Allan MacLeod Cormack (1924-1998): Objevitele počítačové tomografie axiální

To není moc přehnané říci, že to, co (Godfrey) Hounsfield a vím o medicíně a fyziologii by mohlo být napsáno na malém předpis formulář.

– Allan Cormack, ve své Nobelově adrese

z historických dob, lidské smysly, jako je dotek, čich a zrak, sloužily jako primární nástroje lékaře ve fyzické diagnostice. Evoluce medicíny v reálném smyslu znamenala evoluční zdokonalení těchto smyslů, jako je zlepšení sluchu pomocí stetoskopu nebo ultrasonografie. Pre-eminent mezi položky, vyčistili jsme je vizuální augmentace, které nám umožní vidět věci, které jsou normálně skryté od pohledu. Nahlédnout za kůži, brzy vivisektory, které vyvrcholily v Dr. Andreas Vesalius v 16. století, se k odvážné pitvy pro studium složek lidského těla. V současnosti, student lékaři studovat polohu a strukturu tkání a orgánů v prváku anatomie tříd, pak jít na analýzu chirurgické vzorky a pitev na patologii tříd.

Wilhelm Roentgen objev rentgenových paprsků v roce 1895, pro kterého on vyhrál Nobelovu Cenu ve Fyziologii nebo Medicínu v roce 1901, za předpokladu, že průlom pro překonávání povrchnosti pohledu a dovoleno lékaře, aby doslova pohled na „vnitřnosti“ živého pacienta. Tento průkopnický diagnostický zázrak si od té doby drží své ctěné postavení, navzdory své neschopnosti ukázat vnitřní struktury ve třech rozměrech, zejména měkkých tkání. Například, lékař může vidět obrysy nádoru nebo zkreslené kulový kloub kostra, ale nemožnost zobrazit strukturu ve třech rozměrech omezuje plné uznání patologie.

MUŽ S ŘEŠENÍM,

Počítačové axiální tomografie (CAT), všudypřítomné KOČKY nebo počítačová tomografie (CT), byl převratný objev, který umožnil lékaři k zobrazení vnitřek lidského těla ve třech rozměrech bez použití invazivní prostředky. Mužem s řešením byl Allan MacLeod Cormack, fyzik s doktorem filozofie ani doktorem medicíny, který zaslouženě sdílel Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu z roku 1979 za objev CT. Cormack se narodil 23.února 1924 v jihoafrickém Johannesburgu skotské matce Amelii Macleodové a otci Georgi Cormackovi. Jeho matka byla učitelka a jeho otec inženýr, a emigrovali do Jižní Afriky těsně před první světovou válkou. Volný čas trávil horolezectvím v pohoří provincie Západní Kapsko nebo stolovou horou na dvorku. V astronomii prý pohltil populární díla Sira Arthura Eddingtona a Sira Jamese Jeans, britských astrofyziků. Ve své autobiografii připisuje těmto autorům svou zálibu v matematice a fyzice. Museli být inspirací, která podnítila jeho kariéru ve fyzice a jeho následný objev CT.

po dokončení střední školy navštěvoval Cormack univerzitu v Kapském Městě. Stejně jako jeho otec a bratr studoval elektrotechniku, ale po několika letech přešel na fyziku, v roce 1944 dokončil bakalářský titul a následující rok magisterský titul se specializací na krystalografii. Cormack se poté přestěhoval do Cavendish Laboratory na St John ‚ s College v Cambridge ve Velké Británii jako student výzkumu, který pracoval pod profesorem Otto frischem v letech 1947 až 1949. Tam se setkal s Američankou, jeho budoucí manželkou Barbarou Seaveyovou, údajně během jedné z přednášek Nobelova fyzika Paula Diraca o kvantové mechanice. Navrhl manželství, ale byl zlomený, takže se vrátil na fyzikální oddělení v Kapském Městě, aby si zajistil práci i nevěstu. To však přišlo s obětí, protože jeho nová pozice postrádala cyklotron pro jeho výzkumnou práci. Jeho působení na univerzitě v Kapském Městě v letech 1950 až 1956 bylo poněkud osamělé, protože v té době bylo v Jižní Africe jen velmi málo jaderných fyziků, nejbližší je více než 900 km daleko. Přesto byl produktivní a jeho studenti, zejména vysokoškoláci, byli inspirováni jeho přednáškami.

Z FYZIKY NA RADIOLOGII

Na začátku roku 1956, Cormack sloužil jako rezident, lékařský fyzik v oddělení radiologie u Kapského Města, Groote Schuur Hospital, hlavní fakultní nemocnici Univerzity v Jižní Afrika je lékařské školy. Později se proslavil první transplantací lidského srdce, kterou tam provedl Dr. Christiaan Barnard. Cormack, jediný dostupný vyškolený jaderný fyzik, dohlížel na používání radioizotopů a kalibraci filmových odznaků používaných ke sledování expozice nemocničních pracovníků radiaci. Byl také svědkem toho, jak bylo záření používáno při diagnostice a léčbě rakoviny. Zatímco Cormack je primární zájem byl částicové fyziky, on stal se fascinovaný zobrazovací technologie a její nedostatky, a začal sérii experimentů na budování radiační průřezový pohled na biologické systémy. Výsledkem byly dvě základní vědecké práce publikované Samostatně v letech 1963 až 1964 v časopise Journal of Applied Physics, které tvořily základní teoretický základ pro CT skenování. Bohužel, jsou generovány téměř žádný zájem z vědecké komunity v době, kdy i přes potenciální odhalení dříve neviditelná, nebo jen sotva viditelná průřezy těle in vivo.

Cormack práce byla přerušena volno na Harvard University, Cambridge, Massachusetts, Spojených Státech, v 1956-1957. Ve své autobiografii napsal, že když s ním jeho žena přišla do divočiny Afriky, bylo rozumné, aby s ní šel do divočiny Ameriky na své první volno. Harvard měl také cyklotronovou laboratoř, která byla před rokem 1961 používána téměř výhradně pro výzkum fyziky. Allan nastoupil na fakultu Tufts University v Bostonu jako odborný asistent a v roce 1966 se stal naturalizovaným občanem Spojených států. Jeho hlavní resortní zájmy byly ve studiu a výuce jaderné a částicové fyziky. V letech 1956 až 1964 prováděl většinu svého výzkumu vývoje kočky ve svém volném čase, ale jeho studie se staly neaktivní kvůli nezájmu jeho kolegů o jeho práci. V letech 1970-1972 se však zájem o zobrazovací techniky zvýšil a jeho nadšení se znovu rozvířilo. To vyvrcholilo v jeho objev CT a případné vítězství a sdílení Medicína/Fyziologie Nobelovy Ceny Sir Godfrey Newbold Hounsfield, který vynalezl kvantitativní měřítko pro popis radiodensity.

CAT SCAN

CT využívá sériové záznamy průřezových rentgenových snímků k výrobě počítačem zpracovaných kompozitů skenovaného objektu. Digitální zpracování geometrie se pak používá k dalšímu generování trojrozměrného objemu vnitřku objektu. Termín CT se často používá k označení rentgenového CT, protože je to nejčastěji známá forma. Existují však i jiné typy CT, jako je pet (pozitronová emisní tomografie) a SPECT (jednofotonová emisní počítačová tomografie). V roce 2015 bylo ve Spojených státech provedeno více než 80 milionů ct postupů a obavy z malignit vyplývajících z ozáření CT zůstávají nepotvrzené. Ačkoli se nejčastěji používá v medicíně, CT se také používá v nelékařských oborech, jako je testování materiálů a zobrazování obsahu archeologických vzorků, sarkofágy nebo keramika.

DALŠÍ VYZNAMENÁNÍ A OCENĚNÍ

Na Tufts, Cormack postupoval nahoru akademické žebříku na katedře fyziky, aby se stal mimořádným a poté řádným profesorem. Navzdory tomu, že nemá doktorát, jeho povýšení a případné předsednictví oddělení svědčí o jeho pozoruhodných výzkumných objevech. V roce 1978 obdržel medaili Hosea Ballou za význačnou službu od Tufts a zlatou medaili Za zásluhy na univerzitě v Kapském Městě. Byl členem Národní Akademie Věd, členem Americké Fyzikální Společnosti a členem Americké Akademie Umění a Věd. Když v roce 1980 odešel do důchodu, Tufts mu udělil čestný doktorát a udělil mu nejvyšší profesní hodnost, univerzitní profesor. V roce 1990 mu americký prezident George Bush udělil národní medaili vědy ve fyzikálních vědách „za jeho vědeckou práci včetně vývoje počítačové tomografie; a jako učenec a učitel, zejména vysokoškoláků“.

Cormack a jeho manželka byli rodiči syna Roberta a dvou dcer Margaret a Jean. Své roky odchodu do důchodu prožil ve městě Winchester, New Hampshire, užívat si „vybavení Nové Anglie, zejména léta poblíž, V A na jezeře Winnipesaukee, New Hampshire“.

Cormack zemřel na rakovinu dne 7. Května 1998, ve věku 74 let, a byl posmrtně udělen Řád Mapungubwe, Jižní Africe je nejvyšší čest, ve zlaté kategorii.