EMI -ingenjören Godfrey Hounsfield står bredvid sin CT -skanner 1972. PA Images via Getty Images Möjligheten till värdefulla föremål gömda i hemliga kammare kan verkligen tända fantasin. I mitten av 1960-talet Den brittiska ingenjören Godfrey Hounsfield funderade på om man kunde upptäcka dolda områden i egyptiska pyramider genom att fånga kosmiska strålar som passerade genom osynliga hålrum.
Han höll fast vid denna idé genom åren, som kan omskrivas som att "titta inuti en låda utan att öppna den." I slutändan räknade Hounsfield ut hur man använder högenergistrålar för att avslöja vad som är osynligt för blotta ögat. Han uppfann ett sätt att se inuti den hårda skallen och få en bild av den mjuka hjärnan inuti.
Den första datortomografibilden - en CT -skanning - av människans hjärna gjordes för 50 år sedan, den 1 oktober, 1971. Hounsfield tog sig aldrig till Egypten, men hans uppfinning tog honom till Stockholm och Buckingham Palace.
Godfrey Hounsfields tidiga liv föreslog inte att han skulle åstadkomma mycket alls. Han var ingen särskilt bra elev. Som ung pojke beskrev hans lärare honom som "tjock".
Han gick med i British Royal Air Force i början av andra världskriget, men han var inte mycket av en soldat. Han var, dock, en trollkarl med elektriska maskiner-speciellt den nyuppfundna radaren som han skulle jury-rigga för att hjälpa piloter bättre hitta hem i mörker, molniga nätter.
Efter kriget, Hounsfield följde sin befälhavares råd och tog en civilingenjörsexamen. Han utövade sin handel på EMI - företaget skulle bli mer känt för att sälja Beatles -album, men började som Electric and Music Industries, med fokus på elektronik och elteknik.
Hounsfields naturliga talanger drev honom att leda teambyggandet av den mest avancerade stordator som finns i Storbritannien. Men vid 60 -talet, EMI ville ut från den konkurrenskraftiga datormarknaden och var inte säker på vad han skulle göra med den lysande, excentrisk ingenjör.
På en tvungen semester för att fundera över hans framtid och vad han kan göra för företaget, Hounsfield träffade en läkare som klagade över den dåliga kvaliteten på röntgenstrålar i hjärnan. Vanliga röntgenstrålar visar fantastiska detaljer om ben, men hjärnan är en amorf klump av vävnad-på en röntgenbild ser allt ut som dimma. Detta fick Hounsfield att tänka på sin gamla idé att hitta dolda strukturer utan att öppna lådan.
Hounsfield formulerade ett nytt sätt att närma sig problemet med att avbilda vad som finns inuti skallen.
Först, han skulle konceptuellt dela upp hjärnan i på varandra följande skivor - som ett bröd. Sedan planerade han att stråla en rad röntgenstrålar genom varje lager, upprepa detta för varje grad av en halvcirkel. Styrkan för varje stråle skulle fångas på motsatt sida av hjärnan - med starkare strålar som indikerar att de hade färdats genom mindre tätt material.
Denna grafik visar hur röntgenstrålar skär igenom hjärnlagren, orienterad vid varje grad från 1 till 180 i en halvcirkel. Edmund S. Higgins (CC BY-ND 4.0) Till sist, i kanske hans mest geniala uppfinning, Hounsfield skapade en algoritm för att rekonstruera en bild av hjärnan baserat på alla dessa lager. Genom att arbeta bakåt och använda en av era snabbaste nya datorer, han kunde beräkna värdet för varje liten låda i varje hjärnlager. Eureka!
Beräknar styrkan för varje röntgen när den har passerat genom objektet, och arbetar bakåt med en imponerande algoritm, det är möjligt att konstruera en bild. Edward S. Higgins (CC BY-ND 4.0) Men det var ett problem:EMI var inte involverad i den medicinska marknaden och hade ingen lust att hoppa in. Företaget tillät Hounsfield att arbeta med sin produkt, men med knapp finansiering. Han tvingades skrapa igenom skrotbehållaren på forskningsanläggningarna och kullade ihop en primitiv skannemaskin som var tillräckligt liten för att vila ovanpå ett matbord.
Även med framgångsrika skanningar av livlösa föremål och, senare, kosher kohjärnor, befogenheterna vid EMI förblev underväldigade. Hounsfield behövde hitta extern finansiering om han ville fortsätta med en mänsklig skanner.
Hounsfield var en strålande, intuitiv uppfinnare, men inte en effektiv kommunikatör. Lyckligtvis hade han en sympatisk chef, Bill Ingham, som såg värdet i Hounsfields förslag och kämpade med EMI för att hålla projektet flytande.
Han visste att det inte fanns några bidrag de kunde få snabbt, men resonerade att brittiska avdelningen för hälsa och social trygghet skulle kunna köpa utrustning för sjukhus. Mirakulöst, Ingham sålde dem fyra skannrar innan de ens byggdes. Så, Hounsfield organiserade ett lag, och de tävlade för att bygga en säker och effektiv mänsklig skanner.
Under tiden, Hounsfield behövde patienter för att testa sin maskin. Han hittade en något motvillig neurolog som gick med på att hjälpa. Teamet installerade en fullstor skanner på Atkinson Morley Hospital i London, och den 1 oktober 1971, de skannade sin första patient:en medelålders kvinna som visade tecken på en hjärntumör.
Det var ingen snabb process - 30 minuter för skanningen, en bilresa över staden med magnetband, 2,5 timmar bearbetar data på en EMI -stordator och tar bilden med en Polaroid -kamera innan han kör tillbaka till sjukhuset.
Och där var det - i hennes vänstra frontallapp - en cystisk massa ungefär lika stor som ett plommon. Med det, varannan metod för att avbilda hjärnan var föråldrad.
Den första kliniska CT-skanningen visar en hjärntumör i plommonstorlek som syns i patientens vänstra främre lopp. Det visas på skanningen som en mörk klump. Medical Imaging Systems:En introduktionsguide (CC BY 4.0)
EMI, utan erfarenhet av den medicinska marknaden, plötsligt hade monopol på en maskin i hög efterfrågan. Det hoppade i produktion och var till en början mycket framgångsrikt med att sälja skannrarna. Men inom fem år, större, mer erfarna företag med mer forskningskapacitet som General Electric Co. och Siemens producerade bättre skannrar och slängde upp försäljningen. EMI lämnade så småningom den medicinska marknaden - och blev en fallstudie om varför det kan vara bättre att samarbeta med en av de stora killarna istället för att försöka klara det ensam.
Hounsfields innovation förvandlade medicin. Han delade Nobelpriset för fysiologi eller medicin 1979 och blev till riddare av drottningen 1981. Han fortsatte att puttra med uppfinningar fram till sina sista dagar 2004, när han dog vid 84.
År 1973, Amerikanen Robert Ledley utvecklade en helkroppsskanner som kunde avbilda andra organ, blodkärl och, självklart, ben. Moderna skannrar är snabbare, ge bättre upplösning och viktigast av allt, gör det med mindre strålningsexponering. Det finns till och med mobilskannrar.
År 2020, tekniker utförde mer än 80 miljoner skanningar årligen i USA. Vissa läkare hävdar att antalet är överdrivet och kanske en tredjedel är onödigt. Även om det kan vara sant, CT -skanningen har gynnat hälsan hos många patienter runt om i världen, hjälpa till att identifiera tumörer och avgöra om kirurgi behövs. De är särskilt användbara på akuten för en snabb sökning efter inre skador efter olyckor.
Och kommer du ihåg Hounsfields idé om pyramiderna? År 1970 placerade forskare kosmiska stråldetektorer i den lägsta kammaren i Pyramiden i Khafre. De drog slutsatsen att ingen dold kammare fanns i pyramiden. År 2017, ett annat team placerade kosmiska stråldetektorer i den stora pyramiden i Giza och hittade en dold, men otillgänglig, kammare. Det är osannolikt att det kommer att utforskas när som helst snart.
Moderna CT -skanningar ger mycket högre upplösning bilder av "skivorna" i hjärnan än Hounsfields ursprungliga skanning 1971. Konversationen Den här artikeln är publicerad igen från Konversationen under en Creative Commons -licens. Du kan hitta originalartikel här .
Edmund S. Higgins är en associerad docent i psykiatri och familjemedicin vid Medical University of South Carolina.
