第一次CT扫描发生在50年前,永远地改变了医学

由:埃德蒙·s·希金斯|
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1972年,EMI工程师戈弗雷·亨斯菲尔德站在他的CT扫描仪旁。PA图片来自盖蒂图片

藏在密室里的珍贵物品确实能激发人们的想象力。20世纪60年代中期,英国工程师戈弗雷·亨斯菲尔德思考是否可以通过捕捉穿过看不见的空间的宇宙射线来探测埃及金字塔的隐藏区域。

多年来,他一直坚持着这个想法,可以解释为“不打开盒子看里面最终,亨斯菲尔德发现了如何使用高能射线来揭示肉眼看不见的东西。18新利最新登入他发明了一种方法,可以看到坚硬的头骨内部,并得到里面柔软大脑的照片。

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第一个计算机断层扫描图像- CT扫描-的人类的大脑制作于50年前,1971年10月1日。亨斯菲尔德从未去过埃及,但他的发明确实把他带到了斯德哥尔摩和白金汉宫。

工程师的创新

戈弗雷·亨斯菲尔德的早年生活并不表明他会有多大成就。他不是一个特别好的学生。少年时他就喜欢老师形容他“笨”."

他在第二次世界大战开始时加入了英国皇家空军,但他不是个称职的士兵。然而,他是电气机18新利最新登入械方面的奇才——尤其是新发明雷达他会在黑暗多云的夜晚帮助飞行员更好地找到回家的路。

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战后,亨斯菲尔德听从了指挥官的建议,获得了工程学学位。他在百代公司练就了自己的手艺——这家公司后来发展成了更出名的是销售披头士的专辑但最初的公司是电气和音乐工业,专注于电子和电气工程。

亨斯菲尔德的天赋促使他带领团队建造了英国最先进的大型计算机。但到了60年代,百代公司想要退出竞争激烈的计算机市场,不知道该拿这位才华横溢、性格古怪的工程师怎么办。

在一次被迫休假期间,为了思考自己的未来以及为公司做些什么,亨斯菲尔德遇到了一位医生,这位医生抱怨大脑x光片的质量太差。普通x光片显示出骨骼的奇妙细18新利最新登入节但大脑是一团无定形的组织——在x光下看起来就像雾一样。这让Hounsfield想起了他以前的想法,不用打开盒子就能找到隐藏的结构。

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一种新方法揭示了以前未见过的

亨斯菲尔德提出了一种新的方法来研究头骨内部的成像问题。

首先,他会在概念上把大脑分成连续的切片——就像一条面包。然后,他计划向每一层发射一系列x射线,对半圆的每一度重复这一过程。每个光束的强度将被大脑的另一侧捕捉到——更强的光束表明它们穿过了密度更小的物质。

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这张图显示了x射线束如何以118新利最新登入到180度的半圆形方向穿过大脑的各个层。
埃德蒙·希金斯(CC BY-ND 4.0)

最后,在可能是他最巧妙的发明中,Hounsfield创造了一种算法,可以基于所有这些层来重建大脑图像。通过使用当时速度最快的新型计算机逆向计算,他可以计算出大脑每一层的每个小盒子的价值。尤里卡!

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计算每一次x射线穿过物体时的强度,然后用一种令人印象深刻的算法逆向计算,就有可能构造出一幅图像。
爱德华·希金斯(CC BY-ND 4.0)

但有一个问题:百代并没有涉足医疗市场,也不想跳进来。公司允许亨斯菲尔德研究他的产品,但资金有限。他被迫在研究设施的废品箱里翻来翻去,拼凑出了一台小到可以放在餐桌上的原始扫描仪。

即使有成功扫描无生命物体,后来犹太牛脑但在美国,百代的掌权者们依然无动于衷。如果Hounsfield想继续进行人体扫描仪,他需要找到外部资金。

亨斯菲尔德是一位才华横溢、直觉敏锐的发明家,但不是一位有效的沟通者。幸运的是,他有一个同情他的老板,比尔·英厄姆,他看到了亨斯菲尔德提议的价值,并与百代公司努力维持这个项目。

他知道他们无法迅速获得拨款,但他认为英国卫生和社会保障部(Department of Health and Social Security)可以为医院购买设备。新利国际网站品牌官网不可思议的是,英厄姆在扫描仪还没造出来之前就卖给了他们四台。所以,Hounsfield组织了一个团队,他们争相建造一个安全有效的人体扫描仪。

与此同时,亨斯菲尔德需要病人来试用他的机器。他找到了一位有些不情愿的神经科医生,这位医生同意帮忙。研究小组在伦敦阿特金森莫利医院1971年10月1日,他们对第一位病人进行了扫描:一位有脑瘤迹象的中年妇女。18新利最新登入

这不是一个快速的过程- 30分钟的扫描,带着磁带开车穿过整个城市,2.5小时在EMI主机计算机上处理数据,并用宝丽来相机捕捉图像,然后再赶回医院。

就在那里——在她的左额叶——一个李子大小的囊性肿块。这样一来,其他的大脑成像方法都过时了。

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第一次临床CT扫描显示患者左前叶可见一个李子大小的脑肿瘤18新利最新登入。它在扫描18新利最新登入上显示为一个黑色的斑点。
医学成像系统:入门指南(CC BY 4.0)

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每年有数百万次CT扫描

在医疗市场毫无经验的EMI突然垄断了需求量很大的机器。它迅速投入生产,最初在扫描仪销售方面非常成功。但在五年内,通用电气(General Electric Co.)和西门子(Siemens)等规模更大、经验更丰富、研究能力更强的公司生产出了更好的扫描仪,销量大增。百代最终退出了医疗市场,并成为了一个案例,说明为什么与一家大公司合作比单打独斗更好。

亨斯菲尔德的创新改变了医学。他共同获得诺贝尔奖1979年获生理学或医学奖,1981年被女王封为爵士。直到2004年,84岁的他去世,他仍在不断地发明创造。

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1973年,美国罗伯特·莱德利发达全身扫描仪这可以想象其他器官,血管,当然还有骨骼。现代扫描仪速度更快,分辨率更高,最重要的是,它的辐射暴露更少。甚至还有移动扫描仪。

到2020年,技术人员开始表演美国每年有超过8000万次扫描一些医生认为这个数字太多了,可能有三分之一是不必要的。虽然这可能是真的,但CT扫描却证明了这一点有益于健康新利国际网站品牌官网在世界各地的许多患者中,帮助识别肿瘤并确定是否需要手术。它们在急诊室特别有用,可以在事故发生后快速搜索内伤。

还记得亨斯菲尔德关于金字塔的想法吗?1970年,科学家在哈夫拉金字塔的最底层放置了宇宙射线探测器。他们的结论是金字塔内没有隐藏的房间.2017年,另一个团队在吉萨大金字塔放置了宇宙射线探测器发现了一个隐藏但无法进入的房间.它不太可能很快被探索。

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现代CT扫描提供了比1971年亨斯菲尔德的原始扫描分辨率更高的大脑“切片”图像。
谈话

本文转载自谈话在创作共用许可下你可以在原文在此

埃德蒙·s·希金斯她是南卡罗来纳医科大学精神病学和家庭医学的副教授。

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