Allan MacLeod Cormack (1924-1998): a számítógépes axiális tomográfia felfedezője

nem túlzás azt állítani, hogy amit (Godfrey) Hounsfield és én tudunk az orvostudományról és a fiziológiáról, azt fel lehetne írni egy kis receptre.

– Allan Cormack,

Nobel-beszédében a történelmi időkből az emberi érzékek, mint az érintés, a szaglás és a látás, az orvos elsődleges eszközei voltak a fizikai diagnózisban. Az orvostudomány fejlődése valódi értelemben ezen érzékek evolúciós finomítását jelentette, például a hallás javítását sztetoszkóppal vagy ultrahangvizsgálattal. Az általunk finomított tárgyak közül kiemelkedő a vizuális kiegészítés, amely lehetővé teszi számunkra, hogy olyan dolgokat láthassunk, amelyek általában el vannak rejtve. A korai vivisekcionisták, akik a 16.században Dr. Andreas Vesalius-ban csúcsosodtak ki, merész boncolásokkal tanulmányozták az emberi test összetevőit. Napjainkban a diákorvosok tanulmányozzák a szövetek és szervek helyét és szerkezetét az elsőéves anatómiai osztályokban, majd a patológiai osztályokban elemzik a sebészeti mintákat és a boncolásokat.

Wilhelm Roentgen röntgensugarak felfedezése 1895-ben, amelyért 1901-ben elnyerte a fiziológiai vagy orvostudományi Nobel-díjat, áttörést jelentett a látás felületességének leküzdésében, és lehetővé tette az orvos számára, hogy szó szerint megnézze egy élő beteg belsejét. Ez az úttörő diagnosztikai csoda azóta is tiszteletben tartja tisztelt pozícióját, annak ellenére, hogy képtelen három dimenzióban Megmutatni a belső struktúrákat, különösen a lágy szöveteket. Például egy orvos láthatja a daganat körvonalait vagy a csontváz torz gömbcsuklóját, de a szerkezet három dimenzióban való megtekintésének képtelensége korlátozza a patológia teljes elismerését.

a megoldással rendelkező ember

számítógépes axiális tomográfia (CAT), A mindenütt jelenlévő CAT vagy számítógépes tomográfia (CT) vizsgálat mérföldkőnek számító felfedezés volt, amely lehetővé tette a klinikusok számára, hogy invazív eszközök használata nélkül három dimenzióban tekintsék meg az emberi test belsejét. A megoldással rendelkező ember Allan MacLeod Cormack volt, fizikus, akinek sem filozófiai, sem Orvostudományi doktora nem volt, aki megérdemelten osztotta meg az 1979-es fiziológiai vagy orvostudományi Nobel-díjat a CT felfedezéséért. Cormack született Johannesburg, Dél-Afrika, február 23-án 1924, egy skót anya, Amelia MacLeod, és az apa, George Cormack. Édesanyja tanár volt, apja mérnök, és az I. világháború előtt vándoroltak be Dél-Afrikába. végül Fokvárosban telepedtek le, ahol Cormack a Rondebosch Boys’ High School-ba járt, és korai ígéretet tett a teniszben, a vitában és a csillagászatban. Szabadidejét hegymászással töltötte a Nyugat-Fokföld tartomány vagy asztal-hegy a hátsó udvarában. A csillagászatban állítólag felfalta Sir Arthur Eddington és Sir James Jeans, Brit asztrofizikusok népszerű műveit. Önéletrajzában a matematika és a fizika iránti szeretetét ezeknek a szerzőknek tulajdonítja. Ezek voltak az inspirációk, amelyek ösztönözték a fizikai karrierjét és a CT későbbi felfedezését.

a középiskola befejezése után Cormack részt vett a Fokvárosi Egyetem. Apjához és testvéréhez hasonlóan Villamosmérnöki tanulmányokat folytatott, de néhány év után átállt a fizikára, 1944-ben befejezte a Természettudományi alapképzést, a következő évben pedig a kristálytanra szakosodott Master of Science-t. Cormack ezután a Cavendish Laboratórium a St John ‘ s College, Cambridge, Egyesült Királyság, mint Kutató Hallgató, professzor alatt dolgozik Otto Frisch 1947 – től 1949-ig. Ott találkozott egy amerikai nővel, leendő feleségével, Barbara Seavey-vel, állítólag Paul Dirac Nobel-fizikus kvantummechanikai előadásai során. Azt javasolta, házasság, de megtört, így mozog vissza a fizika tanszék Fokváros volt szükség, hogy biztosítsa magát mind a munka és a menyasszony. Ez azonban áldozattal járt, mivel új pozíciójából hiányzott a ciklotron kutatási munkájához. 1950-től 1956-ig a Fokvárosi Egyetemen meglehetősen magányos volt, mivel abban az időben nagyon kevés nukleáris fizikus volt Dél-Afrikában, a legközelebbi több mint 900 km-re volt. Ennek ellenére produktív volt, tanítványait, különösen az egyetemistákat inspirálták előadásai.

a fizikától a RADIOLÓGIÁIG

1956 elején Cormack rezidens orvosi fizikusként szolgált a Fokvárosi Groote Schuur Kórház radiológiai osztályán, a dél-afrikai Egyetem Orvosi Iskolájának fő akadémiai kórházában. Később híressé vált az első emberi szívátültetésről, amelyet Dr. Christiaan Barnard végzett ott. Cormack, az egyetlen rendelkezésre álló képzett nukleáris fizikus felügyelte a radioizotópok használatát, valamint a kórházi dolgozók sugárzásnak való kitettségének ellenőrzésére használt filmjelvények kalibrálását. Tanúja volt annak is, hogyan használták a sugárzást a rák diagnosztizálásában és kezelésében. Míg Cormack elsődleges érdeklődése a részecskefizika volt, lenyűgözte a képalkotó technológia és hiányosságai, és kísérletsorozatba kezdett a biológiai rendszerek radiológiai keresztmetszeti nézetének megalkotása érdekében. Ennek eredményeként 1963 és 1964 között a Journal of Applied Physics-ben külön-külön megjelent két tudományos alapdokumentum, amelyek megalapozták a CT-vizsgálat elméleti alapját. Sajnos abban az időben szinte semmilyen érdeklődést nem keltettek a tudományos közösség részéről, annak ellenére, hogy in vivo felfedhetik a test korábban nem látható vagy alig látható keresztmetszeteit.

Cormack munkáját egy szombat szakította félbe Harvard Egyetem, Cambridge, Massachusetts, Egyesült Államok, 1956-1957-ben. Önéletrajzában azt írta, hogy mivel felesége vele jött az afrikai vadonba, csak ésszerű volt, hogy az első szombatján vele menjen az amerikai vadonba. A Harvardnak volt egy ciklotron laboratóriuma is, amelyet 1961 előtt szinte kizárólag fizikai kutatásokra használtak. Allan egyetemi adjunktusként csatlakozott a bostoni Tufts Egyetem karához, majd 1966-ban az Egyesült Államok honosított állampolgára lett. Fő érdeklődési területe a nukleáris és részecskefizika tanulmányozása és tanítása volt. 1956 és 1964 között a CAT fejlődésével kapcsolatos kutatásainak nagy részét saját idejében végezte, de tanulmányai inaktívvá váltak, mivel kollégái nem érdeklődtek munkája iránt. Az 1970-1972 közötti időszakban azonban nőtt a képalkotó technikák iránti érdeklődés, lelkesedése újra feléledt. Ennek csúcspontja a CT felfedezése, valamint az orvosi/élettani Nobel-díj elnyerése és megosztása Sir Godfrey Newbold Hounsfielddel, aki feltalált egy kvantitatív skálát a radiodenzitás leírására.

CAT SCAN

a CT keresztmetszeti röntgenfelvételek soros felvételeit használja a beolvasott tárgy számítógéppel feldolgozott kompozitjainak előállításához. A digitális geometriai feldolgozást ezután az objektum belsejének háromdimenziós térfogatának további előállítására használják. A CT kifejezést gyakran használják a röntgen CT-re, mert ez a leggyakrabban ismert forma. De léteznek más típusú CT-k is, mint például a pet (pozitron emissziós tomográfia) és a SPECT (egyfoton emissziós számítógépes tomográfia) képalkotás. 2015 – ben több mint 80 millió CT-eljárást hajtottak végre az Egyesült Államokban, és a CT-sugárterhelésből származó rosszindulatú daganatokkal kapcsolatos aggodalmak továbbra sem erősítettek meg. Bár leggyakrabban az orvostudományban használják, a CT-t nem orvosi területeken is használják, például anyagvizsgálatra és Régészeti minták, szarkofágok vagy kerámiák tartalmának képalkotására.

egyéb kitüntetések és díjak

at Tufts, Cormack haladt fel a tudományos létrán a fizika tanszék lesz társult, majd egy teljes professzor. Annak ellenére, hogy nem rendelkezik doktori fokozattal, előléptetései és az osztály esetleges elnöksége tanúskodott figyelemre méltó kutatási felfedezéseiről. 1978-ban megkapta a Hosea Ballou-érmet a Tufts kiváló szolgálatáért, a Fokvárosi Egyetemen pedig az arany Érdemérmet. Tagja volt a National Academy of Sciences-nek, tagja volt az American Physical Society-nek és tagja volt az American Academy of Arts and Sciences-nek. Amikor 1980-ban nyugdíjba vonult, Tufts díszdoktori címet adott neki, és legmagasabb szakmai rangját, egyetemi professzort adományozta neki. 1990-ben az Egyesült Államok elnöke George Bush elnyerte a Fizikai Tudományok Nemzeti Tudományos éremét “tudományos munkájáért, beleértve a számítógépes tomográfia fejlesztését; valamint tudósként és tanárként, különösen az egyetemisták számára”.

Cormack és felesége egy fiuk, Robert és két lányuk, Margaret és Jean szülei voltak. Nyugdíjas éveit Winchester városában élte, New Hampshire, élvezve “Új-Anglia kényelmét, különösen a közeli nyarak, a Winnipesaukee-tóban, New Hampshire”.

Cormack rákban halt meg május 7-én 1998-ban, 74 éves korában, és posztumusz elnyerte a Mapungubwe rendjét, Dél-Afrika legmagasabb kitüntetését az arany kategóriában.