29 января 1896 года, родилась новая область медицины — радиотерапия. Студент из Чикаго Эмиль Груббе провел эксперимент, облучив злокачественную опухоль. Сегодня высокотехнологические виды медицинской помощи, основанные на воздействии ионизирующего излучения, применяются в лучших мировых клиниках.
В анналы истории 21-летний Эмиль Груббе попал почти что случайно. Сын эмигрантов из Германии, он дни и ночи проводил в лаборатории своего медколледжа. Однажды в немецком физическом журнале он прочел об оригинальном изобретении — вакуумной трубке Крукса. Груббе тут же смастерил себе такой прибор.
А вскоре появилось сообщение Вильгельма Рентгена, в будущем — первого лауреата Нобелевской премии по физике, что от анода в круксовой трубке исходят лучи, просвечивающие человека насквозь. Больше того, кости можно даже фотографировать! Груббе был заинтригован.
Вскоре он понял, что чем меньше осталось в трубке воздуха, тем сильнее таинственное излучение. Глубину вакуума Эмиль проверял в буквальном смысле вручную — клал перед излучающей трубкой руку и рассматривал на флуоресцирующем экране собственные кости. Вскоре на ладони появилось болезненное воспаление — дерматит.
Вазелин не помогал, Эмиль ходил с перевязанной рукой, а потом обратился за помощью к своим учителям. Один из них, Джон Гилмэн, расспросив студента о его упражнениях в лаборатории, сделал вывод: если излучение поражает здоровую ткань, оно должно разрушать и опухоль. Профессора решили, что надо попробовать лечить больных.
Сегодня это может показаться диким. Ведь есть незыблемые правила: сначала — лабораторные исследования, затем опыты на животных, и лишь после этого, с максимальными мерами предосторожности, допустим эксперимент на больном. Тогда культура клинических испытаний была не столь сложна. Уже следующим утром в дверь лаборатории постучала некая миссис Роуз Ли. Она протянула записку от одного из профессоров с диагнозом: рак молочной железы последней стадии. Лечи, студент!
К ране на груди миссис Ли, образовавшейся вследствие распада опухоли, Груббе приставил вакуумную трубку. «Делая это, я не осознавал, что начинается новая эпоха в медицине», — писал доктор много лет спустя. Помня про свой дерматит, он облучаемую опухоль обложил свинцовой фольгой — и это был первый в истории защитный экран.
Впоследствии выяснилось, что для получения лечебного эффекта достаточно десятка секунд. Но пионер медицинской радиологии этого, конечно, не знал. Сеанс продолжался целый час.
На следующий день к студенту пришел еще пациент — с запиской уже от другого профессора. Потом больные стали приходить сами: слухи распространялись быстро. Впрочем, больные умирали, рентгеновские лучи в лучшем случае приносили временную пользу. Лишь через год у Груббе появилась пациентка, не запустившая свою болезнь. Облучение сразу дало результат: опухоль уменьшилась в размере. Стало понятно, что новый метод лечения онкологических заболеваний имеет отличные перспективы.
Эмиль Груббе был не единственным, кто задумался о том, что рентгеновские лучи могут использоваться не только для диагностики. Летом 1896 года французский врач Виктор Деспень добился успеха в лечении рака желудка. В ноябре того же года известный австрийский доктор Леопольд Фройнд с помощью облучения избавил пятилетнюю девочку от волосатых родинок на спине. Впоследствии Фройнд написал первый учебник по лучевой терапии.
Первопроходцы работали на свой страх и риск, без защиты. Большинство расплатились за это здоровьем, некоторые — жизнью. Исследователи страдали от лучевой болезни, у них развивались заболевания крови.
Вызванный облучением рак кожи свел в могилу французского врача и художника Жоржа Шикото, запечатлевшего на своих картинах первые сеансы радиотерапии, и двух американских энтузиастов — Михрана Кассабиана и Кларенса Дали. Погибла и нахватавшаяся радиации немецкая медсестра-монахиня Бландида Риттер. Она на ощупь проверяла температуру рентгеновской трубки и держала на руках облучаемых детей. В отличие от коллег, Груббе прожил аж 85 лет.
Но его история болезни прямо кричит об опасностях радиации. На коже доктора постоянно появлялись злокачественные новообразования, которые приходилось прижигать. Когда это не помогало, пораженную часть тела удаляли. Груббе перенес 93 операции. Есть его фотография в старости: без верхней губы, вместо левой руки — протез, а на правой удалены три пальца. Уродство не только разрушило его личную жизнь, но и отпугивало больных, сомневавшихся, может ли им помочь доктор, который не смог вылечиться сам. Груббе был вынужден разговаривать с пациентами из-за ширмы.
Но жертвы были не напрасны. Новый метод лечения распространялся по миру. Первыми аппаратами для радиотерапии стали переделанные рентгенодиагностические установки. В 1932 году два американских физика, Милтон Ливингстон и Эрнест Лоуренс, сконструировали циклотрон — ускоритель протонов и ионов, что резко повысило эффективность радиотерапии. Со временем появилась возможность облучать только опухоль, не затрагивая здоровые ткани.
Во второй половине XX века из радиотерапии выделилась новая специальность — радио хирургия. Ионизирующее излучение заменило скальпель. Гамма-нож, изобретенный в 1952 году шведским нейрохирургом Ларсом Лекселлом, применяется для удаления опухолей головного мозга. С его помощью прооперировано почти 1,5 миллиона больных. Кибернож — более совершенная и дорогая установка. Его разработчик, американец Джон Адлер, соединил небольшой линейный ускоритель с роботом, который направляет энергию в любую часть тела оперируемого. Первый кибернож презентовали в 1992 году, сейчас в мире имеется 250 установок, на них выполнено более ста тысяч операций.
Устройство компьютерного томографа
Основана на получении послойных изображений объекта исследований
Кабинет томографии. В комнате управления для обеспечения возможности контроля за состоянием пациента должны быть предусмотрены смотровое окно и переговорное устройство громкоговорящей связи. Размещение томографа должно производиться таким образом, чтобы первичный пучок излучения был направлен в сторону капитальной стены, за которой размещается менее посещаемое помещение. Не следует направлять прямой пучок излучения в направлении смотрового окна. Покрытие стен и пола не должно давать световых бликов.
ЭВМ производит вычисления, необходимые для получения изображения.
Пульт управления состоит из видеомонитора, который необходим для получения изображения срезов, клавиатуры, с помощью которой происходит выбор технических параметров сканирования, выполнения диалога специалистом, введения данных о пациенте. На пульте оператора находятся кнопки управления для включения индикаторной системы и всего аппарата.
Стол для пациента состоит из подвижной части, где крепится транспортер для укладки пациента, и из основания. Движение пациента в горизонтальной плоскости при сканировании выполняется при помощи пульта управления в автоматическом режиме.
Рентгеновский излучатель состоит из рентгеновской трубки и генератора. Чем протяженнее объект, тем больше времени требуется на его исследование и тем больше нагревается рентгеновская трубка. Чтобы она не вышла из строя из-за постоянного нагревания и охлаждения, ее необходимо постоянно держать нагретой на 10–12 процентов.
Процессор реконструкции восстанавливает изображения изучаемого среза по сумме собранных проекций, представляет собой весьма трудный процесс, а окончательный результат является некой матрицей с числами, соответствующими уровню поглощения каждой отдельной точки.
Пациент. Для обеспечения четкого изображения важным условием является неподвижное положение пациента, так как любое движение приводит к возникновению «артефактов» (белых и черных полос).
Гэнтри. Это сканирующая система, устройство, позволяющее вращать вокруг пациента облучающий пучок заряженных частиц. При необходимости может наклоняться назад или вперед до 30 градусов.
Основание. Вес основания может достигать десятков или даже сотен тонн из-за необходимости удерживать тяжелые магниты.
Приемник излучения. Аппараты для компьютерной томографии бывают газовые (с использованием ксенона) и твердотельные (имеют в составе сочетание кристаллов солей или керамики с фотодиодами). Принимают пропускаемый через организм пациента пучок рентгеновских лучей.
ПРЯМАЯ РЕЧЬ
Сергей Терещенко, профессор института биомедицинских систем национального исследовательского университета «Московский институт электронной техники»:
— В радиологии постоянно идет борьба, призванная уменьшить дозовую нагрузку излучения на тело пациента. Тот же рентгеновский снимок на сегодняшний день можно назвать практически безопасным для человека. А вот компьютерная томография дает заметно большую нагрузку, так как для нее приходится облучать сразу по много раз и с нескольких сторон. Поэтому бежать делать КТ после каждого чиха определенно не стоит. Делать томографию стоит только при подозрении на серьезную болезнь. И надо сказать, что в таком случае заболевание является гораздо более серьезной опасностью, нежели дополнительное облучение, которым в таком случае можно, безусловно, пренебречь. В будущем, думаю, мы оптимизируем применение излучения. Ведь чем меньше его мощность, тем сложнее его зарегистрировать, поэтому прогресс будет двигаться в сторону более чутких датчиков, что позволит и дальше снижать нагрузку на пациента.