以下文章来源于悦智网 ，作者Joanna Goodrich

悦智网.

悦智网是IEEE Spectrum中文版《科技纵览》杂志官网。IEEE Spectrum是国际期刊界卓越的技术写作和报道的一盏明灯。我们旨在提供一个跨学科技术领域的“全局”，让读者了解工程学、科学和技术领域的创新成果与发展趋势。

这位发明家说，做CT就像让大脑“通过培根切片机”。

20世纪60年代，研究工程师高弗雷•豪斯菲尔德（Godfrey Houn-sfield）在度假期间偶然与一位医生聊天时，有了计算机断层扫描（CT）的灵感。那位医生抱怨说，大脑的X光图像太粗糙，而且只是二维的。

豪斯菲尔德在英国海斯的百代唱片工作。百代唱片最出名的可能就是生产销售披头士乐队的唱片，此外，该公司也开发电子设备。

假期结束回到工作岗位时，豪斯菲尔德想要开发能创建三维大脑图像的机器。该机器要能将狭窄的X射线束投射到人的头部，计算机则可使用由此产生的数据构建一系列横截面，这些横截面可以一起以3D形式展示大脑的情况。

豪斯菲尔德与神经放射学家合作制造了一台这样的机器，并于1971年首次对人脑做了一次CT。CT扫描现在被用于精确定位血栓、肿瘤和骨折位置等。

豪斯菲尔德因其发明而被提名为1979年诺贝尔生理学或医学奖的共同获得者。

最近，在这项技术的发源地英国海斯，豪斯菲尔德的扫描仪在百代唱片旧乙烯基工厂举行的仪式上获得了“IEEE里程碑奖”。IEEE英国和爱尔兰分会赞助了此次提名。

乐器和医疗设备

X光机在1896年问世后很快成为了医院的标配。它能拍出清晰的骨骼图像，因为骨骼结构致密，能很好地吸收X射线束，在胶片上显示白色。但射线会穿过大脑这种软组织器官，导致成像模糊不清。

在皇家空军服役时，豪斯菲尔德学习了电子和雷达的基础知识。1951年，他加入百代唱片，开发了制导武器系统和雷达。他对计算机的兴趣与日俱增，1958年参与设计了Emidec 1100，这是英国制造的首台商用全晶体管计算机。

该项目之后，豪斯菲尔德的主管警告他，如果他再提不出好的构思，他的工作将岌岌可危。

豪斯菲尔德回忆起与医生关于X射线图像局限的对话，然后提出了一个项目，最终使CT扫描仪问世。

虽然百代唱片没有开发或制造医疗设备，也没有兴趣进入这一领域，但豪斯菲尔德的主管相信他并批准了他的想法。该公司无法为这个项目提供全部资金，因此豪斯菲尔德向英国卫生和社会保健部申请并获得了约4万美元的拨款（按2023年的物价计算，约为30万美元）。

牛脑和人脑

豪斯菲尔德与神经放射学家詹姆斯•安布罗斯（James Ambrose）、路易斯•克雷尔（Louis Kreel）合作打造了第一个原型，该原型很小，可以放在桌上。他们在小猪身上测试了这台机器，成功获得其大脑的图像后，三人又制作了一台全尺寸扫描仪。

他们首先用保存在福尔马林中的人脑对CT扫描仪进行了测试。但正如《北加利福尼亚犹太新闻》上一篇关于该扫描仪的文章所说，这种实验对象并不理想，因为化学物质使脑组织严重硬化，与正常大脑不同。扫描仪要应用于有生命体征的患者，于是豪斯菲尔德和团队寻找了人脑的替代品。

他们采购了新鲜牛脑，但无法使用，因为屠宰前人们电击了牛使其昏迷，导致其大脑充血，阻碍了放射学家观察器官的结构。

安布罗斯建议使用犹太牛脑，因为它们没有受到电击，而是颈部被切开。这一过程排出了头骨中的血液，从而可以对大脑进行清晰的CT扫描。

几轮成功测试后，这台机器可以试用于人体了。1971年，安布罗斯工作的伦敦阿特金森莫利医院安装了该机器。第一位受试者是位女性，她有脑瘤的迹象。

她躺在了检查台上，X光片从她头顶上方一处穿过头骨，射中她头部下方竖架中的晶体探测器。X射线源和探测器均以1度的增量在她周围移动。转完180度后，它们停在了对方的起点。

由此，扫描仪得以在各层面上扫描大脑。西门子医学博物馆网站上有一篇关于该扫描仪的文章，豪斯菲尔德将其形容为让大脑“通过培根切片机”。

探测器记录了X射线信号，并将数据发送到了计算机。计算机利用物理学家阿伦•麦克里奥德•科马克（Allan MacLeod Cormack）的代数重建技术构建了大脑图像。诺贝尔奖关于该扫描仪的新闻稿表明，这项技术是通过填充矩阵来构建图像的，矩阵的每个正方形对应于被检查器官的一部分。晶体探测器的灵敏度是X射线胶片的100倍，因此其密度分辨率高得多，图像就更清晰。

构建这张图像耗时近3小时，图像显示患者的左额叶上有个李子大小的囊性肿块。

百代唱片开始生产CT扫描仪并向医院销售。但不到5年，通用电气、西门子和其他公司开始生产功能更强大的全身扫描仪。百代唱片最终因无法与其他制造商竞争而停止了生产。

科马克与豪斯菲尔德共同获得了1979年诺贝尔奖。

IEEE里程碑奖表彰的是世界各地杰出的技术成就，该奖项由IEEE历史中心颁发，由捐助者支持。

作者：Joanna Goodrich

END

更多精彩文章请点击下面“蓝字”标题查看：

中国大学物理教育MOOC联盟2023年工作会议（扩大）暨典型案例交流会 会议纪要花絮︱中国大学物理教育 MOOC 联盟 2023 年工作会议(扩大)暨典型案例交流会准备就绪，静待您来！中国大学物理教育 MOOC 联盟 2023 年工作会议（扩大）暨典型案例交流会即将开幕2023年全国高等学校物理基础课程教育学术研讨会 会议纪要2023 年全国高等学校物理基础课程青年教师讲课比赛在喀什大学举办全国大学物理实验教学对口支援（智力援疆）研讨会在新疆师范大学举办王青教授：理解王中林院士“拓展的麦克斯韦方程组”“碰瓷”麦克斯韦：伽利略协变和洛伦兹协变电磁场论趣谈热点：运动介质洛伦兹协变电磁理论2021年《物理与工程》优秀论文、优秀审稿专家、优秀青年学者名单王青教授：源自苏格拉底的问题驱动式教育——在互动中共同学习和成长读后感：教育中的现实和远方王青教授：昨晚（6月9日），清华电动力学期末考试朱邦芬院士：“减负”误区及我国科学教育面临的挑战《物理与工程》2022年第6期目录乐永康：新冠肺炎疫情防控下美国物理实验教学及中美情况对比顾牡：对于重新制定的《非物理类理工学科大学物理课程教学基本要求》的认识和体会朱邦芬院士：从基础科学班到清华学堂物理班朱邦芬院士：对培养一流拔尖创新人才的思考李学潜教授：物理是一种文化李学潜教授：如何帮助物理系学生迈过从高三到大一这个坎穆良柱：物理课程思政教育的核心是科学认知能力培养穆良柱：什么是物理及物理文化？穆良柱：什么是ETA物理认知模型穆良柱：什么是ETA物理教学法吴国祯教授：我的国外研究生经历印象——应清华大学物理系“基科班20年·学堂班10年纪念活动”而写

陈佳洱，赵凯华，王殖东：面向21世纪，急待重建我国的工科物理教育王亚愚教授：清华物理系本科人才培养理念与实践葛惟昆教授：关于中外人才培养的几点思考安宇教授：为什么传统的课堂讲授模式需要改变安宇教授：其实教学就是积累的过程刘玉鑫教授：关于本科生物理基础课程教学和教材编著的一些思考沈乾若：重创理科教育的美加课程改革Henderson C：美国研究基金支持下的物理教育研究及其对高等物理教育的影响《物理与工程》期刊是专注于物理教育教学研究的学术期刊，是中国科技核心期刊，1981年创刊，欢迎踊跃投稿，期刊投审稿采编平台：

http://gkwl.cbpt.cnki.net

欢迎关注

《物理与工程》微信公众号

原标题：《音乐公司的工程师发明了CT扫描仪》

阅读原文