La prima TAC è stata 50 anni fa, cambiando la medicina per sempre

2021-10-01
L'ingegnere EMI Godfrey Hounsfield si trova accanto al suo scanner CT nel 1972. Immagini PA via Getty Images

La possibilità di oggetti preziosi nascosti in camere segrete può davvero accendere l'immaginazione. A metà degli anni '60, l'ingegnere britannico Godfrey Hounsfield si chiedeva se fosse possibile rilevare aree nascoste nelle piramidi egiziane catturando i raggi cosmici che passavano attraverso vuoti invisibili.

Ha mantenuto questa idea nel corso degli anni, che può essere parafrasata come " guardare dentro una scatola senza aprirla ". Alla fine Hounsfield ha capito come usare i raggi ad alta energia per rivelare ciò che è invisibile ad occhio nudo. Ha inventato un modo per vedere all'interno del cranio duro e ottenere un'immagine del cervello molle all'interno.

La prima immagine di tomografia computerizzata - una TAC - del cervello umano è stata fatta 50 anni fa, il 1 ottobre 1971. Hounsfield non è mai arrivato in Egitto, ma la sua invenzione lo ha portato a Stoccolma e Buckingham Palace.

L'innovazione di un ingegnere

I primi anni di vita di Godfrey Hounsfield non suggerivano che avrebbe realizzato molto. Non era uno studente particolarmente bravo. Da ragazzo i suoi insegnanti lo descrivevano come "grosso ".

Si arruolò nella Royal Air Force britannica all'inizio della seconda guerra mondiale, ma non era un gran soldato. Era, tuttavia, un mago con macchinari elettrici, in particolare il  radar di nuova invenzione che avrebbe usato per aiutare i piloti a ritrovare meglio la strada di casa nelle notti buie e nuvolose.

Dopo la guerra, Hounsfield seguì il consiglio del suo comandante e si laureò in ingegneria. Ha praticato il suo mestiere alla EMI - la società sarebbe diventata  meglio conosciuta per la vendita di album dei Beatles , ma ha iniziato come Electric and Music Industries, con particolare attenzione all'elettronica e all'ingegneria elettrica.

Il talento naturale di Hounsfield lo ha spinto a guidare il team che costruiva il computer mainframe più avanzato disponibile in Gran Bretagna. Ma negli anni '60, la EMI voleva uscire dal competitivo mercato dei computer e non era sicura di cosa fare con il geniale ed eccentrico ingegnere.

Durante una vacanza forzata per riflettere sul suo futuro e su cosa potrebbe fare per l'azienda, Hounsfield ha incontrato un medico che si è lamentato della scarsa qualità dei raggi X del cervello. I normali raggi X mostrano dettagli meravigliosi delle ossa , ma il cervello è una massa amorfa di tessuto: su una radiografia sembra tutto nebbia. Questo ha portato Hounsfield a pensare alla sua vecchia idea di trovare strutture nascoste senza aprire la scatola.

Un nuovo approccio rivela ciò che prima non si vedeva

Hounsfield ha formulato un nuovo modo di affrontare il problema dell'imaging di cosa c'è dentro il cranio.

In primo luogo, dividerebbe concettualmente il cervello in fette consecutive , come una pagnotta. Quindi progettò di irradiare una serie di raggi X attraverso ogni strato, ripetendo questo per ogni grado di un semicerchio. La forza di ogni raggio sarebbe stata catturata sul lato opposto del cervello, con raggi più forti che indicavano che avevano viaggiato attraverso materiale meno denso.

Questo grafico mostra come il raggio di raggi X taglia gli strati del cervello, orientati ad ogni grado da 1 a 180 in un semicerchio.

Infine, nella sua invenzione forse più geniale, Hounsfield ha creato un algoritmo per ricostruire un'immagine del cervello basata su tutti questi strati. Lavorando a ritroso e utilizzando uno dei nuovi computer più veloci dell'epoca, ha potuto calcolare il valore per ogni piccola scatola di ogni strato cerebrale. Eureka!

Calcolando l'intensità di ogni radiografia una volta che è passata attraverso l'oggetto, e lavorando a ritroso con un algoritmo impressionante, è possibile costruire un'immagine.

Ma c'era un problema: EMI non era coinvolta nel mercato medico e non aveva alcun desiderio di entrare. L'azienda ha permesso a Hounsfield di lavorare sul suo prodotto, ma con pochi fondi. È stato costretto a frugare nel cestino dei rifiuti delle strutture di ricerca e ha messo insieme una primitiva macchina di scansione abbastanza piccola da stare sopra un tavolo da pranzo.

Anche con scansioni riuscite di oggetti inanimati e, in seguito, cervelli di vacca kosher , i poteri di EMI sono rimasti delusi. Hounsfield aveva bisogno di trovare finanziamenti esterni se voleva procedere con uno scanner umano.

Hounsfield era un inventore brillante e intuitivo, ma non un comunicatore efficace. Fortunatamente aveva un capo comprensivo, Bill Ingram, che ha visto il valore nella proposta di Hounsfield e ha lottato con la EMI per mantenere a galla il progetto.

Sapeva che non c'erano sovvenzioni che potevano ottenere rapidamente, ma pensava che il Dipartimento della sanità e della sicurezza sociale del Regno Unito potesse acquistare attrezzature per gli ospedali. Miracolosamente, Ingram ha venduto loro quattro scanner prima ancora che fossero costruiti. Quindi, Hounsfield ha organizzato una squadra e hanno corso per costruire uno scanner umano sicuro ed efficace.

Nel frattempo, Hounsfield aveva bisogno di pazienti su cui provare la sua macchina. Trovò un neurologo un po' riluttante che accettò di aiutarlo. Il team ha installato uno scanner a grandezza naturale presso l' Atkinson Morley Hospital di Londra e il 1 ottobre 1971 ha scansionato il loro primo paziente: una donna di mezza età che mostrava segni di un tumore al cervello.

Non è stato un processo veloce : 30 minuti per la scansione, un giro in città con i nastri magnetici, 2,5 ore di elaborazione dei dati su un computer mainframe EMI e l'acquisizione dell'immagine con una fotocamera Polaroid prima di tornare di corsa in ospedale.

Ed eccola lì, nel lobo frontale sinistro, una massa cistica delle dimensioni di una prugna. Con quello, ogni altro metodo di imaging del cervello era obsoleto.

La prima TAC clinica mostra un tumore al cervello delle dimensioni di una prugna visibile nel lobo anteriore sinistro del paziente. Si presenta sulla scansione come una macchia scura.

Milioni di scansioni TC ogni anno

EMI, senza esperienza nel mercato medico, ha improvvisamente detenuto il monopolio di una macchina molto richiesta. È passato alla produzione e inizialmente ha avuto molto successo nella vendita degli scanner. Ma nel giro di cinque anni, aziende più grandi ed esperte con più capacità di ricerca come General Electric Co. e Siemens stavano producendo scanner migliori e divorando le vendite. EMI alla fine è uscita dal mercato medico ed è  diventata un caso di studio sul motivo per cui può essere meglio collaborare con uno dei grandi invece di cercare di farcela da solo.

L'innovazione di Hounsfield ha trasformato la medicina. Ha condiviso il Premio Nobel per la fisiologia o la medicina nel 1979 ed è stato nominato cavaliere dalla regina nel 1981. Ha continuato a lavorare con invenzioni fino ai suoi ultimi giorni nel 2004, quando è morto a 84 anni.

Nel 1973, l'americano Robert Ledley sviluppò uno scanner per tutto il corpo in grado di visualizzare altri organi, vasi sanguigni e, naturalmente, ossa. Gli scanner moderni sono più veloci, forniscono una migliore risoluzione e, cosa più importante, lo fanno con una minore esposizione alle radiazioni. Ci sono anche scanner mobili.

Entro il 2020, i tecnici eseguivano più di 80 milioni di scansioni all'anno negli Stati Uniti Alcuni medici sostengono che il numero è eccessivo e forse un terzo non è necessario. Sebbene ciò possa essere vero, la TAC ha giovato alla salute di molti pazienti in tutto il mondo, aiutando a identificare i tumori e determinare se è necessario un intervento chirurgico. Sono particolarmente utili nel pronto soccorso per una rapida ricerca di lesioni interne dopo incidenti.

E ricordi l'idea di Hounsfield sulle piramidi? Nel 1970 gli scienziati hanno posizionato dei rivelatori di raggi cosmici nella camera più bassa della Piramide di Khafre. Hanno concluso che nessuna camera nascosta era presente all'interno della piramide . Nel 2017, un altro team ha posizionato dei rilevatori di raggi cosmici nella Grande Piramide di Giza e ha trovato una camera nascosta, ma inaccessibile . È improbabile che venga esplorato a breve.

Le moderne scansioni TC forniscono immagini a risoluzione molto più elevata delle "fette" del cervello rispetto alla scansione originale di Hounsfield nel 1971.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Potete trovare l' articolo originale qui .

Edmund S. Higgins è professore associato affiliato di psichiatria e medicina di famiglia presso la Medical University of South Carolina.

Suggested posts

I ricercatori trovano il primo (potenziale) pianeta al di fuori della Via Lattea

I ricercatori trovano il primo (potenziale) pianeta al di fuori della Via Lattea

Utilizzando l'Osservatorio a raggi X Chandra, un team di scienziati ha scoperto quello che potrebbe benissimo essere il primo esopianeta al di fuori della Via Lattea. È enorme e potrebbe anche orbitare attorno a un buco nero.

Che cos'è un quadrato di Punnett?

Che cos'è un quadrato di Punnett?

Un quadrato di Punnett aiuta a prevedere i possibili modi in cui un organismo esprimerà determinati tratti genetici, come i fiori viola o gli occhi azzurri.

Related posts

8 oggetti di uso quotidiano originariamente inventati per le persone con disabilità

8 oggetti di uso quotidiano originariamente inventati per le persone con disabilità

Molti articoli apprezzati da persone di tutte le abilità sono stati originariamente progettati per aiutare le persone con disabilità. Ecco alcune invenzioni che potresti usare ogni giorno che erano originariamente per la comunità dei disabili.

6 grafici per aiutare a spiegare il cambiamento climatico

6 grafici per aiutare a spiegare il cambiamento climatico

La scienza è fuori scala. Il cambiamento climatico è arrivato e sta influenzando il pianeta. Ti diremo come e dove.

La plastica supererà il carbone nelle emissioni di carbonio negli Stati Uniti, dimostra lo studio

La plastica supererà il carbone nelle emissioni di carbonio negli Stati Uniti, dimostra lo studio

Un nuovo rapporto pubblicato da Beyond Plastics suggerisce che la plastica rilascerà più emissioni di gas serra rispetto alle centrali a carbone negli Stati Uniti entro il 2030.

Come Ben Franklin ha contribuito a innescare l'isteria del diavolo del Jersey

Come Ben Franklin ha contribuito a innescare l'isteria del diavolo del Jersey

Hai letto bene. Il padre fondatore Benjamin Franklin è in parte responsabile della leggenda del Jersey Devil. Ecco la strana storia.

Top Topics

Language