070 К. Дюссик 1908-1968

Удивительная способность летучих мышей ориентироваться в темноте давно заинтересовала ученых. Выполняя различные эксперименты они пришли к выводу, что  летучие мыши слышат нечто недоступное человеческому уху, что позволяет им ориентироваться в пространстве. Но что? В 1912 году трагедия «Титаника» послужила толчком к работе над прибором, который позволил бы сделать судоходство безопаснее. Позаимствовав у летучих мышей принцип эхолокации, ученые сконструировали прибор с использованием энергии пара. Устройство должно было определять объекты на пути следования судна и предотвращать в тумане столкновения с айсбергами. В 1940 году эта идея нашла своё отражение в радарных установках и приборах для обнаружения подводных лодок.

Начало XX века стало периодом укрепления позиций ультразвука. В это время технология используется в оборонной промышленности и металлургии: разрабатываются и тестируются гидроаккустические системы связи и наблюдения, создаются устройства для обнаружения дефектов в металлах. В истории советской науки этот период связан с работами, например, Сергея Яковлевича Соколова, основателя ультразвуковой дефектоскопии и акустической микроскопии.

Физик С. Соколов (1897–1957) был сыном небогатого крестьянина из села Кряжим Саратовской губернии. С детства пристрастился к чтению и с книжкой не расставался. Окончил сначала церковно-приходскую школу, а потом интернат, откуда вышел дипломированным сельским учителем.

Педагогом не работал, потому что заинтересовался электричеством и поступил в Саратовское техническое училище. А оттуда в Гражданскую войну был призван собирать гальванические элементы для радистов Красной армии. Сергей стал комсомольцем и по рабоче-крестьянской квоте легко поступил в петроградский Электротехнический институт (ЭТИ, позднее ЛЭТИ). Хотя институт освещали невиданные в России лампы дневного света, там не топили, как и во всем Петрограде. Хлеб студентам и преподавателям давали раз в день во время занятий. Зато комсомольская жизнь била ключом на собраниях, где студенты-«гегемоны» ругали студентов из дворян и интеллигенции. Соколов кричал едва ли не громче всех, однако нравились ему только однокурсницы из хороших семей. Одну из них, Валю Ларионову, он попросил объяснить непонятные вопросы электротехники. Закончилось свадьбой.

Привести в общежитие девушку, выросшую в отдельной квартире, было немыслимо. Чтобы снять комнату, Соколов нашел заработок – ходил по квартирам и делал электропроводку. А наладив электроснабжение бани, впервые почувствовал себя обеспеченным.

Когда молодожены въехали в съемную комнату на Каменноостровском, 73, оказалось, что в соседней квартире живет великий физик Леонид Мандельштам (1879–1944). Сергей попросился к нему в Центральную радиолабораторию. Мандельштам написал условия сложной задачи и дал на решение три дня. Соколов вышел на лестничную клетку, прямо на подоконнике решил и тут же вернулся. Ему сразу ответили: «Оформляйтесь». Был у Мандельштама сотрудник, учившийся у Ланжевена. Ожидали, что он сумеет склеить из кристаллов кварца такой же излучатель ультразвука, как у французов. А сотрудник не сумел подобрать состав клея. Дело поручили Соколову. Тот долго колдовал, но справился. И начал играть: решил замерить, как быстро затухает ультразвук в твердом теле. На ветвях деревьев парка ЛЭТИ развесили до 800 метров проводов – ультразвук по ним прекрасно проходил. Затухал там, где в металле были раковины.

Тогда Соколову пришло в голову положить стальной лист на излучатель и залить сверху маслом. Проходящий через сталь ультразвук вызывает на поверхности масла рябь – везде, кроме как над пустотами в металле. Так возникло звуковидение. Дефектоскоп Соколова – первая в мире установка для контроля качества металлов при помощи ультразвука. Создана в 1934 году.

В 1937 г. венский психиатр Карл Тео Дуссик (1908–1968) случайно прочел пересказ статьи Соколова. И подумал, что опухоли мозга тоже отличаются по свойствам от здоровых тканей, так что дефектоскопия должна их обнаружить. Но как подставить голову под луч, от которого дохнет рыба?

Психиатры того времени меньше других врачей боялись сильных воздействий на мозг. Тот же Дуссик был авторитетом в использовании инсулинового шока как средства от шизофрении: больного погружали в искусственную гипогликемическую кому, как известно метод опасный и малоэффективный, впоследствии от него отказались. Почему бы не попробовать еще и ультразвук? Дуссик, преподававший на медицинском факультете Венского университета, заказал на соседнем физическом факультете испытательную установку вроде соколовского дефектоскопа. Пока ее строили, случился аншлюс: Австрию присоединила нацистская Германия. Порядки в университете установились фашистские. Сразу вспомнили, что отец Дуссика, зубной врач из Чехии, – «расово неполноценный славянин», и Карл Тео вылетел со своей профессорской должности. Обиделся, уехал из Третьего рейха в США, где психиатры Венской школы весьма ценились. Но ненадолго. В начале 40-х он вернулся в Вену и стал заведовать неврологической клиникой. 

Здесь Дуссик довел до конца задуманный ранее опыт: подставил свой висок под ультразвук частотой 1,5 МГц – и приемник у другого виска зафиксировал ультразвуковой луч, хотя и несколько рассеянный и ослабленный. В ходе опыта Карл Дуссик не ощутил ровным счетом ничего. Луч оказался не опасен.

1 мая 1941 г. австрийский психиатр Карл Дуссик сообщил о своих опытах, показавших, что ультразвук можно использовать для диагностики. Это день рождения УЗИ. Любопытно, что в этой статье, вышедшей, когда немцы стояли под Москвой, упоминается Соколов.

После окончания войны братья Дуссик вернулись к своим опытам. Голову пациента погружали в ванну с водой, высовывался только нос. Затем сканировали в двух плоскостях, передвигая датчик. Приемник с другой стороны головы улавливал измененный ультразвук, перепады мощности которого меняли яркость свечения электрической лампочки. Эти изменения фиксировала фотобумага на вращающемся барабане. Так состоялось первое в истории ультразвуковое сканирование человеческого тела. Карл Дуссик провел его на себе летом 1946 г. Там, где на снимке должны были находиться заполненные ликвором желудочки, действительно помещалось темное пятно.

Братья обрадовались и просветили мозг 34-летней пациентки, которая с трех лет страдала эпилептическими припадками. В теменной доле зафиксировали странное крестовидное затемнение. Заведующий хирургическим отделением доктор Крюгер выполнил операцию и обнаружил плоскую опухоль – астроцитому, которую не могли выявить ни ангиография, ни ЭЭГ. Больная полностью выздоровела.

После 300 опытов с УЗИ, которое Дуссик назвал «гиперфонографией», в 1947 г. вышло сообщение с резюме на трех языках. В Бад-Ишль прибыли американские военные врачи из штаба оккупационных войск. Опыт переделали в США. Оказалось, что темные пятна при таком сканировании возникают не из-за опухолей, а оттого, что кости черепа везде имеют разную толщину и поглощают звуковые колебания неравномерно. Зато отраженный ультразвук давал весьма ценные результаты. Опухоли действительно отражают звуковые волны сильнее здоровых тканей. Но установки были необычайно громоздкими: чтобы звуковая волна не терялась в воздухе, пациент погружался в ванну с водой, держа в руках огромный излучатель.

Знакомый всем посетителям кабинета УЗИ датчик-трансдьюсер создал тот же Соколов. Задумывалось это устройство как ультразвуковой микроскоп размером с ручной фонарик. В 1955 г. на конгрессе в Брюсселе изобретатель так объяснил его устройство: «Узкий пучок ультразвуковых лучей, испускаемых пьезоэлектрической кварцевой пластинкой, “освещает” рассматриваемый предмет. Рассеянные предметом лучи проходят через акустическую линзу, собираются ею и попадают на приемную пластинку…»

К тому времени Соколов, необычайно удачливый в науке, чувствовал себя плохо. Внедрив контроль качества на оборонных заводах, он из ученого стал администратором, все время которого уходило на то, чтобы доставать, добывать и выбивать. Министры ненавидели Соколова, потому что его дефектоскопы выявляли много брака и мешали выполнять план.

В эти годы здоровье Соколова пошатнулось и он с дефектоскопии на оборонных заводах на медицину. Сначала сконструировал ультразвуковой небулайзер – распылитель для ввода лекарств в носоглотку больных астмой. Потом задумал датчик-трансдьюсер и рвался доложить о нем в Брюсселе, хотя врачи запретили ему лететь самолетом, пугая острой сердечной недостаточностью. Тем не менее Соколов слетал, вернулся очень довольный – и немедленно попал в больницу. Он и там проводил совещания своей кафедры, приговаривая: «Так много дел, а я лежу. Вот поправлюсь, стану помогать медикам, я уже кое-что придумал!»

Не в силах вынести больничный режим, Соколов отпросился домой. Врачи давали ему всего несколько дней, но он прожил еще полгода, пока 20 мая 1957 г. не умер от остановки сердца. Ожидая машину, которая должна была везти его в лабораторию.

Возможности, которые открывались перед врачами благодаря ультразвуку, стали стимулом для разработки и производства специальных медицинских аппаратов. В 1949 американский учёный Дуглас Хоури представил один из первых УЗ-сканеров – большой резервуар с жидкостью и сканирующим устройством. Чтобы получился точный результат, пациент во время исследования был вынужден сидеть в этом резервуаре неподвижно. В 60-е годы в СССР начались собственные разработки ультразвуковых устройств для медицины, и уже в 1961 году в Ленинградском научно-исследовательском институте медицинской техники был создан первый аппарат «Узис-1», предназначенный для обнаружения опухолей в мягких тканях.

С момента широкого внедрения УЗИ в клиническую практику прошло не так много времени, однако представить, что медицина когда-то обходилось без этого инструмента, уже крайне сложно. Сегодня ультразвуковые исследования уверенно лидируют среди других методов диагностики. Их используют при заболеваниях органов брюшной полости, дыхательной, сердечно-сосудистой, мочевыделительной систем, щитовидной и молочной желез. В акушерстве и гинекологии УЗ-скрининги и допплерография являются незаменимыми инструментами оценки состояния плода. «Звуковидение», когда-то попавшее в фокус внимания экспериментальной науки, сегодня стало для диагностов тем самым шестым чувством, которое раздвинуло границы возможного и сделало реальностью то, что ещё вчера казалось немыслимым.