Каталог
Категории

Избранные истории о развитии медицинской визуализации. Часть 1.

Об инженерах, науке, медицине и музыке.

В 1979 году врачи Чикагского северо-восточного мемориального госпиталя были ошеломлены восклицанием Годфри Хаунсфилда, который увидел снимок, сделанный при помощи компьютерного томографа. Изобретатель компьютерной томографии, который годом позже получит Нобелевскую премию за свое открытие, воскликнул: «Ух ты! А что это?»

Участник тех событий доктор Ли Роджерст в своих воспоминаниях писал, что Хаунсфилд был единственным в комнате, кто не увидел гематому головного мозга на снимке. Доктор Роджерт пишет: «Инженеры изобретают технологии и приборы, оставляя другим решать, как и когда лучше использовать их открытие».

Тогда же, первые адепты магнито-резонансной томографии верили, что медицинская визуализация скоро полностью решит проблему диагностики всех заболеваний. Это было очень похоже на правду. Но первые аппараты стоили слишком дорого и были необходимы годы практики, чтобы доказать свою клиническую эффективность метода

Ультразвуковой аппарат признавался хорошим для гинекологии и акушерства, но не более. Инженеры уже знали, как производить ультразвуковые сканеры с хорошей визуализацией, но медицинский менеджмент и продавцы медицинского оборудования думали, что пациенты были слишком прижимисты для того, чтобы тратить деньги на это исследование. Они были неправы. Инженеры предвидели лучшее будущее для ультразвука. А клиницисты доказали, что полученные результаты стоят затраченных денег.

Диагностика – основная цель этих ранних разработок. Незадолго до этого радиационная медицина стала инструментом визуализации. Она дебютировала в виде «атомного коктейля», который впервые был смешан в 1946 году из радиоактивного йода для лечения рака щитовидной железы. Через несколько лет клиницисты открыли, что возможно визуализировать щитовидную железу и другие органы при помощи радиоактивности.

Несомненно то, что вся история медицинской визуализации началась намного раньше, а именно, когда Вильям Конрад Рентген открыл рентгеновские лучи. Впервые увидели рентгеновский снимок не врачи. Физик Рентген представил результаты своего исследования в январе 1896 года на 50 юбилейном заседании общества физиков. Возможности рентгена открыли через несколько недель, когда в медицинском журнале опубликовали статью с фотографией снимка куска стекла в пальце 4 летнего мальчика. Организация поточного массового производства рентгеновских трубок распространилась по всему миру, и спустя несколько лет рентген аппапат был признан медицинским открытием столетия.

Эти короткие истории о технологиях, людях и компаниях, как они обратили свои идеи в медицинский инструмент. Это великие люди – одни более эрудированные, другие – нет, одни скромные, другие пробивные. Определенную роль в развитии технологии визуализации сыграли и четыре музыканта, одни из которых в 1966 году сказал, что он и его друзья «более популярны, чем Иисус Христос».

Компьютерная томография – от битломании до срезовых войн.

Британская медиагруппа EMI владеет наиболее известной записывающей студией в мире. В студии на улице Эбби Роуд были записаны такие хиты группы Битлз, как Love Me Do, Can't Buy Me Love и Revolution. Битлз, заключивши контракт с EMI в 1962 году, принес компании такую прибыль, что дало свободу Годфри Хаунсфилду в разработке и создании компьютерного томографа.

Отсутствие у британского правительства точных данных о прибылях EMI тоже способствовало продвижению проекта и еще остается много вопросов о вкладе Билз в успех медицинской визуализации. Но одно можно сказать точно, без Битлз Хаунсфилд никогда не изобрел бы компьютерный томограф.

В своих разработках британский инженер использовал последние достижения в области математики, в частности работу польского математика Стефана Качмажа, которая была опубликована в 1937 году. В работе были изложены основные методы воссоздания физических объектов под названием «Техника алгебраичной реконструкции», которые Хаунсфилд адаптировал для своих целей.

Независимо от него, в Тафтском университете Бостона, Аллан МакЛеод Кормак разрабатывает свой метод КТ. Нобелевский комитет также оценил его заслуги, разделив премию по медицине между ним и Хаунсфилдом.

Затем последовало внедрение метода в клиническую практику. Этот процесс был невозможен без Джеймса Амброуза, врача радиолога Лондонского госпиталя Аткинсона Морли. Амброуз присоединился к Хаунсфилду в 1971 году. Вместе они испытывали прототип компьютерного томографа на лабораторных животных и человеческих органах. В конце 1971 года первый компьютерный томограф был установлен госпитале Аткисона Морли.

Аппарат EMI Mark 1 мог сканировать только мозг. В ноябре 1972 года на ежегодной встрече Радиологического общества Северной Америке Амброуз представил первый клинический результат использования компьютерной томографии.

Вскоре после этого бывший дантист, медицинский биолог Роберт Ледли из Джорджтаунского университета разработал компьютерный томограф для всего тела. В конце семидесятых годов этот метод исследования стал широко использоваться во всех промышленно развитых странах.

Фундаментальные основы КТ были разработаны, но метод продолжал активно развиваться. Исследовательские группы различных компаний работали над проблемой удешевления и стандартизации методики, а также устранения типичных неполадок.

Одна из таких проблем – высокий процент отказа в работе двигателей в гентри аппарата. Наиболее часто в компьютерных томографах использовали моторы компании GE Medical Systems. Вначале производители думали, что проблема заключается в малом количестве смазки, но добавление смазывающих веществ не дали желаемого эффекта. Вскоре причина была найдена – вязкая смазка под длительным воздействием рентгеновских лучей превращалась в клей. Регулярная замена смазочных материалов решила эту проблему.

Длительное сканирование большого количества пациентов вызывало сильное нагревание рентгеновской трубки. В начале 90 годов разработка Philips помогла решить эту проблему. В КТ стали использовать метало-керамическую рентгеновскую трубку (Maximus Rotalix Ceramic), которая была разработана для кардиологических и ангиологических рентгенографических систем. Отсутствие подшипников для вращения рентгеновской трубки и жидко металлической смазка позволило дополнительно увеличить скорость охлаждения в три раза. Это дало возможность увеличить время сканирования и пропускную способность компьютерных томографов.

Наука и производство периодично делает стремительные взлеты. В радиологии такой взлет был осуществлен в середине восьмидесятых годов открытием Дугласом Бойдом электроннолучевой топографии.

В электронно-лучевых томографах (ЭЛТ) используется луч электронов, который воздействует на рентгеновские лучи. Это помогло решить проблему механического ограничения в традиционных компьютерных томографах. ЭЛ сканеры позволяют визуализировать сокращающееся сердце и окружающие крупные сосуды. Высокая цена аппарата ограничивает его использование. Во всем мире до 2001 года компанией разработчиком Imatron было поставлено лишь 150 сканеров. В настоящее время все права на производство электронно-лучевых томографов находятся у GE Medical.

В отличие от предыдущего открытия, разработка спирального сканирования революционизировало всю область. Этот рывок случился в 1989 году. На то время все компьютерные томографы работали по одной схеме «шаг-выстрел». «Выстрел» проводился при одном вращении рентгеновского излучателя, затем стол с пациентом перемещался в следующую позицию, так проводилось исследование.

Излучатель спиралевидного КТ вращается постоянно, проводя послойное сканирование по одной непрерывной спирали. Спиралевидное вращение и тонкий слой среза привело к уменьшению времени сканирования и увеличение разрешения изображения при незначительном количестве артефактов.

Пионером в этой области была компания Siemens. Исследовательская группа под руководством профессора Вилли Календера впервые разработала и внедрила эту методику на немецких аппаратах. Затем технологию спирального КТ начала использовать компания GE и прочие производители компьютерных томографов.

Следующий революционный рывок произошел в 1998 году. Одна за другой компании Toshiba, Siemens и GE представляла технологии мульти-срезового сканирования. Так началась гонка среди производителей, которая растянулась на десятилетия. Цель гонки – создание сканера, который регистрирует все больше и больше срезов за один поворот.

Четырех срезовые томографы заменили восьми срезовые. Новый виток гонки и создаются томографы с 16 и 32 срезами. В середине 2000 годов производители сделали невозможное – доступный компьютерный томограф на 64 среза. Это вершина срезовых войн. Теперь сканер возможно использовать в кардиологии и ангиологии.

Четырех срезовые сканеры Toshiba, GE и Siemens широко известны, как приборы, которые начали новую эру в КТ визуализации. Но и они имели предшественников. Израильская компания Elscint выпустила компьютерный двух срезовый томограф CT-Twin на 7 лет раньше предшественников. Эта компания и разработала принципы мульти срезового сканирования. Но позднее Philips начала претендовать на это открытие. Причина заключается в путаной истории покупки и слиянии компаний.

Испытывая финансовые трудности копания Elbit Medical Imaging, партнер Elscint, распродал свои активы в конце 90-х годов. Один из главных держателем акций стала компания Picker International. В 1999 году компания Picker была переименована на Marconi Medical Systems, которую спустя 2 года и купил Philips. Это и положило начало спору о первых разработчиках многосрезового сканирования.

Если пользоваться этой логикой, то компания GE может претендовать на разработку самого компьютерного сканера. В 1980 GE купила EMI, которая в то время уже стала называться Thorn EMI. Тем не менее компания GE не претендует на лавры первооткрывателя.

Продолжение следует

Бренды