Метод компьютерной томографии имеет хоть и довольно непродолжительную (около одного столетия), но очень насыщенную и стремительную историю. Начнем наш рассказ с того, какими были предпосылки к развитию КТ в 19 и начале 20 века.

Одним из первых аналогов томографии был метод изучения взаимного расположения органов хирургами, который разработал Н.И. Пирогов. Данный способ получил название топографической анатомии и заключался в изучении замороженных трупов, которые для этого послойно разрезались в разных плоскостях. Разумеется, предложенную Пироговым процедуру сложно сравнивать с современной томографией, однако такие послойные изображения человеческого организма были предпосылками к созданию технологии лучевого метода исследования.

До широкого распространения КТ в нейрохирургии использовались предложенные У. Денди в 1918 и 1919 годах методы вентрикулографии и пневможнцевалографии, которая позволила визуализировать внутричерепные образования с помощью Х-лучей. Поскольку оба диагностических способа были инвазивными, несли целый ряд рисков здоровью пациентов, после внедрения КТ они перестали использоваться в медицинской практике.

Итак, когда же начинает свою историю компьютерная томография? Давайте перенесемся в начало двадцатого века, когда в 1917 году австрийский математик И. Радон разработал первые математические алгоритмы для КТ. Ученый предложил метод обращения интегрального преобразования, благодаря которому стало возможным восстанавливать первоначальную функцию, зная её преобразование. Стоит отметить, что в тот период работа Радона не была замечена исследователями и была забыта современниками.

Поскольку основой работы компьютерного томографа является воздействие рентгеновским излучением на организм человека, стоит отметить, что в 1895 г. немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген открыл проникающие “Х-лучи”, которые позже в России были названы в его честь — “рентгеновские”. За свое открытие ученый был удостоен первой в истории физики Нобелевской премии в 1901 году.

В двадцатые годы французским врачом Бокажем был изобретен и запатентован томографический механический сканер, который оставлял на рентгенограмме неразмытым только определенный слой организма. Этот способ получил название рентгеновской планиграфии, позднее было названо классической томографией.

Немного спустя, в 1930 году А. Валлебона изобрел принцип послойного рентгенологического исследования, а в 1934 г. В.И. Феоктистов сконструировал первый рентгеновский томограф. Несколькими десятилетиями позже, в 1963 году американский физик А. Кормак решил задачу томографического восстановления, однако осуществил это отличным от Радона способом.

В 1969 году британский инженер-физик Г. Хаунсфилд спервые сконструировал так называемый «ЭМИ-сканер», который представлял собой первый компьютерный рентгеновский томограф, клинические испытания которого были проведены в 1972 году. За разработку компьютерной томографии в 1979 году Г. Хаунсфилд и А. Кормак были удостоены Нобелевской премии в области физиологии и медицины.

В настоящее время компьютерный томограф является сложным программно-техническим комплексом, в котором имеются сверхчувствительные детекторы для регистрации рентгеновского излучения, рентгеновские излучатели, обширный пакет программного обеспечения, который позволяет выполнять весь спектр исследований и производить последующую обработку данных и их анализ.

С точки зрения математики построение изображения в современных аппаратах сводится к решению огромного количества линейных уравнений, поэтому для решения подобных задач были разработаны специальные методы, которые ориентированы на параллельные вычисления.

Развитие компьютерных томографов связано с увеличением числа детекторов, другими словами – с увеличением количества одновременно собираемых проекций. Так, самые первые аппараты первого поколения, которые появились в 1973 году, были пошаговыми. В томографе была всего одна рентгеновская трубка, которая была направлена на один детектор. Один оборот позволял получить изображение одного слоя. Во втором поколении томографов за основу брался веерный тип конструкции, при котором напротив трубки устанавливалось несколько детекторов. Время обработки изображения занимало не 4-5 минут, как в случае аппаратов первого поколения, а значительно меньше - порядка 20 секунд.

Третье поколение КТ-аппаратов ввело термин спиральной компьютерной томографии. История спиральной КТ берет свое начало с 1988 года, когда компанией Siemens Medical Solutions был предложен первый спиральный томограф. Принцип работы аппарата основан на одновременном вращении рентгеновской трубки, которая генерирует излучение, и непрерывного движения стола, на котором лежит пациент, вокруг продольной оси сканирования. При такой комбинации траектория движения трубки относительно направления движения стола принимает форму спирали. Такая технология сделала возможным сократить время исследования и уменьшить лучевую нагрузку на организм пациента.

Несколькими годами позже, в 1992 году, компанией Elscint Co был предложен метод мультиспиральной КТ – МСКТ. Главным отличием такой томографии стало наличие не одного, а двух и более детекторов. В этом году был представлен первый двухсрезовый МСКТ томограф, обладающий двумя рядами детекторов, а в 1998 году - четырехсрезовые с 4-мя рядами соответственно. Помимо количества детекторов также было увеличено число оборотов трубки до двух раз в секунду, что сделало возможным еще больше снизить время обследования и повысить качество изображения. Метод МСКТ стал стремительно развиваться, и в начале ХХI века, в 2004-2005 гг. были представлены 32-, 64-, 128- срезовые томографы. В 2007 году компанией Toshiba были сконструированы 320-срезовые МСКТ-томографы, которые стали новым этапом развития метода КТ. Такое оборудование позволяет не только получать высокоинформативные изображения, но и буквально в реальном времени наблюдать за процессами, происходящими в сердце и головном мозге. МСКТ помимо уменьшения времени и лучевой нагрузки на пациента имеет ряд преимуществ перед методом спиральной КТ: увеличение зоны анатомического покрытия, скорости сканирования, отношения сигнал/шум, улучшение контрастного разрешения. МСКТ позволяет успешно определять наличие инородных тел в органах и тканях, состояние лимфатической системы, диагностировать аномалии развития, опухоли, метастазы внутренних структур, пневмонии, туберкулезы органов дыхания, нарушение легочного кровообращения (инфаркт легкого, тромбоэмболия легочной артерии, прочие), патологии бронхов, заболевания селезенки, желчевыводящих протоков, мочевыводящих путей, печени, надпочечников, органов малого таза, черепно-мозговые травмы, нарушения структур головного мозга, его кровообращения, дегенеративные изменения суставов, позвоночника (грыжи межпозвоночных дисков, протрузии), патологии щитовидной, паращитовидной желез, гортани, костных элементов, аорты, коронарных артерий сердца, сосудов шеи, мозга, прочие нарушения.

В 2005 году компанией Siemens Medical Solutions был представлен томограф в двумя источниками рентгеновского излучения. И хотя теоретические предпосылки для его создания были в конце 70-х годов прошлого столетия, на тот момент времени технически из реализовать не представлялось возможным. Разработка данного прибора имела большое значение для изучения и наблюдения за работой объектов, находящихся в быстром и постоянном движении (к примеру, сердца), поскольку использование двух трубок позволило получать изображения сердца независимо от частоты его сокращений. Еще одним преимуществом данного томографа является способность рентгеновских трубок работать в разных режимах тока и напряжения, что делает возможным дифференцировать и исследовать объекты с разной плотностью, близко расположенные друг к другу (например, при контрастировании образований и сосудов, находящихся рядом с костями).

Компьютерная томография позволяет быстро и точно проводить исследования головного мозга, позвоночника, суставов, гортани, придаточных пазух носа, ключицы, челюстей, зубов, легких, печени, желудка, кишечника, почек, надпочечников, селезенки, органов малого таза, костных, хрящевых структур, артерий, вен, сосудов головы, шеи, сердца. Благодаря компьютерной томографии стало возможным с высокой степенью достоверности диагностировать опухолевые образования, кисты, возможные метастазы, воспаления, инфекции, переломы, вывихи, подвывихи, ушибы, прочие травмы опорно-двигательного аппарата, васкулиты, абсцессы, саркоидоз, лимфогранулематоз, пневмонии, туберкулез, желчнокаменную болезнь, язвенную болезнь, цирроз печени, гепатит, панкреатит, аппендицит, аномалии развития органов, наличие жидкости, крови, гноя в полостях, кровоизлияния, патологии сосудов и прочие нарушения структур организма.

В настоящее время в медицинской практике метод КТ имеет огромное значение: в нейрохирургии, онкологии, травматологии, гинекологии, нефрологии, эндоскопии, хирургии, урологии, стоматологии и прочих областях.