Годфри Хаунсфилд

Краткая биография

Жизнь и работа

Годфри Ньюболд Хаунсфилд родился 28 августа 1919 года в Ноттингемшире в Англии. Его отец был инженером, а затем занялся фермерством, поэтому будущий изобретатель с детства имел дело с машинами и механизмами. Хаунсфилда гораздо сильнее привлекало устройство техники, чем формальное обучение: он экспериментировал с электрическими приборами, строил различные устройства и пытался понять, как по косвенным признакам получить информацию о том, что непосредственно увидеть невозможно.

Во время Второй мировой войны Хаунсфилд служил в Королевских военно-воздушных силах и стал специалистом по радиолокационной технике. Он работал инструктором по радарам, а после войны получил инженерное образование в Faraday House Electrical Engineering College в Лондоне. Опыт с радиолокацией оказался важен для его дальнейшего мышления: радар тоже позволяет судить об объекте не по прямому наблюдению, а по измеренному сигналу и его математической обработке.

В 1951 году Хаунсфилд пришёл в исследовательское подразделение компании EMI. Сначала он занимался электроникой и вычислительной техникой, а в конце 1950-х руководил работой над одним из ранних британских транзисторных компьютеров. Позднее в Центральной исследовательской лаборатории EMI ему дали возможность искать новые направления. Его заинтересовала общая задача: можно ли восстановить внутреннее устройство объекта, если измерять проходящее через него излучение с разных направлений?

Обычный рентгеновский снимок представляет собой проекцию. Структуры, расположенные на разной глубине, накладываются друг на друга, и часть информации теряется. Идея Хаунсфилда состояла в том, чтобы сделать большое число измерений под разными углами, зарегистрировать, насколько рентгеновское излучение ослабляется на каждом пути через объект, а затем использовать компьютер для восстановления карты ослабления внутри отдельного поперечного слоя. Вместо плоской тени врач получал изображение среза тела.

Хаунсфилд начал с небольших экспериментальных систем и исследований образцов и органов. Для перехода к клиническому аппарату потребовалось сотрудничество инженеров, физиков и врачей. Особенно важную роль сыграл радиолог Джеймс Амброуз из Atkinson Morley’s Hospital. В 1971 году созданный в EMI прототип использовали для исследования пациента с патологией головного мозга. Первые изображения по современным стандартам были грубыми, а получение одного среза занимало минуты, но принцип работал: различия между мягкими тканями, которые трудно было различить на обычной рентгенограмме, становились видимыми.

В 1973 году Хаунсфилд подробно описал систему в British Journal of Radiology. Важно, однако, не превращать историю CT в рассказ об одном изобретателе. Физик Аллан Кормак независимо исследовал математическую задачу восстановления распределения поглощения из набора измерений и ещё в 1960-х годах опубликовал теоретические работы по этому принципу. Хаунсфилд, не опиравшийся при начале своей разработки на работы Кормака, превратил сходную фундаментальную идею в практически работающую рентгеновскую систему. В 1979 году Хаунсфилд и Кормак разделили Нобелевскую премию по физиологии или медицине «за разработку компьютерной томографии».

CT изменил сам способ получения медицинских изображений. Врач мог исследовать внутреннюю анатомию слой за слоем и различать небольшие изменения рентгеновского ослабления тканей без хирургического вмешательства. Позднее появились сканеры всего тела, значительно ускорилось получение данных, улучшилось пространственное разрешение, а последовательности срезов стало возможно преобразовывать в трёхмерные изображения. Но фундаментальная логика осталась той же: многочисленные внешние измерения превращаются вычислительным методом в карту внутренней структуры.

Имя Хаунсфилда сохранилось и в языке современной радиологии. Значения рентгеновского ослабления на CT обычно выражают в единицах Хаунсфилда — HU. В этой шкале вода имеет значение около 0 HU, а воздух — около −1000 HU; разные ткани и материалы занимают характерные диапазоны. Хаунсфилд продолжал работать с EMI и после создания первых томографов, был избран членом Лондонского королевского общества и в 1981 году посвящён в рыцари. Он умер 12 августа 2004 года. Его главный вклад оказался шире создания конкретного прибора: CT показала, как физическое измерение, математическая реконструкция и вычислительная техника могут вместе сделать невидимую внутреннюю структуру организма доступной для исследования.