L'ingénieur EMI Godfrey Hounsfield se tient à côté de son scanner CT en 1972. Images PA via Getty Images La possibilité d'objets précieux cachés dans des chambres secrètes peut vraiment enflammer l'imagination. Au milieu des années 1960, L'ingénieur britannique Godfrey Hounsfield s'est demandé si l'on pouvait détecter des zones cachées dans les pyramides égyptiennes en capturant les rayons cosmiques qui traversaient des vides invisibles.
Il s'est accroché à cette idée au fil des ans, qui peut être paraphrasé comme « regarder à l'intérieur d'une boîte sans l'ouvrir ». En fin de compte, Hounsfield a compris comment utiliser des rayons à haute énergie pour révéler ce qui est invisible à l'œil nu. Il a inventé un moyen de voir à l'intérieur du crâne dur et d'obtenir une image du cerveau mou à l'intérieur.
La première image de tomodensitométrie - une tomodensitométrie - du cerveau humain a été réalisée il y a 50 ans, le 1er octobre 1971. Hounsfield n'est jamais arrivé en Égypte, mais son invention l'a conduit à Stockholm et au palais de Buckingham.
La jeunesse de Godfrey Hounsfield ne laissait pas penser qu'il accomplirait grand-chose. Il n'était pas particulièrement bon élève. Jeune garçon, ses professeurs le décrivaient comme « gros ».
Il rejoint la Royal Air Force britannique au début de la Seconde Guerre mondiale, mais il n'était pas vraiment un soldat. Il était, cependant, un sorcier avec des machines électriques - en particulier le radar nouvellement inventé qu'il truquerait pour aider les pilotes à mieux rentrer chez eux dans l'obscurité, nuits nuageuses.
Après la guerre, Hounsfield a suivi les conseils de son commandant et a obtenu un diplôme d'ingénieur. Il a exercé son métier chez EMI - la société deviendrait plus connue pour vendre des albums des Beatles, mais a commencé en tant qu'industries électriques et musicales, avec un accent sur l'électronique et l'électrotechnique.
Les talents naturels de Hounsfield l'ont poussé à diriger l'équipe de construction de l'ordinateur central le plus avancé disponible en Grande-Bretagne. Mais dans les années 60, EMI voulait sortir du marché informatique concurrentiel et ne savait pas quoi faire avec le brillant, ingénieur excentrique.
Pendant des vacances forcées pour réfléchir à son avenir et à ce qu'il pourrait faire pour l'entreprise, Hounsfield a rencontré un médecin qui s'est plaint de la mauvaise qualité des radiographies du cerveau. Les radiographies simples montrent des détails merveilleux des os, mais le cerveau est une goutte de tissu amorphe - sur une radiographie, tout ressemble à du brouillard. Cela a amené Hounsfield à réfléchir à sa vieille idée de trouver des structures cachées sans ouvrir la boîte.
Hounsfield a formulé une nouvelle façon d'aborder le problème de l'imagerie de ce qui se trouve à l'intérieur du crâne.
D'abord, il diviserait conceptuellement le cerveau en tranches consécutives – comme une miche de pain. Ensuite, il a prévu de diffuser une série de rayons X à travers chaque couche, en répétant cela pour chaque degré d'un demi-cercle. La force de chaque faisceau serait capturée du côté opposé du cerveau - avec des faisceaux plus forts indiquant qu'ils avaient voyagé à travers un matériau moins dense.
Ce graphique montre comment le faisceau de rayons X tranche à travers les couches du cerveau, orienté à chaque degré de 1 à 180 en demi-cercle. Edmund S. Higgins (CC BY-ND 4.0) Finalement, dans peut-être son invention la plus ingénieuse, Hounsfield a créé un algorithme pour reconstruire une image du cerveau basée sur toutes ces couches. En travaillant en arrière et en utilisant l'un des nouveaux ordinateurs les plus rapides de l'époque, il pouvait calculer la valeur de chaque petite boîte de chaque couche cérébrale. Eurêka !
Calculer la force de chaque rayon X une fois qu'il a traversé l'objet, et travailler en arrière avec un algorithme impressionnant, il est possible de construire une image. Edward S. Higgins (CC BY-ND 4.0) Mais il y avait un problème :EMI n'était pas impliqué dans le marché médical et n'avait aucune envie de se lancer. L'entreprise a autorisé Hounsfield à travailler sur son produit, mais avec un financement limité. Il a été forcé de fouiller dans la poubelle des installations de recherche et a bricolé une machine de numérisation primitive assez petite pour reposer sur une table à manger.
Même avec des analyses réussies d'objets inanimés et, plus tard, cervelle de vache casher, les pouvoirs en place chez EMI sont restés sous-estimés. Hounsfield avait besoin de trouver un financement extérieur s'il voulait procéder avec un scanner humain.
Hounsfield était un brillant, inventeur intuitif, mais pas un communicateur efficace. Heureusement, il avait un patron sympathique, Bill Ingham, qui a vu la valeur de la proposition de Hounsfield et a lutté avec EMI pour maintenir le projet à flot.
Il savait qu'il n'y avait pas de subventions qu'ils pourraient obtenir rapidement, mais a estimé que le ministère britannique de la Santé et de la Sécurité sociale pourrait acheter du matériel pour les hôpitaux. Miraculeusement, Ingham leur a vendu quatre scanners avant même qu'ils ne soient construits. Donc, Hounsfield a organisé une équipe, et ils se sont précipités pour construire un scanner humain sûr et efficace.
Pendant ce temps, Hounsfield avait besoin de patients pour essayer sa machine. Il trouva un neurologue quelque peu réticent qui accepta de l'aider. L'équipe a installé un scanner pleine grandeur à l'hôpital Atkinson Morley de Londres, et le 1er octobre 1971, ils ont scanné leur premier patient :une femme d'âge moyen qui présentait des signes de tumeur au cerveau.
Ce n'était pas un processus rapide - 30 minutes pour l'analyse, une promenade à travers la ville avec les bandes magnétiques, 2,5 heures pour traiter les données sur un ordinateur central EMI et capturer l'image avec un appareil photo Polaroid avant de retourner à l'hôpital.
Et il y avait là - dans son lobe frontal gauche - une masse kystique de la taille d'une prune. Avec ça, toute autre méthode d'imagerie du cerveau était obsolète.
La première tomodensitométrie clinique montre une tumeur cérébrale de la taille d'une prune visible dans le lobe avant gauche du patient. Il apparaît sur le scan sous la forme d'une tache sombre. Systèmes d'imagerie médicale :un guide d'introduction (CC BY 4.0)
EMI, sans expérience sur le marché médical, détenait soudain le monopole d'une machine très demandée. Elle s'est lancée dans la production et a d'abord très bien réussi à vendre les scanners. Mais d'ici cinq ans, plus gros, des entreprises plus expérimentées et dotées d'une plus grande capacité de recherche, telles que General Electric Co. et Siemens, produisaient de meilleurs scanners et engloutissaient les ventes. EMI a finalement quitté le marché médical - et est devenu une étude de cas expliquant pourquoi il peut être préférable de s'associer à l'un des grands au lieu d'essayer de faire cavalier seul.
L'innovation de Hounsfield a transformé la médecine. Il a partagé le prix Nobel de physiologie ou de médecine en 1979 et a été fait chevalier par la reine en 1981. Il a continué à inventer des inventions jusqu'à ses derniers jours en 2004, quand il est mort à 84 ans.
En 1973, L'Américain Robert Ledley a mis au point un scanner corporel qui pouvait imager d'autres organes, vaisseaux sanguins et, bien sûr, OS. Les scanners modernes sont plus rapides, fournir une meilleure résolution et surtout, faites-le avec moins d'exposition aux rayonnements. Il existe même des scanners mobiles.
D'ici 2020, les techniciens effectuaient plus de 80 millions d'analyses par an aux États-Unis. Certains médecins soutiennent que ce nombre est excessif et peut-être qu'un tiers sont inutiles. Bien que cela puisse être vrai, la tomodensitométrie a bénéficié à la santé de nombreux patients à travers le monde, aider à identifier les tumeurs et à déterminer si une intervention chirurgicale est nécessaire. Ils sont particulièrement utiles aux urgences pour une recherche rapide des blessures internes après des accidents.
Et vous vous souvenez de l'idée de Hounsfield sur les pyramides ? En 1970, des scientifiques ont placé des détecteurs de rayons cosmiques dans la chambre la plus basse de la pyramide de Khafré. Ils ont conclu qu'aucune chambre cachée n'était présente dans la pyramide. En 2017, une autre équipe a placé des détecteurs de rayons cosmiques dans la Grande Pyramide de Gizeh et a trouvé un mais inaccessible, chambre. Il est peu probable qu'il soit exploré de si tôt.
Les tomodensitogrammes modernes fournissent des images de résolution beaucoup plus élevée des « tranches » du cerveau que l'analyse originale de Hounsfield en 1971. La conversation Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Vous pouvez trouver le article original ici .
Edmund S. Higgins est professeur agrégé affilié de psychiatrie et de médecine familiale à la Medical University of South Carolina.
