(Пенсильвания, США) инженер-химик Пол Лотербур (1929–2007) в момент озарения не нацарапал на салфетке изображение «предка» аппарата, который сегодня мы называем магнитно-резонансным томографом. Пол Лотербур говорил о зевгматографии (от греческого «зевгма», упряжь, слияние), подразумевая сочетание двух видов физического воздействия: магнитного поля и радиочастоты, которые вступают в резонанс. Поначалу речь шла о двухмерных изображениях. И первым живым существом, которое прошло «зевгматограмму» Пола Латербура, был найденный его дочерью на пляже моллюск.[3] Но самым важным достижением на тот момент стал снимок двух пробирок с водой, но не простой, а тяжелой. Они были помещены в стакан с обычной водой, и на снимках была видна разница.
С точки зрения Пола, это означало прорыв и открывало небывалые возможности для исследования человеческого организма, который состоит преимущественно из жидкости. Пол Лотербур, к тому моменту хорошо известный ученый химик, подготовил статью и подал ее в журнал Nature. Но редактору не понравились «мутные изображения» (это были первые томограммы, или в терминологии Лотербура зевгматограммы), да и сама идея показалась недостаточно значимой. Тогда раздосадованный ученый произнес известную фразу: «Всю историю науки за последние 50 лет можно написать по статьям, непринятым к публикации в Science или Nature!». Он требовал пересмотреть это решение, и два года спустя исследование все же было опубликовано.
В 2003 году Полу Латербуру за это изобретение была вручена Нобелевская премия. Он разделил ее с британским ученым Питером Мансфилдом, который сумел многократно ускорить получение изображения. Изначально томограмма могла занимать часы, в зависимости от размера объекта.
Еще в 70-е Пол Лотербур хотел запатентовать свое изобретение, но университет Нью-Йорка, где он проводил основные работы, не счел нужным это делать, не ожидая никакой коммерческой выгоды от изобретения. «Не самое дальновидное решение», — сдержанно отозвался об этом профессор Лотербур, получая Нобелевскую премию.
Но интересно, что другой человек, Реймонд Дамадиан, тоже исследователь, который примерно в те же годы проводил похожие эксперименты, создал реально действующий, коммерчески доступный аппарат. Открыл производство МРТ и получил все финансовые дивиденды. Он запатентовал технологию в отличие от Пола Лотербура, но не стал лауреатом Нобелевской премии и был очень уязвлен этим. Он писал открытые письма в крупнейшие мировые журналы и газеты, что Нобелевская премия вручена за его изобретение другим людям. Но решение Нобелевского комитета осталось неизменным.
МРТ позволило увидеть совершенно другое. Моя кандидатская диссертация была посвящена изучению активности коры головного мозга с помощью функциональной МРТ (собственно, ее изобрел сэр Питер Мэнсфилд). С помощью МРТ и КТ (о ней речь пойдет дальше) мы быстро и четко видим структуру. С помощью фМРТ мы можем увидеть функцию: как кровоснабжается мозг, какие отделы коры активизируются, когда человек двигает пальцами или видит изображение, или чувствует запах. С помощью МРТ можно уйти на уровень физиологии, химии, сделать неинвазивную биопсию, посмотреть химический состав ткани мозга — это захватывающие, удивительные возможности.
Ставшая сегодня всем известной аббревиатура КТ (еще пару лет назад журналисты умудрялись расшифровывать ее как «котэ», очевидно думая о котиках) — это огромный шаг в развитии рентгенологии и во многих случаях замена рентгенодиагностики. Первый компьютерный томограф был создан почти одновременно с первым магнитно-резонансным.
Принцип действия компьютерного томографа — рентгеновское излучение (в отличие от магнитно-резонансного). Но почему томография? Что это слово означает? «Томи» означает разделение, разрезание. И первые томографии (разумеется, не компьютерные) проводил… Леонардо де Винчи, когда изображал структуру тела в формате послойной анатомии. Любой врач, проходивший курс анатомии в медицинском институте, знает, насколько важно увидеть именно изображение срезов человека, его органов, чтобы детально увидеть нарушения. Через триста с лишним лет после Леонардо первым в России этот подход применил Николай Иванович Пирогов (1810–1881), создав ледяную анатомию. Пожалуй, ее можно назвать прообразом современной томографии.
Зимой 1850–1851 годов в Обуховской больнице в Санкт-Петербурге он изучал анатомию на замороженных телах и создал уникальный атлас «ледяной анатомии», где детально показаны все соотношения органов. Это было около 1000 рисунков и 240 таблиц. Эти срезы тогда совершенно буквально именовались «распилами», поскольку именно так они и добывались. Когда к 1859 году было подготовлено полное издание на латыни, оно составило четыре тома. Ледяную анатомию Пирогова хорошо знали и применяли и за рубежом.
И вот, сто лет спустя… В 1960-х, под музыку Beatles во всю шла разработка компьютерной томографии. И музыка Beatles здесь не просто признак времени. Изобретатель компьютерного томографа Годфри Хаунсфилд (1919–2004), удостоенный за это изобретение Нобелевской премии 1979 года в области медицины, работал в Electrical and Musical Industry Ltd (EMI), которой принадлежала и сеть звукозаписывающих студий, подаривших миру хиты ливерпульской четверки.
Надо сказать, что появление компьютерного томографа спасло не только миллионы пациентов в отдаленной перспективе, это изобретение также спасло карьеру самого Годфри Хаунсфилда, так как к концу 60-х компания стала терять интерес к проектам инженера, и ему было необходимо срочно предложить что-то невероятное. Он рассказал об идее компьютерной программы, которая соединила бы рентген-изображения, полученные одновременно под разными углами для формирования объемного изображения. Идея получила одобрение британского министерства здравоохранения, и был выделен грант. Так, в 1971 году в больнице в Уимблдоне появился первый компьютерный томограф. Поначалу он был предназначен для исследования исключительно мозга: первым делом КТ был испытан на препарате человеческого мозга, следующим «пациентом» стал коровий мозг из ближайшей мясной лавки, затем Хаунсфилд решил испытать аппарат на себе. В 1972 году начался серийный выпуск аппаратов для компьютерной томографии головы. КТ-сканеры для тела были разработаны к 1975 году.
В первых компьютерных томографах вокруг пациента вращался весь аппарат, источник рентгеновских лучей. Сейчас, как многие, наверное, видели, в томографе вращается рентгеновская трубка, сам аппарат остается неподвижным. В результате из самых разных точек, в разной проекции создается множество изображений, и с помощью очень сложных методов реконструкции формируется томограмма.
На самом деле в любом случае, даже когда мы проводим классическое рентгеновское исследование, мы обязательно делаем снимок в двух проекциях. Потому что если все структуры накладываются на одну плоскость, мы не видим соотношения органов и не понимаем, даже если нашли, например, в грудной клетке какой-то очаг, он находится спереди от сердца или сзади. Для этого делается снимок в боковой проекции. Но на рентгенограмме этот очаг все равно накладывается на все остальные структуры — ребра, средостений, сосуды, нервные пучки — словом, разглядеть детали довольно сложно. Логичный шаг дальше — получить не 2 проекции, а 360, с каждого градуса окружности. И так изображение всех органов.
Таким образом, томография позволяет дифференцировать все структуры внутри. Это резко повышает контрастность в
