ההיסטוריה של הטומוגרפיה הממוחשבת (CT)

בסוף המאה ה-20 ראו אור שני סוגי הדמיה מהפכניים: CT ו- MRI. מדובר במכשירים מסובכים ביותר, מתקדמים ויקרים אשר גרמו למהפכה בעולם הרפואה. הם מאפשרים לקבל אטלס אנטומי של כל אחד ואחת בלי צורך בהסתכלות ישירה בניתוח.

חשוב להבין שהגילוי והבנייה של מכשירים אלה לא היו מעשה של אדם אחד, אלא סיפור ארוך ששורשיו בעולם הפיזיקה והמתמטיקה של המאה ה- 19 ותחילת המאה ה-20. אמנם קל יותר לזכור את הגאונים שקיבלו פרסי נובל בשל תרומתם ל-CT או ל- MRI, אך כדאי להזכיר גם את מאות המדענים והמהנדסים שעבדו במרכזי מחקר אוניברסיטאיים או בחברות מכשור רפואי, אשר חקרו בכיוונים לא מוצלחים או ששיפרו באופן משמעותי אך אנונימי את המכשירים.

נקודה מפתיעה למחשבה - למרות שמירב הפיתוח המתקדם של ה- CT התרחש בשנות השמונים של המאה הקודמת, סוג הדמיה שני, מסובך יותר, יקר יותר, ה-MRI, ראה אור, נגד כל היגיון כלכלי, מיד לאחר מכן.

ההיסטוריה של מכשיר ה-CT) Computed Tomography)

ה- CT מבוסס על קרינת רנטגן שהתגלתה על ידי הפיזיקאי הגרמני Roentgen ב- 1895.

ב-1921 גילה Bocage את העיקרון של טומוגרפיה: שימוש בגלי רנטגן שמצלמים נקודה בגוף באופן סיבובי במישור אחד. ב- 1939 פיתח רנטגנאי אנגלי בשם Watson טומוגרפיה אקסיאלית.

השימוש הרפואי הראשון באמצעי דימות זה נעשה על ידי רדיולוג איטלקי בשם Valebona ב-1947.

במאות ה-19 וה-20 פותחו תיאוריות מתמטיות רבות שבבסיסן שחזור תמונה מהיטלים (פרויקציות) שונים שלה.

ב-1961, ניסה נוירולוג אמריקאי בשם Oldendorf לבנות מודל מתמטי גס על מנת לבנות תמונות אנטומיות מתמונות של טומוגרפיה (back projection). אולנדורף טעה לחשוב שהוא הראשון לפתח מודל מסוג זה ורשם פטנט על המצאתו, אולם התברר שחוקרים אחרים פיתחו זאת לפניו בתחום של אופטיקה. אולנדורף ניסה לשווא לשכנע חברות של מכשירי הדמיה דאז לפתח את רעיונו.

ב-1963 בנה פיזיקאי דרום אמריקאי בשם Cormack מודל מתמטי מדויק יותר מסוג onion peel שששחזר תמונה רפואית מההיטלים שלה. 

ב- 1959 ביצע Kuhl טומוגרפיה ראשונה עם מכשיר של פליטת פוטון. ב-1964, שנים רבות לפני הפרסום הראשון של Hounsfield ב- 1973, בנו Kuhl ו Edward שני אבות טיפוס של CT עם פליטת פוטונים אשר נקראו בשם "Mark".

מקובל לחשוב שה-CT החל את דרכו בסוף שנות השישים בלונדון בחברת התקליטורים EMI, שהתעשרה הודות להצלחה של ה Beatles, ופנתה לפתח מכשירים טכנולוגיים.

חוקר של EMI בשם Hounsfield התבקש על ידי החברה למצוא רעיון חדש. הוא הגה את האב טיפוס של מכשיר ה- CT שאנו מכירים היום.

לא ברור האם Hounsfield ידע על העבודות שקדמו לו. הוא החל לסרוק מוחות בבית חולים קטן בלונדון עם מתמחה בנוירורדיולוגיה בשם Ambrose. זמן סריקה של מוח ארך כמה שעות מאחר שכל תמונה פרוסתית נמשכה כארבע דקות. Ambrose וHounsfield פרסמו את תוצאותיהם ב- 1972, ומיד התקבלו בהתלהבות בקהילה הנוירורדיולוגית.

בתמונה: האונספילד ליד מכשיר CT של חברת EMI

כיוון של- EMI לא היה ניסיון בבניית מכשירי הדמיה, החברה פנתה לחברות דימות רפואי בבקשה שייצרו את המכשיר, אך לא הצליחה לשכנען. בלית ברירה החליטו מנהלי חברת EMI, ללא ניסיון אך ללא דעות קדומות, לייצר את המכשיר. חברת EMI לא ציפתה להצלחה המהירה ולדרישה הרבה למכשיר שפיתחה, ובשנים הראשונות לא עמדה בביקוש. במהרה "גנבו" חברות מתחרות את השוק ל-EMI.

בתמונה: אב טיפוס ראשוני של מכשיר CT שנבנה על ידי Hounsfield

כמו בכל סיפור, גם בפיתוח של מכשיר ה-CT ישנו האספקט היהודי: Ambrose ו Hounsfield סרקו תחילה מוחות אנושיים בפורמלין, אך הבינו שהדוגמאות אינן "פיזיולוגיות", ורצו לסרוק מוחות "טריים" של פרות. אולם שיטת השחיטה הנהוגה באנגליה מתבצעת על ידי ירי הגורם לדימומים מוחים שגורמים לטשטוש התמונות.  Ambrose נזכר שהחוק הבריטי מאפשר ליהודים לבצע שחיטה, ולשחיטה אין אותן תופעות לוואי. מיד אחר כך הפכו  "הדוגמניות" לפרות כשרות והתמונות שהתקבלו היו טובות דיין כדי לשכנע את הנהלת EMI לבנות את המכשיר הראשון.  סריקת המוח האנושי החי הראשון התרחשה ב-1 באוקטובר 1971.

מכשירי ה-CT הראשונים היו עם פתח צר שאפשר לסרוק רק את המוח ולא את הגוף. דוגמה לאחד הדגמים הראשונים של סורקי ה-CT מ- 1975.
תמונת CT ראשונה של מוח: הרזולוציה הייתה של 128X128 פיקסלים בלבד , וכדי לייצרה נדרשו דקות רבות של שחזור ממוחשב. למרות האיטיות והתמונה המאוד מגורענת , ההמצאה עוררה מיד התלהבות בקרב הקהילה הרדיולוגית בכל העולם: פעם ראשונה שניתן לקבל מבט על מה שקורה בגוף האדם – ללא צורך בניתוח.
להשוואה , תמונה ממכשיר CT מודרני - 30 שנה אחר כך , רזולוציה של 512X512 פיקסלים , וזמן רכישה של חלקיק שנייה.

ב-30 השנים האחרונות עבר ה- CT כמה התקדמויות טכנולוגיות, הודות לתחרות קשה בין חברות דימות רפואיות. ההתקדמויות נעשו בתחום של מודלים מתמטיים לבניית התמונות, מהירות הסריקה והטכניקה שלה, מספר קולטנים, אופטימיזציה של קרינה, בניית שחזורים תלת ממדיים ופילטרים. כיום מתבצעת הסריקה באופן ספיראלי, עם מספר קולטנים המגיע עד 256, ולשמחתנו היא מהירה מאוד. Hounsfield ו- Cormack קיבלו פרס נובל ב-1979 על תרומתם בפיתוח מכשיר ה- CT.

נקודה ישראלית:

בתחום ה- CT המציאה חברת Elscint את הרעיון המהפכני של מכשיר עם שתי פרוסות (שני קולטנים) בשם Twin, אשר סלל את הדרך למכשירים עם 64 פרוסות המאפשרים היום לבצע בדיקות בזמן מאוד קצר ושהכרחיים לבדיקות פונקציונליות כגון CT של הלב או בדיקות אנגיוגרפיות.

אחד מאתרי הפיתוח (אתר ביתא) של החברה היה במכון הדימות במרכז הרפואי ע"ש שיבא. גם כיום משמש מכון הדימות בשיבא אתר חשוב בפיתוח תוכנות ומכשור חדש של חברת Philips בתחום ה-CT.