Заглянуть внутрь тела: Хаунсфилд, Кормак и компьютерная томография, 1972

В этой статье
Заглянуть внутрь тела: Хаунсфилд, Кормак и компьютерная томография, 1972
В 153-й день мы увидели план внутри клетки: размер ткани оказался вычислением. Сегодня новый способ заглянуть внутрь тела тоже рождается из вычисления. В блоке «Завтра» 153-го дня я обещал проверить дату первого клинического снимка и то, как была разделена премия; сегодня я держу это слово. Год 1972 в заголовке — год первого публичного доклада; первый клинический снимок относится к 1971 году.
От инструктора по радарам к EMI
Согласно биографии на сайте Нобелевского фонда, Годфри Хаунсфилд вырос на ферме в Ноттингемшире, учился в Magnus Grammar School в Ньюарке, во время Второй мировой войны служил инструктором по радарам в RAF, а затем получил диплом по электротехнике в Faraday House в Лондоне. Год его прихода в EMI в источниках расходится: биография Нобелевского фонда называет 1951-й, обзор Шульца и соавторов 2021 года — 1949-й; на схеме я нарисовал эту строку янтарным цветом. В EMI он занимался компьютерами и, по его собственному описанию, возглавил группу, построившую EMIDEC 1100 — как он его называл, первый в Британии полностью транзисторный компьютер.
Идея уходит в 1967 год. По биографии Нобелевского фонда, в тот год, занимаясь распознаванием образов в Центральных исследовательских лабораториях EMI, Хаунсфилд задумал то, что позже станет сканером EMI и компьютерной томографией. Шульц и соавторы дают более подробную сцену: разговор с врачом в конце лета, вручную рассчитанная сетка 3x3 осенью, матрица 8x8 в декабре вместе со Стивеном Бейтсом. Единственный источник этой сцены — тот самый обзор.
Идеи, пришедшие раньше
Уильям Олдендорф в 1961 году описал экспериментальную систему в IRE Transactions on Bio-Medical Electronics (том 8, с. 68-72); запись в одной библиографии по истории медицины говорит, что возможность очень высокой эффективности не была полностью осознана до работы Хаунсфилда. Аллан Маклеод Кормак опубликовал в J Appl Phys две статьи в 1963 и 1964 годах. По странице St John's College, эти статьи тогда вызвали мало интереса, а его расчёты были в полной мере применены лишь когда Хаунсфилд и группа EMI построили в 1971 году первый КТ-сканер. Из Шульца и соавторов мы узнаём также, что в статье 1973 года Кормак ссылался на работы Радона по реконструкции. Поэтому Кормак близок к знакомой для этой серии линии «отвергнутого предшественника»: идея была, машины не было.
Первый снимок в больнице Аткинсон Морли
Шульц и соавторы датируют первое клиническое сканирование пятницей 1 октября 1971 года: мозг живого пациента, под наблюдением нейрорадиолога Джеймса Амброуза. Памятная доска IEEE тоже связывает снимок с этой датой (по пересказу IEEE Spectrum). Пациентка была женщиной с подозрением на опухоль левой лобной доли; по AuntMinnie Europe ей было 41 год, у Шульца и соавторов она «средних лет». Результаты дошли до Амброуза через два дня и показали кистозное поражение левой лобной доли. По Шульцу и соавторам, опухоль удалили и подтвердили кистозную астроцитому.
Одна деталь в дате шероховата. AuntMinnie Europe приводит ту же дату как день установки сканера и отдельно не указывает день сканирования первой пациентки. Поэтому, говоря «1 октября 1971», я имею в виду день, который два источника называют «первым снимком», а один — «установкой»; это записано в блоке fact-check.
По AuntMinnie Europe, прототипу требовалось около четырёх минут на срез, срезы были толщиной около 1 см; изображение из матрицы 80x80 вычислялось на главном компьютере ICL 1905 примерно за 20 минут.
Изображение — тоже вычисление
На обычной рентгенограмме разные глубины тела накладываются в одну тень. Компьютерная томография измеряет, насколько ослабляется рентгеновский луч, проходящий через один и тот же срез под многими углами, а компьютер вычисляет из этих измерений изображение среза. Изображение — не прямо снятая фотография, а решение, полученное из измерений. Поэтому математика Кормака и машина Хаунсфилда были двумя половинами одной идеи.
Это общее объяснение; системную статью Хаунсфилда 1973 года я для этого текста не читал.
Объявление: апрель 1972
По Шульцу и соавторам, первое представление клинических данных состоялось 20 апреля 1972 года на конгрессе British Institute of Radiology; к тому времени было обследовано около 70 пациентов. AuntMinnie Europe пишет, что первое сообщение в прессе вышло в Times 21 апреля 1972 года. Тот же обзор сообщает, что после выступления на RSNA в декабре 1972 года EMI получила заказы, требовавшие невозвратного депозита в 100 000 долларов за каждый. В 1973 году одна за другой вышли две статьи: описание системы Хаунсфилда (Br J Radiol 46(552):1016-1022) и клиническое применение Амброуза (1023-1047). Эти две ссылки я знаю только по записям Europe PMC; тексты не открывались.
Нобелевская премия: пополам
По странице Нобелевского фонда, Нобелевская премия по физиологии или медицине 1979 года «for the development of computer assisted tomography» присуждена Аллану М. Кормаку и Годфри Н. Хаунсфилду, каждому по половине. Шульц и соавторы указывают дату объявления — 11 октября 1979 года. Олдендорфа среди лауреатов нет. Ни один из прочитанных мной источников не строит для него утверждения о несправедливости; библиографическая запись говорит лишь, что эффективность не была осознана до Хаунсфилда. Я читаю это не как утверждение о несправедливости, а как отметку о том, что премия охватывает два имени. Пресс-релиз Нобелевского комитета и текст с обоснованием я прочитать не смог.
Связь с раком
Первую пациентку сканировали по подозрению на опухоль. По Шульцу и соавторам, проектное предложение Хаунсфилда от октября 1968 года упоминало и «возможные будущие роли в обнаружении опухолей». Тот же обзор пишет, что сканеры для всего тела появились в 1974 году: система DISCO Роберта Ледли в Джорджтауне (её часто называют первым сканером тела), прототип Delta Scanner компании Ohio Nuclear в Cleveland Clinic и аппарат серии EMI 5000 в Northwick Park в декабре 1974 года. О языке стадирования мы говорили в 117-й день; влияние КТ на стадирование и планирование лечения я для этого текста отдельно не проверял и не пишу.
Пределы и цена
Первый предел — сама машина: сканировали только голову, на срез уходили минуты, на вычисление около двадцати минут. Второй предел — доступ и деньги. В первых заказах был невозвратный депозит в 100 000 долларов. Модель турецкого исследования ниже принимает стоимость КТ-аппарата в пределах 410 000-510 000 долларов; это входной параметр модели, а не рыночная цена.
Третий предел — излучение. КТ использует ионизирующее рентгеновское излучение. В наблюдательной когорте Pearce и соавторов, опубликованной в Lancet в 2012 году (178 604 пациента, КТ в детстве), относительный риск лейкоза у получивших накопленную дозу не менее 30 мГр по сравнению с получившими менее 5 мГр составил 3,18 (95-процентный доверительный интервал 1,46-6,94). Абсолютная величина гораздо меньше: у детей младше 10 лет в течение 10 лет после первого сканирования примерно один лишний случай лейкоза и один лишний случай опухоли мозга на 10 000 КТ головы. Эти цифры я взял со страницы с резюме; полный текст не читал. Поскольку это наблюдательное исследование, причинная интерпретация ограничена, а результаты относятся к КТ головы в детском возрасте; на сканирования взрослых или других областей их обобщать нельзя.
Что осталось
- Видеть внутреннее строение тела срез за срезом, без операции
- Соединение измерения и вычисления: изображение — это решение
- Опубликованная математика, ставшая полезной благодаря машине
Что отпало или ослабло
- Предположение, что внутренние структуры можно показать только как наложенные тени
- Мнение, что дата публикации идеи и дата её практической пользы совпадают
- Мысль, что цена каждого изображения — только деньги
От предложений к сканеру и до наших дней: 1949-2025. Ось идёт от 1945 до 2030 года. Зелёные отметки — даты, в которых сходятся несколько источников или первичная библиографическая запись; синие отметки показывают даты, опирающиеся на один источник. Янтарная полоса — период, когда источники расходятся: приход Хаунсфилда в EMI, между 1949 (Шульц и др.) и 1951 (биография Нобелевского фонда). Даты, известные только по году, нарисованы в середине года.
КТ и модель национального скрининга рака лёгкого
Когда в Турцию попал первый КТ-аппарат, я проверить не смог; связи Хаунсфилда или Кормака с Турцией я не выстраиваю. Привожу исследование, показывающее, как КТ дотягивается до сегодняшней турецкой дискуссии: Malhan, Göksel, Karadurmuş, Kavaklı, Savaş, Şendur и Şimşek, «The Cost-effectiveness of National Lung Cancer Screening in Türkiye», Turkish Journal of Oncology 2025;40(1), doi:10.5505/tjo.2024.4464. Согласно резюме, это модель затратной эффективности: в возрасте 50-74 лет протокол низкодозовой КТ NELSON сравнивается с отсутствием скрининга.
Результаты модели: 14 туров скрининга; рак III-IV стадии, выявленный скринингом раньше, 13 636; предотвращённая ранняя потеря жизни 7 576; дополнительные годы жизни с поправкой на качество 316 654; дополнительные прожитые годы 583 840; 571 доллар за год жизни с поправкой на качество. По разделу методов, популяция модели — 1 019 827 человек из 18 906 477 подходящих лиц в возрасте 50-74 лет. Мой расчёт: 7 576 / 1 019 827 примерно 0,74 процента. Это не наблюдавшиеся результаты, а оценки модели, построенной на допущениях; допущения из резюме я прочитать не смог.
С 1961 года до наших дней
Что подтверждено, что осталось неясным
- Дата первого снимка: Шульц и др. (J Med Imaging 2021) и доска IEEE (через IEEE Spectrum) называют 1 октября 1971 года датой первого снимка; AuntMinnie Europe пишет ту же дату как день установки, и дня сканирования пациентки там нет. Возраст первой пациентки: 41 год (AuntMinnie) или «средних лет» (Шульц). «Кистозная астроцитома» есть только у Шульца и др.; AuntMinnie говорит «кистозное поражение».
- Приход в EMI: 1949 (Шульц и др.) и 1951 (биография Нобелевского фонда); разрешить расхождение я не смог.
- Финансирование: Шульц и др. пишут о 2 500 фунтах от DHSS 28 октября 1968 года и о 69 000 фунтах в сумме; тот же текст называет это «половиной» запрошенных 10 000 фунтов, цифры не сходятся. IEEE Spectrum пишет около 40 000 долларов. Согласовать их я не смог, поэтому вместо суммы показал источники. История «деньги от Beatles всё профинансировали» не проверена; IEEE говорит лишь, что EMI была известна пластинками Beatles и не могла полностью финансировать проект.
- Дата доклада: 20 апреля 1972 (Шульц и др.); AuntMinnie даёт «апрель 1972» и сообщение Times от 21 апреля.
- Нобелевская премия: формулировка и половинные доли — со страницы-резюме Нобелевского фонда; дата объявления 11 октября 1979 — из Шульца и др. Пресс-релиз и страница «Perspectives» не открывались. На странице Нобелевской лекции Кормака была только библиографическая запись.
- Предшественники: запись об Олдендорфе из библиографической записи; том и страницы Кормака не проверены. Даты Радона (1917) и Тетельбаума с Коренблюмом (1957-58) я не писал, потому что видел их только в Википедии.
- Статьи 1973 года и скорость прототипа: ссылки из записей Europe PMC, время среза и вычисления только из AuntMinnie Europe; другие цифры из Википедии я не писал.
- Жизнь Хаунсфилда и Кормака: потеря жизни Хаунсфилда 12 августа 2004 года — из биографии Нобелевского фонда; годы Кормака 1924-1998 — со страницы St John's College.
- Pearce 2012: со страницы-резюме (qxmd); том и страницы не проверены.
- Malhan 2025: прочитаны резюме и раздел методов (с помощью инструмента-резюме); допущения модели не прочитаны. Появление первого КТ-аппарата в Турции проверить не удалось.
- Вчерашний блок: проверены дата первого клинического снимка (1 октября 1971, у одного источника — день установки) и раздел премии (Кормак и Хаунсфилд, пополам).
Разрыв в хромосоме: Джанет Роули и транслокация, 1973
Сегодня мы смотрели внутрь тела срез за срезом. Завтра — на хромосомы внутри клетки: на перемещение участка, которое Джанет Роули увидела в клетках лейкоза в 1973 году. Я проверю дату статьи и роль метода окрашивания хромосом полосами.
Заметка автора: Больше всего в этом тексте я старался не отвечать на вопрос «кто изобрёл» одним именем: Олдендорф, Кормак и Хаунсфилд были разными частями, а Нобелевская премия отмечает только двоих. Вторая моя забота — оставить открытым, что одна и та же дата в разных источниках может описывать разные события (снимок или установку), и поставить рядом пользу метода визуализации и цену в виде излучения.
Источники и дополнительное чтение
- 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 (прочитано с помощью инструмента-резюме; первые 100 000 знаков текста).
- 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 (только запись Europe PMC; текст не читал).
- 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 (только запись Europe PMC; текст не читал).
- Нобелевский фонд. Страница-резюме Нобелевской премии по физиологии или медицине 1979 года и биография Godfrey N. Hounsfield. nobelprize.org (прочитано с помощью инструмента-резюме).
- Goodrich J. How This Record Company Engineer Invented the CT Scanner. IEEE Spectrum, 12 января 2023 (вторичный источник; прочитано с помощью инструмента-резюме).
- AuntMinnie Europe. 50 years of CT scanning approaches (вторичный источник; прочитано с помощью инструмента-резюме).
- St John's College, Cambridge. 1979: Allan MacLeod Cormack (1924-1998). joh.cam.ac.uk/node/4401 (прочитано с помощью инструмента-резюме).
- 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 (через библиографическую запись historyofmedicine.com; прочитано с помощью инструмента-резюме).
- Pearce MS и др. Radiation exposure from CT scans in childhood and subsequent risk of leukaemia and brain tumours: a retrospective cohort study. Lancet 2012 (через страницу-резюме; прочитано с помощью инструмента-резюме; вторичная сводная страница).
- Malhan S, Göksel T, Karadurmuş N, и др. The cost-effectiveness of national lung cancer screening in Türkiye. Turk J Oncol 2025;40(1). doi:10.5505/tjo.2024.4464 (прочитано с помощью инструмента-резюме).
- Mukherjee S. The Emperor of All Maladies: A Biography of Cancer. New York: Scribner; 2010 (общий контекст; соответствующую часть для этого текста заново не читал).
Этот текст — 154-й день серии «365 дней истории рака»; он представляет рождение компьютерной томографии как историческое чтение. Это историко-популярный материал; он не является рекомендацией по диагностике или лечению. По вопросам лечения обращайтесь к своему врачу. Источники проверены; детали, опирающиеся только на один вторичный источник, только на резюме или на непрочитанный текст, отмечены в заметках fact-check.
Эта статья была полезна?
Ваш отзыв помогает нам улучшать материалы.




