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诺贝尔生理学或医学奖名人堂:豪斯菲尔德

诺贝尔生理学或医学奖名人堂125

          1979:豪斯菲尔德

     高弗雷·纽波达·豪斯费尔德(Godfrey Newbold Hounsfield,1919.8.28~2004.8.12),英国电气工程师、放射学家。

英国电气工程师、放射学家豪斯费尔德

       豪斯费尔德出生于英国诺丁汉郡的纽瓦克。童年时代,他常到父亲的农场里玩,对农场使用的打谷机、包装机、发电机等各种机械和电气设备充满了好奇,总是站在一边想看个明白。少年时代他就自己动手,摸索着拼装出了一台电子记录装置。

       豪斯费尔德是在纽瓦克上的学,1939-1946年,他以志愿者的身份加入了英国皇家空军预备役,在军中学习无线电通讯机制。通过相关考试后,他进入皇家科学院和克兰威尔雷达学校担任雷达技术讲师。期间,他利用空闲时间通过了无线电通信城市行业协会的考试。同时,他还研究了大屏示波器和辅助教学的演示装置。战后,他进入伦敦的法拉第·豪斯电气工程学院学习,并获得学位。

豪斯费尔德在街头留影

       1951 年,豪斯费尔德应聘到电子与音乐工业有限公司(Electric and Musical Industries Ltd,简称EMI公司),尝试将雷达和制导武器技术应用于工业生产、气象观察等方面。不久,他主管一个小型设计实验室,参加了早期计算机的磁鼓和磁带卡座设计。当时这些技术还刚刚发明,他以自己特有的创造力、动手能力和组织能力,与设计小组一起攻关,于1958年成功研制出英国第一台晶体管计算机。

       虽然这是一个不小的成就,但由于元器件、制造技术等条件的限制,这种晶体管计算机体积庞大、十分笨重,而且在信息储存方面也存在不少问题。豪斯费尔德将这些不足作为自己的主攻方向,转入薄膜贮存的研究。经过多年的努力,他终于研制出一种能识别印刷字体的计算机。

       当时,EMI公司生产各种电子仪器,除计算机外,还有探测器、扫描仪等。豪斯费尔德决心将这些技术综合运用起来,生产出具有更大实用价值的新仪器。这时,科马克发表了他的研究成果,科马克的成就给了豪斯费尔德巨大的启发和信心。在科马克的研究基础上,豪斯费尔德对X线电子计算机断层扫描技术(CT)进行研究,开始了多年的艰苦攻关。

豪斯菲尔德于1968年制造的CT原型机

       豪斯费尔德对计算机技术的原理和运用驾轻就熟,科马克研究的CT图像重建数学处理方法完全可以与他所熟悉的计算机技术结合起来,尽管研制过程中经历了众多的困难与挫折,但都被他一一攻克,于1969年首次成功设计出一台可用于临床的CT机。

       1971年9月,豪斯菲尔德与英国神经放射学家阿姆勃劳斯合作,将第一台EMI CT机正式安装在伦敦郊外一家仅有150张床位的阿特金森·莫利医院(Atkinson Morley Hospital)。之所以选择郊外这家不起眼的小医院,主要还是为了避免商业机密泄露。这台CT机的矩阵只有80×80,扫描一层图像需要4.5秒,在使用120kV扫描时,最大管电流仅为32mA。

安装在伦敦郊外阿特金森·莫利医院的第一台EMI CT机

       10月4日,医院用它检查了第一个病人。该病人为女性,41岁,在完全清醒的情况下仰卧在CT检查床上,X线球管装在患者的上方,绕头部(检查部位)转动,同时在头部下方装一探测器,使头部不同组织对X线吸收的多少反映在探测器上,再经过电子计算机处理,使检查部位各种组织的横断面图像以不同的灰阶在荧屏上显示出来。

       这次检查,首次成功获得了病人头颅的横断面重建图像,可以从图像上区分脑白质和灰质,诊断出这位病人的脑部肿瘤,获得了第一例脑肿瘤的CT图片。1972年4月,豪斯菲尔德在英国放射学年会上发布了他的研究成果,马上就震惊了世界,迅速引发了“CT热”,超过15家公司加入了EMI开发CT机的工作。

第一例患者的脑部CT图像,尽管今天看来这个图像很不清晰,但在当时能够区分灰白质、显示出脑内肿瘤,已经极为了不起了

       西门子(SIEMENS)公司在1974年成功研制出第一台CT机——SIRETOM,这台CT机一次可以重建两幅图像,矩阵也从80×80提高到128×128。乔治城大学的Robert Ledley教授在1974年研制出可以用于全身扫描的CT机——ACTA (Automatic Computerized Transverse Axial),该项技术后来卖给了辉瑞公司,全身CT的扫描质量有了显著提升,矩阵达到了256×256。之后,CT扫面技术得到了快速发展,硬件不断变革,越来越多的CT机被推向市场。

       西门子在1977年发布了第一台全身CT机——SOMATOM,SOMA是body身体的意思,TOM则是Computed Tomography里断层的意思,因此SOMATOM的含义就是全身断层,差不多就是全身CT的意思。1979年,新款SOMATOM设备优化了探测器系统,空间分辨率提升了2倍。

英国(1994):欧罗巴·医学成就,票图为胸部CT扫描的两幅横断面图像

       1987年末,出现了滑环技术,为螺旋CT的诞生奠定了坚实的基础。1989年,西门子在市场上推出了世界上第一台螺旋CT扫描机——SOMATOM Plus-S。1998年,多层螺旋CT问世,CT技术发展迎来了第二次革命。CT扫描技术的出现,被认为是继伦琴发现X射线后,工程界对放射学诊断的又一划时代贡献,并为称为“放射诊断学史上的又一个里程碑”。

       1975年,豪斯费尔德因其非凡的成就被吸纳为皇家学会会员。1979年,因为发明CT扫描技术,豪斯费尔德和科马克共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。1981年,他被授勋为爵士。2004年,他在英国泰晤士河畔金斯顿的新维多利亚医院逝世,终年84岁。

西班牙邮资封,1979年诺贝尔生理学或医学奖获得者豪斯费尔德

作者简介

王平,南京医科大学医学史研究中心客座教授,中华医学集邮研究会副会长。

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