Historie: CT – počítačová tomografie

Počítačová tomografie je z medicínského hlediska v dnešní době již běžně dostupná a velmi sofistikovaná vyšetřovací metoda, která s použitím rentgenového záření a matematické analýzy dokáže zobrazit vnitřní strukturu snímaného objektu. Ačkoli je skenování počítačovou tomografií spojeno s vědou a technologií, mnohé by překvapilo, že její skromné začátky by mohly mít kořeny v rokenrolu. 

CT - počítačová tomografie

Vynálezcem počítačového tomografu je sir Godfrey Hounsfield. Nejmladší syn z pěti dětí Thomase Hounsfielda se narodil v srpnu roku 1919. V prostředí farmy v oblasti středoanglického Nottinghamshire nacházel malý Godfrey mnoho příležitostí k nejrůznějším dobrodružným výpravám a důmyslnému zkoumání. Stavěl elektrické nahrávací přístroje, pro vesnické kino sestrojil promítačku, výbuchem acetylenu vystřeloval vodou naplněné sudy do výše až 300 metrů. Přes zřejmé vlohy pro fyziku a matematiku Godfrey k vynikajícím žákům na Magnusově střední škole nepatřil. Po vypuknutí druhé světové války vstoupil do Royal Air Force jako radarový instruktor a přesunul se přes Royal College of Science do Cranwell Radar School.

V roce 1949 vstoupil Godfrey Hounsfield do služeb společnosti Electrical and Musical Industries (EMI), jejímž sídlem bylo město Hayes na západním okraji Londýna. Kořeny společnosti EMI sahají do konce 19. století, kdy došlo k vynálezu gramofonové metody záznamu a reprodukce zvuku pomocí disků. Samotná EMI vznikla v době velké hospodářské krize v roce 1931 spojením dvou společností (Gramophone Company a The Columbia Graphophone Company). Hudební průmysl zažíval ve 20. století boom v 50. a 60. letech, ale vraťme s k siru Hounsfieldovi, neboť byla to právě EMI, která v té době bohatla z prodeje nahrávek skupiny The Beatles. Nákladný výzkum podporovaný společností EMI se zrodil v Hounsfieldově hlavě při víkendové procházce po venkově, právě když Beatles ve studiu EMI na Abbey Road připravovali k vydání slavné album „Sgt. Pepper’s Lonely Hearts Club Band“ – v červnu 1967. Hounsfield přemítal o svém výzkumu radarových systémů vysílajících rádiové vlny z ústředního bodu všemi směry a pátrajících po strukturách kolem sebe a napadlo ho: „Proč nezkusit obrácený přístup – vysílání zvnějška a odhalování skrytých struktur uvnitř? Rozhodl se zkoumat trojrozměrné předměty jako série dvojrozměrných řezů pomocí paprsků X, při čemž bude v řezech měřit útlum záření ve všech směrech jeho průchodu a obraz každého řezu i trojrozměrný obraz předmětu pak rekonstruovat v počítači. Jako zaměstnanec průmyslové společnosti a bytostně samotářský vynálezce zůstával Hounsfield vzdálen od výzkumné činnosti a pracovních styků jiných badatelů na tomto poli. Valný přehled neměl ani o příslušné literatuře. Neznal článek děčínského rodáka a vídeňského matematika Johanna Radona z roku 1917 o rekonstrukci obrazu prostorového předmětu z nekonečného počtu plošných průmětů. Neznal publikaci losangeleského neurologa Williama Oldendorfa z roku 1961, představující prototyp jednoduchého tomografu, v němž zdroj záření i detektor kolem zkoumaného předmětu rotují. Neznal ani práci Amerického fyzika Allana Macleoda Cormacka z let 1963 a 1964, která ukazovala, že změny v hustotě tkáně lze vypočítat z rentgenových dat, avšak kvůli omezením ve výpočetním výkonu nebyl v 60. letech zkonstruován žádný stroj. Nezávisle na všech tedy s užitím záření gama a počítačů na tehdejším raném stupni vývoje zahájil v roce 1967 výzkum, pro nějž si opatřil lože soustruhu a zdroj soustředěného záření gama (americium 241) k rotaci kolem snímaných předmětů (láhve, kousky plexiskla, později frontální řez mozkem vyňatým z lebky). Výsledkem zhruba 28 000 měření v 9 dnech a 2,5hodinové rekonstrukce počítačem při tloušťce řezu 13 mm, době snímání přes 4 minuty, rekonstrukční době 20 sekund a rozlišení 80 × 80 zobrazovacích bodů-pixelů po 3 × 3 mm byl obraz s kontrastem dostatečným k rozlišování šedé a bílé mozkové hmoty. Zdroj záření gama později Hounsfield nahradil rentgenkou a dosáhl zkrácení doby měření na 9 hodin. Tento vynález-metoda příčné axiální tomografie byl v roce 1968 patentován. V časných sedmdesátých letech 20. století valná většina tehdy vysoce konzervativní radiologické obce lpěla na starých rentgenových obrázcích a přínos Hounsfieldova vynálezu nebyla schopna docenit. Jeho snímky nevyvolaly velký zájem ani na Evropském radiologickém kongresu v Amsterdamu v létě 1971. Ke všemu ještě publikaci jeho článku zhatila stávka britských poštovních zaměstnanců.

CT - počítačová tomografieDne 1. října 1971 ve wimbledonské Nemocnici Atkinsona Morleye provedl první klinické vyšetření člověka výpočetní tomografií, k němuž neuroradiolog James Ambrose vybral ženu s podezřením na tumor v mozkovém čelním laloku. Vyšetření CT zřetelně ukázalo cystu a také u následující desítky pacientů odhalila metoda spolehlivě choroby mozku v různých formách. Na konci roku 1973 byl na trh uveden první komerční snímač EMI CT 1000 s dobou snímání sníženou na 20 s a počtem detektorů zvýšeným na 30, což umožnilo rekonstrukci obrazu s rozlišením 320 × 320 pixelů (současné CT systémy mohou za specifických podmínek provést celotělový scan za 1 sekundu, využívají sadu až 320 detektorů a rozlišení 1048 x 1048 pixelů).

V roce 1979, kdy už na světě pracovalo kolem 1000 snímačů, byla udělena Nobelova cena za fyziologii nebo medicínu „za vývoj výpočetní tomografie.“ Laureáty se stali podle očekávání Hounsfield a pro mnohé nečekaně Cormack, Dne 8. prosince měl Hounsfield nobelovskou přednášku (Computed Medical Imaging. Med Phys 1980; 7: 283–290, Science 1982; 210: 22–28) a poprvé v životě potkal druhého laureáta. Plachý Hounsfield Cormacka požádal, aby tříminutovou nobelovskou přijímací řeč proslovil za oba. Cormack vyhověl a při banketu pak opět za oba řekl: „Bez velké nadsázky lze říci, že to, co Hounsfield a já víme o medicíně a fyziologii, by se vešlo na malý tiskopis receptu.“Po obdržení Nobelovy ceny Housnfieldova rada mladým zněla: “Nedělejte si starosti, když nemůžete složit zkoušky, pokud máte pocit, že jste tématu porozuměli”.

Závěrem nutno dodat, že obecně se má za to, jak výnosy z prodeje nahrávek The Beatles od EMI umožnily společnosti financovat její Centrální výzkumnou laboratoř (CRL) a podílet se na vývoji výpočetního tomografu. Někteří to definovali jako dar Beatles medicíně. V minulosti však na základě analýz vyšlo najevo, že tato tvrzení jsou mylná. Bez mzdových nákladů Godfreyho Hounsfielda a jeho týmu stál vývoj CT skeneru EMI přibližně 100 000 liber. Náklady britského DHSS (Department Of Health and Social Security) byly 606 000 liber. Finanční příspěvek DHSS do vývoje CT skeneru byl tedy výrazně větší než EMI. Pozitivním aspektem této mylné představy je, že uchovává ve veřejné paměti jméno společnosti, která vyvinula CT skener.

text: MUDr. Jana Svítilová
foto: iStock, MUDr. Vojtěch Suchánek
Skip to content