Історія комп’ютерної томографії

Серед численних революційних подій і переломних моментів в медицині, особливе місце займає відкриття Х-променів. Завдяки цьому відкриттю лікарі отримали можливість побачити те, що раніше було приховано і недоступно для прижиттєвого дослідження. В даний час використання рентгенографії в діагностиці всіляких патологічних процесів вже є стандартною і невід’ємною частиною будь-якого комплексного обстеження.

Головні етапи історії комп’ютерної томографії:

1895р. V. Roentgen відкриває новий вид випромінювання (Х-промені);

1908р. Рентгенографія щелепи, проведена G. Scheier;

1917р. J.H. Radon дає математичне обґрунтування реконструкції зображення поперечного зрізу об’єкта за результатами вимірювань випромінювання, що пропускається;

1934р. В.І. Феоктистов створив перший рентгенівський томограф;

1935р. Н.О. Руссо створив перший флюорограф;

Кінець 40-х рр.  Томографічне дослідження навколоносових пазух і черепа, виконане Г.А. Авдєєвим і Н.А. Рабухіним;

1951р. R. Renn. робить перше повідомлення про появу ПЕТ-візуалізації;

1953р. S. Brawn і М. Swit здобули перше ПЕТ-зображення;

1956р. Фінські фахівці Соіла і Паатеро створили перший панорамний томограф;

1963р. A.M. Cormack описує методику розрахунку розподілу коефіцієнтів поглинання променів рентгена в тілі людини;

1972р. J.H. Hounsfield і А. Ambrose проводять перше медичне дослідження із застосуванням КТ;

1974р. У світі налічується  вже 60 КТ-систем для дослідження головного мозку;

1975р. Вводиться в експлуатацію перший комп’ютерний томограф для дослідження всього тіла;

1979р.  J.H. Hounsfield і A.M. Cormack отримують Нобелівську премію з медицини;

1989р. W.A. Calender і P. Vok проводять перше клінічне дослідження із застосуванням спірального комп’ютерного томографа;

1998р. З’являються перші 4-спіральні комп’ютерні томографи;

1998р. Випускається перша комбінована система ПЕТ-КТ, творцями якої є D.W. Towunsend і P. Nat;

1999р. Поява принципового нового  конусно-променевого комп’ютерного томографа (КПКТ);

2001р. З’являються 16-спіральні комп’ютерні томографи;

2004р. З’являються 64-спіральні комп’ютерні томографи

2004р. У світі налічується понад 40 000 комп’ютерних томографів для медичних досліджень;

2005р. З’являються мультиспіральні комп’ютерні томографи;

2010р. Створена чотиривимірна електронна томографія – техніка візуалізації динаміки тривимірних об’єктів в часі. Ця техніка дозволяє спостерігати за просторово-часовими характеристиками мікрооб’єктів.

Дослідження в радіобіології зобов’язане таким великим відкриттям:

Відкриття Вільгельмом Конрадом Рентгеном Х-променів:

Вільгельму Конраду Рентгену під час його великого відкриття було 50 років. Він керував тоді фізичним інститутом і кафедрою фізики Вюрцбургского університету. 8 листопада 1895 Вільгельм Рентген, як зазвичай, пізно ввечері закінчив експерименти в лабораторії. Погасивши світло в кімнаті, він помітив у темряві зеленувате світіння, що виходило від кристалів солі, розсипаних на столі. Виявилося, що він забув вимкнути напругу на катодній трубці, з якою працював в той день. Світіння негайно припинялося, як тільки відключався струм, і з’являлося при його включенні. Досліджуючи загадкове явище, Рентген прийшов до геніального висновку: при проходженні струму через трубку в ній виникає якесь невідоме випромінювання. Саме воно викликає світіння кристалів. Не знаючи природи цього випромінювання, він назвав його Х-променями. Виникший галас і небилиці не могли послабити інтересу до великого відкриття. Рентгенівські промені негайно стали не тільки предметом глибокого вивчення в усьому світі, але і швидко знайшли практичне застосування.

Одним з тих, хто цікавився природою «всепроникаючих» рентгенівських променів, був професор фізики Паризького музею природної історії Антуан Анрі Беккерель. Проявивши один раз залишену на столі фотопластинку, загорнуту в чорний папір, Беккерель виявив, що вона засвічена лише в тому місці, де лежала насипана сіль урану. Кілька разів повторивши спостереження при сонячній і похмурій погоді, вчений дійшов висновку, що уран довільно, незалежно від сонячного випромінювання, випускає невидимі оку «уранові промені».

Десятки дослідників після відкриття Вільгельма Конрада Рентгена були зайняті пошуком нових таємничих випромінювань. Вивчення цього явища стало предметом пристрасних пошуків великої польської вченої Марії Склодовської-Кюрі, а незабаром – і її чоловіка, не менш блискучого французького дослідника Пьєра Кюрі. 18 липня 1898 року подружжя Кюрі повідомили про відкриття нового радіоактивного елементу – полонію, названого в честь батьківщини М. Кюрі – Польщі, а 26 грудня М. Кюрі і Ж. Бемон – про відкриття другого радіоактивного елемента – радію.

Комп’ютерна томографія – метод неруйнівного пошарового дослідження внутрішньої структури об’єкта, був запропонований в 1972 році Годфрі Хаунсфілдом і Алланом Кормаком, відзначеними за цю розробку Нобелівською премією. Метод заснований на вимірюванні та складній комп’ютерній обробці різниці ослаблення рентгенівського випромінювання різними за щільністю тканинами. Для візуальної та кількісної оцінки щільності візуалізації методом комп’ютерної томографії структур використовується шкала ослаблення рентгенівського випромінювання, що отримала назву шкали Хаунсфілда (її візуальним відображенням на моніторі апарату є чорно-білий спектр зображення). Діапазон одиниць шкали («денситометрических показників, англ. Hounsfield units»), що відповідають ступеню ослаблення рентгенівського випромінювання анатомічними структурами організму, становить від -1024 до +3071, тобто 4096 чисел ослаблення. Середній показник у шкалі Хаунсфілда (0 HU) відповідає щільності води, негативні величини шкали відповідають повітрю та жировій тканині, позитивні – м’якій тканині, кістковій тканині та більш щільній речовині (металу).