نگاه به درون بدن: هانسفیلد، کورمک و توموگرافی کامپیوتری، ۱۹۷۲
در این مقاله
نگاه به درون بدن: هانسفیلد، کورمک و توموگرافی کامپیوتری، ۱۹۷۲
در روز ۱۵۳ طرحی را درون یاخته دیدیم: اندازهٔ بافت یک محاسبه بود. امروز راه تازهٔ نگاه به درون بدن نیز از یک محاسبه زاده می‌شود. در بخش «فردا»ی روز ۱۵۳ گفته بودم تاریخ نخستین تصویر بالینی و شیوهٔ تقسیم جایزه را راستی‌آزمایی می‌کنم؛ امروز به آن قول وفا می‌کنم. سال ۱۹۷۲ در عنوان، سال نخستین ارائهٔ عمومی است؛ نخستین تصویر بالینی به ۱۹۷۱ تعلق دارد.
از مربی رادار تا EMI
بر پایهٔ زندگی‌نامهٔ بنیاد نوبل، گادفری هانسفیلد در مزرعه‌ای در ناتینگهام‌شر بزرگ شد، در Magnus Grammar School در نیوآرک درس خواند، در جنگ جهانی دوم در RAF مربی رادار بود و سپس در Faraday House لندن مدرک مهندسی برق گرفت. سال پیوستن او به EMI در منابع ناهمخوان است: زندگی‌نامهٔ نوبل ۱۹۵۱ می‌گوید، مرور ۲۰۲۱ شولتس و همکاران ۱۹۴۹؛ این ردیف را در نمودار به رنگ کهربایی کشیده‌ام. او در EMI با رایانه سر و کار داشت و بنا بر روایت خودش گروهی را رهبری کرد که EMIDEC ۱۱۰۰ را ساخت؛ به گفتهٔ او نخستین رایانهٔ کاملاً ترانزیستوری بریتانیا.
ایده به ۱۹۶۷ می‌رسد. بر پایهٔ زندگی‌نامهٔ نوبل، هانسفیلد در آن سال هنگام کار بر شناسایی الگو در آزمایشگاه‌های پژوهشی مرکزی EMI چیزی را در ذهن پرورد که بعدها اسکنر EMI و توموگرافی کامپیوتری شد. شولتس و همکاران صحنه‌ای مفصل‌تر می‌دهند: گفت‌وگو با یک پزشک در پایان تابستان، شبکهٔ 3x3 که در پاییز با دست محاسبه شد، و در دسامبر ماتریس 8x8 همراه با استفن بیتس. تنها منبع این صحنه همان مرور است.
ایده‌هایی که پیش‌تر آمده بودند
ویلیام اولدندورف در ۱۹۶۱ در IRE Transactions on Bio-Medical Electronics (جلد ۸، ۶۸-۷۲) یک سامانهٔ آزمایشی را شرح داد؛ یادداشتی در یک کتاب‌شناسی تاریخ پزشکی می‌گوید امکان دستیابی به بازدهی بسیار بالا تا پیش از کار هانسفیلد کاملاً دریافته نشده بود. آلن مکلاود کورمک در ۱۹۶۳ و ۱۹۶۴ دو مقاله در J Appl Phys منتشر کرد. بر پایهٔ صفحهٔ St John's College، این مقاله‌ها در آن زمان توجه کمی جلب کردند و محاسبات او تنها هنگامی کاملاً به کار رفت که هانسفیلد و گروه EMI در ۱۹۷۱ نخستین اسکنر CT را ساختند. از شولتس و همکاران می‌دانیم که کورمک در مقاله‌ای از ۱۹۷۳ به کارهای رادون در بازسازی ارجاع می‌داد. به همین دلیل کورمک به خط آشنای «پیشگام ردشده» در این مجموعه نزدیک است: ایده بود، ماشین نبود.
نخستین تصویر در بیمارستان اتکینسون مورلی
شولتس و همکاران نخستین اسکن بالینی را جمعه ۱ اکتبر ۱۹۷۱ تاریخ می‌زنند: مغز یک بیمار زنده، به سرپرستی نورورادیولوژیست جیمز آمبروز. لوح نقطهٔ عطف IEEE نیز تصویر را به همین تاریخ پیوند می‌دهد (بنا بر آنچه IEEE Spectrum نقل می‌کند). بیمار زنی بود با گمان تومور در لوب پیشانی چپ؛ بر پایهٔ AuntMinnie Europe ۴۱ ساله بود، شولتس و همکاران «میانسال» می‌نویسند. نتایج دو روز بعد به آمبروز رسید و ضایعه‌ای کیستی در لوب پیشانی چپ نشان داد. بر پایهٔ شولتس و همکاران تومور برداشته شد و آستروسیتومای کیستی تأیید شد.
یک جزئیات تاریخ ناهموار است. AuntMinnie Europe همین تاریخ را روز نصب اسکنر می‌آورد و روز اسکن نخستین بیمار را جدا ذکر نمی‌کند. پس وقتی «۱ اکتبر ۱۹۷۱» می‌گویم، روزی را در نظر دارم که دو منبع «نخستین تصویر» و یک منبع «نصب» می‌نامد؛ این را در بخش fact-check نوشته‌ام.
بر پایهٔ AuntMinnie Europe نمونهٔ اولیه برای هر برش حدود چهار دقیقه زمان می‌برد، برش‌ها حدود ۱ سانتی‌متر ضخامت داشتند؛ تصویر از ماتریس 80x80 روی رایانهٔ مرکزی ICL ۱۹۰۵ در حدود ۲۰ دقیقه محاسبه می‌شد.
تصویر هم یک محاسبه است
در رادیوگرافی ساده، عمق‌های گوناگون بدن در یک سایه روی هم می‌افتند. توموگرافی کامپیوتری می‌سنجد که پرتو ایکس گذرنده از یک برش، از زاویه‌های بسیار، چقدر ضعیف می‌شود و رایانه از این اندازه‌گیری‌ها تصویر برش را حساب می‌کند. تصویر عکسی نیست که مستقیم گرفته شده باشد، پاسخی است که از اندازه‌گیری‌ها بیرون می‌آید. به همین دلیل ریاضیات کورمک و ماشین هانسفیلد دو نیمهٔ یک ایده بودند.
این توضیحی کلی است؛ مقالهٔ سامانهٔ هانسفیلد از ۱۹۷۳ را برای این نوشته نخوانده‌ام.
اعلام: آوریل ۱۹۷۲
بر پایهٔ شولتس و همکاران، نخستین ارائهٔ داده‌های بالینی در ۲۰ آوریل ۱۹۷۲ در کنگرهٔ British Institute of Radiology انجام شد؛ تا آن زمان حدود ۷۰ بیمار اسکن شده بود. AuntMinnie Europe می‌نویسد نخستین خبر مطبوعاتی در ۲۱ آوریل ۱۹۷۲ در Times چاپ شد. همان مرور می‌نویسد پس از سخنرانی در RSNA در دسامبر ۱۹۷۲، EMI سفارش‌هایی گرفت که هرکدام ودیعهٔ بازگشت‌ناپذیر ۱۰۰٫۰۰۰ دلار می‌خواست. در ۱۹۷۳ دو مقاله پشت سر هم آمد: شرح سامانه از هانسفیلد (Br J Radiol 46(552):1016-1022) و کاربرد بالینی از آمبروز (۱۰۲۳-۱۰۴۷). این دو ارجاع را تنها از رکوردهای Europe PMC می‌شناسم؛ متن‌ها باز نشد.
نوبل: نیمه‌نیمه
بر پایهٔ صفحهٔ بنیاد نوبل، جایزهٔ نوبل فیزیولوژی یا پزشکی ۱۹۷۹ «for the development of computer assisted tomography» به آلن م. کورمک و گادفری ن. هانسفیلد داده شد، هرکدام نیمی. شولتس و همکاران تاریخ اعلام را ۱۱ اکتبر ۱۹۷۹ می‌دهند. اولدندورف در میان برندگان نیست. هیچ‌یک از منابعی که خواندم دربارهٔ او ادعای بی‌عدالتی نمی‌سازد؛ یادداشت کتاب‌شناسی فقط می‌گوید بازدهی تا پیش از هانسفیلد دریافته نشده بود. این را ادعای بی‌عدالتی نمی‌خوانم، بلکه یادداشتی می‌دانم که جایزه دو نام را در بر می‌گیرد. بیانیهٔ مطبوعاتی کمیتهٔ نوبل و متن توضیح‌دهندهٔ دلیل جایزه را نتوانستم بخوانم.
پیوند با سرطان
نخستین بیمار با گمان تومور اسکن شد. بر پایهٔ شولتس و همکاران، پیشنهاد پروژهٔ هانسفیلد در اکتبر ۱۹۶۸ از «نقش‌های ممکن آینده در شناسایی تومورها» نیز یاد می‌کرد. همان مرور می‌نویسد اسکنرهای تمام‌بدن در ۱۹۷۴ پدیدار شدند: سامانهٔ DISCO از رابرت لدلی در جورج‌تاون (که اغلب نخستین اسکنر بدن خوانده می‌شود)، نمونهٔ اولیهٔ Delta Scanner از Ohio Nuclear در Cleveland Clinic، و دستگاهی از سری EMI ۵۰۰۰ در Northwick Park در دسامبر ۱۹۷۴. دربارهٔ زبان مرحله‌بندی در روز ۱۱۷ سخن گفته بودیم؛ تأثیر CT بر مرحله‌بندی و برنامه‌ریزی درمان را برای این نوشته جداگانه راستی‌آزمایی نکرده‌ام و نمی‌نویسم.
محدودیت‌ها و بها
نخستین محدودیت خود ماشین است: تنها سر اسکن می‌شد، برای هر برش دقیقه‌ها لازم بود و برای محاسبه حدود بیست دقیقه. محدودیت دوم دسترسی و پول است. در نخستین سفارش‌ها ودیعهٔ بازگشت‌ناپذیر ۱۰۰٫۰۰۰ دلار بود. مدل پژوهش ترکیه در زیر هزینهٔ یک دستگاه CT را میان ۴۱۰٫۰۰۰ تا ۵۱۰٫۰۰۰ دلار می‌گیرد؛ این ورودی مدل است، نه قیمت بازار.
محدودیت سوم پرتو است. CT از پرتو ایکس یونیزان استفاده می‌کند. در همگروهی مشاهده‌ای Pearce و همکاران که در ۲۰۱۲ در Lancet منتشر شد (۱۷۸٫۶۰۴ بیمار، CT در کودکی)، خطر نسبی لوسمی در کسانی که دست‌کم ۳۰ mGy دوز تجمعی گرفته بودند، در مقایسه با کمتر از ۵ mGy، برابر ۳٫۱۸ بود (فاصلهٔ اطمینان ۹۵ درصد ۱٫۴۶ تا ۶٫۹۴). اندازهٔ مطلق بسیار کوچک‌تر است: در کودکان زیر ۱۰ سال، در ۱۰ سال پس از نخستین اسکن، حدود یک لوسمی اضافه و یک تومور مغزی اضافه به ازای هر ۱۰٫۰۰۰ CT سر. این عددها را از صفحهٔ چکیده گرفته‌ام؛ متن کامل را نخوانده‌ام. چون پژوهشی مشاهده‌ای است، تفسیر علّی محدود است و نتایج به CT سر در کودکی مربوط است؛ به اسکن بزرگسالان یا نواحی دیگر قابل تعمیم نیست.
آنچه ماند
- دیدن درون بدن، برش به برش، بی‌جراحی
- پیوند اندازه‌گیری و محاسبه: تصویر یک پاسخ است
- ریاضیاتی منتشرشده که با یک ماشین به کار آمد
آنچه افتاد یا سست شد
- این فرض که ساختارهای درونی را فقط با سایه‌های رویهم‌افتاده می‌توان نشان داد
- این گمان که تاریخ انتشار یک ایده با تاریخ سودمند شدنش یکی است
- این اندیشه که بهای هر تصویر فقط پول است
از پیشنهادها تا اسکنر و تا امروز: ۱۹۴۹-۲۰۲۵. محور از ۱۹۴۵ تا ۲۰۳۰ می‌رود. نشانه‌های سبز تاریخ‌هایی‌اند که چند منبع یا یک ارجاع نخستین بر آن هم‌داستان‌اند؛ نشانه‌های آبی تاریخ‌های متکی بر یک منبع را نشان می‌دهند. میلهٔ کهربایی بازه‌ای است که منابع در آن ناهمخوان‌اند: پیوستن هانسفیلد به EMI، میان ۱۹۴۹ (شولتس و همکاران) و ۱۹۵۱ (زندگی‌نامهٔ نوبل). تاریخ‌هایی که فقط سالشان معلوم است، در میانهٔ سال کشیده شده‌اند.
CT و مدل غربالگری ملی سرطان ریه
نتوانستم راستی‌آزمایی کنم نخستین دستگاه CT کی به ترکیه آمد؛ میان هانسفیلد یا کورمک و ترکیه پیوندی نمی‌سازم. پژوهشی را نقل می‌کنم که نشان می‌دهد CT چگونه به بحث امروز ترکیه می‌رسد: Malhan، Göksel، Karadurmuş، Kavaklı، Savaş، Şendur و Şimşek، «The Cost-effectiveness of National Lung Cancer Screening in Türkiye»، Turkish Journal of Oncology 2025;40(1)، doi:10.5505/tjo.2024.4464. بر پایهٔ چکیده، این یک مدل هزینه-اثربخشی است: در بازهٔ سنی ۵۰ تا ۷۴ سال، پروتکل CT کم‌دوز NELSON با «بدون غربالگری» مقایسه می‌شود.
خروجی‌های مدل: ۱۴ دور غربالگری؛ سرطان مرحلهٔ III-IV که با غربالگری زودتر یافت می‌شود ۱۳٫۶۳۶؛ از دست رفتن زودهنگام جان که پیشگیری می‌شود ۷٫۵۷۶؛ سال زندگی تعدیل‌شده با کیفیت افزوده ۳۱۶٫۶۵۴؛ سال زندگی افزودهٔ به‌دست‌آمده ۵۸۳٫۸۴۰؛ ۵۷۱ دلار به ازای هر سال زندگی تعدیل‌شده با کیفیت. بر پایهٔ بخش روش‌ها، جمعیت مدل ۱٫۰۱۹٫۸۲۷ نفر از ۱۸٫۹۰۶٫۴۷۷ فرد واجد شرایط در سن ۵۰ تا ۷۴ سال است. محاسبهٔ من: ۷٫۵۷۶ / ۱٫۰۱۹٫۸۲۷ حدود ۰٫۷۴ درصد. این‌ها نتایج مشاهده‌شده نیستند، برآوردهای مدلی‌اند که با فرض‌ها ساخته شده؛ فرض‌ها را از چکیده نتوانستم بخوانم.
از ۱۹۶۱ تا امروز
چه بررسی شد و چه نامطمئن ماند
- تاریخ نخستین تصویر: شولتس و همکاران (J Med Imaging ۲۰۲۱) و لوح IEEE (از راه IEEE Spectrum) ۱ اکتبر ۱۹۷۱ را نخستین تصویر می‌دانند؛ AuntMinnie Europe همین تاریخ را روز نصب می‌نویسد و روز اسکن بیمار را ندارد. سن نخستین بیمار ۴۱ (AuntMinnie) یا «میانسال» (شولتس). «آستروسیتومای کیستی» فقط در شولتس و همکاران است؛ AuntMinnie «ضایعهٔ کیستی» می‌گوید.
- پیوستن به EMI: ۱۹۴۹ (شولتس و همکاران) و ۱۹۵۱ (زندگی‌نامهٔ نوبل)؛ نتوانستم حل کنم.
- تأمین مالی: شولتس و همکاران از ۲٫۵۰۰ پوند از DHSS در ۲۸ اکتبر ۱۹۶۸ و مجموع ۶۹٫۰۰۰ پوند می‌نویسند؛ همان متن این را «نیمی» از درخواست ۱۰٫۰۰۰ پوندی می‌نامد، عددها نمی‌خوانند. IEEE Spectrum حدود ۴۰٫۰۰۰ دلار می‌نویسد. نتوانستم آن‌ها را هماهنگ کنم، پس به جای ادعای مبلغ، منابع را نشان دادم. روایت «درآمد Beatles تأمین مالی کرد» راستی‌آزمایی نشد؛ IEEE فقط می‌گوید EMI با صفحه‌های Beatles شناخته می‌شد و نمی‌توانست پروژه را کامل تأمین کند.
- تاریخ ارائه: ۲۰ آوریل ۱۹۷۲ (شولتس و همکاران)؛ AuntMinnie «آوریل ۱۹۷۲» و خبر Times در ۲۱ آوریل را می‌دهد.
- نوبل: دلیل و سهم‌های نیمه از صفحهٔ چکیدهٔ بنیاد نوبل؛ تاریخ اعلام ۱۱ اکتبر ۱۹۷۹ از شولتس و همکاران. بیانیهٔ مطبوعاتی و صفحهٔ «Perspectives» باز نشد. در صفحهٔ سخنرانی نوبل کورمک فقط مشخصات کتاب‌شناختی بود.
- پیشگامان: ارجاع اولدندورف از یک یادداشت کتاب‌شناسی؛ جلد و صفحهٔ کورمک راستی‌آزمایی نشد. تاریخ‌های رادون (۱۹۱۷) و تتل‌باوم و کورنبلیوم (۱۹۵۷-۵۸) را ننوشتم، چون فقط در ویکی‌پدیا دیدم.
- مقاله‌های ۱۹۷۳ و سرعت نمونهٔ اولیه: ارجاع‌ها از رکوردهای Europe PMC، زمان برش و محاسبه فقط از AuntMinnie Europe؛ عددهای متفاوت ویکی‌پدیا را ننوشتم.
- زندگی هانسفیلد و کورمک: از دست رفتن جان هانسفیلد در ۱۲ اوت ۲۰۰۴ از زندگی‌نامهٔ نوبل؛ سال‌های ۱۹۲۴-۱۹۹۸ کورمک از صفحهٔ St John's College.
- Pearce ۲۰۱۲: از صفحهٔ چکیده (qxmd)؛ جلد و صفحه راستی‌آزمایی نشد.
- Malhan ۲۰۲۵: چکیده و بخش روش‌ها خوانده شد (با ابزار خلاصه‌ساز)؛ فرض‌های مدل خوانده نشد. رسیدن نخستین دستگاه CT به ترکیه راستی‌آزمایی نشد.
- بخش دیروز: تاریخ نخستین تصویر بالینی (۱ اکتبر ۱۹۷۱، در یک منبع روز نصب) و تقسیم جایزه (کورمک و هانسفیلد، نیمه‌نیمه) راستی‌آزمایی شد.
شکستی در کروموزوم: جنت رولی و جابه‌جایی، ۱۹۷۳
امروز برش به برش به درون بدن نگاه کردیم. فردا به کروموزوم‌های درون یاخته: به جابه‌جایی‌ای که جنت رولی در ۱۹۷۳ در یاخته‌های لوسمی دید. تاریخ مقاله و نقش روش نوارگذاری کروموزوم را راستی‌آزمایی می‌کنم.
یادداشت نویسنده: در این نوشته بیش از همه کوشیدم به پرسش «چه کسی اختراع کرد» با یک نام پاسخ ندهم: اولدندورف، کورمک و هانسفیلد پاره‌های گوناگون بودند و نوبل تنها دو نفر را یاد می‌کند. دومین نکته این بود که باز بگذارم یک روز واحد در منابع گوناگون ممکن است رویدادهای گوناگون (تصویر یا نصب) را وصف کند، و سود یک روش تصویربرداری را با بهای پرتوی آن کنار هم بگذارم.
منابع و مطالعهٔ بیشتر
- 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 (با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد؛ 100.000 نویسهٔ نخست متن).
- 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 (فقط رکورد Europe PMC؛ متن خوانده نشد).
- 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 (فقط رکورد Europe PMC؛ متن خوانده نشد).
- بنیاد نوبل. صفحهٔ چکیدهٔ جایزهٔ نوبل فیزیولوژی یا پزشکی 1979 و زندگی‌نامهٔ Godfrey N. Hounsfield. nobelprize.org (با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد).
- Goodrich J. How This Record Company Engineer Invented the CT Scanner. IEEE Spectrum، 12 ژانویهٔ 2023 (منبع دست‌دوم؛ با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد).
- AuntMinnie Europe. 50 years of CT scanning approaches (منبع دست‌دوم؛ با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد).
- St John's College, Cambridge. 1979: Allan MacLeod Cormack (1924-1998). joh.cam.ac.uk/node/4401 (با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد).
- 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 (از راه یادداشت کتاب‌شناسی historyofmedicine.com؛ با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد).
- Pearce MS و همکاران. Radiation exposure from CT scans in childhood and subsequent risk of leukaemia and brain tumours: a retrospective cohort study. Lancet 2012 (از راه صفحهٔ چکیده؛ با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد؛ صفحهٔ گردآورندهٔ دست‌دوم).
- Malhan S, Göksel T, Karadurmuş N، و همکاران. The cost-effectiveness of national lung cancer screening in Türkiye. Turk J Oncol 2025;40(1). doi:10.5505/tjo.2024.4464 (با ابزار خلاصه‌ساز خوانده شد).
- Mukherjee S. The Emperor of All Maladies: A Biography of Cancer. New York: Scribner; 2010 (زمینهٔ کلی؛ بخش مربوط برای این نوشته دوباره خوانده نشد).
این نوشته روز ۱۵۴ مجموعهٔ «تاریخ سرطان در ۳۶۵ روز» است و زایش توموگرافی کامپیوتری را به‌صورت یک خوانش تاریخی ارائه می‌کند. محتوایی تاریخی-عامه‌فهم است؛ توصیهٔ تشخیصی یا درمانی نیست. برای تصمیم‌های درمانی با پزشک خود مشورت کنید. منابع راستی‌آزمایی شده‌اند؛ جزئیاتی که تنها به یک منبع دست‌دوم، فقط به یک چکیده یا به متنی خوانده‌نشده تکیه دارند، در یادداشت‌های fact-check نشان داده شده‌اند.
آیا این مقاله برای شما مفید بود؟
بازخورد شما به بهبود محتوای ما کمک می‌کند.
