音乐公司的工程师发明了CT扫描仪

以下文章来源于悦智网 ，作者Joanna Goodrich

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这位发明家说，做CT就像让大脑“通过培根切片机”。

20世纪60年代，研究工程师高弗雷•豪斯菲尔德（Godfrey Houn-sfield）在度假期间偶然与一位医生聊天时，有了计算机断层扫描（CT）的灵感。那位医生抱怨说，大脑的X光图像太粗糙，而且只是二维的。

豪斯菲尔德在英国海斯的百代唱片工作。百代唱片最出名的可能就是生产销售披头士乐队的唱片，此外，该公司也开发电子设备。

假期结束回到工作岗位时，豪斯菲尔德想要开发能创建三维大脑图像的机器。该机器要能将狭窄的X射线束投射到人的头部，计算机则可使用由此产生的数据构建一系列横截面，这些横截面可以一起以3D形式展示大脑的情况。

豪斯菲尔德与神经放射学家合作制造了一台这样的机器，并于1971年首次对人脑做了一次CT。CT扫描现在被用于精确定位血栓、肿瘤和骨折位置等。

豪斯菲尔德因其发明而被提名为1979年诺贝尔生理学或医学奖的共同获得者。

最近，在这项技术的发源地英国海斯，豪斯菲尔德的扫描仪在百代唱片旧乙烯基工厂举行的仪式上获得了“IEEE里程碑奖”。IEEE英国和爱尔兰分会赞助了此次提名。

乐器和医疗设备

X光机在1896年问世后很快成为了医院的标配。它能拍出清晰的骨骼图像，因为骨骼结构致密，能很好地吸收X射线束，在胶片上显示白色。但射线会穿过大脑这种软组织器官，导致成像模糊不清。

在皇家空军服役时，豪斯菲尔德学习了电子和雷达的基础知识。1951年，他加入百代唱片，开发了制导武器系统和雷达。他对计算机的兴趣与日俱增，1958年参与设计了Emidec 1100，这是英国制造的首台商用全晶体管计算机。

该项目之后，豪斯菲尔德的主管警告他，如果他再提不出好的构思，他的工作将岌岌可危。

豪斯菲尔德回忆起与医生关于X射线图像局限的对话，然后提出了一个项目，最终使CT扫描仪问世。

虽然百代唱片没有开发或制造医疗设备，也没有兴趣进入这一领域，但豪斯菲尔德的主管相信他并批准了他的想法。该公司无法为这个项目提供全部资金，因此豪斯菲尔德向英国卫生和社会保健部申请并获得了约4万美元的拨款（按2023年的物价计算，约为30万美元）。

牛脑和人脑

豪斯菲尔德与神经放射学家詹姆斯•安布罗斯（James Ambrose）、路易斯•克雷尔（Louis Kreel）合作打造了第一个原型，该原型很小，可以放在桌上。他们在小猪身上测试了这台机器，成功获得其大脑的图像后，三人又制作了一台全尺寸扫描仪。

他们首先用保存在福尔马林中的人脑对CT扫描仪进行了测试。但正如《北加利福尼亚犹太新闻》上一篇关于该扫描仪的文章所说，这种实验对象并不理想，因为化学物质使脑组织严重硬化，与正常大脑不同。扫描仪要应用于有生命体征的患者，于是豪斯菲尔德和团队寻找了人脑的替代品。

他们采购了新鲜牛脑，但无法使用，因为屠宰前人们电击了牛使其昏迷，导致其大脑充血，阻碍了放射学家观察器官的结构。

安布罗斯建议使用犹太牛脑，因为它们没有受到电击，而是颈部被切开。这一过程排出了头骨中的血液，从而可以对大脑进行清晰的CT扫描。

几轮成功测试后，这台机器可以试用于人体了。1971年，安布罗斯工作的伦敦阿特金森莫利医院安装了该机器。第一位受试者是位女性，她有脑瘤的迹象。

她躺在了检查台上，X光片从她头顶上方一处穿过头骨，射中她头部下方竖架中的晶体探测器。X射线源和探测器均以1度的增量在她周围移动。转完180度后，它们停在了对方的起点。

由此，扫描仪得以在各层面上扫描大脑。西门子医学博物馆网站上有一篇关于该扫描仪的文章，豪斯菲尔德将其形容为让大脑“通过培根切片机”。

探测器记录了X射线信号，并将数据发送到了计算机。计算机利用物理学家阿伦•麦克里奥德•科马克（Allan MacLeod Cormack）的代数重建技术构建了大脑图像。诺贝尔奖关于该扫描仪的新闻稿表明，这项技术是通过填充矩阵来构建图像的，矩阵的每个正方形对应于被检查器官的一部分。晶体探测器的灵敏度是X射线胶片的100倍，因此其密度分辨率高得多，图像就更清晰。

构建这张图像耗时近3小时，图像显示患者的左额叶上有个李子大小的囊性肿块。

百代唱片开始生产CT扫描仪并向医院销售。但不到5年，通用电气、西门子和其他公司开始生产功能更强大的全身扫描仪。百代唱片最终因无法与其他制造商竞争而停止了生产。

科马克与豪斯菲尔德共同获得了1979年诺贝尔奖。

IEEE里程碑奖表彰的是世界各地杰出的技术成就，该奖项由IEEE历史中心颁发，由捐助者支持。

作者：Joanna Goodrich

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原标题：《音乐公司的工程师发明了CT扫描仪》

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