в Королевские воздушные силы, где служил инструктором по радарной технике в Королевском колледже в Южном Кенсингтоне.

Первая в Англии стационарная транзисторная ЭВМ

Через год после увольнения Хаунсфилд получил субсидию, позволившую ему поступить в лондонский электротехнический инженерный колледж Фарадея. Окончив его в 1951 году, он начал работать в компании ЕМI, проводившей исследования в области электроники для коммерческого использования. Во время службы в ВВС, Хаунсфилд имел дело с радарами и системами слежения за воздушными объектами и заинтересовался электронно-вычислительной  техникой. В 1958-1959 годах группа специалистов, в состав которой он входил, сконструировала первую в Англии стационарную транзисторную ЭВМ. Ранние транзисторные ЭВМ не имели каких-либо особых преимуществ перед  ламповыми. Хаунсфилд же смог увеличить их быстродействие и мощность за счет системы, которую он создал на основе управления транзисторами с помощью магнитных полей.

Компьютер, поглощающий рентгеновские лучи

В начале 60-х годов Хаунсфилд работал в ряде главных исследовательских лабораторий ЕМI над разработкой тонкопленочной технологии, целью которой было увеличение объема памяти компьютеров ЕМI. Также Хаунсфилд принимал участие в создании компьютерных программ в области идентификации. Именно эти опыты и натолкнули его на мысль о разработке компьютера, способного определять степень поглощения рентгеновских лучей биологическими тканями организма и тем самым наиболее полно использовать возможности лучей.

Исследование Хаунсфилда параллельно с Кормаком

В 1967 году Хаунсфилд независимо от работ и исследований Кормака начал работу над своей КАТ-системой, и ему удалось разработать схему, аналогичную схеме Кормака. Для гамма-лучей сохраняется тот же принцип, что и для лучей рентгеновских. Хаунсфилд смог разработать  немного  иную математическую модель, используя большой компьютер для обработки полученных данных, и благодаря своему инженерному складу ума внедрил метод томографического исследования в практику.

Первый клинический КАТ-сканер

Вначале время, которое требовалось для сканирования объекта, составляло целых  9 дней, и это  было связано с низкоинтенсивным источником гамма-лучей, что требовало длительных экспозиций. Мощная же рентгеновская трубка позволила снизить время исследования до 9 часов. Удачные изображения были получены при обследовании головного мозга человека, головного мозга живого теленка и области почек свиньи. Контрастность полученных снимков была достаточно четкой и с их помощью можно было оценить ткани головного мозга и других органов, однако не было полной уверенности, что этот метод поможет отличить пораженные ткани от здоровых и, например, выявить опухоль. И чтобы достичь эту цель в 1971 году в госпитале Аткинсона Морли в Уимблдоне сконструировали и смонтировали быстрый и сложный аппарат – первый клинический КАТ-сканер.

Первая сканограмма головного мозга

В 1972 году была сделана первая сканограмма головного мозга женщины с подозрением на его поражение, и на полученном изображении отчетливо была видна темная округлая киста. Постепенно были сделаны более крупные и более быстрые сканеры, позволявшие уменьшить время процедуры сканирования сначала до 18 секунд, а затем всего до 3 секунд и менее, и дающие изображения различных органов с высокой разрешающей способностью.

Именно тогда стало очевидно, что применение компьютерного рентгеновского томографа представляет значительный прогресс по сравнению с использованием других методов получения изображений биологических тканей.

рассказать друзьям и получить подарок

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

Оставить комментарий

..

Поиск
Реклама
>

РАСКРАСЬ СВОЙ МИР РАДУГОЙ НОВОСТЕЙ:

Искусство фелляции
Духи с феромонами - «Пробуждение Афродиты» и «Замуж за 2 месяца»
snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake snowflake

Page optimized by WP Minify WordPress Plugin

Проверка тиц pr