Перейти в начало сайта Перейти в начало сайта
Электронная библиотека «Наука и техника»
n-t.ru: Наука и техника
Начало сайта / Нобелевские лауреаты / Премия по физиологии и медицине
Начало сайта / Нобелевские лауреаты / Премия по физиологии и медицине

Научные статьи

Физика звёзд

Физика микромира

Журналы

Природа

Наука и жизнь

Природа и люди

Техника – молодёжи

Нобелевские лауреаты

Премия по физике

Премия по химии

Премия по литературе

Премия по медицине

Премия по экономике

Премия мира

Книги

Биологически активные

Доктор занимательных наук

Квантовый мир

Пионеры атомного века

Сын человеческий

Ученые – популяризаторы науки

Издания НиТ

Батарейки и аккумуляторы

Охранные системы

Источники энергии

Свет и тепло

Научно-популярные статьи

Наука сегодня

Научные гипотезы

Теория относительности

История науки

Научные развлечения

Техника сегодня

История техники

Измерения в технике

Источники энергии

Наука и религия

Мир, в котором мы живём

Лит. творчество ученых

Человек и общество

Образование

Разное

ХАУНСФИЛД (Hounsfield), Годфри

28 августа 1919 г. – 12 августа 2004 г.

Нобелевская премия по физиологии и медицине, 1979 г.
совместно с Аланом Кормаком

 

Английский ученый-физик Годфри Ньюболд Хаунсфилд родился в Ньюарке (графство Ноттингемшир). Его отец, Томас Хаунсфилд, работал инженером на сталелитейном заводе, но после первой мировой войны он купил небольшую ферму в Ноттингемшире. Как самый младший из пяти детей, Годфри редко участвовал в забавах братьев и сестер, поэтому он много времени проводил на ферме, превратив ее в площадку для игр. Находясь постоянно в окружении сельскохозяйственной техники, он с удовольствием изучал ее работу; из этого детского увлечения возникла склонность к инженерному делу. В юношеские годы Годфри сумел сконструировать планер, который запускал с крыши амбара, фонтан, насос которого приводился в действие ацетиленовым двигателем, а также патефон и радиоприемник.

В грамматической школе Ньюарка Х. интересовался в основном физикой и математикой. В 1939 г. он прошел курс обучения в Сити-Гилд-колледже в Лондоне, а в начале второй мировой войны был призван в Королевские воздушные силы и служил инструктором по радарной технике в Королевском колледже в Южном Кенсингтоне. Одновременно Х. читал лекции в военно-воздушной радиолокационной школе Кренвелла, где сконструировал широкоэкранный осциллограф и другие технические средства обучения. В 1945 г. его отметили специальной премией за заслуги во время войны, а в следующем году он демобилизовался.

Через год после увольнения Х. была предоставлена субсидия, позволившая ему поступить в электротехнический инженерный колледж Фарадея в Лондоне. После его окончания в 1951 г. он начал работать в компании EMI, проводившей исследования в области электроники для коммерческого использования. Во время службы в ВВС, имея дело с радарами и системами слежения за воздушными объектами, Х. заинтересовался электронно-вычислительной техникой. В 1958...1959 гг. группе специалистов, в которую он входил, удалось сконструировать первую в Англии стационарную транзисторную ЭВМ. Ранние транзисторные ЭВМ не имели особых преимуществ по сравнению с ламповыми. Х. удалось увеличить их быстродействие и мощность за счет созданной им системы, основанной, как он сам говорил, на управлении транзисторами с помощью магнитных полей.

В начале 60-х гг. Х. работал в ряде головных исследовательских лабораторий EMI над разработкой тонкопленочной технологии с целью увеличения объема памяти компьютеров EMI, однако от нее отказались по соображениям коммерческой нерентабельности. Х. также участвовал в создании компьютерных программ в области идентификации. Эти опыты натолкнули его на мысль разработать компьютер, который бы мог определять степень поглощения рентгеновских лучей биологическими тканями и тем самым наиболее полно использовать их возможности.

Медицинская радиология как наука возникла в конце XIX в., когда Вильгельм Рентген открыл лучи, названные им Х-лучами, получив с их помощью первые изображения различных объектов. При обычном рентгеновском изображении рентгеновские лучи проходят через исследуемую часть тела и попадают на рентгеновскую пленку. Поскольку кости поглощают больше энергии рентгеновских лучей, чем мягкие ткани, менее плотные, кости выглядят на проявленной пленке как светлые участки, называемые тенями. Мягкие ткани, накладывающиеся друг на друга, очерчиваются плохо. Вследствие этого разграничить нормальную и измененную мягкую ткань (например, опухоль) при обычной рентгенографии невозможно.

Алан Кормак, специалист по медицинской физике из Университета Тафтса (штат Массачусетс), с которым Х. не был знаком, в конце 50-х – начале 60-х гг. разработал математический метод для определения поглощения рентгеновских лучей биологическими тканями. Метод Кормака основывался на многочисленных измерениях поглощения тонкого рентгеновского пучка, проходящего через тело под различным углом, что давало возможность получить тонкий поперечный срез. Поскольку пучок зондировал определенный участок с многих точек, полученная информация отображала особенности поглощения каждой отдельной части этого участка. При обычном рентгеновском исследовании определяется лишь суммарное поглощение луча, достигающего пленки. Изображения тканей, лежащих по ходу луча, при этом «накладываются» друг на друга.

Метод Кормака позволил воссоздать изображение внутренних деталей строения тела на основе различного поглощения ими рентгеновских лучей. Работа Кормака хотя и была опубликована, но не привлекла внимания научной общественности, а его метод оставался примитивным лабораторным способом изучения скорее моделированных ситуаций, нежели биологических тканей. Кроме того, быстродействующие компьютеры.

способные выполнять большое число математических операций в секунду и необходимые для анализа полученных результатов, еще не были созданы, поэтому метод Кормака был трудоемким, требующим значительных затрат времени. Получение таких рентгеновских изображений срезов тела было названо томографией, от греческого tomos, означающего «рассечение». Постепенно, с развитием и доступностью быстродействующих компьютеров, метод стал известен как компьютерная аксиальная томография (КАТ) или КАТ-сканирование, называемая также компьютерной томографией (КТ) или КТ-сканированием.

В 1967 г. Х. независимо от Кормака начал работать над своей КАТ-системой, начав с гамма-лучей, как и Кормак, и разработал схему, очень похожую на схему Кормака. Для гамма-лучей сохраняется тот же принцип, что и для рентгеновских. Х. разработал несколько иную математическую модель, используя большой компьютер для обработки данных, и благодаря своему инженерному складу ума внедрил томографический метод исследования в практику.

Вначале время, необходимое для сканирования объекта, составляло 9 дней, что было связано с низкоинтенсивным источником гамма-лучей, требующим длительных экспозиций. Мощная рентгеновская трубка снижала время исследования до 9 часов. Удачные изображения были получены при обследовании головного мозга человека, головного мозга живого теленка и области почек свиньи. Контрастность полученных снимков была весьма четкой и позволяла оценить ткани головного мозга и других органов, но не было уверенности, что этот метод даст возможность отличить пораженные ткани от нормальных, например выявить опухоль. Для достижения этой цели в 1971 г. в госпитале Аткинсона Морли в Уимблдоне был сконструирован и смонтирован быстрый и сложный аппарат, первый клинический КАТ-сканер. В 1972 г. была сделана первая сканограмма головного мозга женщины с подозрением на его поражение, и полученное изображение отчетливо показало наличие темной округлой кисты. Постепенно были смонтированы более крупные и быстрые сканеры, которые уменьшили время сканирования сначала до 18 секунд, а затем до 3 секунд или менее, давая изображения различных органов с высокой разрешающей способностью.

Х. описал создание КАТ-приборов в сборнике ежегодных конференций Британского института в Лондоне и в декабре 1973 г. написал статью «Компьютеризированное поперечное аксиальное сканирование: томография» («Computerized Fransverse Axial Scanning: tomography»), в которой приводились результаты клинических исследований с помощью первого серийного сканера EMI СТ 1000. Сразу стало очевидно, что применение КАТ представляет значительный прогресс по сравнению с использованием других методов получения изображений биологических тканей. Этот метод позволял получить детали строения мягких тканей, ранее недоступных для исследования; он допускал с большей точностью выявлять такие изменения, как опухоли, и давал возможность точно измерить поглощение рентгеновских лучей различными тканями, что оказалось ценным для диагностики и лечения. Х. подсчитал, что КАТ-сканирование в сотни раз эффективнее по сравнению с обычным рентгеновским исследованием, потому что оно использует всю полученную информацию, в то время как первое фиксирует только один ее процент. Кроме того, сканер более чувствителен и требует меньше энергии рентгеновских лучей на один кадр, чем стандартная рентгенологическая аппаратура, хотя суммарное облучение у них приблизительно одинаково, т. к. сканирование требует многократной экспозиции.

Промышленный КАТ-сканер состоит из источника рентгеновских лучей, сканирующего устройства, содержащего рентгеновскую трубку, детектора, компьютера для обработки данных, терминала и принтера для записи просчитанных изображений. Сканирующее устройство перемещается вокруг головы или тела, производя до миллиона отдельных измерений ослабления пучка под разными углами. (В некоторых приборах детекторы зафиксированы неподвижно, при этом вращается лишь один источник рентгеновского излучения.) Из этого колоссального объема информации компьютер воссоздает поперечные срезы исследуемых частей тела. Во время процедуры пациент перемещается вдоль продольной оси рамы сканирующего устройства. В результате обработки серии следующих друг за другом поперечных срезов реконструируется пространственное изображение органов.

В 1972 г. Х. был назначен руководителем отдела медицинских систем в EMI, а с 1976 г. являлся ведущим научным сотрудником этой компании. С 1978 г. он – член научного общества в Манчестерском университете.

Х. и Кормаку была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине 1979 г. «за развитие компьютерной томографии». Рассказывая о развитии компьютерной аксиальной томографии в Нобелевской лекции, Х. объяснил, что «метод воссоздания изображения разработан в результате практических шагов. Большая часть доступных математических методов в это время носила абстрактный характер и была малопригодна для практического использования».

Последующая работа Х. основывалась на дальнейшем усовершенствовании технологии КАТ и близких к ней диагностических методов, таких, как ядерный магнитный резонанс, недавно разработанный метод получения изображения, не использующий рентгеновские лучи.

Х. всю жизнь был холостяком. Он любил длительные прогулки, «шутливые беседы на отвлеченные темы», играл на пианино. Биология так никогда и не привлекла его внимание, он снова увлекся физикой.

Среди многих наград Х. – премия Мак-Роберта общества инженеров (1972), премия Баркла Британского института радиологии (1974), премия Альберта Ласкера за фундаментальные медицинские исследования (1975), медаль и премия Даддела Института физики (1976), премия Гарднеровского международного общества (1976). Он получил степень почетного доктора Базельского и Лондонского университетов. Х. – почетный член Королевского колледжа врачей и Королевского колледжа радиологов.

 

Ранее опубликовано:

Лауреаты Нобелевской премии: Энциклопедия: Пер. с англ.– М.: Прогресс, 1992.
© The H.W. Wilson Company, 1987.
© Перевод на русский язык с дополнениями, издательство «Прогресс», 1992.

Дата публикации:

4 мая 2001 года

Электронная версия:

© НиТ. Лауреаты Нобелевской премии, 1998

В начало сайта | Книги | Статьи | Журналы | Нобелевские лауреаты | Издания НиТ | Подписка
Карта сайта | Cовместные проекты | Журнал «Сумбур» | Игумен Валериан | Техническая библиотека
© МОО «Наука и техника», 1997...2017
Об организацииАудиторияСвязаться с намиРазместить рекламуПравовая информация
Яндекс цитирования
Яндекс.Метрика