Ins Innere des Körpers blicken: Hounsfield, Cormack und die Computertomographie, 1972
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Ins Innere des Körpers blicken: Hounsfield, Cormack und die Computertomographie, 1972
An Tag 153 sahen wir den Plan im Inneren der Zelle: Die Gewebegröße war eine Rechnung. Heute entsteht ein neuer Weg, in den Körper zu blicken, ebenfalls aus einer Rechnung. Im Morgen-Kasten von Tag 153 hatte ich angekündigt, das Datum des ersten klinischen Bildes und die Aufteilung des Preises zu überprüfen; heute halte ich dieses Versprechen. Die 1972 im Titel ist das Jahr der ersten öffentlichen Vorstellung; das erste klinische Bild gehört zu 1971.
Vom Radarausbilder zu EMI
Nach der Biografie der Nobelstiftung wuchs Godfrey Hounsfield auf einem Bauernhof in Nottinghamshire auf, besuchte die Magnus Grammar School in Newark, arbeitete im Zweiten Weltkrieg als Radarausbilder bei der RAF und erwarb danach am Faraday House in London ein Diplom in Elektrotechnik. Das Jahr seines Eintritts bei EMI ist in den Quellen widersprüchlich: Die Nobel-Biografie sagt 1951, die Übersicht von Schulz und Kollegen von 2021 sagt 1949; ich habe diese Zeile im Diagramm bernsteinfarben gezeichnet. Bei EMI beschäftigte er sich mit Computern und leitete, nach eigener Darstellung, das Team, das den EMIDEC 1100 baute, den er als ersten volltransistorisierten Computer Großbritanniens beschreibt.
Die Idee reicht ins Jahr 1967. Nach der Nobel-Biografie fasste Hounsfield in diesem Jahr, als er in den Zentralen Forschungslaboratorien von EMI Mustererkennung erforschte, die Idee, aus der der EMI-Scanner und die Computertomographie wurden. Schulz und Kollegen geben eine detailliertere Szene: ein Gespräch mit einem Arzt im Urlaub am Ende des Sommers, im Herbst ein von Hand berechnetes 3x3-Gitter, im Dezember eine 8x8-Matrix mit Stephen Bates. Einzige Quelle für diese Szene ist diese Übersicht.
Ideen, die zuerst kamen
William Oldendorf beschrieb 1961 in den IRE Transactions on Bio-Medical Electronics (Band 8, 68-72) ein experimentelles System; ein Eintrag in einer medizinhistorischen Bibliografie sagt, man habe bis zu Hounsfields Arbeit nicht voll erkannt, dass sehr hohe Wirkungsgrade erreichbar sind. Allan MacLeod Cormack veröffentlichte 1963 und 1964 zwei Arbeiten im J Appl Phys. Nach der Seite des St John's College fanden diese Arbeiten damals wenig Beachtung, und seine Berechnungen wurden erst voll angewandt, als Hounsfield und das Team bei EMI 1971 den ersten CT-Scanner bauten. Von Schulz und Kollegen erfahren wir außerdem, dass Cormack in einer Arbeit von 1973 Radons Rekonstruktionsarbeiten zitierte. Cormack liegt damit nahe an der vertrauten Linie dieser Serie vom „zurückgewiesenen Vorläufer“: Die Idee war da, die Maschine nicht.
Das erste Bild im Atkinson Morley Hospital
Schulz und Kollegen datieren die erste klinische Aufnahme auf Freitag, den 1. Oktober 1971, vom Gehirn eines lebenden Patienten, unter Aufsicht des Neuroradiologen James Ambrose. Auch die IEEE-Meilensteintafel bindet das Bild an dasselbe Datum (nach dem Bericht von IEEE Spectrum). Die Patientin war eine Frau mit Tumorverdacht im linken Frontallappen; laut AuntMinnie Europe war sie 41, Schulz und Kollegen sagen „mittleren Alters“. Die Ergebnisse erreichten Ambrose zwei Tage später und zeigten eine zystische Läsion im linken Frontallappen. Laut Schulz und Kollegen wurde der Tumor entfernt und als zystisches Astrozytom bestätigt.
Ein Detail ist uneben. AuntMinnie Europe nennt dasselbe Datum als Tag der Installation des Scanners und gibt den Tag der Aufnahme der ersten Patientin nicht an. Wenn ich „1. Oktober 1971“ sage, meine ich also den Tag, den zwei Quellen „erstes Bild“ und eine Quelle „Installation“ nennen; das habe ich in den Faktencheck-Kasten geschrieben.
Laut AuntMinnie Europe dauerte der Prototyp etwa vier Minuten pro Schicht, die Schichten waren etwa 1 cm dick, und das Bild wurde aus einer 80x80-Matrix in etwa 20 Minuten auf einem ICL-1905-Großrechner berechnet.
Ein Bild ist auch eine Rechnung
Auf einem einfachen Röntgenbild überlagern sich verschiedene Tiefen des Körpers in einem einzigen Schatten. Die Computertomographie misst, wie stark ein Röntgenstrahl abgeschwächt wird, wenn er dieselbe Schicht aus vielen Winkeln durchquert, und ein Computer berechnet aus diesen Messungen das Bild der Schicht. Das Bild ist keine direkt aufgenommene Fotografie, sondern eine aus Messungen gewonnene Lösung. Darum waren Cormacks Mathematik und Hounsfields Maschine zwei Hälften derselben Idee.
Das ist eine allgemeine Erklärung; Hounsfields Systemarbeit von 1973 habe ich für diesen Beitrag nicht gelesen.
Die Bekanntmachung: April 1972
Laut Schulz und Kollegen fand die erste Vorstellung klinischer Daten am 20. April 1972 auf dem Kongress des British Institute of Radiology statt; bis dahin waren etwa 70 Patienten untersucht worden. AuntMinnie Europe schreibt, der erste Pressebericht sei am 21. April 1972 in The Times erschienen. Dieselbe Übersicht berichtet auch, dass EMI nach dem RSNA-Vortrag im Dezember 1972 Bestellungen erhielt, die jeweils eine nicht erstattbare Anzahlung von 100.000 Dollar verlangten. 1973 erschienen zwei Arbeiten hintereinander: Hounsfields Beschreibung des Systems (Br J Radiol 46(552):1016-1022) und Ambroses klinische Anwendung (1023-1047). Diese beiden Angaben kenne ich nur aus Europe-PMC-Einträgen; die Texte wurden nicht geöffnet.
Der Nobelpreis: je zur Hälfte
Nach der Seite der Nobelstiftung wurde der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 1979 „for the development of computer assisted tomography“ an Allan M. Cormack und Godfrey N. Hounsfield verliehen, je zur Hälfte. Schulz und Kollegen geben die Bekanntgabe mit dem 11. Oktober 1979 an. Oldendorf steht nicht unter den Preisträgern. Keine der von mir gelesenen Quellen erhebt für ihn einen Vorwurf der Ungerechtigkeit; der Bibliografieeintrag sagt nur, der Wirkungsgrad sei bis Hounsfield nicht erkannt worden. Ich lese das nicht als Vorwurf der Ungerechtigkeit, sondern als Vermerk, dass der Preis zwei Namen umfasste. Die Pressemitteilung des Nobelkomitees und den Text zur Begründung konnte ich nicht lesen.
Die Verbindung zum Krebs
Die erste Patientin wurde wegen eines Tumorverdachts untersucht. Laut Schulz und Kollegen sprach auch Hounsfields Projektvorschlag vom Oktober 1968 von „möglichen künftigen Rollen beim Nachweis von Tumoren“. Dieselbe Übersicht schreibt, Ganzkörperscanner seien 1974 aufgetaucht: Robert Ledleys DISCO-System in Georgetown (oft als erster Ganzkörperscanner genannt), der Prototyp des Delta Scanner von Ohio Nuclear an der Cleveland Clinic und im Dezember 1974 ein Gerät der EMI-5000-Serie in Northwick Park. An Tag 117 haben wir die Sprache der Stadieneinteilung beschrieben; den Einfluss der CT auf Stadieneinteilung und Behandlungsplanung habe ich für diesen Beitrag nicht gesondert überprüft und schreibe ihn nicht.
Grenzen und Preis
Die erste Grenze ist die Maschine selbst: Es wurde nur der Kopf abgetastet, jede Schicht dauerte Minuten, und die Berechnung brauchte etwa zwanzig Minuten. Die zweite Grenze sind Zugang und Geld. Die ersten Bestellungen trugen eine nicht erstattbare Anzahlung von 100.000 Dollar. Das Modell der Türkei-Studie unten setzt die Kosten eines CT-Geräts mit 410.000 bis 510.000 Dollar an; das ist eine Modelleingabe, kein Marktpreis.
Die dritte Grenze ist die Strahlung. Die CT verwendet ionisierende Röntgenstrahlen. In der Beobachtungskohorte von Pearce und Kollegen, 2012 im Lancet erschienen (178.604 Patienten, CT-Untersuchungen im Kindesalter), lag das relative Risiko für Leukämie bei 3,18 (95-Prozent-Konfidenzintervall 1,46-6,94) für Kinder mit einer kumulativen Dosis von mindestens 30 mGy im Vergleich zu unter 5 mGy. Die absolute Größe ist viel kleiner: bei Kindern unter 10 Jahren etwa eine zusätzliche Leukämie und ein zusätzlicher Hirntumor pro 10.000 Kopf-CT in den 10 Jahren nach der ersten Aufnahme. Diese Zahlen habe ich von der Abstract-Seite; den Volltext habe ich nicht gelesen. Da die Studie eine Beobachtungsstudie ist, ist die kausale Deutung begrenzt, und die Ergebnisse betreffen Kopf-CT im Kindesalter; sie lassen sich nicht auf Erwachsene oder andere Körperregionen verallgemeinern.
Was blieb
- Den Körper Schicht für Schicht ohne Operation von innen zu sehen
- Die Verbindung von Messung und Rechnung: Das Bild ist eine Lösung
- Veröffentlichte Mathematik, die durch eine Maschine nützlich wird
Was fiel oder schwächer wurde
- Die Annahme, innere Strukturen ließen sich nur als überlagerte Schatten abbilden
- Die Vorstellung, der Veröffentlichungstermin einer Idee sei der Zeitpunkt ihrer Nützlichkeit
- Der Gedanke, der Preis jedes Bildes sei nur Geld
Von Vorschlägen zum Scanner und bis heute: 1949-2025. Die Achse reicht von 1945 bis 2030. Grüne Markierungen sind Daten, über die mehrere Quellen oder eine Primärangabe übereinstimmen; blaue Markierungen zeigen Daten, die auf einer einzigen Quelle beruhen. Der bernsteinfarbene Balken ist ein Zeitraum, in dem Quellen sich widersprechen: Hounsfields Eintritt bei EMI, zwischen 1949 (Schulz u. a.) und 1951 (Nobel-Biografie). Daten, von denen nur das Jahr bekannt ist, sind in der Jahresmitte eingezeichnet.
CT und ein Modell für ein nationales Lungenkrebs-Screening
Ich konnte nicht überprüfen, wann das erste CT-Gerät in die Türkei kam; eine türkische Verbindung zu Hounsfield oder Cormack stelle ich nicht her. Ich berichte über eine Studie, die zeigt, wie die CT die heutige türkische Debatte erreicht: Malhan, Göksel, Karadurmuş, Kavaklı, Savaş, Şendur und Şimşek, „The Cost-effectiveness of National Lung Cancer Screening in Türkiye“, Turkish Journal of Oncology 2025;40(1), doi:10.5505/tjo.2024.4464. Laut Abstract ist es ein Kosten-Effektivitäts-Modell: Das NELSON-Niedrigdosis-CT-Protokoll wird in der Altersgruppe 50-74 mit „kein Screening“ verglichen.
Die Ergebnisse des Modells: 14 Screeningrunden; 13.636 durch das Screening früher gefundene Krebserkrankungen der Stadien III-IV; 7.576 verhinderte frühe Lebensverluste; 316.654 zusätzliche qualitätsadjustierte Lebensjahre; 583.840 zusätzlich gewonnene Lebensjahre; 571 Dollar pro qualitätsadjustiertem Lebensjahr. Laut Methodenteil beträgt die Modellpopulation 1.019.827 Personen von 18.906.477 Berechtigten im Alter von 50-74 Jahren. Meine Rechnung: 7.576 / 1.019.827 sind etwa 0,74 Prozent. Das sind Modellschätzungen, die mit Annahmen erzeugt wurden, keine beobachteten Ergebnisse; die Annahmen konnte ich dem Abstract nicht entnehmen.
Von 1961 bis heute
Was überprüft wurde, was unsicher blieb
- Datum des ersten Bildes: Schulz u. a. (J Med Imaging 2021) und die IEEE-Tafel (über IEEE Spectrum) nennen den 1. Oktober 1971 als erstes Bild; AuntMinnie Europe schreibt dasselbe Datum als Installationstag und hat keinen Aufnahmetag der Patientin. Das Alter der ersten Patientin ist 41 (AuntMinnie) oder „mittleren Alters“ (Schulz). „Zystisches Astrozytom“ steht nur bei Schulz u. a.; AuntMinnie sagt „zystische Läsion“.
- Eintritt bei EMI: 1949 (Schulz u. a.) gegen 1951 (Nobel-Biografie); ich konnte es nicht auflösen.
- Finanzierung: Schulz u. a. nennen 2.500 Pfund vom DHSS am 28. Oktober 1968 und insgesamt 69.000 Pfund; derselbe Text nennt dies die „Hälfte“ einer Anfrage über 10.000 Pfund, die Zahlen passen nicht. IEEE Spectrum nennt etwa 40.000 Dollar. Ich konnte sie nicht in Einklang bringen und habe deshalb die Quellen gezeigt, statt eine Summe zu behaupten. Die Erzählung „Beatles-Gewinne finanzierten es“ wurde nicht überprüft; IEEE sagt nur, EMI sei für Beatles-Platten bekannt gewesen und habe das Projekt nicht voll finanzieren können.
- Vorstellungsdatum: 20. April 1972 (Schulz u. a.); AuntMinnie nennt „April 1972“ und den Times-Bericht vom 21. April.
- Nobel: Begründung und halbe Anteile von der Übersichtsseite der Nobelstiftung; das Bekanntgabedatum 11. Oktober 1979 von Schulz u. a. Die Pressemitteilung und die „Perspectives“-Seite ließen sich nicht öffnen. Auf der Seite von Cormacks Nobelvorlesung standen nur die bibliografischen Angaben.
- Vorläufer: Die Angabe zu Oldendorf stammt aus einem Bibliografieeintrag; Bände und Seiten bei Cormack wurden nicht überprüft. Die Daten zu Radon (1917) sowie Tetel'baum und Korenblyum (1957-58) habe ich nicht geschrieben, weil ich sie nur auf Wikipedia sah.
- Arbeiten von 1973 und Prototyp-Geschwindigkeit: Angaben aus Europe-PMC-Einträgen, Schicht- und Rechenzeiten nur von AuntMinnie Europe; die abweichenden Zahlen auf Wikipedia habe ich nicht geschrieben.
- Leben von Hounsfield und Cormack: Hounsfields Lebensverlust am 12. August 2004 aus der Nobel-Biografie; Cormacks Jahre 1924-1998 von der Seite des St John's College.
- Pearce 2012: von der Abstract-Seite (qxmd); Band und Seiten nicht überprüft.
- Malhan 2025: Abstract und Methodenteil gelesen (mit Zusammenfassungswerkzeug); die Modellannahmen wurden nicht gelesen. Die Ankunft des ersten CT-Geräts in der Türkei ließ sich nicht überprüfen.
- Gestriger Kasten: Das Datum des ersten klinischen Bildes (1. Oktober 1971, in einer Quelle der Installationstag) und die Aufteilung des Preises (Cormack und Hounsfield, je zur Hälfte) wurden überprüft.
Der Bruch im Chromosom: Janet Rowley und die Translokation, 1973
Heute blickten wir Schicht für Schicht in den Körper. Morgen wenden wir uns den Chromosomen in der Zelle zu: dem Austausch, den Janet Rowley 1973 in Leukämiezellen sah. Ich werde das Datum der Arbeit und die Rolle der Chromosomenbänderung überprüfen.
Anmerkung des Autors: Am meisten habe ich in diesem Beitrag darauf geachtet, die Frage „Wer hat es erfunden“ nicht mit einem einzigen Namen zu beantworten: Oldendorf, Cormack und Hounsfield waren verschiedene Teile, und der Nobelpreis nennt nur zwei. Mein zweiter Punkt war, offen zu lassen, dass ein einzelner Tag, etwa das Datum des ersten Bildes, in verschiedenen Quellen verschiedene Ereignisse beschreiben kann (ein Bild oder eine Installation), und den Nutzen eines Bildgebungsverfahrens neben seinen Strahlungspreis zu stellen.
Quellen und weiterführende Literatur
- Schulz RA, Stein JA, Pelc NJ. How CT happened: the early development of medical computed tomography. J Med Imaging 2021;8(5):052110. doi:10.1117/1.JMI.8.5.052110 (mit Zusammenfassungswerkzeug gelesen; die ersten 100.000 Zeichen des Textes).
- Hounsfield GN. Computerized transverse axial scanning (tomography). 1. Description of system. Br J Radiol 1973;46(552):1016-1022. doi:10.1259/0007-1285-46-552-1016 (nur der Europe-PMC-Eintrag; der Text wurde nicht gelesen).
- Ambrose J. Computerized transverse axial scanning (tomography). 2. Clinical application. Br J Radiol 1973;46(552):1023-1047. doi:10.1259/0007-1285-46-552-1023 (nur der Europe-PMC-Eintrag; der Text wurde nicht gelesen).
- Nobelstiftung. Übersichtsseite des Nobelpreises für Physiologie oder Medizin 1979 und Biografie von Godfrey N. Hounsfield. nobelprize.org (mit Zusammenfassungswerkzeug gelesen).
- Goodrich J. How This Record Company Engineer Invented the CT Scanner. IEEE Spectrum, 12. Januar 2023 (Sekundärquelle; mit Zusammenfassungswerkzeug gelesen).
- AuntMinnie Europe. 50 years of CT scanning approaches (Sekundärquelle; mit Zusammenfassungswerkzeug gelesen).
- St John's College, Cambridge. 1979: Allan MacLeod Cormack (1924-1998). joh.cam.ac.uk/node/4401 (mit Zusammenfassungswerkzeug gelesen).
- Oldendorf WH. Isolated flying spot detection of radiodensity discontinuities displaying the internal structural pattern of a complex object. IRE Trans Bio-Med Electron 1961;8:68-72 (über einen Bibliografieeintrag von historyofmedicine.com; mit Zusammenfassungswerkzeug gelesen).
- Pearce MS u. a. Radiation exposure from CT scans in childhood and subsequent risk of leukaemia and brain tumours: a retrospective cohort study. Lancet 2012 (über eine Abstract-Seite; mit Zusammenfassungswerkzeug gelesen; sekundäre Aggregatorseite).
- Malhan S, Göksel T, Karadurmuş N, u. a. The cost-effectiveness of national lung cancer screening in Türkiye. Turk J Oncol 2025;40(1). doi:10.5505/tjo.2024.4464 (mit Zusammenfassungswerkzeug gelesen).
- Mukherjee S. The Emperor of All Maladies: A Biography of Cancer. New York: Scribner; 2010 (allgemeiner Kontext; der betreffende Teil wurde für diesen Beitrag nicht erneut gelesen).
Dieser Beitrag ist Tag 154 der Serie „365 Tage Krebsgeschichte“ und stellt die Entstehung der Computertomographie als historische Lesart dar. Es handelt sich um historisch-populäre Inhalte; sie sind weder Diagnose noch Behandlungsempfehlung. Für Behandlungsentscheidungen wenden Sie sich an Ihren Arzt. Die Quellen wurden überprüft; Angaben, die nur auf einer einzigen Sekundärquelle, nur auf einem Abstract oder auf einem nicht lesbaren Text beruhen, sind in den Faktencheck-Notizen gekennzeichnet.
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