Top

Изобретение МРТ

Скандал, разгоревшийся вокруг Нобелевской премии по медицине и физиологии в 2003 году, был беспрецедентным по форме и по масштабам…

Как только стало известно, что премию за изобретение метода магнитно-резонансной томографии получат американский ученый Пол Лотербур и британский ученый сэр Питер Мэнсфилд, на страницах двух центральных американских газет «Вашингтон пост» и «Нью-Йорк таймс» появилось обращение к будущим лауреатам. Оно называлось: «Постыдная несправедливость, которую необходимо исправить» и было подписано американским доктором Рэймондом Дамадьяном.

Дамадьян призывал Нобелевских лауреатов разделить с ним свою награду, ибо их работа строилась на его фундаментальном открытии, запатентованном еще в 1974 году.
На самом деле, первый патент на изобретение магнитно-резонансной томографии был получен гораздо раньше — в 1960-ом. И отнюдь не доктором Дамадьяном, а… лейтенантом Советской Армии Владиславом Ивановым.

Среза без разреза. Из цикла «Жизнь замечательных идей»

Город Сучан, Приморский край, 1960 год
На Дальний Восток лейтенант Владислав Иванов попал после окончания военно-воздушной академии имени Можайского. В академии он занимался измерением магнитных полей на экспериментальной базе в Воейково под Ленинградом. В Сучане изучал зависимость навигации летающих объектов от магнитного поля Земли. По долгу службы молодому ученому приходилось читать много зарубежной научной литературы на эту тему. В том числе и работы американских ученых Блоха и Пёрселла, открывших явление ядерно-магнитного резонанса.

Справка: Любая материя состоит из атомов. Атом в свою очередь состоит из ядра и оболочки. Ядра являются электрически заряженными и, вращаясь вокруг своей оси, создают собственное магнитное поле. Попадая во внешнее магнитное поле, оси ядер ориентируются вдоль магнитных силовых линий. Таким образом, ядра откликаются на электромагнитное воздействие, их отклик можно зафиксировать, измерить с помощью радиоприемника и даже представить в виде «картинки». На формировании этого отклика и основано явление ядерного магнитного резонанса.

За свое открытие американские физики Феликс Блох и Эдвард Миллс Пёрселл в 1952 году получили Нобелевскую премию.
А ведь эту награду с полным правом мог получить или хотя бы разделить с американскими физиками наш советский ученый Евгений Константинович Завойский, который наблюдал явление электронного парамагнитного резонанса в Казанском университете еще в 1944 году. К сожалению, во время войны у советского физика не было никакой возможности опубликовать свои результаты и сделать их достоянием мировой научной общественности. Только в 1970 году открытие Завойского было внесено в государственный реестр научных открытий СССР с приоритетом от 12 июля 1944 года.

Однако ни Блох и Пёрселл, ни Евгений Завойский даже не предполагали, что их открытие может быть применено в медицине. Собственно говоря, молодому физику Владиславу Иванову эта идея пришла в голову тоже совершенно случайно.

Измерения магнитного поля земли Иванов производил с помощью прибора, в котором использовался ядерный магнитный резонанс в воде. И в какой-то момент Владислав Александрович подумал: а нельзя ли с помощью этого метода исследовать организм человека. Человек, как известно, на 80% состоит из воды, то есть из атомов водорода и кислорода. Ядро атома водорода – это протон. А протоны можно заставить «говорить», если поместить их в специально ориентированное магнитное поле.

Комментарий – профессор, доктор физико-математических наук Юрий Андреевич Пирогов: «Самым существенным было предложение Владислава Иванова делать это магнитное поле неоднородным, таким образом, чтобы оно имело экстремум в той самой области, которую необходимо визуализировать. Это действительно ключевой момент его изобретения, его предложения, запатентованного впоследствии и реализованного в тех мр-томографах, которые в настоящее время являются приборами для визуализации внутренних элементов живых объектов».

В 1959 году Владислав Иванов подал свою первую заявку на изобретение «Свободно-прецессионного протонного микроскопа». А через год оформил еще три заявки. По сути дела, Иванов изобрел четыре уникальных прибора. В том числе и «устройство для исследования внутреннего строения материальных тел». То есть то, что сегодня называется магнитно-резонансным томографом.

Комментарий – профессор, доктор физико-математических наук Юрий Андреевич Пирогов: «В 1960 Владислав Иванов направил в комитет по делам изобретений заявку на соответствующий патент. Но эта заявка, к сожалению, не была принята, потому что в то время эксперты сочли это предложение нереализуемым. Ну, действительно он существенно опередил время…»

Ответ Госкомитета вместе с отрицательными заключениями рецензентов автору отправили по почте. В засекреченной ракетной части, где служил Иванов, это письмо, естественно, сначала попало к командиру. Начальник части устроил Иванову разнос, за то, что он тратит свое служебное время на глупости, а не на защиту священных рубежей Родины. И отправил изобретателя… косить траву.

Гарвардский университет, США, 1970 год
Аспирант Гарвардского университета Рэймонд Ваган Дамадьян был разносторонне образованным и очень одаренным человеком. Он родился в семье эмигрантов из Армении. Блестяще учился в школе, получил степень бакалавра по математике и степень доктора медицины. Еще он был очень талантливым теннисистом и не менее талантливым скрипачом.

В 1970 году доктор Дамадьян случайно обнаружил, что для исследования внутренних органов человека, больного раком, можно использовать явление ядерного магнитного резонанса, поскольку опухоли и нормальные ткани по-разному реагируют на электромагнитные волны.

Комментарий – профессор, доктор физико-математических наук Юрий Андреевич Пирогов: «Раймонд Дамадьян попытался осуществить определение наличия патологий, типа онкологических, в живом объекте, но не визуализирующим методом, а методом просто помещения тела человека в магнитное поле, и измеряя времена релаксации ядер. Которые естественно будут отличаться в патологической ткани от времени релаксации ядер в ткани нормальной».

В тот момент Дамадьян еще ничего не знал о советском физике Владиславе Иванове и о его открытии. Не думал Дамадьян и о Нобелевской премии. Все его мысли занимала… тяжело больная бабушка. У бабушки была опухоль головного мозга. Рак обнаружили поздно из-за несовершенства диагностических методов.
Метод доктора Дамадьяна позволял диагностировать опухоли головного мозга на ранней стадии без хирургического вмешательства и вредного рентгенологического исследования.

Справка: Заглянуть внутрь человека, не разрезая его, можно четырьмя способами: рентген, УЗИ — ультразвуковое исследование, РКТ — рентгеновская компьютерная томография и МРТ — магнитно-резонансная томография.
Рентген незаменим для исследования костей, но он не видит мягкие ткани. УЗИ идеально только при обследовании внутренних органов, расположенных в брюшной полости и в полости таза. Рентгеновская компьютерная томография – у нас ее называют КаТэ, а в Америке КЭТ (саt) — чаще всего используется для исследования головного мозга. Возможности МРТ — магнитно-резонансной томографии – практически безграничны. С ее помощью можно увидеть все мягкие ткани или, как говорят медики: «живые структуры», под любым углом и в любом разрезе.
Из этих четырех способов только МРТ и УЗИ абсолютно безвредны для человека.

В 1971 году Рэймонд Дамадьян опубликовал результаты своих исследований на страницах научного журнала «Science». Через год подал заявку в патентное бюро на использование метода магнитно-резонансного обследования головного мозга для определения наличия раковых патологий.

Комментарий – профессор, доктор физико-математических наук Юрий Андреевич Пирогов: «Правда его способ не позволял идентифицировать ту область, в которой эта патология имеет место. Можно было лишь приблизительно определить, в какой части тела имеют место эти патологии».

Через три года, уже после публикаций и демонстрационных экспериментов Пола Лотербура, Рэймонд Дамадьян оформил патент на изобретение магнитно-резонансной томографии всего тела человека для диагностики злокачественных новообразований.
Однако первый снимок живой мыши, сделанный методом магнитной фокусировки Лотербура, Дамадьян получил только в 1976 году. И только в 1977-ом построил свой первый томограф, который назвал «Неукротимым».
Этот томограф при всех своих достоинствах обладал и рядом определенных недостатков, требовавших усовершенствования.
Усовершенствованиями занялись американский химик Пол Лотербур и английский физик Питер Мэнсфилд.

Нью-Йорк, 1972 год
Вся научная карьера профессора химии и радиологии Нью-Йоркского университета Пола Лотербура была связана с изучением ядерного магнитного резонанса. Свои первые исследования он проводил на металлах и монокристаллах, затем перешел к белкам и воде.
В 1972 году Пол Лотербур получил первое в мире двумерное ядерно-магнитно-резонансное изображение двух стеклянных капилляров, заполненных водой.
По существу, Лотербур реализовал схему Вячеслава Иванова, повторив открытие советского физика, о котором в то время в Америке никто не знал.

Комментарий – профессор, доктор физико-математических наук Юрий Андреевич Пирогов: «Лотербур послал статью в журнал «Nature». Причем первый вариант этой статьи был отвергнут.Через год он послал усовершенствованный вариант статьи уже подкрепленный реальными результатами реального эксперимента. Эта статья была принята и в 73 году была опубликована. С этого момента и следует начинать отсчет реализации магнитно-резонансных томографий».

Справка: До 1986 года магнитно-резонансная томография называлась ядерно-магнитной. Слово «ядерный» исчезло из названия после Чернобыльской катастрофы. В то время все, что по мнению народа было связано с ядерной физикой, вызывало дикий страх. Когда в Москве устанавливали первый магнитно-резонансный томограф, люди со счетчиками Гейгера в руках пикетировали медицинский центр и требовали убрать источник опасности из столицы. На самом деле ядерно-магнитный резонанс напрямую связан с ядрами водорода, а не с радиацией.

В чем была заслуга Лотербура? Почему именно он стал считаться создателем МРТ? Ведь и Дамадьян, и Иванов обнаружили этот метод исследования раньше американского химика. Не говоря уже о том, что явление ядерно-магнитного резонанса со времен его открытия Блохом и Пёрселлом, активно использовали в физической и органической химии, физике твердых тел, биофизике и биохимии.
Просто Лотербур догадался помещать исследуемые объекты не в однородное магнитное поле, а в так называемое градиентное, где напряженность плавно менялась. Это дало возможность исследовать объекты послойно. И получать пространственную картинку.

Комментарий – профессор, доктор физико-математических наук Юрий Андреевич Пирогов: «Иванов также предлагал в качестве ключевого момента своего изобретения использовать неоднородные магнитные поля, но конкретная реализация такого предложения им не была высказана, хотя идея была действительно продуктивной».

Правда, для получения трехмерного изображения предстояло еще усовершенствовать математический аппарат.

Справка: В основе математических расчетов для магнитно-резонансной томографии лежат преобразования Фурье. Этот метод, открытый в 1807 году французским математиком и физиком Жаном Батистом Жозефом Фурье, позволяет преобразовывать звуковые, тепловые, световые и электромагнитные волны в уравнения или графики. А также выполнять обратное действие. Преобразования Фурье, например, используются при записи музыки в цифровом формате.

Публикация Пола Лотербура привлекла к себе внимание многих ученых. Все они пытались усовершенствовать математический алгоритм, который позволил бы строить пространственные изображения объектов на основе анализа электрических сигналов. Но это удалось сделать только британскому физику Питеру Мэнсфилду.

Профессор физического факультета Ноттингемского университета Питер Мэнсфилд, как и Пол Лотербур, всю жизнь занимался исследованиями в области ядерного магнитного резонанса. В частности – спектрометрией. Еще в 1962 году, работая над своей диссертацией, Мэнсфилд показал, как радиосигнал, полученный от прибора, может быть математически обработан и переведен в изображение.
Комментарий – профессор, доктор физико-математических наук Юрий Андреевич Пирогов: «Питер Мэнсфилд улучшил математический аппарат, применяемый при формировании МРТ-изображений, и в дальнейшем именно алгоритмы Мэнсфилда стали основной для той математики, тех математических процедур, которые осуществляются при визуализации МРТ».

Через тридцать лет на вручении Нобелевской премии работу Лотербура и Мэнсфилда назовут прорывом в медицине, диагностике и лечении. И ни словом не упомянут ни американского доктора Рэймонда Дамадьяна, чьи опубликованные идеи, возможно, и были учтены в этой работе, ни тем более советского ученого Владислава Иванова.

Москва, 1974 год
После демобилизации из армии Владислав Иванов вернулся в Ленинград. Ему хотелось заниматься магнитно-резонансной томографией. Но кого в то время могла заинтересовать эта тема? Только закрытые научно-исследовательские институты. «Ящики», как их называли в народе. Иванов решил устроиться на работу в какой-нибудь «ящик». Вот только где это закрытое предприятие найти? В справочном бюро адрес точно не дадут. И Владислав Александрович решил искать сам.

 

Он ходил по улицам Ленинграда, высматривал здания без вывесок на дверях, но с одинаковыми занавесками на окнах. В конце концов, ему повезло найти подходящее учреждение.
Иванова взяли на работу с радостью. Выпускник Можайской Академии, офицер запаса, биография без пятен, анкета отличная и знания прекрасные. Вот только томографией заниматься не дали. Не входила томография, отвергнутая в свое время уважаемыми экспертами, в планы учреждения.

В 1974 году в официальной советской печати появилось сообщение, что американскому ученому Полу Лотербуру удалось получить магнитно-резонансные сигналы от воды, налитой в две маленькие пробирки. Эта новость подавалась, как научное открытие с очень большим будущим.
Владислав Александрович тут же написал в Госкомитет по делам изобретений и открытий письмо, в котором напомнил чиновникам о своем «Способе определения внутреннего строения материальных объектов». Поводов для отказа у Госкомитета теперь уже не было, ведь изобретение, которое считалось выдумкой, стало реальностью.
На основании сохранившейся в архиве заявки Иванову в 1984 году выдали, наконец, авторское свидетельство за номером 659411/26 с приоритетом от 21 марта 1960 года. Но это уже никак не могло изменить ситуацию. Поскольку изобретение сохраняет силу только двадцать лет. После этого срока оно считается ничьим…

К магнитно-резонансной томографии Владислав Александрович Иванов вернулся в том же самом 1974 году. После публикации открытий Пола Лотербура и Питера Мэнсфилда новый метод медицинских исследований стал одной из самых приоритетных тем. В быстром развитии, усовершенствовании и внедрении МР-томографов в практическую медицину были заинтересованы ученые всех стран мира.
Иванов вновь опередил всех на шаг. Он первым показал, что магнитно-резонансная томография может применяться не только в медицине.
Например, раньше, при проверке внутренних деталей в партии сложных неразборных приборов, один из них приходилось ломать. А с помощью МРТ появилась возможность заглянуть внутрь любого прибора, не разбирая и не ломая его.
Иванов также выяснил, что томограф можно использовать при определении скоростных качеств космического корабля. Он дает более точную картину, чем эксперименты в традиционной гидродинамической трубе. Магнитно-резонансный сигнал эффективен также при измерении газовых потоков в авиации и космонавтике. При выявлении прочности зданий и сооружений.

Комментарий – академик РАН и РАМН, профессор, Юрий Никитич Беленков: «Есть определенная философия развития методик, я думаю, что будущее за томографическими методами. Методами, которые позволяют получать не только двумерное, но и трехмерное изображение. Будущее наверное за синтетическим изображением, то есть изображением сердца и внутренних органов человека, которое включало бы в себя несколько методик. Допустим мр-томографию, допустим использование контрастов, хотя это уже не будущее, это реальное событие. Комбинация с позитронно-эмиссионной томографией и с использование короткоживущих изотопов, которые дают более четкие представления о перфузии, более точную диагностику допустим опухолевых заболеваний. Ну, и тоже уже не совсем будущее, вернее даже совсем уже не будущее — это так называемые открытые магниты, в которых можно оперировать. То есть нейрохирурги, входя в такой магнит, они как в фантастических фильмах видят как своими инструментами, своими электродами они подходят к той зоне интересов, которая у них есть, допустим, к очагу поражения или к опухоли головного мозга».

На Западе приоритет Иванова не сразу, но признали. В международных изданиях «Who is who» Владислав Александрович значится сегодня как «изобретатель магнитно-резонансных изображений». Есть его имя в справочниках «500 выдающихся людей мира» и «Выдающиеся люди двадцатого века». За изобретение МРТ Иванову была присуждена серебряная медаль Кембриджского университета. А в 1999 году он был избран Человеком года.

В США, не в России.

Нью-Йорк, 1978 год
В 1978 году Рэймонд Дамадьян создал компанию и начал производить сканеры МРТ. Но изобретенная им так называемая «стоячая система» оказалась менее эффективной, чем градиентный метод Лотербура и Мэнсфилда. Тем не менее, только в США доктор Дамадьян открыл пятнадцать центров магнитно-резонансной томографии.

В 1988 году президент США Рональд Рэйган вручил доктору Дамадьяну Национальную медаль в области технологий.
А в 2001 году Рэймонд Дамадьян, как «человек, который изобрел сканер МРТ» получил одну из самых престижных американских изобретательских премий Лемельсона и Массачусетского технологического института. Денежный эквивалент этой награды составляет полмиллиона долларов, что вполне сопоставимо с Нобелевской премией, хотя и не так престижно.
В 2004 году Институт Франклина в Филадельфии назвал Рэймонда Дамадьяна, обойденного Нобелевским комитетом, одним из изобретателей МРТ и счел достойным ежегодной награды Бауэра. Правда, Бауэровскую премию – 250 тысяч долларов – Дамадьян получил не за вклад в науку, а за достижения… в ведении бизнеса. Поскольку именно ему принадлежит патент на МРТ и его компания является известной компанией по снабжению медицинских центров мира магнитно-резонансными томографами.
А вот Бауэровскую премию за научную часть открытия МРТ Франклинский институт присудил еще в 1990 году Полу Лотербуру.

В Америке и Европе первые магнитно-резонансные томографы появились в клиниках в 1980 году.

В СССР первый опытный образец магнитно-резонансного томографа был создан в 1984 году в НИИ кабельной промышленности.

Комментарий – академик РАН и РАМН, профессор, Юрий Никитич Беленков: «Делалось это все достаточно в таких полуэкспериментальных условиях. Было все это на шоссе Энтузиастов в НИИ кабельной промышленности. Естественно сразу мы пациентов в магнит поместить не могли из чисто этических соображений… Правда, тогда было полегче, чем сейчас, не требовалось таких уж серьезных разрешений от министерства здравоохранения. Но, тем не менее, мы все-таки начинали с крыс.
Этих крыс возили в НИИ кабельной промышленности, фиксировали и получали изображение. Это первая статья в нашей стране, 84 год. Эта крыса, вот ее сечение, вот ее сердце, вот ее изолированное сердце. Чтобы получить это изображение нам нужно было порядка 25 минут… Потом мы сами, не буду скрывать, сами легли в магнит, прежде чем туда помещать пациентов»

Первый клинический магнит появился в том же самом 1984 году. Им обзавелся Всесоюзный кардиологический научный центр – ВКНЦ.

Комментарий – академик РАН и РАМН, профессор, Юрий Никитич Беленков: «Путешествие этого магнита отдельная эпопея, потому что он весил почти 8 тонн. Естественно, перекрытия, это было на первом этаже кардиоцентра, это была вообще первая лаборатория мрт в нашей стране, но под нами был подвал, естественно, перекрытия не выдерживали 8 тонн. Более того, его еще надо было туда транспортировать. Пришлось специально укреплять подвалы колоннами…Сверхпроводящий магнит так бы не выжил. А поскольку это была просто большая железка, поэтому мы его туда протащили. Не буду скрывать, это было просто на обычных трубах стальных. Которые просто катились. Знаете, в древнем Египте показывали, как катили каменные блоки для пирамиды, так мы катили этот магнит. Поставили на место и следующий этап это мы начали оценивать, как же будем его охлаждать, потому что магнит очень грелся при работе, и потребность в объеме воды была велика. Естественно водопроводы кардиоцентра тогда не обеспечивали нужного напора воды. Мы врезались в обычную пожарную систему, пока не видели пожарники. И начали мы потихонечку исследовать этих пациентов. Мы работали очень много и не только по сердцу, потому что это блестящий метод для исследования спинного мозга, головного, позвоночника. Поэтому нам пришлось работать в широком понимании этого слова на всю медицину… Тем не менее, это был один из самых первых приборов в нашей стране».

Сегодня в распоряжении российских медиков… нет, не тысячи и даже не сотни, а всего лишь десятки МР-томографов. Причем, только единицы из них российского производства.
Например, в Санкт-Петербурге, где жил изобретатель магнитно-резонансной томографии профессор, доктор технических наук Владислав Александрович Иванов, из четырнадцати МР-томографов только один отечественный. А если бы тогда в шестидесятых годах к изобретению лейтенанта Советской Армии отнеслись с большим интересом и не назвали его реальное открытие выдумкой, нам, возможно, не пришлось бы сегодня закупать это необходимое медицинское оборудование по полтора миллиона долларов за штуку.

Нью-Йорк, 2003 год
Решения Нобелевского комитета обжалованию не подлежат. Протоколы обсуждения кандидатур могут быть раскрыты только через 50 лет. Зная все это, Рэймонд Ваган Дамадьян все же рискнул вступить в борьбу за приоритет открытия. При этом в каждом своем интервью он подчеркивал, что ему нужна не премия, не нобелевские деньги, а историческая справедливость.

Кстати, о деньгах. По подсчетам самих СМИ на публикацию обращений к нобелевским лауреатам Лотербуру и Мэнсфилду доктор Дамадьян потратил сумму, вполне сопоставимую с размером Нобелевской премии. В частности, только рекламная полоса в газете «Нью-Йорк таймс» стоит 122 тысячи долларов…

Комментарий – профессор, доктор физико-математических наук Юрий Андреевич Пирогов: «Дамадьян зря старался, зря тратил деньги. Было много публикаций в американских и в европейских популярных изданиях о том, что Раймонд Дамадьян незаслуженно обижен, что он должен там присутствовать. Он работал в этой области, но все-таки магнитно-резонансный томограф был изобретен не им».

Владислав Александрович Иванов скандалить за недополученную Нобелевскую премию не стал. Хотя и мог.

Комментарий – профессор, доктор физико-математических наук Юрий Андреевич Пирогов: «…если говорить о решении Нобелевского комитета, который присудил Нобелевскую премию Лотербуру и Мэнсфилду, на мой взгляд, это решение было совершенно правильным. За исключением, может быть, одного. Конечно, в соавторах и Лотербура, и Мэнсфилда должен был присутствовать наш соотечественник Владислав Александрович Иванов».

Магнито-резонансный томограф иногда называют безымянной машиной. Потому что в ее создании и в отработке методики МР-исследований принимало участие огромное количество ученых из разных стран мира. Но мы-то знаем, кто был первым – лейтенант ракетных войск Иванов.

Ссылка на фильм: Режиссер Татьяна Малова, художник Владимир Моренко, научный консультант профессор, доктор физико-математических наук Юрий Андреевич Пирогов, «Цивилизация», 2011 год.