Открытия, которые изменили мир - Джон Кейжу

XX век и далее: новые вехи развития

Мы рассказали о самых важных этапах в истории открытия и применения рентгеновских лучей в медицине, но на этом история не заканчивается. В последние годы в этой области было сделано много новых шагов. Некоторые из них, например разработка контрастных агентов, универсальны и применяются во всех областях диагностической рентгенологии. Другие относятся к конкретным областям, но существенно влияют на медицинскую практику и состояние пациентов в целом. Один из примеров — маммография, использование рентгеновских лучей для выявления и диагностики новообразований молочных желез. Впервые рентгеновские лучи применил для исследования этой болезни немецкий хирург Альберт Саломон в 1913 г., но методы того времени были весьма приблизительными и ненадежными. В 1930 г. рентгенолог Стаффорд Уоррен одним из первых смог собрать достоверные данные о клиническом использовании рентгеновских лучей в диагностике и лечении грудных болезней. Но только в 1962 г. рентгенолог из Техасского университета Роберт Иган опубликовал эпохальное исследование, в котором описал методы маммографии, позволяющие достичь 92–97 % точности при выявлении рака груди. Полученные им результаты подтвердили значение маммографии в медицине и привели к ее широкому использованию в диагностике. К 2005 г. в США с маммографией были связаны 18,3 млн обращений к врачам — около 30 % от общего числа рентгеновских исследований.

Но, пожалуй, одним из самых изумительных недавних достижений стало появление новых способов применения рентгеновских лучей для более глубокого понимания внутреннего строения тела. До 1970-х у рентгеновских снимков был один серьезный недостаток: они были плоскими и двумерными. Поскольку они не имели глубины, изображения одних внутренних органов часто перекрывали другие, находящиеся поблизости органы и ткани, которые отбрасывали тени и снижали контрастность. Поэтому врачи, пытаясь получить более четкую картину, часто заказывали сразу два рентгеновских снимка: в прямой и боковой проекциях. В 1971 г. британский инженер Годфри Хаунсфилд положил конец этим затруднениям, разработав компьютерную томографию (КТ): метод создания послойных снимков, или «срезов» исследуемой части тела с помощью рентгеновских лучей. (Греческое слово tomos означает «срез» или «слой».) Раньше на пациента направляли пучок лучей и получали одно изображение. С появлением КТ стало возможно пропускать лучи сквозь пациента много раз, под разными углами. Потом лучи собирались детекторами, которые преобразовывали их в электрические сигналы. Сигналы передавались в компьютер, создававший на основе полученных данных подробные послойные «срезы», из которых затем можно было собрать трехмерное изображение. Во время построения изображения органы не перекрывают друг друга. Кроме того, КТ-детекторы обладают большей чувствительностью, чем пленка, поэтому КТ может дать гораздо более подробные сведения об изменении плотности тканей, чем обычные рентгеновские лучи.

Развитию КТ помогли два ключевых достижения 1960-х и 1970-х. Одним из них было изобретение мощных мини-компьютеров, которые позволяли обрабатывать огромное количество данных, собранных рентгеновскими детекторами, и создавать на их основе достоверное изображение. Вторым была работа Аллана Кормака, который создал математическую модель, позволяющую измерять плотность тканей тела и использовать эту информацию для создания послойных рентгеновских изображений. За свою работу в развитии КТ Хаунсфилд и Кормак были в 1979 г. награждены Нобелевской премией по физиологии и медицине.

С самого начала своего использования КТ позволяла получить четкое изображение серого и белого вещества головного мозга и тем самым оказала огромное влияние на диагностику неврологических заболеваний. С тех пор было предложено множество усовершенствований, которые привели к повышению скорости сканирования, получению более тонких срезов и возможности сканировать более крупные части тела. Сегодня компьютерные томографы могут создавать уникальные 3D-изображения практически любой части тела. Например, недавно эту технологию начали применять в виртуальной колоноскопии (КТ воспроизводит изображение внутренней поверхности толстой кишки). Это менее инвазивный метод, чем традиционное введение длинной гибкой оптической трубки в толстую кишку. Поэтому виртуальная колоноскопия становится важным инструментом предупреждения рака толстой кишки.

Много способов — всегда надежный результат

Рентгеновские лучи не только сыграли заметную роль в медицине, но и оставили след во многих других областях науки и общественной жизни. Уже через несколько лет после открытия их начали использовать в промышленности, в том числе для обнаружения брака деталей на сталелитейных и оборонных заводах, определения целостности изоляции подводных телеграфных кабелей, проверки летательных аппаратов на предмет поломок и даже для того, чтобы определить, есть ли в живой устрице жемчуг. Кроме того, рентгеновские лучи оказались весьма полезными в биологии (открытие структуры белка и ДНК), искусстве (с их помощью определяют живописные подделки), археологии (помогают определить местоположение артефактов и человеческих останков в местах раскопок) и в сфере безопасности (осмотр багажа, посылок и писем).

Но самый серьезный вклад в спасение и улучшение человеческих жизней рентгеновские лучи сделали все же в области медицины. По данным Центра контроля и предотвращения заболеваний, рентгенологическое исследование — один из самых популярных методов диагностики. Например, в 2005 г. было проведено 56,1 млн медицинских рентгеновских сеансов — в 2 раза больше, чем сеансов ультразвука, магнитно-резонансной томографии (МРТ) или позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). По части популярности среди врачей и пациентов рентген-диагностика уступает только трем основным анализам крови (клиническому, на уровень холестерина, уровень глюкозы) и общему анализу мочи.

Конечно, рентгеновские лучи не всемогущи, и это нужно учесть. Сегодня рентген-диагностику часто заменяют другими методами визуализации, например МРТ, ультразвуком или ПЭТ, которые позволяют получить дополнительные анатомические и физиологические данные. Кроме того, кумулятивное свойство воздействия рентгеновских лучей по-прежнему вызывает озабоченность и играет свою роль в оценке эффективности новых методов. К ним относится, например, КТ-ангиография, многообещающий новый способ неинвазивного исследования коронарных артерий и оценки степени риска развития сердечно-сосудистых заболеваний. Однако доза облучения пациента при КТ-ангиографии эквивалентна дозе нескольких сотен стандартных рентгенографий, что создает небольшую, но вполне реальную угрозу повреждения клеток. Таким образом, как и со всеми развивающимися технологиями, даже самые захватывающие достижения необходимо постоянно оценивать на предмет баланса безусловной пользы и возможного риска для пациента.

Будет досадно, если мы когда-нибудь утратим чувство восторженного благоговения, которое охватило мир после открытия рентгеновских лучей, когда эти маленькие невидимые волны света впервые открыли человеку невообразимые новые тайны, скрывающиеся внутри его тела. Но при этом мы не должны забывать и о том, что иногда в картинах, которые показывает рентгенограмма — будь то пули, кости, иглы или рак, — нет ничего тайного и загадочного.

Ничего загадочного не было в случае, который произошел в 2004 г. с одним рабочим на стройке. Гвоздезабивной пистолет внезапно выстрелил в него шестью восьмисантиметровыми гвоздями, которые попали в лицо, череп и позвоночник. Находящегося на грани жизни и смерти мужчину срочно транспортировали в больницу в Лос-Анджелесе. Ничего тайного не было в истории пожилой немецкой женщины, которая когда-то в далеком детстве упала, держа в руке карандаш. Карандаш проткнул ей щеку и вонзился в голову, после чего она всю жизнь страдала от головных болей, носовых кровотечений и потери обоняния. Но в обоих случаях рентгеновские лучи помогли докторам определить местонахождение инородных тел и успешно их удалить.

Рентгеновские лучи стали надежным помощником врачей уже через два дня после своего открытия, когда помогли найти и удалить иголку из руки пациентки. Прошло больше века, но в диагностике и в лечении они по-прежнему дают руководство к действию и инструменты, которые нужны докторам для спасения или улучшения миллионов жизней.

ГЛАВА 6. Царапина, которая спасла миллионы жизней: изобретение вакцин

Клара и Эдгар: часть I

Ребенок с силой чихает — и, оседлав эту взрывную волну, со скоростью 160 км/ч в мир вылетают микроскопические враги. Они повисают в воздухе облаком, в котором насчитывается до 40 тыс. мельчайших капель. Цепляясь за капли, каждая из которых для них целый океан, вирусы-невидимки несколько минут парят в воздухе, терпеливо ожидая, кто станет их следующей жертвой. Ждать приходится недолго. Клара наклоняется над своим умирающим четырехлетним ребенком, чтобы вытереть ему носик, и делает вдох. Неприятель высаживается у Клары в носу и горле и в течение нескольких часов занимает расположенные неподалеку лимфатические узлы. Врываясь в клетки, он порабощает их, заставляя вынашивать свое потомство. Всего через полдня в каждой клетке подрастает новое поколение захватчиков, которые присоединяются к стремительно расширяющейся армии, заражающей все больше и больше клеток. Через несколько дней неприятель вторгается в кровь Клары. Захватчики продвигаются все дальше, однако личная армия Клары, которая должна ее защищать, ничего не может им противопоставить. Неприятель тихо проскальзывает мимо дозорных, незамеченный и неузнанный…