Н.Н. БЛИНОВ
ВСЕВИДЕНИЕ
БЕЗ
ЧУДЕС
ЭТЮДЫ ОБ ИНТРОСКОПИИ
ИЗДАТЕЛЬСТВО
«ЗНАНИЕ»
МОСКВА 1990
ББК 34.7
Б69
Автор: Н Н. БЛИНОВ — заслуженный изобретатель РСФСР,
доктор технических наук, профессор, лауреат премии Совета
Министров СССР заведует отделом медицинской интроскопии
Всесоюзного научно-исследовательского и испытательного ин-
ститута медицинской техники Министерства здравоохранения
Рецензенты: Л В. Владимиров — доктор
Р В. Ставицкии — доктор биологических
технических наук;
наук, профессор
Редактор С. П. СТОЛПНИК
Блинов Н. Н.
Б69 Всевидение без чудес: Этюды об интроскопии.—
М. Знание, 1990.— 176 с
ISBN 5-07-000679-7
40 к	50000 экз.
Всевидение многие столетия оставалось недостижимой мечтой человече-
ства И только в XX веке оказалось возможным превратить сказку в реальность
В найди дни стремительно развивается новая наука интроскопия, изучающая
методы и средства видения в непрозрачных средах Наиболее впечатляющи до-
стижения интроскопии в области медицинской диагностики, где совершается
настоящая революция, вызванная освоением новых видов физических воздей-
ствии на исследуемый объект и использованием необъятных возможностей ЭВМ.
Автор — специалист в области медицинской интроскопии — в доступной для
широкого читателя форме рассказывает о современном ее состоянии. Книга
адресуется широкому кругу читателей.
F 2103000000—044
Б---	—31—90
073(02)—90
ББК 34.7
ISBN S-07-000679-7
Ci Блинов Н. Н., 1990 г
ВВЕДЕНИЕ
Вот уже более двадцати пяти лет, почти всю сознатель-
ную жизнь я занимаюсь разработкой и исследованием
рентгеновской диагностической аппаратуры В последние
годы все чаще проблемы рентгеновского видения пере-
секаются с задачами исследований непрозрачных объек-
тов и материалов с помощью других видов излучений:
инфракрасного, ультразвукового, радиочастотного. Все
более близкими оказываются методы многоступенчато-
го преобразования информации способы и средства об-
работки изображений.
Особенно отчетливо проявляется эта общность, когда
для обработки изображений привлекаются современные
ЭВМ с их поистине неисчерпаемыми возможностями
Такова уж, видимо, природа инженерного творче-
ства, что на каком-то этапе жизни появляется необходи-
мость взглянуть на проблему в широком аспекте, ощу-
тить место области собственного труда в о ромном зда-
нии современных естественнонаучных представлений че-
ловечества
Очевидно, я буду пристрастен, но ведь беспристраст-
но невозможно говорить о любимом деле.
Для меня инженер-разработчик — самая увлекатель-
ная профессия на свете Сейчас, когда во всем мире,
а в нашей стране в особенности, происходит явная деваль-
вация престижности инженерных профессий, когда в
ряде признанных технических вузов страны с каждым го-
дом падает конкурс, в таком утверждении могут усмот-
реть неискренность. «Век технократии миновал, так и не
родившись. Инженеры стиснуты конкретностью конструк-
ций и абстрактностью формул. Сейчас время больших
обобщений»,— заявил молодой физик в одной моей
повести лет пятнадцать назад Я и сейчас могу подписаться
под этим несколько парадоксальным утверждением
И тем не менее инженер-разработчик—самая увлека-
тельная профессия на свете. Потому что именно мы
создаем то, чего никогда раньше не было, и таким обра
зом, направленно воздействуем на постоянно изменяю-
щийся мир
Разумеется я далек от мысли, что другие профессии
не оказывают своего благотворного влияния на цивили-
зацию Но йсе же воздействие скажем, литературы или
3
музыки на дела человеческие трудно оценить непо-
средственно, согласитесь. А любое техническое новше-
ство на наших глазах преобразует действительность.
Возьмем, например, телевидение, этот мощнейший дик-
татор наших вкусов и привычек, один из самых сильных
преобразователей психологии современного человека.
Социологи, искусствоведы и психологи еще долго будут
изучать последствия этого явления из области чисто
инженерного творчества и удивляться далеко идущим
результатам. А ведь в технической его основе изобрете-
ние инженером Нипковым простого диска с дырками и
лампочкой за ними! А радио? А реактивное движение?
А микроэлектроника7
Итак, первая задача настоящей книги — разбудить у
любознательного читателя интерес к инженерному твор-
честву
Творчество в самом общем виде есть «деятельность,
порождающая нечто качественно новое, никогда не быв-
шее» (БСЭ.— Т. 25). А по Далю «Творить — давать бы-
тие, сотворять, созидать, создавать, производить, рож-
дать» И далее пример «Один Бог творит».
Монопольное право на творчество религия отдавала
Богу. И тот запретный плод, который любознательная Ева
по злокозненному наущению змия попробовала сама и
дала вкусить Адаму, был, без сомнения, носителем твор-
ческого начала. Как известно, Бог, разгневавшись на этот
первый самостоятельный акт, изгнал Адама и Еву из рая.
Тем было положено начало развитию цивилизации
В отличие от эволюции,слепой, терпеливой поденщицы
природы, которая методом проб и ошибок тоже «порож-
дает нечто качественно новое», человеческое творчество
несет в себе цель Оно всегда целеустремленно. И еще*
по словам Энгельса, творческий труд «является высшим
из известных нам наслаждений».
Вторая задача нашей работы состоит в изложении
некоторых моментов становления сравнительно новой
науки — интроскопии и современных ее возможностей.
Термин «интроскопия», насколько мне известно, при-
надлежит профессору Павлу Кондратьевичу Ощепкову.
Он же создал первый в нашей стране и единственный
в мире Институт интроскопии, в котором автору этих
строк выпала судьба потрудиться несколько нелегких лет.
Интроскопия — внутривидение (от лат. intro — внутри
и греч. skopeo — смотрю, наблюдаю) — визуальное наб-
4
людение объектов, явлений и процессов в оптически
непрозрачных телах и средах, а также в условиях плохой
видимости.
П К. Ощепков писал: «Под видением в непрозрачных
средах и телах я понимаю прежде всего прямое оптиче-
ское видение в отраженных и рассеянных лучах с задан-
ным коэффициентом трансформации размеров изобра-
жений».
В книге речь будет идти главным образом о том,
как можно видеть в непрозрачных средах, зачем это
нужно, и что из этого может получиться
Непосвященному человеку трудно даже вообразить,
насколько расширяет познание мира современная интро-
скопия Нашему глазу доступна ничтожная доля того ши-
рокого спектра электромагнитных излучений, которые
каждое мгновение пронизывают любую точку простран-
ства, неся информацию о бесконечном многообразии
окружающего мира — от колебаний отдельных молекул
до излучений звезд и галактик. Современные средства
интроскопии, освоившие всего несколько долей этого
диапазона, тем не менее расширяют человеческие воз-
можности восприятия мира в сотни и тысячи раз.
Среди бесчисленных применений интроскопии одним
из наиболее результативных и, безусловно, самым важ-
ным для человечества является медицинская диагностика,
о которой в основном и будет далее идти речь.
Две поистине революционизирующие тенденции ле-
жат в основе стремительного развития современной ме-
дицинской интроскопии Одна заключается в широком
использовании вычислительных машин для обработки
изображений, другая — в применении новых диапазонов
излучения
Эта революция и будет главным действующим лицом
нашего повествования.
И, наконец, еще одна цель книги — поделиться с
читателем некоторыми размышлениями о работе, кото-
рой посвящена жизнь Поэтому автор позволит себе
на некоторых страницах чуть отвлекаться от прямого
предмета повествования.
Несколько слов о литературных предшественниках
В научной работе считается дурным тоном не упомянуть
тех, кто работал до тебя. И хотя на этот раз речь
идет о труде научно-популярном, автор останется верен
традициям, в которых воспитан
5
Нельзя сказать, чтобы особенностям человеческого
видения не уделяли внимания в литературе для мас-
сового читателя. Много писал об этом замечательный
популяризатор науки Я. И Перельман в своих занима-
тельных книгах, кое-что О Д Хвольсон в книге «Физика
для всех». Недостижимым образцом для популяриза-
торов науки остается изумительная книга академика
С. И Вавилова «Глаз и солнце». Упомянем и выпущенную
издательством «Знание» в 1979 году книгу В. Б. Деми-
дова «Как мы видим то, что видим7»
Особенно везло рентгеновским лучам — таинствен-
ным невидимкам, лучам-Х, лучам смерти и лучам жиз-
ни — как их только ни называли. В конце XIX века чело-
вечеству уже казалось, что наконец-то создано неколе-
бимое и гармоничное здание мира. И можно сказать,
что именно открытие В. К. Рентгена было первым сокру-
шительным толчком в ряду тех, которыми это здание
было поколеблено. Точнее, это был первый фундамен-
тальный блок в постройке нового мира современной
физики.
Значительно скромнее интроскопическое литератур-
ное наследство. Ряд страниц посвящен интроскопии
в уже цитированной книге воспоминаний профессора
П. К. Ощепкова «Жизнь и мечта». В 1981 году в изда-
тельстве «Энергия» выпущена серьезная книга кандидата
физико-математических наук В. И. Рыдника «Увидеть
невидимое», посвященная современной микроскопии и
методам анализа вещества. Отчасти и по этой причине
мы не будем касаться техники для анализа веществ и
материалов в нашем дальнейшем повествовании.
Нельзя не упомянуть еще одной замечательной моно-
графии ведущего специалиста по телевидению из США
профессора Альберта Роуза «Зрение человека и элек-
тронное зрение» (М.: Мир 1977), название которой четко
определяет ее содержание. Это очень хорошая книга,
но она по зубам лишь студентам технических специаль-
ностей, инженерно-техническим и научным работникам.
Автор лелеет надежду, что его книжка расскажет
о современных проблемах интроскопии в таком ракурсе,
которь и еще не был представлен в массовой литера-
туре, будет достаточно занимательна и доступна каждому
любознательному читателю, если он в десятом классе
имел по физике не меньше четверки.
6
1
ГЛАВА
АККОРДЫ МУЗЫКИ МИРОВ
В этом бесконечном океане мирового эфи-
ра повсюду проносятся с головокружи-
тельной быстротой трехсот тысяч кило-
метров в секунду волны света, теплоты и
других видов лучистой энергии, как аккор-
ды вечной, никогда не смолкающей му-
зыки миров, исходящей от каждого атома
небесных светил. Эти волны... омьовают
своими всплесками каждый атом мировых
светил и всех существ, находящихся на них,
и вызывают в их атомах ответные отзвуки
и волны, точно так же уносящиеся в бес
конечность, образуя из всей Вселенной
как бы один сплошной аккорд — нигде и
никогда не смолкающий голос ее вечной
жизни
Академик Н. А МОРОЗОВ.
Христос (Пролог)
ДА БУДЕТ СВЕТ!
Одним из вечных мечтаний человечества многие ека
было всевидение, Глаза — это первое, что трансформи-
рует шестикрылый серафим, явившись поэту, в бессмерт-
ном пушкинском «Пророке»:
Перстами, легкими, как сон,
Моих зениц коснулся он.
Отверзлись вещие зеницы,
Как у испуганной орлицы.
Более 90 % информации об окружающем мире к че-
ловеку приходит через глаз. «Глаз побеждает ухо», «Луч-
ше один раз увидеть, чем сто раз услышать». Таких пого-
ворок в разных языках множество.
Информация, получаемая посредством зрения, в отли-
чие от других органов чувств, содержит достаточно точ-
ные данные о направлении наблюдаемого предмета, его
форме, расстоянии до него и в большой мере о структуре
точнее, об отражательной способности к некоторому
диапазону электромагнитных волн Но об этом дальше
Итак, всегда считалось: тот, кто может все видеть, об-
ладает сверхъестественным могуществом. В древности
всемогущими были боги.
Николаи Морозов, чьи слова мы взяли эпиграфом к
8
этой главе, человек удивительной судьбы, ученый, астро-
ном, революционер, первый советский академик, про-
слеживает такую любопытную аналогию: «зео» по-грече-
ски — живу, «Зеос», «Зевс» — верховный бог Олимпа,
«деос», или «деус»,— бог римлян, «дей»—день, свет.
Все эти понятия трансформировались из одного корня
жизнь — бог — свет.
Разумеется, параллели всегда страдают приблизитель-
ностью. Аналогия не есть доказательство. Но вот опреде-
ление «всевидящий» — это почти всегда о боге
В христианской религии всевидящий глаз — недреман-
ное око — прямой символ Бога Его иногда даже изобра-
жали в виде глаза с расходящимися во все стороны лу-
чами света.
Богу света Солнцу поклонялись в период царствова-
ния фараона-реформатора Эхнатона в Древнем Египте.
Солнце было главным богом древних славян, индейцев
майя и многих других народов. В монотеистических ре-
лигиях, например в христианской, свет был носителем бо-
жественного духа.
В первых строках Библии, ортодоксальном своде двух
величайших религий — христианской и иудейской, име-
ется странное противоречие, связанное с происхожде-
нием света. Первая ее книга «Бытие», авторство которой
приписывается пророку Моисею, начинается так: «Внача-
ле сотворил Бог небо и землю. Земля же была безвидна
и пуста, и тьма над бездною, и дух божий носился над
водою...»
Поскольку не обозначено дня творения, очевидно, что
те семь великих дней, в которые создан мир, еще не на-
ступили. И далее священная книга гласит' «И сказал Бог:
да будет свет. И стал свет. И увидел Бог свет, что он хо-
рош, и отделил Бог свет от тьмы. И назвал Бог свет днем,
а тьму — ночью. И был вечер и было утро, день один».
А теперь смотрите внимательно — наступает второй
день творения. «И сказал Бог: да будет твердь посреди
воды, и да отделит воду, которая под твердью, от воды,
которая над твердью. И стало так. И назвал Бог твердь
небом...»
Только на третий день создал всевышний сушу, назвав
ее землею, а на четвертый — солнце и луну для отделе-
ния дня и ночи, сказав в своей выспренной манере:
«Да будут они светильниками на тверди небесной, чтобы
светить на землю».
9
Возникает резонный вопрос: если небо и вода возник-
ли во второй день творения, то что же было сотворено
вначале? Что же это были за небо и земля и над какою же
водою носился дух Божий?
Этот парадокс многие века терзал смятенные души
христианских богословов, которые в конце концов дого-
ворились считать то первичное небо — «небо небес» от-
личным от небесной тверди, созданной во второй день
А с водой решили, что она была создана до акта творения,
на второй день Бог только отделил воду от воды, создав
твердь При этом толкователи великой книги закрывали
глаза на недвусмысленное указание, что вначале все-таки
была земля, то есть твердь, уже отделенная от воды, над
которой носился дух Божий.
Современная наука разрубила этот гордиев узел. До-
казано. первая книга Моисея представляет собой канони-
зированный сборник древних записей разных авторов —
первые строчки принадлежат одному, остальные — дру-
гому.
В этих пер ых строчках есть еще одно более важное
для нас, поскольку мы интересуемся светом, противо-
речие. На него впервые обратил внимание блаженный
Августин, один из выдающихся умов раннего христиан-
ства, живший на грани IV и V веков, в период наивысшего
расцвета христианской мысли.
Последняя часть знаменитой «Исповеди» Августина
(вся тринадцатая книга) посвящена толкованию приве-
денного нами отрывка. Основное внимание Августин уде-
ляет попыткам объяснить, что это за свет был создан
в первый день творения, когда еще не было небесных
светил, «чтобы светить на землю».
Августин был первым после рождества Христова, кто
смело отделил божественный свет от материального
Первичный свет, созданный Богом в первый день творе-
ния, говорил он, не есть свет, видимый нашими глазами,
но внутренний свет божественной истины. «И вот мы были
когда-то тьмою а теперь стали светом во Господе,—
восклицает он.— В свете этом мы ходим верою, а не
видением». Но есть другой свет, создаваемый небесными
светилами «Луна и звезды светят ночью но ночь не по-
мрачает их, потому что они сами освещают ее».
Из всех приведенных соображений вытекает несколь-
ко парадоксальный, но, по сути, правильный вывод: Бог
или во всяком случае его духовная составляющая в боль-
10
шинстве религий и верований — это не что иное, как
спектр электромагнитных излучений ограниченного диа-
пазона энергий.
Ну и соответственно отсутствие в данном месте и
времени электромагнитного излучения видимого диа-
пазона признавалось повсюду тьмою. Именно из нее
всегда исходили злые силы, демоны и черти, которые
вечно борются с божественным светом и никогда не могут
его победить Свет — всегда добро тьма — всегда зло.
Поскольку понятия о добре и зле лежат в основе чело-
веческой морали и этики, неизбежен вывод, что и эти-
ческие представления древних покоятся на том же узком
спектре электромагнитных волн.
Удивительно мало знали о свете наши далекие предки.
Со времен Древней Греции через все средние века про-
шла теория «зрительных лучей». Платон, Евклид, Пто-
лемей считали, что из глаз исходит «кроткий огонь»,
который, соединяясь со жгучим огнем и светом, перено-
сит обратно в глаз изображение освещенного предмета.
Но даже с помощью такой фантастической «теории»
в Древней Греции были разработаны совершенно пра-
вильные принципы прямолинейного распространения и
отражения света от плоских и сферических зеркал.
Долгие века ничего не знал человек ни об устройстве
глаза, ни о цвете, ни о природе света
Но явился Исаак Ньютон!
Я не хочу сказать, что со времен золотого века Эллады
до Ньютона никто не занимался оптикой Уже в раннем
средневековье (XIII век) появились первые очки, в кон-
це XVI века голландец Янсен построил первый микро-
скоп, а в начале XVII века Галилей изобрел телескоп.
В 1737 году философ и физик Декарт опубликовал трак-
тат, называемый «Диоптрика», где изложил принципы
преломления света
Но только великий Ньютон по-настоящему исследовал
природу света Он определил длину волны света, связал
ее с цветом, экспериментально установил дифракцию,
интерференцию и поляризацию световых волн. Драма-
тизм ситуации состоял в том, что, исследовав с удиви-
тельной глубиной и тщательностью эти основные волно-
вые свойства света, Ньютон сделал на первый взгляд
странное заключение: свет—не что иное, как поток
мельчайших частиц, летящих от источника. Это заблужде-
ние великого физика легко объяснить. Ведь если пред-
11
положить, что свет — это волна, подобная упругой зву-
ковой волне, как полагал непримиримый оппонент Нью-
тона Р Гук, то придется допустить некоторое вещесп о —
«мировой эфир», в котором она распространяется.
Если ничего нет в пространстве — звук распростра-
няться не может. Ньютон же не мог допустить в космосе
наличие эфира по той простой причине, что он неиз-
бежно тормозил бы движение планет. Таким образом,
ньютоновская корпускулярная теория света — это вовсе
и не заблуждение, а гениальный вывод из той суммы экс-
периментальных сведений о Вселенной, которой в XVII
веке располагало человечество. И прав был Ньютон, а не
Гук Гениальность Ньютона — создателя классической фи-
зики — состояла еще в том, что он предчувствовал услов-
ность своей оптической модели. И именно поэтому книгу
«Оптика», написанную им в конце жизни, в 1705 году,
Ньютон заключает рядом вопросов, требующих своего
решения, среди которых и вопрос о природе свето ого
излучения.
«ЭТО ДРАМА, ДРАМА ИДЕЙ'»
Так сказал Альберт Эйнштейн Леопольду Инфельду, ког-
да они обсуждали план книги об эволюции физики, ко-
торую намеревались писать вместе
Книга так и не была написана, а вот крылатая фраза
великого Эйнштейна осталась. Вся история физики —
это действительно драма, драма столкновения системы,
построенной человеком, с противоречивой сложностью
мира, драма конечности человеческого познания Что-то
в каждой схеме, измысленной человеком, оказывается
упрощенным, недоказуемым, где-то рано или поздно
эта модель перестает вписываться в усложняющуюся кар-
тину мира. И люди строят все новые модели, идут вперед,
в неизвестность, все дальше за пределы познанного ото-
двигая Бога И этому пути нет конца. Так было и с Ньюто-
ном творчество которого по крайней мере на 200 лет оп-
ределило основные представления человечества о за-
кономерностях мира. Так было с многими выдающимися
учеными и после него
Тысячелетия потребовались человечеству, чтобы ма-
ло-мальски разобраться со свойствами света, видимого
глазами, и всего двести с небольшим лет после — чтобы
создать и исследовать весь спектр невидимых и неощути-
12
мых электромагнитных излучений. На это ушли XVIII и
XIX века.
В 1800 году английский астроном Вильям Гершель об-
наружил в спектре Солнца за красной его линией излу-
чение, которое нагревало термометр. Это излучение бы-
ло названо инфракрасным. В 1801 году немцем Г. Ритте-
ром и англичанином У. Волластоном было открыто ульт-
рафиолетовое излучение по его фотохимическому дей-
ствию на хлористое серебро. Эти излучения легко было
отнести к свету, поскольку они были обнаружены при ис-
следованиях оптических спектров.
Значительно сложнее обстояло дело с более длинно-
волновым электромагнитным излучением. Изучение элек-
тричества долгое время шло своим путем, никак не
связанным с оптикой.
Электрические явления известны с тех же далеких
времен Древней Греции Ахейцы знали, что янтарь (по-
гречески «электрон») притягивает кусочки ткани, если его
потереть о шерсть В XVII и XVIII веках систематизиру-
ются многочисленные данные о разнообразных проявле-
ниях электричества По существу, электротехника нача-
лась с изобретения в том же 1800 году Александром Воль-
та гальванического элемента — вольтова столба, первого
источника постоянного тока.
На сотни лет обрели бессмертие имена исследовате-
лей электричества, запечатленные в физических величи-
нах и формулах: Ампер, Вольта, Кулон, Эрстед, Джоуль,
Фарадей, Герц, Максвелл. Но только после работ Мак-
свелла стала понятна единая природа света и электромаг-
нитных излучений. Максвелл обобщил результаты работ
гениального самоучки Майкла Фарадея, привел их в стро-
гую математическую форму, создал современную элект-
родинамику, связавшую электрические и магнитные поля,
и рассчитал скорость распространения электромагнит-
ных волн, оказавшуюся в точности равной скорости света.
Это произошло в 1865 году Вскоре после этого Генрих
Герц экспериментально обнаружил электромагнитные
волны Но и Максвеллу и Герцу пришлось говорить о «ми-
ровом эфире» как о среде, где распространяется излу-
чение. Долгое время этот «эфир» тщетно пытались об-
наружить экспериментально многие выдающиеся физики
«Тут произошел великий перелом, который навсегда
связан с именами Фарадея, Максвелла, Герца. Львиная
доля в этой революции принадлежит Максвеллу После
13
Максвелла физическая реальность мыслилась в виде не-
прерывных, не поддающихся механистическому объясне-
нию полей... Это изменение понятия реальности явля-
ется наиболее глубоким и плодотворным из тех, которые
испытала физика со времен Ньютона».
Эти слова принадлежат гениальному Эйнштейну, кото-
рый всего через сорок лет противопоставил классической
электродинамике Максвелла свою теорию относитель-
ности, еще раз радикально изменив понятие реальности
мира. Но это было уже в XX веке.
А XIX заканчивался великолепным триумфом техни-
ки. Человечество подходило к последнему веку второго
тысячелетия своей новой эры в могуществе и славе поко-
рителя тайных сил природы, в непоколебимой уверен-
ности, что все о мире уже известно Построено гармо-
ничное здание физики, основанной на классической ме-
ханике Ньютона и классической электродинамике Мак-
свелла. Мощно осваивают море и сушу паровые машины,
расстилая над океанами и равнинами полей траурные
шлейфы пароходных и паровозных дымов С умопомра-
чительной скоростью пятнадцати миль в час носятся по
городским бульварам под ровным светом электрических
ламп первые а томобили, пугая лошадей и распространяя
возбуждающий новизной запах бензина — аромат циви-
лизации. В домах звонят телефоны, телеграф в мгнове-
ние ока извещает жителей Земли о важнейших событиях
мира. Это ли не торжество человеческой мысли?
8 ноября 1895 года сорокадевятилетний профессор
университета в тихом провинциальном Вюрцбурге Виль-
гельм Конрад Рентген, работая поздно вечером в своей
лаборатории с катодной лучевой трубкой Крукса, вдруг
обнаружил зеленое свечение платиносинеродистого ба-
рия в пробирке, стоящей рядом с трубкой. Рентген тотчас
понял, что встретился с совершенно новым явлением.
Он заперся в лаборатории — почти 50 суток продолжа
лось его добровольное затворничество, и вышел оттуда
только после того, как все основные свойства Х-лучеи
были исследо аны. В январе 1896 года опубликована
работа Рентгена «Предварительное со >бщение о но-
вом виде лучей», вызвавшая огромный интерес во всем
мире
8 ноября можно смело назвать днем рождения интро-
скопии — не так много наук могут похвастаться точной
датой своего рождения. Потому что главным свойством,
14
которое обнаружил Рентген у своих Х-лучеи, была спо-
собность проникать через непрозрачные среды и воздей-
ствовать на фотографическую пленку.
Научные журналы того времени писали, что открытие
Рентгена — это последний, хоть и неожиданный, кирпич
в здании современной науки, не подозревая того, что
это одновременно и первый, еще неощутимый толчок,
предвестник лавины, которая вскоре превратит в хаос и
разрушит устойчивые представления классической физи-
ки. На эт м фундаменте уже через десять лет вырастет
еще б лее ссвершенная модель мироздания
Открытие Рентгена, словнс магический сезам, вдруг
распахнуло заделанную наглухо д ерь волшебной пеще-
ры Алладина Открытия и новые идеи затопили устойчи-
вый и неторопливый мир науки XIX века.
Спустя считанные дни после первой публикации Рент-
гена, новым видом лучей начали заниматься в десятках
физических лаборатории мира.
20 января 1896 года состоялось заседание Француз-
ской академии наук, посвященное обсуждению откры-
тия Рентгена, а уже 24 февраля сорокачетырехлетний
член этой академии профессор А Беккерель сообщил
коллегам, что, исследуя, не является ли источником
Х-лучей флю эресценция, он обнаружил радиацию, испус-
каемую солями урана при облучении их солнечным
с ет м Позднее оказалось, что солнечный свет вовсе
и не нужен — радиация испускается без предваритель-
ного облучения и вовсе не от флюоресценции. Так была
обнаружена естественная радиоактивность.
Через два года супруги Мари и Пьер Кюри открыли
два новых радиоактивных элемента — полоний и радий,
еще раньше была обнаружена радиоактивность тория.
В следующем, 1899, году Э. Резерфорд обнаружил в
радиоактивном излучении заряженные альфа и бета-
частицы, а в 1901 году П. Виллард—третью составляю-
щую — гамма излучение. Чуть позже англичанин Д. Стокс
предсказал электромагнитную природу рентгеновских
лучей, а его соотечественник Ч Баркла эксперименталь-
н подтвердил их поляризацию. В 1896 году А. С. Попов
применил электромагнитное излучение для передачи
информации — появилась радиосвязь.
В 1897 году Д Томсон открыл электрон — первую
элементарную частицу. В 1900 году Макс Планк установил
связь между энергией электромагнитного излучения и
15
длиной его волны и вычислил фундаментальную посто-
янную Планка—Л.
Кульминацией этого фейерверка блестящих открытии
и идей явился 1 905 год, когда никому не ведомый двадца-
тидевятилетний эксперт федерального бюро патентов
Швейцарии Альберт Эйнштейн опубликовал свою част-
ную теорию относительности, а несколькими месяцами
позже — знаменитое соотношение между энергией и
массой. В том же году были опубликованы его идеи
о квантовой, дискретной природе электромагнитного из-
лучения. Только после этого «мировой эфир» исчез за
ненадобностью, умер, так и не родившись.
Так в самых общих чертах был создан и исследован
спектр электромагнитных излучений. Естественно, дело
не закончилось девятьсот пятым годом. До сих пор
электромагнитные излучения изучаются и исследуются,
принося миру все новые ценности.
Мы только кратко перечислили основные события
той оптимистической драмы идей, которая родила новую
реальность мира.
События развивались с такой стремительной быстро-
той, так неудержимо рушились гипотезы и создавались
новые, что многие главные действующие лица этой дра-
мы не раз были близки к отчаянию. Знаменитый Лоренц,
автор ряда основополагающих уравнений теории отно-
сительности, в один из приступов меланхолии совершен-
но серьезно пожалел, что не умер до крушения класси-
ческой физики. В К. Рентген яростно боролся против
электрона, который и явился первоисточником откры-
тых им лучей. Много лет он запрещал в своей лабора-
тории даже упоминание этого «вредного» слова. А Макс
Планк? Человек, установивший зависимость между энер-
гией и длиной волны, то есть, по существу, предсказавший
наличие квантовых свойств у электромагнитного излуче-
ния, через тринадцать лет после своего открытия писал
в представлении об избрании Эйнштейна в Берлинскую
академию:
«То, что он в своих рассуждениях подчас стрелял мимо
цели, как это было, например, с его гипотезой световых
квантов, не следует ставить ему в упрек, ибо, не идя на
риск, даже в области точных наук нельзя сделать ничего
действительно нового».
Даже Эйнштейн с его дерзким и бесстрашным ин-
теллектом долгое время не мог принять главную идею
16
квантовой физики, основу которой сам и создал,— гей-
зенберговское вероятностное истолкование процессов в
микромире. «Я не могу поверить,— восклицал он,— что
Бог играет со вселенной в прятки1»
Сейчас, в конце XX века, когда все знают, что энер-
гия — это масса, умноженная на квадрат скорости света,
подобная ограниченность самых выдающихся ученых ве-
ка кажется невероятной.
Но вспомним известную фразу Нильса Бора по поводу
той же теории Гейзенберга «Теория эта безумна, но
достаточно ли она безумна, чтобы быть правильной?»
Все знают эту фразу, но большинство воспринимают
ее как некий парадокс, шутку, игру ума гения Между
тем в ней содержится обобщение той драматической
ситуации, когда ломались столетиями устоявшиеся пред-
ставления о мире. А ведь для физика это не просто
представления, это его жизнь, это каждодневный инстру-
мент его работы. Школьнику наших дней, которому
все равно, Эйнштейна формула или Ньютона,— и ту и дру-
гую зубрить, ему проще признать реальность теории
относительности, чем Рентгену реальность электрона.
Школьнику нет нужды перестраивать свое мировоззре-
ние, а Рентгену это необходимо.
Данное рассуждение нисколько не противоречит ме-
нее известному, но необычайно глубокому замечанию
Льва Толстого о том, что всякая новая идея, для того
чтобы оказаться верной, должна быть простой. Смысл
ее в том, что мир гармоничен во всей своей бесконеч-
ности, а значит, прост.
Все изложенное выше кажется существенным для
нашей темы вот по каким соображениям.
Уже говорилось, что одна из задач, которую ставит
перед собой автор,— пробуждение интереса у любозна-
тельного читателя к профессии инженера-разработчика.
Ведь и наша наука интроскопия — по преимуществу ин-
женерная наука. Она служит созданию приборов для
видения в непрозрачных средах. Основной творческий
процесс разработчика состоит в поиске нового пути для
решения поставленной задачи создать устройство, об-
ладающее определенными, заранее заданными характе-
ристиками. Так вот, творцу прибора, как и чистому тео-
ретику, необходимо, во-первых, умение нетрадиционно
мыслить (то есть обладать способностью выбирать пути,
достаточно «безумные» для неоригинального ума),
17
а во-вторых, понимание того, что всякое окончательное
техническое решение должно быть самым простым и
гармоничным
Такое решение мы называем красивым.
ИЗ БЕСКОНЕЧНОСТИ В БЕСКОНЕЧНОСТЬ
Итак, спектр электромагнитных излучений обнаружен
человечеством. Люди даже научились почти весь его
воспроизводить искусственно Он простирается от беско-
нечно длинных многокилометровых электрических ко-
лебаний до бесконечно коротких волн сверхжесткого
космического излучения В этом идущем из бесконечно-
сти в бесконечность спектре видимое излучение состав-
ляет ничтожную, совсем незаметную часть
Мы знаем, что электромагнитные взаимодействия от-
ветственны за большинство процессов, происходящих
в макромире, то есть в видимом мире вокруг нас. Хи-
мические реакции, трение, упругость, процессы в живой
клетке, солнечный свет — все это проявление электро-
магнитных взаимодействий Кроме них есть только грави-
тационные силы и сильные и слабые взаимодействия мик-
ромира, больше ничего нет. (Умолчим о «биополе» ко-
торое многие считают реально существующим, но ко-
торое никто не сумел зарегистрировать в «чистом» экспе-
рименте. Поэтому для нас его нет.) Поистине «эти волны
омывают своими всплесками каждый атом мировых све-
тил и всех существ, находящихся на них», по словам
академика Морозова.
Мы знаем, что электромагнитное излучение распро-
страняется со скоростью примерно 300 000 км/с, что
оно испускается порциями — квантами, энергия которых
зависит от частоты излучения, но сами эти кванты облада-
ют волновыми свойствами дифракцией и интерферен-
цией Между длиной волны А и частотой и существует
простая зависимость
_ с
и
где с — скорость света в пустоте.
А энергия кванта Е определяется длиной волны ис-
пускаемого излучения
где fi — постоянная Планка
18
Многочисленные попытки наглядно представить себе
квант или сравнить его с чем-нибудь знакомым нам в по-
вседневной жизни ни к чему не приводят. Квант — вол-
на — частица, не имеющий массы покоя квант таков,
каков он есть, ни на что не похожий, объективно суще-
ствующий в мире, так же, как объективно существует,
например, электрон, «размазанный» в некое облако,
когда он вращается по своей орбите вокруг атомного
ядра, частица, обладающая волновыми свойствами.
Важные свойства электромагнитного излучения — по
ляризация, дифракция и интерференция.
Дифракция — это свойство электромагнитных волн
огибать препятствия. Благодаря дифракции волны могут
проникать в небольшие отверстия, заходить за угол
Вспомним, как огибает камень или заворачивает за вол-
норез морская волна, плавно уменьшая свою силу, или,
например, звук, который можно слышать за углом дома.
Чем короче длина волны излучения, тем на меньших
расстояниях наблюдаются дифракционные явления. Ди-
фракция радиоволны может происходить на неровностях
земли, дифракция света — на игольчатом отверстии, для
дифракции рентгеновского излучения приходится исполь-
зовать кристаллические решетки
Интерференция — это пространственное перераспре-
деление энергии излучения при наложении двух или
нескольких волн. Вспомним как сходятся круги от двух
камней, брошенных в воду, образуя острые пики и впа-
дины там, где волны набегают одна на другую.
Но нас, служителей интроскопии, интересуют глав-
ным образом те свойства электромагнитного излучения,
которые позволили бы использовать их для видения в
непрозрачных средах
Уместно прежде всего выяснить простои, казалось бы,
вопрос что такое прозрачность?
Прозрачность тел определяется долей пропускаемого
ими излучения по сравнению с тем количеством излуче-
ния, которым это тело облучено
Излучение не прошедшее через тело, либо рассея-
лось, либо поглотилось, т е, преобразовалось в другие
виды энергии, чаще всего в тепло
Во Вселенной нет абсолютно прозрачных или абсо-
лютно непрозрачных к электромагнитному излучению
тел. Все зависит от энергии излучения и от свойств эле-
ментов среды. Абсолютной прозрачностью обладал бы
19
чцстый вакуум, в котором отсутствуют любые поля, но
такого вакуума не существует.
Казалось бы, чем больше энергия излучения тем бо-
лее прозрачным по отношению к ней является данное
вещество Однако ничего подобного не наблюдается.
Свинцовое стекло, прозрачное к оптическому излучению,
хорошо задерживает рентгеновское и гамма-излучение,
а черная бумага не пропускает свет, но прозрачна для
рентгеновского излучения, туман и облака рассеивают
свет, но прозрачны для радиоволн и т. д
Дело здесь в том, что во всех этих случаях «работают»
разные механизмы взаимодействия излучения с вещест-
вом.
Но начнем с края (рис. 1) Радиоволны начинаются
со сверхдлинных волн длиной 10—100 км и заканчива-
ются крайне высокими субмиллиметровыми волнами
1—0,05 мм. Частота этих волн в соответствии с приве-
денной выше формулой составляет для сверхдлинных
3—30 кГц, для субмиллиметровых — 300—6000 гГц. Один
гигагерц— 10 колебаний в секунду.
Длинные волны свободно проникают через атмосфе-
ру, даже вода и толща земли ослабляют их относи-
тельно слабо, поэтому, в частности, возможна подводная
и подземная радиосвязь. Все предметы небольших раз-
меров длинные радиоволны просто огибают, как Мор-
Рис. 1. Спектр электромагнитного излучения и области его использо-
вания в медицинской интроскопии
20
ская волна камень, в силу уже упомянутой способности
к дифракции
Чем короче радиоволна, тем больше энергия ее
кванта. Но все же она слишком мала чтобы возбудить
электроны или раскачать молекулы вещества, а значит,
поглотиться или рассеяться Исключение представляют
металлы. Их главная особенность состоит в том, что кри-
сталлическая структура металлов содержит много сво-
бодных электронов — так называемый электронный газ.
Достаточно даже небольшой порции электромагнитной
энергии, чтобы свободные электроны в металле пришли
в движение. Движение заряженных частиц-электронов,
в свою очередь, приводит к появлению электромагнит-
ного излучения — оно как бы переизлучается электро-
нами и отражается от металла, как от зеркала По этой
причине металлы непрозрачны для широкого спектра
электромагнитных излучений, начиная от радиоволн и
кончая ультрафиолетовыми лучами. Даже проникающее
рентгеновское излучение поглощается металлами в до-
статочно сильной степени.
Способность металлов отражать и рассеивать радио-
волны используется в радиолокации
Такими же свойствами обладает высокоионизирован-
ная плазма.
Чем короче длина волны, тем ощутимее влияние энер-
гии на вещество и тем меньшего размера непрозрачный
для нее объект можно увидеть. СВЧ-волны уже могут
раскачать молекулы многих веществ, а значит нагревать
их и в результате поглотиться или оттолкнуться от них
и рассеяться. При определенных условиях СВЧ-излучение
может вызвать резонанс некоторых ядер — ядерныи маг-
нитный резонанс или электронных оболочек — электрон-
ный парамагнитный резонанс. Но подробнее об этом
позже.
Инфракрасное излучение, для краткости его называют
ИК-излучением, имеет спектр с длинами волн от красного
края видимого света (л = 0,74 мкм) до ультракоротко-
волновых радиоволн (/. = 2 мм) Как видим, диапазон ИК-
излучения в сотни раз шире диапазона видимого света-
Разделяют три области ИК-излучения длинную (0,74—
2,5 мкм), среднюю (2,5—50 мкм) и далекую (50—
2000 мкм). Спектр ИК-лучей, так же как и видимого из-
лучения, может быть линейчатым, если это излучение
возбужденных атомов непрерывным, когда он излуча-
21
ется нагретыми телами, и полосатым, создаваемым воз-
бужденными молекулами
Многие вещества, прозрачные для света, оказыва-
ются непрозрачными в некоторых областях ИК-излуче-
ния и наоборот. Несколько сантиметров воды поглощают
его почти во всем диапазоне длин волн.
ИК-излучения далекой области сродни СВЧ-радиовол-
нам, там нет даже четкой границы
ИК-излучение обладает еще более ярко выраженной
способностью нагревать молекулы. Да и всякие нагре-
тые тела испускают инфракрасное излучение, длина вол-
ны которого зависит от температуры тела.
Дальше наиболее изученный участок спектра — из-
лучение оптического диапазона занимающее узкую по-
лоску длин волн от 400 до 700 нм.
Каждый из повседневного опыта знает, какие еще-
ства прозрачны к свету, какие нет. Хотя и здесь тоже
много загадок, но о свете мы подробно говорить не бу-
дем — не о нем наша книга, а о древней уважаемой
науке — оптике мимоходом говорить нельзя.
Отметим, однако, что энергия световых квантов уже
способна не только раскачивать молекулы, но и выбивать
электроны с внешних орбит некоторых металлов воздей-
ствовать на химические реакции и разрушать молекулы
некоторых веществ, то есть ионизировать их
Еще более сильное и низирующее действие оказыва-
ет ультрафиолетовое излучение следующее далее за оп-
тическим по мере увеличения энергии и вплоть до мяг-
кого рентгеновского излучения. Собственно, именно на-
чиная с ультрафиолетового и далее, электромагнитное
излучение называется ионизирующим.
За ультрафиолетовым следует рентгеновский диапа-
зон излучения Энергия этого излучения столь велика и
длина волны столь мала, что оно приобретает способ-
ность пролетать через молекулы вещества значительные
расстояния, ослабляясь, но не поглощаясь целиком
Рентгеновские кванты могут выбивать электроны с внут-
ренних орбит атомов. При этом они поглощаются или
отклоняются от своего прямого полета, а выбитый кван-
том электрон либо возвращается на свою прежнюю ор-
биту, в свою очередь испуская квант излучения, либо,
сталкиваясь с другими электронами, постепенно теряет
свою энергию
Энергетической границы между рентгеновским и гам-
22
ма-излучением, которое по традиции располагают сле-
дом за рентгеновским, не существует. Разница между
ними заключается в принципе их возникновения Рент-
геновское излучение образуется при торможении элек-
тронов высоких энергий в веществе мишени. Гамма-излу-
чение испускается при распаде ядер радиоактивных изо-
топов.
Естественно, чем выше энергия рентгеновского или
гамма-излучения, тем большей проницающей способ-
ностью оно обладает.
Когда энергия гамма-кванта превышает 1020 кэВ, он,
взаимодействуя с атомами вещества, может образовать
пару частиц электрон и позитрон, противоположный
электрону по знаку и равный по массе
Это классический случай превращения энергии в
массу.
Мы перечислили основные взаимодействия электро-
магнитного излучения с веществом, основываясь на его
энергии, на минуту забыв, что оно обладает также и вол-
новыми свойствами. А между тем, как уже должно быть
ясно из изложенного выше, длина волны определяет
тот минимальный размер детали, который можно обна-
ружить при интроскопическом просвечивании. Морская
волна огибает маленький камень и мчится дальше, не
нарушив своего бега, но разбивается о широкий волно-
рез Точно так же и электромагнитная волна не иска-
жается препятствиями, которые по размерам значитель-
но меньше длины этой волны. Следовательно, такие пре-
пятствия не обнаруживаются при интроскопии.
Существует правило Релея, из которого следует, что
дефект может быть обнаружен (в интроскопии гово-
рят «визуализирован»), если он «просвечивается» излу-
чением с длиной волны, меньшей размера дефекта
Именно в соответствии с этим правилом с помощью длин-
ных многометровых радиоволн устанавливают неровнос-
ти земли и морского дна, а с помощью коротких деци-
метровых и сантиметровых волн производится радио-
локация, скажем, самолетов, кораблей в море, косяков
рыбы Сверхвысокочастотные волны миллиметрового
и субллиллиметрового диапазона позволяют в принципе
визуализировать уже органы человека и животных и так
далее.
Длины волн рентгеновского излучения составляют
доли ангстрем. С их помощью можно увидеть крупные
23
молекулы, однако это непросто, поскольку при превра-
щении рентгеновского излучения в световое, доступное
глазу, длина волны света уже составляет доли микрон.
Эти проблемы решает рентгеновская и электронная мик-
роскопия, но о ней мы тоже подробно говорить не
будем.
Главное применение рентгеновского излучения —
все-таки «просвечивание непрозрачных объектов».
В заключение этих рассуждений хотелось бы еще раз
вспомнить ту «физическую реальность мира», о которой
говорил Эйнштейн и которая представляется в виде
непрерывных, не поддающихся механистическому объ-
яснению полей.
Для электромагнитной волны, летящей через про-
странство, все вещества на ее пути —это всего лишь по-
ля, где действуют силы межмолекулярные, внутримо-
лекулярные, внутриатомные и многие другие. Законо-
мерности взаимодействия излучения с этими полями
чрезвычайно сложны, ими занимается королева естест-
венных наук — теоретическая физика.
«МОИХ УШЕЙ КОСНУЛСЯ он...»
Чтобы завершить обзор основных источников воздейст-
вий, используемых при интроскопических исследованиях,
нам, кроме электромагнитного излучения, необходимо
упомянуть ультразвуковое излучение, которое в послед-
ние десятилетия находит в медицинской диагностике
все более широкое применение для визуализации внут-
ренних структур человеческого организма
Визуализировать — это значит сделать нечто невиди-
мое видимым, доступным для наблюдения зрительным
анализатором оператора, то есть глазом.
Представим себе, что некий объект, скажем тело че-
ловека, облучен из точечного источника рентгеновским
излучением, обладающим достаточной проникающей
способностью, чтобы частично пройти его насквозь.
Прошедшее через объект излучение несет в себе инфор-
мацию о поглощающей способности каждой из его об-
ластей Это излучение пространственно неоднородно.
Зарегистрировать в двух точках эту пространственную
неоднородность — значит, уже узнать кое-что о свой-
ствах объекта. Однако неизмеримо больше мы узнаем
24
об объекте, если нам удается получить полное про-
странственное распределение этой неоднородности.
В. К. Рентген в первых своих опытах положил на фото-
пластинку руку своей жены Берты и получил первую
рентгенограмму. Рентгеновское излучение в этом слу-
чае, провзаимодействовав с бромистым серебром фото-
эмульсии, оказалось зафиксированным, а после фотооб-
работки визуализированным. В любом интроскопическом
приборе присутствует преобразователь, превращающий
пространственную неоднородность физического поля
в пространственную неоднородность света. Это может
быть фотопленка, флюоресцентный экран, полупровод-
никовая матрица.
Оказывается, визуализировать, то есть преобразовы-
вать в свет, можно не только электромагнитное излу-
чение, но и другие виды физических воздействий, на-
пример, ультразвук, поток нейтронов или электронов.
Достаточно только найти соответствующий преобразова-
тель.
Поскольку ультразвуковая волна обладает способно-
стью достаточно глубоко проникать в тело человека и
отражаться от тканей и органов в зависимости от зву-
кового сопротивления соответствующей среды, ультра-
звук можно эффективно использовать для визуализации
в медицине.
Сегодня принято считать, что звук распространяется
в воздухе со скоростью 331 м/с при 0° С, что соответ-
ствует примерно 1200 км ч. Скорость распространения
звуковой волны зависит от упругости среды, через кото-
25
рую она проходит, то есть от быстроты, с которой могут
раскачиваться молекулы вещества, передавая звуковую
волну от точки к точке
Длина волны слышимого звука, частота которого со-
ставляет от 16 Гц до 16 кГц, малопригодна для интро-
скопии Нота «до» первой октавы имеет частоту 264 ко-
лебания в секунду. Разделив скорость в секунду на час-
тоту, точно так же, как мы это делали для света, получим
длину волны 331 . 264=1,25 м. В соответствии с пра-
вилом Релея такая волна не может ощутимо измениться
при встрече с препятствием менее 1 м Следовательно,
для использования звука в интроскопии необходимо в
сотни раз уменьшить длину его волны и увеличить часто-
ту, то есть перейти в область ультразвука.
Получение ультразвука стало возможным после от-
крытия в 1880 году братьями Кюри, Пьером и Жаком яв-
ления пьезоэлектричества. Они обнаружили, что если
пластинку кварца периодически сжимать, то на противо-
положных концах пластинки возникают электрические
заряды. Собственно говоря для получения ультразвуко-
вого колебания важен противоположный эффект если
к концам пластины приложить переменный электриче-
ский сигнал, пластинка с частотой электрических им-
пульсов начинает деформироваться — сжиматься и рас-
ширяться, испуская звуковую волну. Это явление назы-
вается эффектом электрострикции.
В 1916 году французский ученый Поль Ланжевен при-
менил электрострикционный ультразвуковой излучатель
для обнаружения немецких подводных лодок, положив
начало гидролокации Скорость распространения ультра-
звука в воде в 4 раза больше, чем в воздухе В газах ульт-
развук очень быстро поглощается, в жидкостях поглоще-
ние его в тысячи раз меньше. Поэтому его нельзя исполь-
зовать для локации в воздухе
Благодаря относительно невысокой по сравнению со
светом скорости распространения ультразвука для целей
медицинской интроскопии технически выгодней исполь-
зовать принцип эхолокации Пьезоэлектрический датчик
посылает короткий пакет ультразвукового излучения в
тело. Затем с помощью этого же датчика регистрируется
отраженный сигнал. Если сделать линеику таких датчи-
ков плотно размещенных друг возле друга можно по-
лучить распределение отраженных сигналов в плоско-
сти движения ультразвуковой волны. По времени при-
26
хода сигнала можно с определенной точностью судить
о расстоянии до точки отражения.
Вместо линейки можно использовать один-единствен-
ный датчик, качающийся туда-сюда как маятник либо
вращающийся что особенно выгодно если он вв< дится
внутрь полости. Принятая датчиком отраженная волна
преобразуется в нем в последовательность электриче-
ских импульсов, а уже превратить их в изображение на
экране кинескопа — дело техники, хотя и достаточно
сложной. Особыми техническими задачами являются фо-
кусировка ультразвуковой волны, синхронизация поло-
жения датчика с положением луча электронной раз-
вертки кинескопа.
Частота ультразвука, применяемого в медицинской
диагностике, составляет 1—15 мГц. Его применение прак-
тически безвредно для пациента, в отличие от ионизи-
рующего электромагнитного излучения С его пом щью
прекрасно визуализируются печень, почки поджелудоч-
ная железа гайморовы пазухи — большинство мягких
тканей В легких он быстро поглощается, а от костей
почти целиком отражается, поэтому его затруднительно
использовать для исследования этих органов. О техниче-
ских решениях современных ультразвуковых интроско-
пов мы будем еще беседовать дальше
Электронография и нейтронография в медицине не
применяются из-за невысокого качества получаемого
изображения и вредного действия этих частиц на чело-
веческий организм.
Отступление первое.
ПОДЛЕЖИШЬ ОБСУЖДЕНИЮ
Опыт работы с интроскопическими изображениями,
воспринимаемыми зрительным анализатором человека,
показывает: человеческий мозг способен активно пере-
рабатывать информацию одного плана (например науч-
но-популярную) не более 40 мин. На этом, кстати, свойстве
основаны интервалы между уроками и лекциями в школах
и институтах Дальше начинается естественное утомление,
рассеяние внимания. Либо читатель должен отложить кни-
гу и пойти смотреть телевизор, либо эффективность
восприятия резко снизится и уже завтра ему будет стоить
труда вспомнить те страницы, которые его глаза про-
бегают сейчас на втором часе чтения
27
По этим соображениям автор заявляет, что он изобрел
новый способ повышения эффективности восприятия
научно-популярной информации, отличающийся, как пи-
шут в изобретениях, тем, что в текст книги через интерва-
лы, соответствующие примерно 40 мин чтения со средней
скоростью, помещается глава публицистического мате-
риала, тесно связанного с предметом научно-популяр-
ного изложения.
Вот вам заодно пример составления формулы
изобретения. Если бы я решил оформить авторское
свидетельство, формулу его я изложил бы точно такими
словами
Итак, автор далее переключает читателя на 5 мин
свободных размышлений о путях-дорогах инженера.
Я принадлежу к тому поколению, которое закончило
школу в 54-м, а институт — в 60-м Двадцатый съезд,
исторический доклад Н. С. Хрущева и солнечные дни
«оттепели» совпали для нас с временем шумного
студенческого братства, с осознанием бесконечной красо-
ты и безобразия окружающего мира и нашего собствен-
ного места в нем. Мне кажется, именно эти меты эпохи
да еще война в значительной степени ответственны за
формирование общих черт нашего поколения, которые,
безусловно, есть, только никто еще, к сожалению, не про-
вел соответствующего социологического исследования,
чтобы их определить.
Общим для нашего поколения является и то немало-
важное обстоятельство, что двадцать пять лет творческой
активности прошли у каждого из нас в том, в историче-
ском аспекте кратком, а в человеческом очень длинном
временном интервале, который сначала в философских
статьях осторожно обозначали периодом стагнации, а
теперь перевели на русский как время застоя Впрочем
мудро сказал высланный из России поэт Наум Коржавин:
«Время — время дано, это не подлежит обсуждению.
Подлежишь обсуждению ты, разместившийся в нем!»
Имея это в виду, попробуем оглядеть ту часть жизни,
которая уже позади Пенсионного возраста мы достигнем
где-то к двухтысячному году, таким образом, у нас есть
еще время, хотя не так уж много, а значит, стоит поторо-
питься Такое разбирательство, может быть, еще более
необходимо тем, кто идет за нами.
Инженер-разработчик — я имею в виду инженера
28
творческого, а таких в отраслевых НИИ и КБ примерно
процентов тридцать (естественно, исхожу из собственных
наблюдении эту цифру никто еще не определил),—так
вот именно он является звеном в нашей на удивление
неповоротливой системе технического прогресса, может
быть, единственным, прямо заинтересованным в создании
новых видов техники. Иными словами, для инжене-
ра-разработчика прогресс есть действительное дело жиз-
ни А потому (не побоюсь показаться нескромным) инже-
нер — это основа перестройки, если иметь в виду ее
аспект, связанный с ускорением научно-технической
революции, сокращенно НТР. Мне кажется также, что
перестройка во всех ее проявлениях еще очень слабо
затронула нас, наши технарские души и головы; верю, что
ее воздействие будет становиться все более ощутимым.
Начну, как и положено, с себя.
В моей судьбе все достаточно удачно Школьная
золотая медаль обеспечила поступление без экзаменов в
Ленинградский политехнический институт на электро-
механический факультет, несмотря на гигантский кон-
курс — пятнадцать человек на место Я приехал в Ленин-
град из Мурманска и, подобно многим провинциалам,
жадно набросился на неведомые мне доселе сокровища
человеческой культуры Занимался вперемежку физикой,
философией Канта и Ницше, английским и немецким,
импрессионистами, имажинистами, открывал для себя
Есенина и Блока, Хемингуэя и Олдингтона, стоял в очере-
ди за абонементами в филармонию, бегал в Театр коме-
дии на постановки Акимова, на вечера поэзии. Лекции
посещать совсем времени не было Но к экзаменам гото-
вился основательно и сдавал успешно. Только один
семестр лишился стипендии — с тройкой не давали Когда
получил эту тройку, отправил телеграмму родителям
«Остался без стипендии. Скорблю вместе с вами». Мама
обиделась, но финансовую помощь увеличила.
Как иногороднего распределили в Мособлсовнархоз.
В Московской области в то время создавался Институт
рентгеновского оборудования (ВНИИРО) туда и напра-
вили Через два года заочная аспирантура в МЭИ В три-
дцать один — кандидат наук, в тридцать два — заведую-
щий лабораторией; в тридцать четыре — отделом (самый
молодой зав. отделом в институте). В сорок три — док-
торская диссертация. Далее руководитель крупного
отдела, ведущего в отрасли, профессор (курс лекции
29
в МВТУ имени Баумана), заслуженный изобретатель
РСФСР, лауреат премии Совета Министров. В смысле
движимого и недвижимого квартира в Москве, машина,
полки с любимыми книгами, несколько собственных
монографий. Любящая жена, взрослый сын, тоже «тех-
нарь» — физик. Что еще нужно человеку для спокойной
старости, которая уже маячит в близком далеке?
Откуда же оно появилось и преследует год за годом,
это острое недовольство собой, растлевающее душу
ощущение, что жизнь проходит, уже почти прошла
впустую, что «высокое человеческое предназначение»,
которое чувствовал лелеял в душе, так и не состоялось?
То, что приобретено (главным образом в личном
плане, под которым само собой вроде бы понимается и
общественный), названо С относительно небольшой ко-
личественной и качественной разницей всем этим обла-
дает большинство представителей моего поколения А что
потеряно?
Отбросим сразу же молодость, и ту «прекрасную
чушь», которая ей свойственна, смутные лучезарные
мечты о счастье человечества, неотделимом от своего
собственного, их исчезновение неизбежно, как конец вес-
ны. Мне кажется, утрачено главное- дерзость мысли, вера
в собственные силы, желание бороться за дело.
В основе нашей неудовлетворенности лежит преж-
де всего отчетливое ощущение малости результатов,
ничтожности собственной общественной отдачи Я пола-
гаю, это ощущение свойственно большинству, и не только
в нашем поколении В неоднородной инженерской среде
борются (за место) и верят (в себя) по преимуществу
лишь те, кто выбрал административную карьеру, правда,
далеко не каждого из них можно назвать творческим
инженером. А мы ведь договорились — только о твор-
ческих. . Если быть точным, среди творцов тоже есть
фанаты идеи но они редки, как ископаемые мамонты Это
по преимуществу неудачники.
Всю свою самостоятельную жизнь я занимаюсь
разработкой рентгеновской техники Не по призванию,
так распорядилась судьба. Ее слепой волей это стало делом
жизни Но в данном случае область технического твор-
чества не так уж и важна, положение примерно одинаково
во многих. Разумеется, есть и исключения Космонавтика,
например, или авиастроение, оборонная техника. Там,
возможно, иначе
30
Когда в апреле 60-го вдохновленный открывающейся
для меня самостоятельной жизнью я пришел на завод
«Мосрентген», в недрах которого создавался новый
институт, и окунулся с головой в проблемы отечественной
рентгенотехники наше отставание оценивалось примерно
в пять — семь лет. И вот сейчас подведем итоги после
четверти века очень нелегкой, порой изнурительной рабо-
ты многих коллективов (настоящие инженеры-разработ-
чики, как правило, трудятся напряженно, это расхожее
заблуждение будто в НИИ только и делают, что баклуши
бьют и решают кроссворды, хотя случается и так< е) раз-
рыв с ведущими зарубежными фирмами в нашей области
техники составляет примерно пятнадцать, а по некоторым
видам аппаратуры — двадцать лет и более. Это по су-
ществу, когда сравниваешь то, что выпускалось «у них»
тогда и у нас сегодня А по форме, если смотреть по картам
технического уровня продукции, если оценивать по мето-
дикам, утвержденным вышестоящими органами, по коэф-
фициентам весомости, всегда можно сделать так, что и
отставания особого не разглядишь. Так, самую малость.
Если же очень постараться, можно и «выше уровня»
натянуть, своя рука владыка. Заказчик и Госстандарт
могут, конечно, не удовлетвориться продукцией, но чаще
всего отступают перед вполне реальной угрозой: «Не
хочешь такого — вообще ничего не получишь. Выбора
нет — выбирай!»
В этом сравнении «по существу» я еще не учитываю
крайне низкую надежность нашей техники, ее безобраз-
ную эксплуатацию, гигантское время простоев, медлен-
ную сменяемость аппаратуры. Если еще и это посчитать,
впору схватиться за голову. Время от времени это про-
исходит, однако жизнь не терпит неподвижности, она
требует действия.
Многие причины низкой эффективности нашей работы
хорошо известны и названы публично, но далеко не все
Главная из них — в законах функционирования админи-
стративно хозяйственной системы, из которых непрелож
но вытекает крайняя невыгодность освоения новой техни-
ки на заводах-изготовителях. Для чего им горемычным,
создавать новые инструменты и оснастку, для чего тратить
неимоверные усилия на организацию технологий, необхо-
димых для серийного выпуска новой модели, а потом
получать тычки и затрещины из-за ее низкого качества?
31
Ведь многие годы выпускается старая модель, в которой
все болезни роста уже позади, которую берут заказчики,
сколько ни дай,— у них же нет альтернативы
Из этих законов вытекает следствие, повсеместно и
неукоснительно исполняемое каждым директором и глав
ным инженером завода Оно гласит. «Если можешь не
осваивать — не осваивай». Вот и появляются грозные
Решения и Постановления, обязывающие под страхом
административного разгрома приступить к серийному
выпуску к такому-то сроку такого-то изделия. Но есть и
второе следствие «Если не можешь не осваивать — сде-
лай установочную партию и все равно не осваивай».
Так и боремся, преодолевая трудности
Отдел, который после добровольной отставки моего
учителя Владимира Константиновича Шмелева я принял в
1971 году, за предыдущие десять лет разработал несколь-
ко рентгенодиагностических комплексов различного
назначения (в среднем 500 тыс руб. за тему). Я их
перечислю, чтобы не быть голословным- РУМ-14,
РУМ-15, РУМ-16, РУМ-18 РУМ-19, РУМ-20, «Ангиогра-
фия». РУМ — это рентгеновская установка медицинская
По каждой из тем были разработаны и изготовлены
опытные образцы, успешно проведены их технические и
медицинские испытания
Из всех этих изделий только комплекс нового
поколения РУМ-20 после многочисленных доработок и
переделок заводского конструкторского бюро через два
года был освоен в серийном производстве на заводе
«Мосрентген» и выпускается до сих пор. За первые
четыре года освоения два раза были сменены директор и
главный инженер завода Остальные разработки «не пош-
ли», легли на полку по одной простой причине: они не
были нужны заводам, хоть и необходимы потребителю.
Одна седьмая, пятнадцать процентов У многих кол-
лективов, аналогичных нашему, результат еще хуже.
К слову сказать, конструкторское бюро завода «Мосрент
ген», насчить вающее 120 человек, за следующие после
создания РУМ-20 пятнадцать лет не сумело довести до
конца ни одного собственного изделия. Мой шеф,
В. К Шмелев, инженер прежней закалки, о результатах
своей работы думал, видимо, иначе и, когда понял, что все
его усилия внедрить разработки отдела терпят крах,
написал заявление и перешел в старшие научные
сотрудники Это был единственный случаи на моей памя
32
ти, когда начальник уходил по собственному убеждению,
теряя на этом сто рублей в месяц. Тогда еще встречались
такие мастодонты, теперь уже нет
Сложные у нас, молодых инженеров, были отношения
со Шмелевым, когда он командовал отделом Я, напри-
мер, не мог переносить его возмутительной манеры кри-
чать по любому поводу на всех без разбора. Справед-
ливости ради следует сказать, что он быстро успокаивал-
ся и ему делалось стыдно Иногда он даже извинялся.
Кричал он не только на подчиненных, не меняя тембра,
доказывал свою правоту и в кабинете директора, и на
чопорных совещаниях в министерстве Его многие не лю-
били некоторые побаивались, но уважали все, даже враги.
Через два дня на третий он созывал нас. «элиту»,
молодых своих помощников, на «собеседования» в свой
кабинет Мы елозили на жестких стульях, по нескольку
часов выслушивая его размышления о прошлых и настоя-
щих проблемах рентгенотехники Он полагал, наверное,
что таким образом обучает нас, приобщает к своей науке,
мы же считали эти «собеседования» изощренной пыткой
старого пирата и объясняли их старческим недержанием
речи.
Борец за свои убеждения, я имею в виду научные
убеждения, он был непримиримый. В ту пору два признан-
ных лидера властвовали в отечественной рентгенотехни-
ке’ В. К. Шмелев и В В. Дмоховский. Владимир Владисла-
вович Дмоховский возглавлял физическую лабораторию в
радиологическом институте Они дружили еще с довоен-
ного времени, общались семьями А тут вдруг заспорили
по одному техническому вопросу: о принципах расчета
рентгеновского аппарата. Этот спор назывался «дискуссия
о критическом режиме». В него скоро оказались вовлече-
ны многие институты и заводы, имеющие касательство к
рентгеновским делам, и даже Академия наук Устраива-
лись публичные диспуты, где противники не выбирая
выражений, доказывали свою правоту, договариваясь до
обвинений друг друга в метафизике и мракобесии. Два
лидера рассорились до такой степени что навсегда пере-
стали здороваться. Дмоховский даже на похороны
Шмелева не пришел
Когда я волею отдела молодых специалистов
Мособлсовнархоза был заброшен в рентгенотехнику,
спор уже затухал. Первой печатной работой, в которой я с
гордостью принял участие, была разгромная рецензия на
2 0—42
33
книгу В. В Дмоховского «Основы рентгенотехники»
опубликованная в журнале «Электричество» в 1961 г
Дмоховский после этой рецензии загремел в больницу с
жесточайшим обострением яэвы желудка.
Сейчас, когда за моими плечами почти тридцати-
летний опыт работы в области, мне все ясно в том споре
Они оба абсолютизировали свои посылы. Оба были правы
и не правы в равной степени. В своих книгах и лекциях по
рентгенотехнике я теперь всегда ставлю их рядом, Шме-
лева и Дмоховского, а про «критический режим» даже и
не вспоминаю— он давно стал не нужен
Перейдя в старшие сотрудники из начальников отдела,
Шмелев занялся подготовкой четвертого издания своей
книги «Рентгеновские аппараты». Он писал эту единствен-
ную книгу всю жизнь. Каждое последующее издание тща-
тельно перерабатывал и дополнял, доводя до совершен-
ства все параграфы и главы. В этот раз он не успел.
В середине 71-го у него обнаружили злокачественную
опухоль желудка.
Я пришел к нему в раковый корпус накануне операции.
Владимир Константинович был обложен папками с
рукописью.
— Бросьте, коллега,— сказал он на мое сбивчивое
бормотание о кисте, которую удаляют легко и без
последствии.—Бросьте, я прекрасно отдаю отчет в своем
положении. Возможны три варианта. Могу умереть на сто-
ле, сердце плоховато. Могут разрезать и зашить, тогда у
меня останется три месяца. Могут удалить радикально. В
этом случае я имею, скорее всего, два-три года, я знаю
статистику. В третьем случае я сам успею все закончить
Ну а в первых двух не сочтите за труд,—он смущенно
улыбнулся.— Выполните, пожалуйста, мою просьбу, за-
кончите за меня. Я вот тут разложил по главам и набросал
что следует доделать.
Владимир Константинович ошибся. Операцию сделали
радикально, но через полгода мы его похоронили. Он
умер от метастазов, которые поразили мозг. Он все-таки
не успел. Когда я разбирал рукопись, то понял, что он
работал до крайних возможностей. В последних строчках
у него заметно изменился почерк и попадались совсем
непонятные, бессмысленные фразы. В 1973 году мы
опубликовали его книгу «Рентгеновские аппараты»,
четвертое издание, обведя фамилию автора траурной
каймой Я считаю, что эта книга до сих пор остается
34
лучшей отечественной монографией по рентгеноап-
паратостроению
В молодости мы скептически смотрели на «стариков».
Со свойственным возрасту максимализмом мы именно
их считали ответственными за все несовершенство мира.
«Как они могли допустить?» — думал каждый из нас.
Теперь мы оказались в том примерно периоде жизни, где
были они, когда мы начинали. И пора решать, стали ли мы
лучше, сумели ли воздействовать на изменяющийся мир
так, как считали нужным
Если быть честным, ответ однозначен, нет, не сумели,
не стали. Мы даже утратили многое из того, что еще
оставалось у них. В протекшие годы радикальным обра-
зом изменился психологический и моральный облик
инженера.
За двадцать пять лет произошла гигантская девальва-
ция нашей профессии. В ведущих технических вузах
вместо конкурса пятнадцать человек на место система-
тический недобор, хорошего конструктора днем с огнем
ищут, да еще и не находят. Звание инженера преврати-
лось в нарицательное обозначение неудачника.
Я слышал однажды ошеломивший меня разговор
двух десятиклассников, моего сына и его друга. Они
всерьез обсуждали преимущества Института народного
хозяйства имени Плеханова перед Инженерно-физи-
ческим институтом. В качестве главного достоинства
плехановского института рассматривалась возможность
легко и в нужных количествах добывать материальные
блага Сын мой,правда, выбрал все-таки инженерно-физи-
ческий, чем доставил нам с женой большую радость.
Инженер оказался в самом низу той многоступенчатой
социальной пирамиды, которую воздвиг и столь надежно
укрепил период застоя. На простом языке обывателя;
зарплата — кот наплакал, ишачить приходится как
каторжному, а поживиться нечем Ни тебе закрытых
распределителей, ни полезных связей, даже принести
с работы и то нечего.
Незаметно для самих себя мы стали людьми второго
сорта. И соответственно дело наше тоже становится
второе ортным
Современные инженеры научно-исследовательских
институтов — не все, а те, кого называют разработчика-
ми,—умеют выполнять тему в срок, умно пишут статьи
и отчеты, грамотно ставят эксперименты, могут построить
2’	35
математическую или физическую модель процесса и
обсчитать на машине Но мы мертвы душой к делу
своей жизни. Мы привыкли, ведь конформизм — очень
удобная жизненная позиция. Положенная на полку оче-
редная законченная тема лишь ненадолго оставит не-
приятный осадок сожаления «А жаль, интересная могла
получиться разработка!» И дальше, к следующей, какая там
по плану? Неважно, что ее скорее всего ждет та же участь.
Мы больше не выступаем против неразумных указаний
начальства. Наши заседания ученых советов проходят
так же бессодержательно и гладко, как очередная
политинформация периода застоя Мы не бьемся за
справедливость, не приходим в отчаяние, не пишем
в запальчивости заявлений об уходе. Наш мозг теряет
способность мыслить нестандартно Что-то погасло, усну-
ло в душе.
Это произошло постепенно, неощутимо для нас, заня-
тых повседневной будничной суетой.
Снова и снова приходят на память бессмертные строки
великого поэта, в которых давно и навечно оттиснуты
черты поколения, обреченного жить в эпоху обществен-
ной стагнации
К добру и злу постыдно равнодушны,
В начале поприща мы вянем без борьбы.
Перед опасностью позорно малодушны,
А перед властию презренные рабы.
Я считаю, что это моральное перерождение — вторая
по значимости причина отставания отечественного науч-
но-технического прогресса Одновременно она есть и
следствие первой, то есть тех законов, по которым рабо-
тает система
2
ГЛАВА
ИЗОБРАЖЕНИЕ
«СНОВА ЖАДНЫМИ ОЧАМИ
СВЕТ ЖИВИТЕЛЬНЫЙ Я ПЬЮ».
Зрительный процесс представляет собой
абсолютную конечную веху 8 цели эволю-
ции
А РОУЛ. Зрение человека
и электронное зрение
СТРАШНЫЙ ДАР ДОКТОРА СЕГЕЛИЕЛЯ
Видеть — это значит воспринимать светочувствительным
механизмом глаза оптическое излучение рассеиваемое
окружающими нас телами и средами пропущенное или
испущенное ими, сравнивать полученную информацию с
той, что заложена в нашем мозге, и делать выводы.
Если бы видение заключалось только в получении сигна-
лов об электромагнитном излучении вокруг нас и не вклю-
чало бы процесса анализа, мы не смогли бы определить,
что мы видим.
Начинается видение все-таки с возбуждения свето-
чувствительных клеток глаза. Их чувствительность огра-
ничена оптическим диапазоном, ничтожной, совсем неза-
метной частью всего спектра электромагнитного излуче-
ния. Возникает вопрос: что было бы, если бы глаз был
чувствителен ко всему спектру электромагнитных излу-
чении? Были бы мы при этом всевидящими как боги?
А сейчас еще одна цитата. Задача, как говорится,
«на засыпку». Когда и кем написаны следующие строки
«...Сквозь клетчатую препону, как сквозь кисею,
Киприяно видел, как трехгранная артерия, называемая
сердцем, затрепетала в его Шарлотте, как красная кровь
покатилась из нее и, достигая до волосных сосудов,
производила эту нежную белизну, которой он, бывало,
любовался.. Несчастный! В прекрасных, исполненных
любви глазах ее он видел лишь какую-то камеру-обскуру,
сетчатую плеву, каплю отвратительной жидкости, в ее
миловидной поступи — лишь механизм рычагов... Не-
счастный! Он видел и желчный мешочек и движение
пищеприемных снарядов... Несчастный! Для него Шарлот-
та, этот земной идеал, пред которым молилось его
вдохновение, сделалась анатомическим препаратом!»
Не правда ли, похоже, будто юный студент первый
38

раз забрел в рентгеновский кабинет, где рентгенолог
осматривает его любимую девушку?
Нелегко догадаться, кто автор признайтесь?
Эти строки принадлежат перу замечательного рус-
ского писателя и философа пушкинской поры Владимира
Федоровича Одоевского. Они написаны в 1833 году.
«Русские ночи. Ночь седьмая. Импровизатор».
В этой философской фантастической новелле Одо-
евский исследует, к чему может привести всевидение.
Его герои гибнет под бременем сверхъестественного
дара, которым наградил его владыка тайных чар доктор
Сегелиель.
Кстати говоря, если первоистоки мировой научной
фантастики относят к 1818 году, когда девятнадцати-
летняя Мэри Шелли опубликовала повесть «Франкен-
штейн, или Современный Прометей», то первым роман-
тическим научно-фантастическим произведением в
России можно по праву назвать «Русские ночи» Одоев-
ского. Эпитет «научный» в значительно большей мере
заслуживают именно «Русские ночи», поскольку это
удивительное произведение буквально наполнено мыс-
лями и идеями передовой науки своего времени.
В трагической истории Киприяно, который направил
дар доктора Сегелиеля на то. чтобы писать стихи,
всевидение сочеталось с всепониманием. Не всегда быва-
ет так об этом мы еще поговорим.
Что же такое видение? И почему мы не видим так,
как несчастный Киприяно?
На это легко ответить’ видеть — значит воспринимать
действительность с помощью глаз. А не можем видеть мы
так, как Киприяно, потому что наш глаз чувствителен толь-
ко к определенным длинам волн электромагнитного излу-
чения, называемым оптическим диапазоном А почему?
Тоже можно ответить, хотя ответ сложнее
Эволюция слепа, но в запасе у нее миллионы лет
Человеческий мозг целеустремлен, но ему, как правило,
на решение задачи отпущены считанные месяцы и обычно
не хватает последней недели. Поэтому человек может
ошибаться, а эволюция — нет, естественный отбор не
позволяет. Точнее говоря эволюция только и делает, что
ошибается, но все ее ошибки так или иначе вымирают, а
то что сохраняется, всегда безошибочно
Так вот, глаз, главный физическии инструмент челове-
ка в его процессе познания, поразительно приспособлен
39
к окружающему миру Все его свойства строго целесо-
образны. Миллионы лет единственным источником
электромагнитного излучения на земле было Солнце
(естественная радиоактивность и космический фон — не
в счет). «Глаз нельзя понять, не зная Солнца, Наоборот,
по свойствам Солнца можно в общих чертах теоретически
наметить особенности глаза, какими они должны быть,
не зная их наперед»,—писал замечательный советский
физик академик С. И Вавилов
Энергетический спектр излучения, прошедшего через
атмосферу слегка зависит от его расположения над
горизонтом и от времени года, но во всех случаях имеет
пологий максимум между длинами волн 400 и 800 нм, т. е.
как раз в диапазоне видимости наших глаз. Более корот-
кие ультрафиолетовые лучи почти полностью поглоща-
ются атмосферой. Поэтому нам нет необходимости их
видеть. Кстати говоря, сетчатка глаза весьма чувствитель-
на к ближнему ультрафиолетовому излучению, однако
оно целиком поглощается хрусталиком и внутриглазной
жидкостью, защищая сетчатку от вредного разруши-
тельного действия той части ультрафиолетового излуче-
ния, которая все же проникает через атмосферу
Так что расширение чувствительности глаз Киприяно в
область коротких длин волн не сделало бы его существен-
но более видящим.
Инфракрасного излучения Солнца в атмосфере зна-
чительно больше, чем ультрафиолетового, и нам было
бы весьма полезно его видеть. Однако здесь имеется
серьезная чисто биологическая трудность, связанная с
тем, что инфракрасное излучение испускается даже до-
вольно слабо нагретыми телами При температуре, на-
пример, человеческого тела 37 °C максимум испускае-
мого им излучения приходится на длину волны 9—Юмкм.
Если бы сетчатка реагировала на такие длины волн так же,
как скажем, на зеленый цвет травы, то яркость собствен-
ного излучения стенок глаза и внутриглазной жидкости
была бы в тысячи раз больше яркости окружающего мира.
Обладай Киприяно такой способностью, он бы просто-на-
просто ослеп
Может быть, холоднокровные твари, например змеи
или ночные насекомые, и могут видеть в темноте нагре-
тые за день предметы? Правда, здесь возникает еще
одна сложность, связанная с биохимическим механизмом
регистрации низкоэнергетического излучения Вопрос в
40
том, хватит ли энергии инфракрасному фотону, чтобы
возбудить чувствительную ячейку глазного нерва? Этот
вопрос, к сожалению, до сих пор весьма мало изучен. Так
что пока это только предположение, основанное на
неизбежной целесообразности эволюции. Если бы я имел
в запасе миллионы лет, я бы, во всяком случае, попытался
снабдить ночных холоднокровных животных такой спо-
собностью: им это очень нужно.
В отношении человека эволюция поступила хитрее
Инфракрасное излучение человек чувствует, но не глаза-
ми, а кожей — оно воспринимается в виде тепла.
Еще более длинноволновое излучение радиодиапазо-
на, так же как инфракрасное, испускается при тепловом
движении молекул, а значит, тоже «освещало» бы глаз
изнутри.
Теперь нам должно быть ясно, почему доктор Сегели-
ель при всем своем могуществе не мог сделать Киприяно
всевидящим. Я уж не говорю, что если бы он даже и сумел
расширить энергетический спектр зрения Киприяно (хотя
мы убедительно показали, что это с одной стороны, мало-
полезно, с другой — весьма затруднительно), несчастный
поэт все равно мало что увидел бы внутри своей Шарлот
ты. Инфракрасное излучение глубоко лежащих органов
почти полностью поглощается соседними и практически
не выходит наружу, ближний солнечный ультрафиолет не
проникает внутрь, а других излучений (кроме очень
длинных электромагнитных волн, вызываемых электриче-
скими возбуждениями мышечных и нервных систем,—
с их помощью невозможно «увидеть» тела малых разме-
ров по принципу Релея) в организме пока не обнару-
жено.
Тем не менее в человеке живет неистребимая жаж
да чуда! И время от времени появляются сенсацион-
ные сообщения о том, что где-то живет человек, который
может видеть сквозь стены, заглядывать внутрь челове-
ческого организма, взглядом передвигать предметы и
тому подобное.
К числу подобных сенсаций относится и публикация
нескольких статей в газете «Известия» в 1987 году В них
подробно рассказывается о фантастических способностях
женщины из Донецкой области, которая после перенесен-
ного электрического шока приобрела уникальную способ-
ность видеть то, что происходит внутри человеческого те-
ла. Потрясенный корреспондент сообщил даже, что эта
41
женщина увидела в его желудке красный кисель, выпитый
им накануне!
К сожалению, мы должны констатировать, что для
подобных способностей зрительного анализатора челове-
ка нет никаких ни физических, ни биологических основа-
ний. Человеческий организм не испускает рентгеновских
лучей, да они и не имеют цвета, а инфракрасное, тоже
бесцветное, кстати сказать, излучение обладает слишком
малой проникающей способностью Кроме того, как мы
уже говорили, ни то ни другое глаз не способен воспри-
нять. Поэтому феномен, описанный в газете, следует
скорее отнести к области загадок человеческой психики и
курьезов журналистики, а уж никак не к физиологии
Дар Сегелиеля присущ только средствам интроскопии.
Только современные интроскопические приборы позво-
ляют наблюдать динамику внутренних органов человека в
естественном или искусственном цвете удобном для вос-
приятия зрительным анализатором человека — его глаза-
ми и мозгом.
Для того чтобы «увидеть» объект в электромагнитном
излучении любого неоптического диапазона энергий, не-
обходимо преобразовать это излучение после взаимодей-
ствия с объектом для приведения его к виду, доступному
для анализа. И никаких чудес!
Впрочем, чудеса есть, но мы попытаемся найти им
объяснение в пределах привычных естественнонауч-
ных представлений, без привлечения сверхъестественных,
потусторонних сил или полей.
КОНЕЧНАЯ ВЕХА В ЦЕПИ ЭВОЛЮЦИИ
Начнем все-таки с устройства глаза и попытаемся хотя бы
бегло рассмотреть его «эксплуатационные характеристи-
ки». Ведь какие бы чудеса ни вытворяла интроскопия,
конечный ее продукт — всегда оптическое изображение,
которое воспринимается глазом, или, как принято гово-
рить в научной литературе, зрительным анализатором
оператора. Это не совсем одно и то же, поскольку
зрительный анализатор включает не только глаз, но и
мозг, принимающий решение, например, о том, отли-
чаются или нет яркости двух соседних участков изобра-
жения Мы уже говорили: видеть — это всегда сравнивать
и отличать.
42
Мы уже знаем, что чувствительность глаза соответ-
ствует спектру излучения солнца. Но если быть точным
то не просто солнца, а спектру того рассеянного излуче-
ния, которое создает излучение солнца вокруг нас Боль-
ше того, эволюция позаботилась, чтобы максимальной
чувствительностью человеческий глаз обладал в области
зеленого цвета. Это, в частности, однозначно свидетель-
ствует о том, что человек произошел от травоядных Если
бы он был из хищников, его глаз должен был бы обладать
максимальной чувствительностью к чему-нибудь друго-
му. Как, например, глаз собаки, который совсем не
различает цветов, но удивительно точно отличает подвиж
ные объекты от неподвижных
Это кажется фантастическим но эволюция позаботи-
лась даже о том, чтобы изменить спектральную чувстви-
тельность глаза в сумерках, в точности «подогнав» ее к
спектру лунного света. Ну разве это не чудо7
Устройство глаза изучается уже много веков, и тем
не менее зрительный анализатор остается до сих пор
одним из наименее изученных органов человеческого
организма.
Пожалуй, нет смысла рассказывать про устройство
глазного яблока, об этом знают все. Поэтому ограничимся
рисунком 3.
Сетчатка глаза содержит приблизительно 130 млн.
палочек — наиболее чувствительных детекторов суме-
речного зрения, не различающих цвет, и 7 млн. колбо-
чек — цветочувствительных рецепторов дневного зрения.
От этого огромного количества детекторов по 900 тыс
нервных волокон зрительного нерва информация посту-
пает в мозг Это установлено вполне достоверно, в
количестве волокон ошибка составляет плюс — минус 1 00
тыс.,не более.
Как, по каким правилам происходит сжатие информа-
ции на этом этапе преобразований? Этот вопрос ис-
следуется по крайней мере последние 70 лет кое-что
уже становится ясным. Во внутренних слоях сетчатки
обнаружены так называемые ганглиозные клетки, воспри-
нимающие сигналы не от каждого детектора сетчатки,
а от их групп. Некоторые ганглиозные клетки возбуждаю-
тся, восприняв границу между светлым и темным, то
есть край или контур, другие реагируют на прямую
линию, третьи—на движение контура. Именно выходы
ганглиозных клеток, их аксоны, уплотняясь в жгут, обра-
43
зуют те 900 тыс. нервных волокон, которые составляют
глазной нерв
Можно задаться следующим вопросом зачем такая
сложность и избыточность? Ведь даже 625X400 — 250 000
точек телевизионного изображения достаточно, чтобы
передать любую картинку, которую даже глаз считает
хорошей! Но об этом дальше
Между ганглиозными клетками и фоторецепторами
(палочками и колбочками) располагается несколько слоев
промежуточных нейронов тоже осуществляющих пред-
варительную обработку информации, не очень ясно,
правда, какую
Стекловидное тело
Мышцы глаза
Роговица
Хрусталик
Зрачок
Радужка
Сетчатка
Мышцы
хрусталика
Зрительный
нерв
Рис. 3 Человеческий глаз и электронный глаз
44
Подробно исследован глаз лягушки. Установлено, что
ганглиозные клетки лягушки формируют команды при
наличии темного пятна (насекомое) и при его движении
на светлом фоне, при движущейся границе между свет-
лым и темным, при изменении освещенности Это огра-
ниченное число команд дает возможность лягушке тем
не менее неплохо выполнять все жизненные функции:
выбрасывать язык в сторону темного пятна и ловить
насекомое, прятаться при приближении темной границы
и т. п.
У человека все, естественно, сложнее Однако посколь-
ку эволюционно глаз развивался от простого к сложному,
эта первичная обработка информации в человеческом
глазу происходит примерно так же. Другое дело — что
дальше? Как изображение распознается в мозге, по каким
признакам запоминается* Если бы это все знать! Увы,
гипотез и моделей создано множество, но все они не
универсальны.
Нам, служителям интроскопии, вовсе не безразлично,
как распознает изображение зрительный анализатор.
Ведь создавая любую систему преобразования изобра-
жения, мы должны знать, что наиболее важно для ана-
лиза, и соответственно выбрать характеристики элементов
преобразования. Кроме того, есть надежда, что мы когда-
нибудь научимся автоматически анализировать изобра-
жения, если не все, то по крайней мере некоторые одно-
типные, и для этого нам очень бы пригодилось такое
умение человеческого мозга.
Мы очень мало знаем о познавательных функциях
мозга, во-первых, из-за его умопомрачительной сложно-
сти, во-вторых, из-за крайней трудности проведения
достаточно чистого эксперимента. Любое введение в
мозг электродов или других датчиков, которые бы смогли
сигнализировать о его деятельности, всегда нарушает
его нормальную работу. Один из широко используемых
способов что-то выяснить — это метод черного ящика.
Черному ящику, т. е в нашем случае зрительному
анализатору, нечто предъявляется на вход, а на выходе
ответная реакция регистрируется. Скажем, предъявляют
оператору картинки и оценивают, что он увидел за разные
интервалы времени. Но и при этом методе эксперимента-
тору чрезвычайно сложно провести опыт чисто из-за
многочисленных побочных связей, ассоциации, предвари-
тельно накопленной исследуемым мозгом информации
45
Так что же все-таки известно о восприятии мозгом
изображений7 Неужели ничего? Напротив, известно очень
много, но неизмеримо больше пока что остается за
пределами наших знаний.
Известно, например, где размещаются зрительные
центры мозга' в двух так называемых наружных коленча-
тых телах и в двух затылочных областях коры головного
мозга. Давно подмечено: если стукнуть по затылку, из
глаз искры посыпятся. Известно, как направляются к
этим зонам жгуты зрительных нервов от глаз, перекрещи-
ваясь и разветвляясь, так что каждое коленчатое тело
и область коры получают информацию от обоих глаз
В затылочных областях коры производится обработка
изображений от простого к сложному: выделяются линии,
углы, контуры отдельных фрагментов изображений. Идет
интенсивный обмен с другими областями коры, ищется
эталон для сравнения, подключается логический меха-
низм, весь предыдущий опыт, накопленный мозгом
в процессе обучения. К сожалению, это все общие
слова, которые не отвечают на главный вопрос как это
делается?
Мы даже не знаем последовательности этапов такой
обработки. Долгое время оставалось непонятным назна-
чение двух наружных коленчатых тел— НКТ, куда входят
глазные нервы. Их функции и сейчас еще недостаточно
изучены, однако с большой степенью достоверности
можно предполагать, что это кратковременная память,
которая несколько долей секунды помнит сигналы гангли-
озных клеток при быстром так называемом сакаддиче-
ском, движении глаза (а без такого движения глаз пере-
стает видеть, потому что фоторецепторы сетчатки выдают
только разностный сигнал). Одновременно производится
и динамическая обработка: сначала сигнал «размазан» в
пятно, давая информацию о грубом контуре, затем он
сжимается в точку, давая информацию о мелкой струк-
туре.
Сложными опытами с микроэлектродами, вводимыми
в нейроны мозга кошки, американцы Д Хюбел и Т В из ел
в 1961 году обнаружили в зрительных центрах коры ре-
цептивные поля различной сложности Простое рецептив-
ное поле формирует на выходе сигнал при предъявлении
глазу прямых линий. Более сложные поля регистрируют
более сложные линии, например дугу, угол, и их пере-
мещение И наконец, сверхсложные поля, реагирующие
46
на комбинации более простых полей, способны выдавать
сигнал при наклоне линии регистрировать определенный
размер линии на сетчатке и т. д Таких полей очень много,
наверное, сотни тысяч, хотя их никто не сосчитал
Таким образом, можно предположить, что мозг разла-
гает изображение на элементарные составляющие, ком
бинация которых и формирует в конце концов представ
ление об изображении в целом.
Можно считать установленным, что анализ изобра-
жения в мозге происходит по многим параллельным
каналам Именно поэтому глазу нужна такая избыточность
фоторецепторов сетчатки. Одновременно ведется анализ
по цвету, форме, размерам. На каком-то этапе включают-
ся ассоциативные связи, эталоны обобщенных образов
весь накопленный предыдущий опыт.
Здесь неясно, правда, что такое эталон. Чем отлича-
ется эталон, скажем, женского лица от эталона мужского?
На это нет ответа! А именно это нам, формирующим
неведомые мозгу изображения невидимого мира, было
бы наиболее важно знать. Без этого знания мы, наверное
никогда (скажем оптимистичнее, многие годы) не сумеем
построить машину, которая при предъявлении ей некоего
изображения сумела бы определить, что это рентгено-
грамма, и рентгенограмма грудной клетки человека, и
что у этого человека эмфизема правого легкого.
Анализ видимого мира, проводимый мозгом, несколь
ко отличается от анализа зафиксированных изображении
Когда наблюдателю предъявляется двухмерное изобра-
жение, например рисунок, мозг должен обладать доста-
точной способностью к логическим умозаключениям, тем,
что называют абстрактным мышлением, чтобы связать
изображенные на рисунке линии с реальным предметом
Эта способность недоступна животным, ее приобре-
тает человек в процессе познания мира, в процессе обу-
чения
Младенец в первые месяцы жизни может забавлять-
ся яркими картинками, но он не связывает содержание
рисунков с объектами реального мира, пока его этому не
научат.
В этом анализе участвуют не только зрительные цент-
ры коры, но и многие другие ее отделы.
47
«НАС ТЕШАТ БЛЕСТКИ И ОБМАНЫ...»
Мы с детства знакомь! с загадочными картинками, где,
например, среди беспорядочных линий, веток и листьев
прячется охотник,— с различными обманами зрения Эти
обманы возникают в том случае, когда опыт мозга
сталкивается с искусственно созданной ситуацией, про-
тиворечащей этому опыту Возможен также обман зрения
из-за особенностей восприятия мозгом отдельных эле-
ментов изображения С помощью таких картинок можно
организовать игру в черный ящик и по реакции наблюда-
теля оценить способность зрительного анализатора к
восприятию тех или иных элементов изображения.
Для того, чтобы правильно сформулировать требова-
ния к качеству интроскопических изображений, было бы
крайне важно определить, какие параметры изображения
мозг воспринимает особенно четко, а какие являются
второстепенными для анализа. Прочитав множество кни-
жек по восприятию изображений, я не нашел точного
ответа на этот вопрос. Следует сразу сказать, что одно-
значный ответ вряд ли возможен: известно, что восприя-
тие изображения в сильной степени зависит от развития
индивидуума, от задачи, которую ставит перед собой
наблюдатель. Хорошо известно, что человек, собираю-
щий грибы, через пятнадцать — двадцать минут настраи-
вается на поиск круглой шляпки среди овальных листьев.
Точно так же направленно обучается оператор, ведущий
по экрану телевизора отбор бракованных деталей кон-
вейера.
И тем не менее, мне представляется полезным попы-
таться выстроить по ранжиру этапы анализа изображений
среднеразвитым человеческим мозгом. Для этого я стал
рисовать загадочные картинки. Я рисовал их преимущест-
венно на собраниях, ученых советах, совещаниях, посеще-
ние которых у доктора наук отнимает существенную часть
времени. При этом я убивал двух зайцев развлекался с
картинками и создавал у окружающих впечатление край-
ней увлеченности обсуждаемым вопросом
Выстроенный мной ранжир не претендует на научно
подтвержденную достоверность Это, скорее, развлече-
ние дилетанта. Более того, я уверен, что тщательно
поставленные эксперименты передвинут и поменяют мес-
тами некоторые элементы. Однако для меня чрезвычайно
важно обратить внимание на принципиальную необходи-
48
мость создания такой системы и определения для каждого
класса изображений так называемых весовых коэф-
фициентов, уточняющих значение для анализа элементов
построенной системы. Из своего списка я исключил дви-
жение, ограничившись статическими изображениями, хо-
тя, скорее всего, движение предмета — первое, что фик-
сирует глаз человека Это развитое в нас эволюцией
свойство зрительного анализатора проявляется на самых
первых этапах анализа — где-то на уровне ганглиозных
клеток сетчатки Такой способностью анализа наделены
почти все зрячие живые существа
Горизонтальная прямая линия Я поставил ее на первое
место, поскольку появление горизонтальной прямой на
изображении сразу определяет ориентацию этого изо-
бражения Больше того эта линия—скорее всего гори-
зонт, а значит, изображение — скорее всего пейзаж
Вертикальная прямая линия также позволяет соответ-
ствующим образом ориентировать изображения и отнес-
ти их к определенному смысловому ряду это либо
конструкция, либо дерево, либо человек, то ли фигура,
то ли лицо — вертикальная линия лица нос.
Посмотрим на рис 4, а и б На первом изображены
плывущие по морю одна за другой лодки и яхты. На
втором — средневековый рыцарь в шлеме. Если пригля-
деться, станет ясно, что это одна и та же картинка, только
перевернутая на 90°: на одной есть горизонтальная, а на
другой—вертикальная линии.
Ориентация рисунка, проделанная мозгом на началь-
ном этапе рассмотрения, заранее направляет нас по
определенному пути. Горизонтальная линия—значит,
пейзаж. Треугольники на горизонте — скорее всего пару-
са. Мелкие несуразности хоть и раздражают наблюдате-
ля, но не нарушают целостности картины.
Такова же логика анализа второго рисунка. Вертикаль-
ная линия плюс симметрия — значит живая натура.
Зрительный анализатор начинает искать знакомые
очертания: глаза, нос .. Ах, есть еще и усы — без сомне-
ния, это мужчина ..
Симметрия. В популярной литературе для демонстра-
ции способности мозга к анализу часто приводят прозрач-
ный кубик-перевертыш, показанный на рис 5. Его в начале
прошлого века впервые воспроизвел шведский натура-
лист Неккер. Если долго смотреть на этот кубик, мозг в си-
лу присущего ему свойства перебирать возможные
49
на смысле-
Рис. 4. Влияние горизонтальном и вертикальной ориентации
вое содержание изображения
Рис. 5. Кубик-перевертыш
Нсккера
Рис 6. Тот же
вернутый иначе,
уничтожает все остальные ва=
рианты
кубик, по-
Симметрия
варианты (очень важного свойства для анализа изображе-
нии) будет поочередно представлять нам кубик то одной
стороной наружу, то другой
Давайте чуть-чуть изменим ракурс наблюдения, как
показано на рис. 6. Что это? Кубик исчез. Вместо него
мы видим плоский шестигранник Почему? Я полагаю
потому что симметрия рисунка подавляет возможность
перебирать другие варианты. Симметрию глаз схватыва-
ет мгновенно Не зря нас в детстве так привлекает
бессмысленная красивость геометрических фигур ка-
50
Рис. 7. Нарушение симметрии
кубика
Рис. 8. Наиболее логич-
ное расположение фигур
рис. 7
лейдоскопа: симметрия связана с эстетическим чувством.
Можно предположить, что это чувство развилось в про-
цессе эволюции потому, что симметрия присуща живому
у птицы два крыла, у кошки два уха, два глаза и
четыре лапы и т. д. Именно поэтому симметрия, красива,
именно поэтому она прежде всего воспринимается на
изображении. Так же мгновенно мозг схватывает отклоне-
ние от симметрии.
Давайте изменим шестигранник, приведенный на пре-
дыдущем рисунке, нарушив его идеальную симмет-
рию. Мозг тут же снова начинает перебирать варианты.
И снова нам представляется то куб с вырезанной в
нем частью, в которой установлен совсем маленький ку-
бик, то прямоугольная ниша, в которой установлен куб
с вырезом в одной из вершин. И никогда нам не предста-
вится наиболее логичный вариант расположения этих фи-
гур: три куба, поставленные один на другой. Только боль-
шим усилием можно заставить мозг воспринять это, много-
кратно обращаясь к виду сбоку, приведенному на рис. 8.
Это тоже, по-видимому, связано со стремлением мозга
выбирать максимально различающиеся варианты.
С симметрией связана периодичность структур,
которую наш мозг также склонен выискивать на изо-
бражении в первую очередь. В природе практически нет
51
1/1X
Рис. 9 Глаз достраивает отсутствующие на изображе-
нии линии
периодических структур, за исключением разве что бегу-
щих по морю волн. Поэтому объяснить такое свойство
целесообразностью эволюционного развития не удается.
Может быть, это порождение цивилизации, стремящейся
к крупносерийному производству, к максимальной стан-
дартизации, или, напротив, атавистическая способность,
сохранившаяся в нас с тех далеких пор когда мы были
рыбами А может быть, это развитое в человеке стремле-
ние к упорядочению, к поиску закономерностей. Мне
представляется более верным последнее. Но остается
широкое поле для фантазий
Не зря обои и ковры делают с повторяющимся ри-
сунком Обнаружив периодичность в окружающей обста-
новке, глаз легко успокаивается и больше ничего не ищет
А даже белая стена, если на нее уставиться, заставляет
взор метаться по ровному полю и выискивать какое угод-
но различие — таково давно установленное свойство зре-
ния не обнаружив разности в освещенности или в цвете,
глаз просто ничего не видит
Контур или линия Выделение контура или линии,
вообще разделение даже незначительных перепадов
яркости, должно быть, присуще глазу на самом раннем
этапе анализа Этим свойством обладают даже мухи
Естественно, если свет имеет границу, да еще перемеща-
ющуюся в поле зрения,— это первый признак опасности
А линия — это чаще всего граница между двумя объекта-
ми, край Контур — это всегда предмет, причем замкну-
тый контур. Если контур не замкнут, это вызывает раздра-
жение и стремление его замкнуть.
Видимо, в формировании контура важнейшую роль
52
выполняет наружное коленчатое тело когда оно сжимает
в точку размазанный в пятно сигнал.
Вот несколько загадочных картинок, которыми обычно
иллюстрируют эту способность мозга Зрительный анали-
затор мгновенно достраивает недостающие линии, созда-
вая даже иллюзию их видимости (рис. 9) Так же мгновен-
но глаз ловит угол, излом линии.
Я с детства не любил овал,
Я с детства угол рисовал!
Помимо философского смысла этих строк Павла Ко-
гана, в них кроется и то принципиальное предпочтение,
которое мозг отдает именно углу — он выделяется на
более ранней стадии анализа
Текстура — это изображение различных поверхно-
стей: гладких, шероховатых, переплетенных. Зелень ле-
са, ткань, каменистый склон, шкура собаки, травяной убор
луга — это все текстуры, воспринимаемые глазом как од-
но целое. Достаточно беглого взгляда, чтобы ощутить
мягкость и ласку травяного ковра на опушке леса.
Текстура—это часто фон, на котором размещаются
предметы и животные Вид текстуры — это почти всегда
II I I I I I I II III
Рис 10. Искажение воспринимаемых размеров
фигуры, расположенной на текстуре
53
и знак расстояния до нее. Трава вблизи резко отличается
от ровного зеленого покрова, расположенного метрах
в ста от наблюдателя.
Умение анализировать текстуры крайне важно любому
живому существу, поэтому такая способность заложена
на весьма ранней стадии анализа.
С изменением текстуры в зависимости от расстояния
связан и обман зрения по определению размеров пред-
метов (рис. 10). Именно потому, что текстура важнее для
анализа, а определение размера требует уже более слож-
ных преобразований в мозге, и происходит эта вполне
объяснимая ошибка.
Куда-то на последнее не по значимости, а по уровню
анализа место следует отнести определение разницы в
освещенности, разницы в размерах.
Особое место в анализе занимает цвет. Цветоощуще-
ние во много раз расширяет возможность глаза в разде-
лении объемов, деталей, предметов. Цвет существенно
облегчает выделение контура и линии При слабой осве-
щенности, когда работают черно-белые детекторы су-
меречного зрения, контуры предметов представляются
размытыми.
И еще одно свойство глаза должно быть отмечено,
если мы имеем в виду интроскопический анализ: глаз —
не измерительный инструмент, он не меряет, он сравни-
вает. Кажется, еще Гельмгольц говорил, что он выгнал бы
студента из лаборатории, если бы тот пользовался таким
инструментом, как глаз. Зрительный анализатор сравни-
вает два элемента изображения, сравнивает яркость фо-
на и объекта, сравнивает изображение с его обобщен-
ным эталоном, сформированным мозгом в процессе обу-
чения.
Поэтому не нужно удивляться многочисленным об-
манам зрения, построенным на искаженном восприятии
размеров объектов. Взгляните на рис. 11. Одинаковые
расстояния между остриями стрелок мозг воспринимает
как разные. И только потому, что .. сравнивая два изобра-
жения, он приходит к совершенно правильному выводу,
что нижний объект длиннее, ведь ему предъявлены имен-
но объекты, а не два одинаковых отрезка прямых. Когда
глаз пытается определить, какой из отрезков больше,
он бессознательно обращается к объекту, и некий меха-
низм в мозге усредняет стрелку в некоторое темное
пятно. Математически это можно представить операцией
54
Рис 11. Еще одно искаженное восприятие размеров отрезка
прямой (а) и зависимость степени искажения от угла раскры-
тия стрелок (б)
фильтрации верхних пространственных частот, а физиче-
ски — расфокусировкой изображения. Самое замеча-
тельное i этом механизме состоит в том, что он не нару-
шает при этом остроту восприятия острого угла стре-
лок,— еще одно свидетельство параллельности каналов
обработки изображений в мозге.
Я попытался расширить эксперимент с загадочными
отрезками и нарисовал набор таких линий со стрелками,
расположенными под разными углами: 0, 30 60, 90°.
Эффект усреднения черного пятна приобрел некоторые
количественные соотношения Кажущиеся линии, если их
представить проходящими через усредненное острие
стрелок, оказываются не прямыми, а достаточно близ-
ко соответствуют середине черного по вертикали то есть
на нашем рисунке представляют собой синусоиду, как и
следовало ожидать
Умение мозга работать с изображением и позволяет
выделить интроскопию в отдельную науку, отличную
от других близких дисциплин, исследующих возможности
анализа материалов вещей и организмов.
55
Рис. 12. Всевидящее око — символ интроскопии
Осенью 1983 года в Смоленске проходило совеща-
ние экспертов стран СЭВ, на котором мы бурно обсужда-
ли проблемы создания единой системы интроскопиче-
ской диагностики для медицинских целей В знаменитом
Смоленском парке по дорожкам шуршал палый лист.
На черной четырехгранной стеле, воздвигнутой в честь
героев 1812 года, сверкали золоченые диски с вечным
символом Бога—недреманным оком. И мне пришло
в голову: для нашей науки не придумать лучшей эмбле-
мы — всевидящий глаз в треугольнике, окруженный лу-
чами. Три острых угла треугольника,— это источник из-
лучения, объект и получаемое изображение (рис. 12)
«С ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛ
НЕПРЕРЫВНО ТОНКИЕ ТКАНИ ВЕЩЕЙ
И ФИГУРЫ ИХ ТОНКИЕ ЛЬЮТСЯ»
Так писал в I веке до н. э. Тит Лукреций Кар об изобра-
жениях в поэме «О природе вещей».
Теперь мы знаем, что «тонкие ткани вещей»—есть
электромагнитное излучение, отраженное или испущен-
ное этими вещами.
Что же такое изображение7
Проще всего ответить это то, что мы видим. Зритель-
ный анализатор воспринимает информацию в виде изо-
бражений. Если отвлечься от семантического содержания
изображений, то с физической точки зрения изображе-
ние есть распределение некоторых сигналов в заданной
плоскости (двухмерное изображение).
С таким распределением сигналов по плоскости мы
имеем дело в интроскопии, когда, например, регистри-
руем рентгеновское излучение, прошедшее через иссле-
дуемый объект, на пленке или на экране телевизионного
устройства. Даже когда мы работаем с трехмерными
объемными изображениями, это чаще всего два или мно-
56
жество двухмерных изображений, исследуемых сов-
местно.
Изображение, воспринимаемое глазом,— это тоже,
грубо говоря, распределение световых сигналов в плос-
кости сетчатки, сфокусированное хрусталиком.
Мы уже говорили, что изображение — самая экономич-
ная и доступная для человека форма передачи инфор-
мации. Никаким другим способом невозможно человеку
практически мгновенно воспринять и проанализировать
миллионы и даже миллиарды единиц информации, кро-
ме как в изображении Здесь никакая самая современ-
ная, самая быстродействующая вычислительная машина
с человеком не сравнится. Объяснить это можно совер-
шенством человеческого мозга как системы для обра-
ботки информации. Глаз так тесно взаимодействует с
этой системой, что его иногда называют вынесенным на-
ружу придатком мозга.
Для ЭВМ невозможно придумать, к сожалению, удоб
ного языка для записи изображений, поскольку наиболее
экономичным языком в данном случае является само
изображение.
Именно потому, что мы не знаем механизмов обра-
ботки изображения мозгом, мы не можем создать одно-
значных критериев оценки его качества. И в то же время
при построении любого интроскопического прибора мы
обязаны уметь оценивать изображения, сравнивать их
и выбирать такие характеристики приборов, которые бы
обеспечили наилучшее качество.
Однозначных универсальных критериев оценки изо-
бражений, по-видимому, и быть не может, потому что
они в сильной степени зависят от задачи, которая по-
ставлена перед оператором, анализирующим изображе-
ние.
Когда мы смотрим передачу по нашему домашнему
телевизору, нам хочется чтобы изображение было до-
статочно ярким, четким, без искажений и шумов. При
изучении рентгенограммы врачу крайне важно обнару-
жить слабые перепады яркости в зоне патологии. Сле-
довательно, для него оценка качества изображения долж-
на быть иной.
Если бы мы владели механизмом восприятия и обра-
ботки изображений в мозге, может быть, воспользовав-
шись ci ойствами зрительного анализатора, о которых
говорилось выше, мы смогли бы выстроить некую обоб-
57
щепную систему оценки. Однако пока это слитком не-
определенно, мало мы еще знаем.
Поэтому для сравнения качества интроскопических
систем часто поступают по-другому. Отвлекаясь от
свойств глаза и мозга, устанавливают такие характерис-
тики, которые можно измерить физическими приборами.
Их много: энергетические, пространственные градацион-
ные и временные.
К энергетическим, например относятся яркость изо-
бражения и коэффициент преобразования интроскопи-
ческого прибора, показывающий, при каком уровне вход-
ного сигнала обеспечивается заданная яркость.
Основной пространственной характеристикой является
разрешающая способность — способность системы пере-
давать раздельно две пары линий или полосок С разре-
шающей способностью связана нерезкость изображения.
К градационным характеристикам относится контраст-
ная чувствительность, которая характеризует способ-
ность прибора отличать минимальные изменения яр-
кости.
Не один десяток диссертационных работ защищен
по проблемам исследования качества изображений, по-
лучаемых с помощью интроскопических приборов Зна-
чительно больше таких работ впереди.
Вопрос еще более усложняется, если вспомнить, что
излучение, которое формирует изображение, имеет
квантовую природу то есть испускается отдельными пор-
циями.
Представим себе, как представляли это сторонники
парциальной теории света, что любое изображение, не
обязательно оптическое, состоит из белых шариков, ко-
торые укладываются на черное шахматное поле. Разме-
ры шариков значительно меньше квадратов черного по-
ля, и в каждый квадрат шарики укладываются произ-
вольно. Наша задача состоит в том чтобы определить
отличие яркости одного квадрата от другого в 1 %. Если
в одном черном квадрате имеется один белый шарик, а в
другом ни одного, разница между ними составит 100 %.
Когда в одном квадрате их два, в другом один разница
составит 50 %. И только если в одном квадрате 100 ша-
риков, а в другом 99, мы достигнем разницы в 1 %.
Но эту разницу в 1 % мы ощутим лишь при условии,
что все шарики, т е кванты мы можем сосчитать А если
мы можем сосчитать только каждый второй шарик?
58
Это случится, если эффективность нашей регистрации
составляет не 100, а всего 50 %. Тогда, очевидно, 1 %
разницы мы почувствуем, если в одном квадрате 200,
а в другом — 198, не так ли?
Перейдем теперь к реальным квантам. Их отличие от
шариков в нашем мысленном эксперименте заключается
в том, что мы никогда с абсолютной точностью не можем
предсказать, сколько квантов в определенный интервал
времени будет получено. Дело в том, что квант излучает-
ся, если существует электронное возбуждение вызванное
нагревом, бомбардировкой электронами или другими
более высокоэнергетическими фотонами Такое возбуж-
денное состояние имеет определенное время жизни.
Квант электромагнитной энергии может быть испущен
в любой момент в течение этого времени жизни. И невоз-
можно предсказать, в какой. Это равносильно событи-
ям в нашем случае с шариками, их в один момент вре-
мени наблюдения может быть 202, а в другой — 198.
Таким образом при одном наблюдении мы почувствуем
разницу в количестве шаров, а в другом не почувствуем.
Может даже случиться ситуация, когда в соседнем квад-
рате шаров окажется больше И тогда мы дадим ложный
ответ. Что же делать? Выход есть: надо либо увеличить
время наблюдения, либо соответственно увеличить число
квантов в каждом из сравниваемых квадратов.
Из изложенного ясно, что чем меньше квантов в
изображении, тем более заметны колебания яркости,
вызванные их флуктуациями. Эти колебания называются
квантовым шумом, и их можно измерить приборами.
Следует сказать, что шумят не только кванты, шумят
детекторы, регистрирующие излучение, прежде всего из-
за теплового движения молекул, шумят усилители, шу-
мят даже оптические системы, усиливающие экраны и
фотопленки, поскольку рассеяние света в них всегда
имеет место.
Поэтому одной из важных градационных характе-
ристик изображающей системы является отношение сиг-
нал/шум Часто именно эта характеристика определяет
вероятность обнаружения минимальной детали на изо-
бражении.
59
Отступление второе.
РАЗРАБОТЧИК! ЗВУЧИТ ЛИ ЭТО ГОРДО!
Это Ландау, кажется, говорил- «Мы не ученые Ученый
может быть медведь в цирке, когда его научат. Мы —
научные работники».
А нас и научными работниками называть неправиль-
но. Ландау имел в виду людей, занимающихся непо-
средственно наукой, изучающих ее законы Мы же чаще
всего применяем эти законы при создании новых видов
техники. Мы — инженеры-разработчики Как бы хотелось,
чтобы это звучало гордо Нас много, сотни тысяч. Зна-
чительно больше, чем научных работников. По числу ин-
женеров разработчиков наша страна, я полагаю, давно
уже вышла на первое место в мире.
И вот еще где мы держим бесспорное лидерство
по количеству научно-исследовательских институтов.
У нас есть институты, где трудится до 20 тыс. человек
Они напоминают мне динозавров с маленькой головкой,
высоко расположенной над огромным телом, что кача-
ется на тоненьких ножках
Большая часть инженеров-разработчиков сосредото-
чена в этих самых научно-исследовательских институ-
тах, часто не таких огромных, но от этого не менее похо-
жих на динозавров, остальные — в конструкторских и
технологических бюро и лабораториях И хоть среди нас
есть кандидаты и доктора наук, мы, в отличие от науч-
ных работников, о которых говорил Ландау,— приклад
ники, то есть люди, занимающиеся конкретными раз-
работками приборов и машин.
Организационная структура наших НИИ удивитель-
но неповоротлива и громоздка. Она порождена и взле-
леяна законами административно-хозяйственной системы.
Власть любого начальника, от директора до заведующего
лабораторией, абсолютна и единолична, ограничивается
она только сверху Реальные разработчики и конструк-
торы составляют процентов тридцать из списочного со-
става среднего отраслевого института. Эта цифра, види-
мо, близка к рациональной. Но вот то положение, кото-
рое занимают разработчики в структуре учреждения,
совершенно неоправданно. Ведь как ни верти а разра-
ботчик — главное звено, ради которого и существует вся
структура
И тем не менее он является самым бесправным су-
60
ществом на свете Им командуют все (администрация
не в счет, ей положено) плановый отдел, бухгалтерия,
отдел кадров отделы координации стандартизации,
метрологии. Даже патентный отдел время от времени
присылает циркуляры, по каким темам и в какой срок
надлежит провести патентный поиск.
Все мы просим, у всех клянчим Отдел снабжения
умоляем достать комплектующие элементы для очеред-
ного макета, плановый — откорректировать сроки, опыт-
ный завод — поскорее изготовить опытный образец.
И в конце концов все приходится делать нам самим: и
информацию подбирать, и патентный анализ вести, и ком-
плектующие добывать. Особенно тяжко приходится с до-
бычей комплектующих.
Существует система предварительных заказов, по ко-
торой составляются списки за два-три года до начала
работы Да будь ты хоть семи пядей во лбу, все равно не
сможешь предугадать, что тебе понадобится через два го-
да, у тебя на два года вперед еще и планы-то не состав-
лены. Вот и приходится вертеться, если хочешь жить.
В конце года продаешь неликвиды или списываешь их на
тему, а в начале года гоняешься за комплектующими.
Выписываешь самому разбитному младшему научному
сотруднику командировку, вручаешь ему две бутылки
спирта (речь идет о действиях, совершаемых до 1986 го-
да), и в путь.
Хорошо если есть знакомые на заводе, куда отправ-
ляется твой посланник Повезет, если начальник отдела
сбыта болен какой-нибудь хитрой болезнью и ему можно
обещать квалифицированную помощь в Москве. А если
нет, вся надежда на спирт да на личное обаяние младшего
научного сотрудника
Совсем недавно я был в командировке в Ленинграде
Заодно взялся сам добыть набор микросхем на НПО
«Светлана», чтобы не гонять специально сотрудника.
Поскольку там у нас нашлись знакомые, все было огово-
рено заранее. Письмо с гарантией оплаты отправлено,
звонки по телефону сделаны, помощь обещана. Пред-
приятие уже перешло на полный хозрасчет и самооку-
паемость, я полагал, что проблем не будет, забегу минут
на пятнадцать, получу, что мне приготовлено и отправ 
люсь заниматься своими делами
Утром я пришел в отдел сбыта, отстоял небольшую
очередь, протянул в окошко доверенность и узнал у
61
приятной девушки, что письмо есть, звонок сверху был,
соответствующая резолюция наложена. Она кому-то
позвонила, уточнила номенклатуру и сказала
— Все в порядке. Можете получать. Третья дверь
налево Там оформят накладные.— И протянула мне
бумаги
Я прошел к третьей двери, снова отстоял небольшую
очередь. Другая милая девушка отстучала счета на пер-
сональном компьютере и велела пройти в бухгалтерский
отдел подписать. Позади и впереди меня двигались уже
знакомые по предыдущим очередям люди, в основном
толкачи из разных городов Из бухгалтерии направили
к секретарше, которая выписала пропуск на другую тер-
риторию, где, оказывается, располагался склад готовой
продукции. Я вышел, сел в автобус и отправился на дру-
гую территорию. Там пришлось отмечать командировку,
стоять очередь в бюро пропусков, потом идти на склад,
потом снова в бухгалтерию, уже другую, потом еще
один склад, метрах в восьмистах от первого по протоп-
танной терпеливыми толкачами тропинке. На мои бума-
ги ставили какие-то визы, чего-то в них писали, отме-
чали
На другом складе был уже обед. Пришлось курить на
свежем воздухе и обсуждать газетные новости с соседя-
ми-толкачами. После обеда, сходив еще раз в бухгалте-
рию, как говорится, усталый, но довольный, с микросхе-
мами в аккуратно упакованном свертке я покинул госте-
приимные ворота завода, на которых большими буквами
было написано: «Спасибо за труд».
Заняла эта процедура пять с половиной часов. В ней
участвовало, я не поленился посчитать, шестнадцать че-
ловек. Я подумал, если так организована процедура сбыта
продукции на перестроившемся предприятии, какова же
она там, где только собираются перестраиваться
Разработчиков непрерывно заваливают бумагами и
неожиданными поручениями начальства. Го нужно го-
товить справку в министерство, то стряпать отзыв на оче-
редной стандарт предприятия, то писать раздел к отчету
директора в главке. И письма — каждый день ворох
писем ждущих ответа На уровне начальника лаборатории
или отдела работа с бумагами отнимает больше половины
времени.
Все командуют, все требуют ..
А должно-то быть как раз наоборот. На разработчика,
62
именно на него, должны работать все вспомогательные
отделы, ему они должны служить, освобождать от не-
нужной, не свойственной ему суеты, ускорять его ра-
боту.
Но непреложны законы системы: у кого власть —
тот приказывает, у кого нет — исполняет.
Сейчас, когда сотни институтов переходят на полный
хозрасчет, вроде бы появляется рычаг. Разработчик, за-
ключающий финансовый договор на разработку нового
прибора, может теперь привлекать к работе всех, кто ему
нужен. Тот заказывает музыку, кто платит деньги. Важно
только, чтобы администрация не лишила его этого пра-
ва, захватив в свои руки распределение прибылей и
премий, как это сплошь и рядом делают министерства,
отхватывая львиную долю доходов заводов и институтов
Вот здесь-то и необходимо вмешательство внутриинсти-
тутских сил демократии. Тут-то ученый совет, трудовой
коллектив должны произнести свое слово.
Может, где-то положение и изменилось. Но в НИИ,
находящихся в поле моего зрения, все осталось по-преж-
нему. И ученые советы да и недавно родившиеся советы
трудовых коллективов своей важной роли тоже пока не
осознали Да и не так это легко идти на конфликт с на-
чальством. Сразу кончится спокойное существование.
Мы-то знаем все те десятки способов испортить чело-
веку жизнь, которые есть в распоряжении дирекции.
И снова мы упираемся в воспитанные всей предыдущей
жизнью стереотипы страха и конформизма. «Пусть на-
чальство решает, ему виднее... Что, мне больше всех
надо?»
А решать необходимо каждому Если мы этому когда-
нибудь научимся — это и будет реальный социализм
Но и во много раз повысив эффективность деятель-
ности каждого НИИ, мы не решим главной проблемы.
Даже при той крайне низкой производительности тру-
да, какую мы имеем сейчас, множество разработок лежат
тяжким грузом на полках архивов, подверженные «гры-
зущей критике мышей». Можно без ущерба для пользы
дела сократить количество отраслевых НИИ по крайней
мере вдвое, и ничего не изменится. Необходимо, как мы
уже говорили, решить ключевую проблему: сделать вы-
годным для заводов освоение новой техники. А такого
механизма перестройка еще не выработала Если это
удается, если экономические рычаги начнут пусть медлен-
63
но, но неуклонно шевелить тяжкий груз прошлого, не-
обходимо будет включить каждый (из оставшихся) инсти-
тут в четкую цепочку, разработчик—конструктор—
опытное производство—серийный завод. Будущее не за
отдельными институтами, а за научно-производственными
объединениями-фирмами. Тогда отпадет необходимость
и в госприемке, которая при несомненной сиюминутной
пользе есть не что иное, как инструмент все той же цен-
трализованной административной системы, которую нам
предстоит изменить.
Убежден, инженерное творчество — самая мощная,
самая производительная сила в век НТР. Это поистине
ремесло богов, если понимать под божественным пред-
назначением создание постоянно обновляющегося мира,
все более приспособленного для удовлетворения расту-
щих потребностей человечества. Да и сами потребности
эти возникают под воздействием результатов инженер-
ной деятельности. Все чудеса XX века, радио, телеви-
дение автомобили, микроэлектроника — все это созда-
ли мы!
Разумеется, есть и обратная сторона медали Циви-
лизация чревата экологическими сдвигами, материаль-
ные блага порой порождают бездуховность, успехи тех-
ники используются для уничтожения людей Но смею
утверждать, за это инженеры отвечают в гораздо мень-
шей степени, чем человеческое общество в целом
Я ни разу не пожалел об избранной профессии
Но когда же все-таки оно появилось, это равнодушие,
когда впервые возникла эта мерзкая мыслишка «Что,
мне больше всех надо?»
Первые годы, время становления нового института,
мы трудились упоенно Кроме старших по возрасту ру-
ководителей, весь инженерный состав института подо-
брался молодой, дерзновенный. Для начинающего спе-
циалиста следует считать особой удачей, когда он при-
ходит во вновь создаваемый коллектив, если у того есть
четко поставленные задачи У нас они были
Большинство из нас дружно и увлеченно начали осва-
ивать доставшуюся нам науку и технику. В молодежном
коллективе легко завязывались тесные дружеские связи,
устраивались домашние встречи с бесконечными раз-
говорами обо всем и ни о чем, культпоходы, шумные по-
64
ездки за город. Некоторое время активно действовало
несколько команд КВН, с гордостью вспоминаю, что ка-
питаном победившей был я.
Любовь, соловьи в Теплостановском парке. Потом
семья, рождение сына.
Я работал, учился в аспирантуре, изучал французский
язык, писал статьи, занимался переводами и рефератами
в ВИНИТИ — Институте научной и технической информа-
ции, чтобы хоть частично компенсировать постоянную
нехватку денег Нам, мне и моей жене, тоже иногородне-
му специалисту, положено было по 98 руб. в месяц. Жилья
не было. Нас прописали в заводском общежитии, а по-
скольку реальных мест там не существовало, выдава-
ли сверх зарплаты по 10 руб на квартиру Через год, прав-
да, по какому-то неожиданно обнаруженному правилу
перестали.
Снимали, когда как повезет, углы или комнаты в ком-
муналках, из которых нас регулярно выселяли по доно-
сам соседей как не имеющих права проживать в Москве
из-за отсутствия прописки,— «Мосрентген» в те поры от-
носился к области За первые шесть лет мы прекрасно
освоили все южные районы Москвы, сменив тринадцать
адресов
Но все эти беспокойства и лишения были не в тягость.
Они воспринимались как некое продолжение шумной и
беззаботной студенческой жизни Все для нас было
внове.
Помню отчетливо бурную радость, когда заработала
вдруг придуманная самим электронная схема. До сих пор
не забыл, какое это было упоительное чувство держать
в руках типографский оттиск с первой самостоятельной
статьей! А первое авторское свидетельство! Я и номер его
помню’ 160235 Какой гордостью полнилось тогда сердце
молодого изобретателя, какие глупые тщеславные мысли
кружили наивную голову?
В этой ежедневной увлекательной суете мы и не за-
метили, как кончилась оттепель, захлебнулась экономиче-
ская реформа, исчезли совнархозы. Наш институт пере-
шел в ведение Главатома, а завод «Мосрентген»—Ми-
нистерства приборостроения. Новое богатое ведомство
принялось строить большое здание в черте города, уве-
личило всем оклады, изменив лишь одну букву в на-
звании института: раньше мы были ВНИИРО — Институт
рентгеновского оборудования, а теперь стали ВНИИРТ —
3 0—62
65
Институт радиационной техники. Новый хозяин обещал
сохранить за нами все функции по разработке медицин-
ской рентгеновской техники и максимально развивать
наше направление
И, о счастье' Нам дали, наконец, двухкомнатную квар-
тиру на троих. Правда, эту квартиру в Москве пришлось
поменять на загород из-за отсутствия прописки, но ничего
страшного на работу и на электричке можно превосходно
добраться, не баре.
Осенью 68-го мы с женой вернулись из отпуска, ко-
торый с веселой компанией друзей восхитительно прове-
ли на Каневском водохранилище Жили в палатках, купа-
лись, загорали, стреляли щук из подводного ружья, ва-
рили уху на костре. В понедельник вышли на работу
В обед собрание, одобряли ввод войск в Чехословакию
При голосовании я воздержался.
Ну надо же было быть таким идиотом.' Какое-то за-
тмение нашло. Я вдруг решил что при свободном воле-
изъявлении не имею морального права голосовать за со-
бытие, которое не одобряю и о котором не получил до-
статочной информации,— в отпуске мы даже газет не
читали.
Владимир Константинович Шмелев вызвал меня к себе
в кабинет.
— Ну знаете,— сказал он, закрыв дверь.— Даже от
вас не ожидал такого мальчишества. Вы хоть отдаете
себе отчет в том, что натворили?
Он не кричал по своему обыкновению, а говорил ти-
хим, каким-то грустным голосом.
Я не понимал
— Вы знаете, что пока вы были в отпуске, я дал коман-
ду оформлять вас в Венгрию на симпозиум по рентгено-
технике,— продолжал он, не дождавшись моего ответа.—
И только что поступило указание готовить другую кан-
дидатуру...
Ситуация начала проясняться
— Но я же только воздержался,— пробормотал я.
Он меня не слушал.
— У вас через полгод-а защита диссертации. Об этом-
то вы не имели права забывать.* — крикнул он и трахнул
кулаком по столу.
Я вдруг почувствовал, как паника накатывает на сердце
сокрушающей волной. Страх, таившийся в генах предков,
вырвался наружу.
66
«Господи, великий Боже? Что, что я наделал? Что я на-
творил своей собственной рукой, придурок, чистоплюй
поганый?»
Он, видимо, прочитал все это на моем лице.
— Я договорился с нашим парторгом, что наверх
пойдет информация о единогласном голосовании, зачем
сор из избы выносить,— сказал Шмелев тем же грустным
голосом — Это, разумеется, между нами Может быть,
поможет. Хотя есть, как вы сами понимаете, и другие
каналы... Ну ладно, идите, работайте спокойно, чего уж
теперь-то?
Это помогло. Диссертацию в положенный срок я
защитил успешно, без осложнений. В Венгрию, правда,
не поехал.
С годами стало все отчетливей проясняться, что наш
новый хозяин видит задачи института вовсе не в одной
только рентгенотехнике Коллектив рос, как грибы появля-
лись новые подразделения, а отдел рентгеновской аппа-
ратуры, единственный из всех, кто занимался созданием
новой медицинской рентгеновской техники, оставался все
гем же по численности Начались нелады с заводами,
которые подчинялись теперь другому ведомству, а заво-
дов в своем для нашей тематики не находилось.
Шмелев, не выдержав, подал в отставку, меня назна-
чили вместо него А через год, уже после его смерти, от-
дел вместе с функциями, тематикой и штатами передали
в институт Министерства приборостроения, поближе к
заводам.
Там был сложившийся коллектив, множество своих, не
менее важных, с точки зрения руководства направлений.
Четыре года я бился с новым начальством, стремясь
расширить направление работ, но тщетно В конце концов
разругался в пух и прах с директором, написал заявление
и покинул свой родной отдел, с которым прожил шест-
надцать трудных лет, пошел скитаться по долам и весям.
Этот первый уход дался мучительно Все здесь было;
и оскорбленное самолюбие, и горечь побежденного, и
ощущение невыплаченного долга перед теми, кто пове-
рил и пошел следом и кого я теперь оставлял на произвол
судьбы Была и щекочущая самолюбие горечь убежде-
ния, что с моим уходом развалится дело, которому
отданы лучшие годы. Но, как ни странно, не развалилось.
Заметно хуже во всяком случае, не стало, хотя и улучше-
ния не произошло.
у	67
Я не менял тематику, всюду оставался верен своей
рентгенотехнике и скоро заметил, что он существует, тот
«незримый коллектив», где читают твои работы, зани-
маются близкими проблемами, помнят о тебе и рады
встрече с тобой Те же люди участвовали в симпозиумах и
съездах, те же велись споры, так же приходили сове-
товаться аспиранты и соискатели.
«Кризис середины карьеры» инженера по электронной
технике, о котором в те поры много говорили, миновал
меня по одной простой причине; я перестал быть элект-
ронщиком, то есть прекратил сам создавать электрон-
ные схемы Этот кризис поражает специалиста лет в трид-
цать пять — сорок из-за быстрой сменяемости элемент-
ной базы. Первые схемы мы строили на электроваку-
умных лампах, в начале 60-х их сменили полупроводни-
ки, надо было радикально переучиваться. Потом пришел
черед интегральных схем — снова все заново. Потом по-
явились БИСы—большие интегральные схемы, даль-
ше — микропроцессоры Редкий специалист выдержива-
ет такую гонку Большинство устают учиться и неиз-
бежно отстают. Молодые справляются с новой техникой
лучше и быстрее.
ГЛАВА
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
ЧТОБ ПОЗНАТЬ КРАСУ ВСЕЛЕННОЙ
Свет ночной, ночные тени.
Тени без конца
Ряд волшебных
превращений
Милого лица.
А ФЕТ
ВИЗУАЛИЗАЦИЯ
В первой главе мы уже говорили о том, что скрытое ин-
троскопическое изображение, полученное в различных
физических полях, необходимо преобразовать, чтобы
сделать его доступным для зрительного анализатора
человека, то есть видимым. Такое преобразование на-
зывают визуализацией.
Современная медицинская интроскопия имеет в своем
арсенале сотни разнообразных приборов, использующих
рентгеновское излучение с энергиями от 10 до 100 кэВ
(рентгеновская диагностика) гамма-излучение искусст-
венных радиоактивных изотопов с энергиями 10—300 кэВ
(изотопная диагностика) инфракрасное излучение чело-
веческого тела (тепловидение), оптический диапазон из-
лучений (эндоскопия) Ведутся исследования по регист-
рации излучения человеческим телом радиочастотного
диапазона (СВЧ-интроскопия) Используются источники
СВЧ для получения изображений внутренних структур
организма на основе ядерного магнитного резонанса
(ЯМР-интроскопия)
Но одного только электромагнитного излучения уже
недостаточно для современной медицинской диагности-
ки Делаются попытки использовать для целей визуали-
зации внутренних структур организма корпускулярное
излучение: электроны, нейтроны, протоны.
Чрезвычайно эффективным оказалось применение
для задач медицинской интроскопии высокочастотных
звуковых колебаний (ультразвуковая диагностика).
И все-таки самые поразительные результаты принесло
в последние годы медицинской интроскопии освоение
необъятных возможностей ЭВМ и микропроцессорной
техники.
История этого вопроса коротка. Впервые вычисли-
70
тельная машина была использована в радиологии едва ли
более 30 лет назад для обработки информации, полу-
чаемой точечным гамма-счетчиком, обегающим участок
человеческого тела, куда введен радиоактивный изотоп
ЭВМ резко ускорила процесс обработки радиометри-
ческой информации, существенно сократив радиологу
время постановки диагноза
В настоящее время в клиниках и больницах мира функ-
ционируют десятки тысяч ЭВМ различного уровня для
решения самых разнообразных задач, от расчета и рас-
пределения потоков пациентов по рентгенодиагностиче-
ским отделениям крупного диагностического центра до
автоматической постановки предварительного диагноза
при профилактическом осмотре Микропроцессоры ста-
новятся неотъемлемой деталью схем управления совре-
менных интроскопов.
Задачи, решаемые ЭВМ, в медицинской интроско-
пии можно разделить на три основных типа. Первый —
обработка информации, включая и непосредственную
обработку изображении Второй—синтез двух- и трех-
мерных изображений по серии разноракурсных одно-
мерных сигналов детекторов, чувствительных к применя-
емому для исследования виду излучения Эго так назы-
ваемая компьютерная томография о ней мы расскажем
в следующей главе. Третий — автоматический анализ ме-
дицинских изображений Этому посвящена наша пятая
глава
Не останавливаясь подробно на достаточно сложных
механизмах взаимодействия используемого для интро-
скопии излучения с объектом исследования, отметим
только, что при всем разнообразии методов по принципу
регистрации их можно разделить на четыре группы
(рис. 13)
1	Регистрация излучения, прошедшего через иссле-
дуемый объект (рис. 13, а). Источник излучения И и при-
емник П располагаются на противоположных сторонах
от объекта О. Естественно, такой метод применим толь-
ко при использовании сильного «проникающего» излуче-
ния: рентгеновского, иногда ультразвуковых волн, потока
нейтронов.
2	Регистрация отраженного излучения (рис. 13, б)
Приемник при этом может располагаться там же, где и
источник, либо рядом с ним в зависимости от того, какой
отраженный сигнал требуется зарегистрировать Иногда
71
источник совмещается с приемником. Подобным образом
работают оптические внутриполостные эндоскопы и уль-
тразвуковые сканеры.
3	. Регистрация собственного излучения объекта. Жи-
вые организмы излучают инфракрасное и электромаг-
нитное излучения радиочастотного диапазона. Если в ис-
следуемый орган введен радиоактивный изотоп, то ре-
гистрируется распределение его активности (изотопная
диагностика) (рис. 13, в).
4	. Регистрация рассеянного излучения (рис 13, г)
Взаимодействуя с тканями организма проникающее из-
лучение частично поглощается, частично проходит че-
рез объект без изменений, а существенная доля излуче
ния видоизменяется' меняет направление и энергию —
рассеивается во все стороны. Частным случаем рассея-
ния является отражение. На принципе регистрации рас-
сеянного излучения построены некоторые типы рентге-
новских томографов. Сюда же можно отнести томографы
на основе ядерного магнитного резонанса.
Во всех четырех типах интроскопии необходимо про-
Излучатель
Приемник
Рис. 13 Четыре вида интроскопии по принципу регистрации излуче-
ния от объекта
72
изводить многоступенчатое преобразование изображе-
ний для приведения их к виду, доступному для анализа
оператором Несмотря на то что излучатели и первичные
преобразователи излучения в каждом виде интроскопии
специфичны по конструкции и целиком зависят от вида
применяемого излучения, дальнейший тракт преобразо-
вания излучения и его обработки для большинства систем
практически одинаков Преобразователи излучения, как
правило, превращают скрытое изображение, полученное
в используемом излучении, либо в оптическое, доступ
ное глазу (на флюоресцентном экране, фотопленке или
фотобумаге), либо в последовательность электрических
сигналов Оптическое изображение может быть усилено
с помощью электронно-оптических методов усиления и
также превращено в последовательность электрических
сигналов с помощью, например, телевизионных систем
либо подано для изучения оператором.
Электрические сигналы представляют собой наиболее
удобную форму для последующей обработки изобра-
жения. Необходимость этой обработки диктуется теми
особенностями восприятия изображении, о которых мы
говорили во второй главе. Иногда на изображении выгод
но подчеркнуть линию, выделить контур, иногда высве-
тить текстуру. Обработка может осуществляться как элек
тронными аналоговыми, так и цифровыми методами
Для целей цифровой обработки аналоговые сигналь
превращаются в дискретную форму с помощью аналоге
цифровых преобразователей АЦП и в таком виде по-
ступают в ЭВМ
На рис. 14 в качестве примера представлен тракт пре-
образования изображения при рентгеновском исследова-
нии с помощью ЭВМ Полученное на флюороскопиче-
ском экране световое изображение усиливается элек-
тронно-оптическим преобразователем (ЭОП) и поступает
через оптическую систему на вход телевизионной труб-
ки ТТ, превращаясь в последовательность электрических
сигналов С помощью АЦП производится дискретизация
и квантование а далее запись в оперативную цифровую
память — ОЗУ и обработка сигналов изображения по
заданным программам в ЭВМ. Преобразованное изо-
бражение вновь превращается в аналоговую форму с
помощьюцифро-аналогового преобразователя ЦАП и вы-
водится на экран видеоконтрольного устройства ВКУ
полутоне ого дисплея. Для сравнения на другом экране
73
может регистрироваться первичное изображение непо-
средственно с телевизионной трубки ТТ
Вместо электрического сигнала от телевизионной
трубки в некоторых видах интроскопии могут исполь-
зоваться сигналы сканирующих датчиков излучения (тер-
мография, ультразвуковая диагностика), сигналы матри-
цы фотоэлектронных умножителей (радиоизотопная диа-
гностика), но последующий тракт преобразования t о
всех системах, работающих он лайн (в одной линии с
ЭВМ), практически одинаков
В варианте оф лаин (когда ЭВМ отделена от интро-
скопа) оптическое изображение регистрируется, напри-
мер, на фотопленке, которая затем переносится на ЭВМ,
где предварительно изображение считывается теми же
электронными, в частности телевизионными, методами и
обрабатывается аналогичным образом
Такая общность систем преобразования интроскопи-
ческих изображений, а также методов и средств их обра-
ботки позволяет рассмотреть особенности применения
ЭВМ в медицинской интроскопии без разделения по ви-
дам исследований Общность методов и средств обра-
Рис. 14. Пример многоступенчатого преобразования изображения —
принцип цифровой субтракционной ангиографии Электрические сигна-
лы телевизионной системы преобразуются с помощью АЦП в цифровую
форму и записываются в памяти, которая хранит исходное изображе-
ние — маску, из нее вычитаются все последующие изображения, запи-
сываемые в процессе исследования. Результирующее изображение
проходит обратное преобразование и наблюдается на экране второго
телевизора
74
ботки интроскопических изображений уже сейчас позво-
ляет ставить вопрос о создании единой цифровой системы
для работы с медицинскими изображениями и об орга-
низации единых диагностических отделений на основе
широкого применения ЭВМ в клинической практике.
Помимо значительного экономического эффекта за счет
многократного уменьшения расхода серебросодержа-
щих фотоматериалов и повышения производительности
труда врача-диагноста, такая система позволит резко
расширить диагностические возможности современной
интроскопии и поднимет на новый уровень качестео
медицинского обслуживания населения нашей страны
Мы еще будем объяснять многие чудеса, которые
способна совершать ЭВМ в интроскопии а сейчас не-
сколько слов о современных возможностях медицин-
ской интроскопии.
НОВЫЕ ПРОФЕССИИ
СТАРУШКИ РЕНТГЕНОТЕХНИКИ
В последние годы все чаще приходится слышать, будто
традиционная медицинская рентгенотехника уступает ме-
сто новым методам интроскопии: вычислительной то-
мографии томографии на основе ядерного магнитного
резонанса, эндоскопии, инфракрасным и ультразвуковым
методам диагностики Слов нет, там, где это только воз-
можно, рентгеновские лучи, неблагоприятное воздейст-
вие которых на организм хорошо изучено, должны за-
меняться менее вредными, или, как говорят медики, ме-
нее инвазивными и более информативными методами
воздействия. Но на самом деле и в настоящее время
число рентгеновских исследований не убывает, а медлен-
но растет Тому две причины. Первая состоит в том, что
во многих случаях по диагностическим возможностям
альтернативы рентгеновским лучам все еще нет А вто-
рая определяется современными достижениями науки и
техники, которые позволяют существенно снизить луче-
вую нагрузку при рентгенологических исследованиях и
значительно расширить диагностические возможности
В последние годы у традиционной рентгеновской
аппаратуры, с помощью которой до сих пор устанавли-
вается или подтверждается не менее 80 % диагнозов
даже появилась новая обширная область применения —
хирургия.
75
Но прежде всего о том, как стало возможным такое
применение старушки рентгенотехники А ведь в 1995 го-
ду ей исполнится 100 лет.
Яркость свечения преобразующего рентгеновское
излучение в видимый свет флюоресцентного экрана, ко-
торым пользуется рентгенолог, производя рентгеноско-
пию, составляет сотые доли кандел на квадратный метр
(кандел — свеча). Это примерно соответствует яркости
лунного света в безоблачную ночь. При подобной осве-
щенности человеческий глаз работает в режиме суме-
речного зрения, при котором чрезвычайно плохо раз-
личаются мелкие детали и слабые перепады конт-
раста.
Уже девяносто лет, с момента первого применения
рентгеновского излучения для диагностических целей,
остается загадкой, как все-таки при этом вообще можно
ставить диагноз с высокой достоверностью Врачу помо-
гают длительная адаптация — привыкание к темноте и,
самое главное, интуиция, опыт, умение по общей карти-
не оценить детали, которые в отдельности различить
невозможно
Увеличить яркость экрана нельзя из-за пропорцио-
нального увеличения дозы облучения пациента, которая
и так не безвредна.
Примерно пятнадцать—двадцать лет назад появилась
возможность устранить это, казалось бы, неустранимое
препятствие, применяя в рентгенодиагностических аппа-
ратах электронно-оптические усилители рентгеновского
изображения, способные усиливать яркость за счет мно-
гократного ускорения электронов с помощью внешнего
электрического поля. Для такого усиления яркости не-
обходимо произвести многократное преобразование из-
лучения рентгенозских лучей в свет, света в электроны,
а затем ускоренные электрическим полем электроны
снова в свет, в тысячи раз более яркий (рис. 15). Такие
усилители рентгеновского изображения — УРИ, помимо
увеличения яркости, позволяют существенно сократить
дозу облучения при исследовании К сожалению, ее
нельзя уменьшать бесконечно Мы уже говорили, что
существует принципиальный предел такого уменьшения,
обусловленный квантовой природой рентгеновского из-
лучения Когда квантов излучения, падающего на прием-
ник, окажется слишком мало, на изображении появится
квантовый шум, ухудшающий восприятие изображения
76
наблюдателем В современных УРИ такой предел уже
достигнут.
Несмотря на то что, как и при всяком преобразова-
нии сигнала, в УРИ неизбежно теряется часть информа-
ции, зарегистрированной входным его экраном, одно
только многократное усиление яркости до уровня мак-
симальной чувствительности человеческого глаза повы-
шает информативность рентгенологического исследова-
ния во много раз. Этим и определяется широкое внед-
рение УРИ в современную аппаратуру, несмотря на
значительную их стоимость, которая порой превышает
стоимость всего остального комплекта аппарата
За последние десятилетия выпущены десятки типов
УРИ различного назначения, оснащенных замкнутыми
телевизионными системами, позволяющими наблюдать
изображение дистанционно на экране обычного теле-
визионного приемника, а также каналами для фото- и
кинорегистрации изображения, которые могут включать-
ся по желанию рентгенолога
Каждый год разрабатываются все новые модели таких
устройств с целью повышения качества изображения.
В нашей стране уже несколько лет выпускаются две
модели усилителей: УРИ-М с входным экраном диа-
метром 230 мм, имеющий телевизионный, фото- и кино-
каналы, и усилитель совете к о-чех ос левацкого производ-
ства «Вега-Зокс» с выходным экраном диаметром 270 мм.
Рис. 15. Принцип электронного усиления яркости рентгеновского из
обряжения
Рентгеновское излучение, прошедшее через объект, попадает через
стекло вакуумной колбы на экран, который преобразует его в свет
Вплотную к этому экрану расположен слой фогокатода, из которого
под действием света вь биваются электроны Ускоренные приложенным
электрическим полем электроны, направленные фокусирующими пла-
стинами, попадают на выходной экран из катодолЮминофора, где
превращаются в свет, во много раз усиленный по яркости
77
В 1983 году фирмой «Сименс», одной из ведущих ка-
питалистических фирм в области медицинской техники,
был впервые продемонстрирован первый флюорограф
с усилителем изображения для массовых исследований
грудной клетки.
Несмотря на то что фотосъемка с экрана УРИ позво-
ляет снизить дозу облучения примерно в 30 раз по
сравнению с обычной флюорографией, до настоящего
времени использовать усилитель изображения для обзор-
ных снимков легких не представлялось возможным из-за
ограниченного размера входного экрана: на нем не уме-
щалось изображение одно ременно правого и левого
легких. Фирма «Сименс» впервые обеспечила такую воз-
можность, применив УРИ, диаметр входного поля кото-
рого составил 570 мм В последние годы созданы флюо-
рографы, в которых линейка высокочувствительных
детекторов в процессе исследования перемещается отно-
сительно тела пациента одновременно с движением уз-
кого рентгеновского пучка. Это сканирующие флюоро-
графы.
Одновременно той же фирмой «Сименс» была вы-
пущена еще одна новинка — плоский УРИ прямого на-
блюдения «Планикон». Главным достоинством этого уси-
лителя является простота, малые габариты и масса, а сле-
довательно, значительно более низкая стоимость По-
скольку размер выходного экрана усилителя «Планикон»
равен входному, с его помощью можно вести непо-
средственное наблюдение без телевидения, так же, как
это делалось с помощью обычного флюоресцентного
экрана. Преобразование сигнала в нем осуществляется
так же, как в обычном УРИ, с той лишь разницей, что в
ускоряющем электрическом поле осуществляется парал-
лельный перенос электронов и отсутствуют сложные
системы фокусировки. «Планикон» выполнен в виде авто-
номного прибора, не связанного с рентгеновским ап-
паратом, поэтому его можно повесить практически на
любой рентгеновский аппарат вместо просвечивающего
экрана.
Общей тенденцией развития современной рентгено-
техники является повышение уровня автоматизации
управления рентгеновским аппаратом, стремление осво-
бодить врача от всех вспомогательных операций, не
связанных с непосредственным процессом постановки
диагноза. Элементы микроэлектроники вводятся в ап па-
78
рат для автоматического выбора физико-технических
условий рентгенографии, для телеуправления многочис-
ленными взаимными перемещениями излучателя, прием-
ника излучения и пациента (рис. 16). В 1983 году создан
первый отечественный телеуправляемый рентгенодиаг-
ностический стол-штатив ТШ-1, на котором врач может
вести просвечивание и делать снимки, находясь вне зоны
излучения. Исследуемое изображение он наблюдает на
телевизионном мониторе, расположенном в соседнем
помещении. Оттуда же осуществляются все перемеще-
ния штатива и пациента, даже в случае необходимости
компремирование исследуемой области — специальная
механическая рука осторожно нажимает на тело паци-
ента, придавая, скажем, кишечнику форму, при которой
лучше всего можно заметить то или иное патологиче-
ское изменение Применение такого штатива позволит
Рис 16. Телеуправляемый рентгенодиагностический штатив
79
существенно повысить производительность труда рент-
генолога.
Микропроцессоры в традиционном рентгенодиагно-
стическом аппарате позволяют не только рассчиты-
вать безопасный режим работы, задавать сложные про-
граммы исследования (количество снимков в серии,
длительность перерывов между ними, энергию и интен-
сивность излучения), но и автоматизируют поиск не-
исправностей. А это немаловажная задача, если учесть,
что в современном рентгенодиагностическом аппарате
насчитывается несколько сотен микросхем реле, десятки
микродвигателей, контакторов, ходовых микропереклю-
чателей. Подобная микропроцессорная схема управления
реализована, в частности, в аппаратуре нового поколения
голландской фирмы «Филипс».
С появлением УРИ возникла возм жность использо-
вать рентгеновский контроль при хирургических опе-
рациях — нет необходимости говорить, насколько это
важно для наблюдения за состоянием организма или
отдельных его органов в процессе оперативного вмеша-
тельства.
Для этого созданы специальные рентгенодиагности-
ческие аппараты, предназначенные для работы в опе-
рационных В них предусмотрена возможность быст-
рого ввода рентгеновского излучателя и усилителя
изображения в зону операционного поля так, чтобы не
мешать работе хирургической бригады Для этого излу-
чатель и УРИ размещаются на концах стальной дуги, ко-
торая устанавливается так, что излучатель располагается
под операционным столом, а УРИ — над ним, или, наобо-
рот, оставляя свободным рабочее поле хирурга (рис. 17).
Несмотря на то что применение УРИ существенно
снижает дозу облучения при исследовании, лучевая на-
грузка на персонал, работающий непосредственно в
прямом пучке излучения все то время, что идет операция,
все же оказь вается весьма значительной
Существенно уменьшить дозовую нагрузку можно за
счет использования магнитной или электронной памяти
для записи телевизионного кадра и импульсного вклю-
чения рентгеновского излучения только на время записи
этого кадра Если затем сделать перерыв, а потом вновь
кратковременно включить излучение и снова записать
кадр, на телевизионном мониторе будут периодически
меняться изображения, давая достаточную для опера-
80
тивного контроля информацию, а доза излучения будет
резко снижена
Созданы специализированные рентгеновские аппара-
ты и для урологических операций Такие аппараты снаб-
жены приспособлениями для изменения положения па-
циента и фотокамерами для записи изображения.
Широкое применение усилителей рентгеновского изо-
бражения, позволяющих вести дистанционное наблюде-
ние процессов в живом организме при минимально
возможной дозе облучения пациента, привело к появле-
нию в последние годы принципиально нового перспек-
тивного направления в медицине, названного эндовас-
кулярной (внутрисосудистой) хирургией. Много лет при-
Рис. 17- Хирургическим рентгеновский аппарат
Для снижения дозы облучения пациента и персонала в нем используют-
ся импульсное включение излучения и запоминание изображения в
цифровой форме
81
меняются в рентгенологии методы контрастного исследо-
вания кровеносной системы — ангиографии Под визу-
альным рентгеновским контролем с помощью УРИ и теле-
видения рентгенолог вводит в вену тонкую эластичную
трубку — катетер и направляет его вместе с током крови
практически в любую область тела, даже в сердце Затем
в нужный момент по катетеру вводится рентгеноконт-
растная жидкость и одновременно делается серия сним-
ков, с большой скоростью следующих друг за другом.
Под ангиографическим рентгеновским контролем по-
пробовали по катетеру вводить лекарства — получилось
Попытались с помощью гибкого металлического зонда,
вводимого в катетер, удалить из сосуда тромб, обнару-
женный рентгеновским контролем,— тоже получилось
Один из ведущих специалистов в области эндовас-
кулярной хирургии главный рентгенолог М3 СССР про-
фессор И. X Рабкин назвал это объединение диагностики
и лечения рентгеновской диапевтикой (от диагностики и
терапевтики) Сейчас эндоваскулярная хирургия под рент-
геновским контролем позволяет расширить суженные
участки кровеносных сосудов с помощью тонкого элас-
тичного баллончика на конце катетера, который расши-
ряют в заданном месте, накачивая в него воздух, блоки-
ровать кровоснабжение нужного органа, а затем после
лечения включать его снова, удалять тромбы, расширять
каналы сердца
Эндоваскулярная хирургия — не единственная об-
ласть бескровной хирургии, где успешно применяется
современная рентгеновская аппаратура С помощью двух
специальных рентгеновских аппаратов, снабженных уси-
лителями изображения, производят наводку ультразву-
кового «гиперболоида» на камень в почке. Серией мощ-
ных импульсов камень, установленный в фокусе ультра-
звукового излучателя, разрушается в пыль. Но для того
чтобы «гиперболоид» попал точно в цель, рентгеновские
аппараты должны навести ультразвуковую пушку на ка-
мень с точностью до долей миллиметра. И они это дела-
ют Попытка применить для этого ультразвук долго не уда-
валась, но в последнее время и здесь достигнут успех
Как видим, у традиционной рентгенотехники необъ-
ятное будущее, и не скоро еще наступит то время, когда
от нее можно будет отказаться, как отказалось челове-
чество от паровых машин. Боюсь, что оно не наступит
никогда
82
ФАНТАЗИИ СТАНИСЛАВА ЛЕМА
В одном из рассказов Станислава Лема отважные космо-
навты путешествуют во внутренностях гигантского ино-
планетного животного Айзек Азимов написал на эту же
тему целый роман «Фантастическое путешествие».
В нем герои влезают уже внутрь человека и подвергаясь
бесконечным опасностям спасают его от смертельного
недуга Для этого им правда пришлось уменьшиться
примерно в тысячу раз но это, как вы сами понимаете,
для современной научной фантастики сущие пустяки
А вот нам, создателям интроскопической аппаратуры,
подобные процедуры приходится совершать на самом де-
ле я имею в виду не уменьшаться в тысячу раз, а заби-
раться во внутренности человеческого организма, чтобы
не только посмотреть, что там делается, но и вылечить
болезнь.
Многие, наверное, знают, что гибкая волоконная оп-
тика позволяет заглядывать в прямом смысле этого сло-
ва внутрь организма. Гибкие волоконные световоды, снаб-
женные специальными осветителями, вводят в полости
организма и с их помощью осматривают внутренние
стенки многих органов
Наиболее широко распространен гастроскоп — эн-
доскоп для исследования желудочного тракта Но это
далеко не единственный прибор такого рода. Современ-
ные эндоскопы позволяют исследовать не только пище-
вод и желудок. С их помощью исследуют мочевыво-
дящий канал и мочевой пузырь, кишечник, легкие. И не
только исследуют осмотром изнутри, но и берут пробы
ткани — так называемую биопсию для дальнейших лабора-
торных анализов. С помощью эндоскопов даже эффектив-
но лечат многие заболевания: вводят лекарства, заклеи-
вают специальным составом язвы и повреждения так же,
как в эндоваскулярной хирургии расширяют суженные
участки, с помощью специальной петли удаляют поли-
пы Все это невозможно делать без постоянного точного
рен тенотелезизионного контроля.
Появилось еще одно специальное направление рент-
генологии — рентгеноэндоскопия. Существуют рентгено-
диагностические комплексы с УРИ предусматривающие
такой контроль Создаются эндоскопы, совмещенные с
малогабаритными ультразвуковыми датчиками, которые
располагаются на дистальном (вводимом) конце прибора
83
и одновременно с оптическим изображением позволяют
получать также эхограмму — ультразвуковое изображе-
ние.
Тот, кто глотал гастроскоп, а мне, к сожалению, при-
ходилось и не один раз, знает, что это малоприятная про-
цедура. Терпеть, правда, можно. При всей своей гибкости
световод достаточно тверд и толст.
Главный недостаток волоконных эндоскопов состоит
в том, что светопроводящие волокна от изгибов ломают-
ся, создавая на изображении помехи Это ограничивает
срок службы дорогого устройства Врачу приходится
заглядывать одним глазом в окуляр прибора, держа его
на весу, и одновременно производить необходимые ма-
нипуляции.
Пробовали приспособить к окуляру цветную пере-
дающую телевизионную трубку (обязательно цветную,
Рис. 18. Схема телевизионного видеоэндоскопа
84
потому что цвет в эндоскопии несет важные диагности-
ческие признаки), чтобы обеспечить исследование. По-
лучилось, но прибор стал еще более громоздким
В последующие годы поразительные успехи микро-
электроники позволили найти другое решение (рис. 18).
Передающие телевизионные камеры делают такими ми-
ниатюрными, что их можно разместить на дистальном
конце эндоскопа и ввести внутрь При этом отпадает
необходимость использовать световод для передачи на-
ружу изображения, для этого достаточно вывести всего
несколько тоненьких проводников В таких сверхминиа-
тюрных передающих камерах вместо вакуумных трубок
типа видикон или изокон применяется светочувстви-
тельная полупроводниковая матрица, действие которой
основано на принципе зарядовой связи — ПЗС-матрица.
Ее размер без корпуса при количестве элементов
256X256 составляет не более 4X4X4 мм Это, если ис-
пользовать черно-белую матрицу. Есть и цветные, но раз-
мер их при том же количестве элементов примерно втрое
больше. Поэтому в телевизионном эндоскопе, его называ-
ют еще и видеоэндоскопом, применяют все-таки черно-
белые матрицы, а цветное изображение получают, по-
следовательно освещая внутренности тремя разными
цветами: красным, зеленым и синим Изображение в каж-
дом цвете хранится в специальной электронной памяти,
затем на экране цветного телевизора синтезируется на-
туральное, точнее, близкое к натуральному цветное изо-
бражение. Свет для освещения по-прежнему подают сна-
ружи по световоду, но достаточно тонкому.
Видеоэндоскопы, обладающие высокой надежностью
повышенной гибкостью, возможностью обрабатывать
изображение электронными цифровыми средствами без
сомнения, скоро вытеснят традиционные стекловолокон-
ные приборы
Ультразвуковой диагностический прибор тоже стре-
мится забраться внутрь организма Современные эхото-
москопы (рис. 19) — это сложные электронные устрой-
ства, способные визуализировать ультразвуковое изобра-
жение выбранного по желанию врача слоя в человече-
ском теле, работающие на принципе эхолокации.
Каждый эхотомоскоп снабжен набором датчиков, кото-
рые посылают сфокусированную ультразвуковую волну
и регистрируют отраженный сигнал. Специальные элек-
тронные блоки преобразуют последовательность этих
85
Блок
управления
Рис. 19. Схема ультразвукового интроскопа с секторным УЗ-датчиком
отраженны* сигналов в оптическое изображение на экра-
не электронно-лучевой трубки
Сначала датчики были одиночными, и чтобы получить
изображение плоскости, их приходилось двигать или по-
ворачивать вручную. Затем появились секторные дат-
чики В них качание пьезоэлемента осуществляется элек-
тродвигателем врачу достаточно только привести в кон-
такт датчик с тем участком тела, который требуется
исследовать. Существуют датчики в виде линеек, собран-
ных из множества одиночных датчиков, при этом каждый
из них формирует свой участок изображения На очереди
плоские матрицы, способные одновременно получать
изображение нескольких слоев
В последние годы созданы внутриполостные датчики
с круговой разверткой. Их можно, как и эндоскоп, вводить
в полости тела и получать изображение «изнутри».
Относительно небольшая (по сравнению со светом)
скорость распространения ультразвуковой волны позво-
ляет исследовать динамику движущихся органов, сердца
например, измерять скорость движения крови по сосу-
дам. Для этого используется известный эффект Доплера
Этот ученый установил, что длина волны, отраженной
или испущенной движущимся объектом, изменяется в за-
висимости от скорости и направления движения Допле-
ровскими приставками, способными исследовать сердце
и кровеносную систему, оснащаются многие современ-
ные эхотомоскопы
86
Ультразвуковые диагностические исследования об-
ладают важными преимуществами, которые позволяют
широко применять их при массовых профилактических
осмотрах на первом этапе установления диагноза они
практически безвредны, дешевы, не требуют длительной
подготовки и занимают относительно немного времени
Несмотря на то что качество ультразвукового изобра-
жения все еще уступает рентгеновскому, отмеченные
преимущества делают УЗ-диагностику серьезным кон-
курентом рентгенологии, особенно при исследовании
мягких тканей, почек, печени, поджелудочной железы,
сердца.
Абсолютно безвреден еще один метод диагностики,
интенсивно развивающийся в последние годы Это так
называемое тепловидение, основанное на регистрации
испускаемого человеческим телом инфракрасного излу-
чения.
Преобразование теплового поля объекта в видимое
изображение производится в большинстве современных
тепловизоров с помощью теплочувствительных полупро-
водниковых детекторов, охлаждаемых жидким азотом,
для того чтобы уменьшить их собст! енный тепловой
«шум». С помощью механической раз ертки детектор,
узконаправленный на объект, перемещается по плоско-
сти. Его электрические сигналы после обработки посту-
пают на экран электронно-лучевой трубки, формируя
на нем видимое изображение теплового поля объекта.
Качество изображения тепловизора остается весьма
низким, чувствительность к перепадам температуры со-
ставляет около 0,1 °C и выше, время получения изобра-
жения из-за применения медленной механической раз-
вертки велико: порядка нескольких секунд. Тем не менее
тепловизоры с успехом применяются при диагности-
ке нарушений периферического кровообращения, веге-
тососудистой дистонии, заболеваний кожи, воспаления
молочной железы у женщин. Этот метод как и УЗ-диа-
гностику, рекомендуется применять для первичного от-
бора нормы и патологии.
Делаются попытки вместо механически перемещае-
мых полупроводниковых детекторов применить специ-
альную телевизионную трубку с чувствительным к инфра-
красному излучению входным экраном — так называе-
мый пирровидикон. Тогда исчезнут многие недостатки
метода К сожалению, пока пирровидиконы обладают
87
Сцишшлляциоиныи
Рис. 20. Схема радиоизотопной гамма-камеры
меньшей по сравнению с германиевым детектсром чув-
ствительностью.
Оптическое изображение тепловизора может быть
раскрашено в условные цвета и обработано на ЭВМ,
встроенной в прибор
Еще одной важной областью медицинской интро-
скопии, о которой необходимо упомянуть, является ра-
диоизотопная диагностика. За пятьдесят лет ее разви-
тия созданы десятки радиоактивных препаратов, спо-
собных избирательно к нцентрир ваться в большинстве
органов и систем человека
Пациенту делают укол: вводят такой препарат, мечен-
ный радиоактивным изотопом. Затем с помощью системы
детекторов наблюдают его концентрацию и вь веде-
ние из исследуемого органа Для визуализации распре-
деления изотопа в органе применяется сложное устрой-
ство называемое гамма-камерои (рис. 20). Гамма-кван-
ты вылетающие из тела проходят через коллиматор —
систему направленных отверстий и попадают в сцинтил-
лятор, где каждый квант создает световую вспышку
Эта вспышка регистрируется матрицей фотоэлектронных
умножителей ФЭУ, которые превращают свет в электри-
ческий сигнал. Дальше, как и в других приборах интро-
скопии, сигнал после обработки поступает на телевизи-
онный экран, где формируется оптическое изображение
Сцинтиллятор представляет собой прозрачный моно-
88
кристалл размером 40X40 см и толщиной несколько мил-
лиметров Выращивание такого кристалла — сложная за-
дача
Для того чтобы точно определить координату вспыш-
ки в кристалле, зарегистрированную фотоэлектронны-
ми умножителями, используется специальное вычисли-
тельное устройство, которое по разнице сигналов от
различных ФЭУ рассчитывает точку его возникновения
Как правило, все гамма-камеры оснащаются мини-
ЭВМ для обработки получаемой информации.
Качество изображения на гамма-камере невысоко
разрешающая способность его составляет несколько мил-
лиметров Глашое достоинство метода состоит в том,
что с его помощью можно исследовать функцию орга-
на, например, наблюдать, как эвакуируется из почки ме-
ченный изотопом препарат, прослеживать движение кро-
ви в полостях сердца.
Мозг, щитовидная железа печень, почки, скелет, сер-
дце и кровеносная система — вот далеко не полный
перечень органов, которые исследует радиоизотопная
диагностика
В последние годы делаются попытки метить радио-
активными изотопами так называемые моноклональные
антитела, вырабатываемые организмом для борьбы с тем
или иным заболеванием. Больше того, обнаружены ан-
титела на некоторые виды рака Гамма-камера может
у идеть как эти антитела концентрируются вокруг опу-
холи или метастазов на самом раннем этапе болезни
Это ближайшее будущее радиоизотопной диагностики
Как видно даже из нашего весьма краткого очерка,
современные средства медицинской интроскопии по сво-
им f озможностям далеко обошли даже смелые фанта-
зии Ст Лема и А Азимова
А ведь мы еще практически ничего не говорили об
использовании в интроскопии уникальных возможностей
современных ЭВМ
ЦИФРОВАЯ ИНТРОСКОПИЯ
Современная крупная клиника или больница по свс им
размерам мощи своих строений, подсобных помещений,
служб, оборудования, по сложности и стоимости аппа-
ратуры в ней размещаемой,— это настоящая фабрика,
89
фабрика здоровья. По ее длинным коридорам и простор-
ным кабинетам на колясках, в руках медсестер, пневмо-
транспортом, по внутренним телефонам и переговорным
устройствам ежесекундно перемещается огромное ко-
личество информации. Бумаги, бланки, папки с историями
болезни на многие десятки метров протянувшиеся полки
с архивами рентгеновских снимков, магнитофонные лен-
ты надиктованных врачебных заключений, рулоны элек-
трокардиограмм — это все продукция фабрики здоровья,
во всяком случае, той ее части, которая занята диагно-
стикой.
Поистине, медицина — это одно из самых информа-
ционноемких производств! И кажется удивительным, как
вообще может функционировать современное лечебное
учреждение без электронно-вычислительных машин,
которые только и могут упорядочить гигантские инфор-
мационные потоки клиники, привести их в систему, надеж-
но помнить и мгновенно отыскивать по первому требо-
ванию врача или пациента нужную справку. А сколько
в нашей стране медицинских учреждений, в которых
до сих пор нет ни одной даже персональной ЭВМ*
А в скольких шкафы с электроникой холодны и мертвы,
и об их присутствии в кабинете вспоминают, только когда
приходится вытирать пыль!
Но информационная революция уже произошла. Идет,
идет уже и наш черед. Десятки, сотни тысяч вычисли-
тельных машин в клиниках и госпиталях всего мира ве-
дут истории болезни заменяют регистратуру, распреде-
ляют по кабинетам потоки пациентов, рассчитывают
эффективность использования дорогой аппаратуры. Они
во много раз облегчают врачу составление заключения,
сводят к минимуму очереди у кабинетов. У врача по-
явился еще один ассистент — электронный. Он и справку
может дать, и подсказать, какое выписать лекарство,
он в считанные секунды выведет на телевизионный эк-
ран дисплея результат любого исследования, которому
был подвергнут пациент сидящий в данный момент пе-
ред врачом. Этот ассистент не только предъявляет
врачу интроскопическое изображение, он может его и
изменить так, как это удобно исследователю, увеличить
или уменьшить, раскрасить в любые цвета, подчеркнуть
контуры, выделить слабо видимые участки
Итак, что же может делать вычислительная машина в
любезном нашему сердцу интроскопическом отделении,
90
набитом сложнейшей аппаратурой, стоимость которой
иногда превышает миллион не только рублей, но и дол-
ларов?
Для оптимального распределения нагрузки диагно-
стической интроскопической аппаратуры в память маши-
ны вводят данные о ее количестве в отделении, произ-
водительности и затратах времени на все необходимые
диагностические исследования. Затем в машину вводят
информацию о назначенной процедуре, а ЭВМ, пользу-
ясь заложенной в нее программой, рассчитывает, в каком
кабинете и в какое время ее наиболее выгодно провести.
Свой ответ машина печатает на бланке, который может
быть размножен, выдан пациенту и направлен в рентгено-
диагностическое отделение Сведения о производитель-
ности аппаратуры и затраты на проведение исследова-
ний получают на основе обработки статистических дан-
ных.
Соответствующими изменениями в программе ЭВМ
можно обеспечить такой порядок назначений больному,
который сводит к минимуму время пребь вания в стенах
лечебного учреждения и приносит ему наименьший вред
и беспокойство, осуществляя принцип: от менее инва-
зивных (это значит, осуществляемых с наименьшим вме-
шательством в организм) методов к более информа-
тивным.
Контроль за прохождением документации, заполне-
нием историй болезни и выдачей документа больному
также осуществляется с помощью ЭВМ.
Рациональное применение ЭВМ для решения упо-
мянутых задач позволяет вдвое повысить эффектив-
ность использования аппаратуры и помещения и более
чем в 3 раза ускорить процесс исследования. Резко
упрощается архивное хозяйство, во много раз быстрее
и легче воспроизводится в форме документа любая ин-
формация, хранящаяся в памяти ЭВМ Все эти достоин-
ства делают экономически оправданным применение
ЭВМ в интроскопическом отделении крупной больницы
или поликлиники.
Особенно эффективно применение вычислительной
техники для повышения уровня автоматизации профи-
лактической и диспансерной службы административного
района или промышленной зоны. ЭВМ позволяет с ми-
нимальными затратами труда организовать статистику
учет и хранение информации обо всех пациентах. С ее
91
помощью легко обеспечить контроль за своевременно-
стью вызова пациентов на диспансерный осмотр, снятие
с учета, сравнение результатов нескольких разных по
времени обследований и т. д.
Рассмотренные задачи, которые может решать ЭВМ в
интроскопическом отделении, по существу, мало отли-
чаются от обычных задач, решаемых вычислительными
машинами, работающими в промышленных информаци-
онных системах. Значительно более специфический ха-
рактер имеет обработка медицинских изображений.
Квантование и запись цифрового изображения. Пре-
образование скрытого изображения в оптический диа-
пазон электромагнитного излучения, о котором мы го-
ворили выше, и есть первый этап обработки. Поэтому
неправильно было бы полагать, что без средств электрон-
ной и вычислительной техники обработка изображении
невозможна. Когда рентгеновское излучение, пройдя
через исследуемый объект, попадает на флюоресциру-
ющий экран, тот начинает светиться. Происходит пре-
образование скрытого рентгеновского изображения в
видимое, доступное глазу. Информационные характерис-
тики такого изображения изменяются в зависимости от
свойств экрана. Такая же трансформация изображения
происходит в ультразвуковом интроскопе, где отражен-
ная звуковая волна преобразуется сначала в последова-
тельность электрических сигналов, а затем в двухмерное
оптическое изображение на экране кинескопа.
И тем не менее в нашем деле традиционно установи-
лось представление, что обработка изображения — это
приведение оптического изображения к виду, в макси-
мальной степени облегчающему оператору его анализ
Необходимость обработки и ее характер определяются
типом интроскопического изображения и конкретной за-
дачей анализа. Отметим сразу, что никакая обработка
изображения в принципе не может увеличить информа-
цию, в нем имеющуюся. Приведем слова отца современ-
ной кибернетики Норберта Винера «Никакая операция
над сообщением не может в среднем увеличить инфор-
мацию, в нем содержащуюся».
Таким образом, обработка нужна лишь для выделения
той части информации, которая необходима для анализа
изображения, или, иначе говоря, для исключения из него
избыточной, ненужной информации.
Существуют аналоговые и цифровые методы обработ-
92
ки. Аналоговые преобразования могут осуществляться
оптическими либо электронными, в частности телевизион-
ными, средствами. Эти средства разнообразны и срав-
нительно хорошо разработаны. В последние годы все
чаще производят одновременно и аналоговую и цифро-
вую обработку, используя достоинства того и другого
метода.
Естественно, что до всяких цифровых преобразова-
ний в ЭВМ изображение должно быть превращено в
цифровую форму — квантовано и введено в память ма-
шины. Несложно оценить объем такой памяти для пря-
мой записи интроскопического изображения без ухудше-
ния его качества. Давайте посчитаем.
На обычной рентгенограмме, сделанной с усиливаю-
щим экраном, различаются 5—6 пар линий на мил-
лиметр. Размер рентгенограммы может достигать 400Х
Х400 мм. Таким образом, минимальное число ячеек
цифрового изображения, способного обеспечить раз-
решение не менее 5 пар линий на миллиметр, должно со-
ставить примерно 2000X2000 = 4X106  Каждая такая
ячейка может обладать разными значениями яркости. На
изображении таких уровней яркости может быть 1000
и более. Но остановимся на этой круглой цифре. Посколь-
ку 1024 = 2 ', это значит, в двоичной системе каждая ячей-
ка изображения должна содержать до 10 двоичных раз-
рядов. Произведя перемножение, получим объем памя-
ти в битах для хранения одной крупноформатной рент-
генограммы: 4X10' бит.
Эта пугающе огромная цифра близка к предельной.
Многие интроскопические изображения, ультразвуковое
например, или инфракрасное изображение, да и боль-
шинство рентгеновских, из-за физических ограничений
метода обладают значительно меньшим пространствен-
ным разрешением и более узким диапазоном яркостей.
Для целого ряда задач медицинской диагностики до-
статочно памяти примерно в 100 раз меньшего объема.
Во всяком случае, для современного уровня вь числи-
тельной техники построение такой долговременной памя-
ти для хранения одного или нескольких интроскопи-
ческих изображении не представляет больших труднос-
тей. Иное дело — процесс квантования и записи в память
таких изображений. Здесь требуется огромная скорость
передачи информации Далеко не всякая ЭВМ на это спо-
собна. Здесь мы приближаемся к пределу современных
93
технологических возможностей вычислительной техни-
ки Приемлемом по скорости записи явилась бы система,
позволяющая записывать динамические, т. е изменя-
ющиеся во времени, изображения в реальном времен-
ном масштабе, как, например, это делается в телевиде-
нии, где скорость записи составляет 25 кадров в секунду
В некоторых случаях при исследовании динамики бы-
стро протекающих в организме процессов, например
движения крови по коронарным сосудам сердца нужна
и еще большая скорость.
Запись и квантование многих интроскопических изо-
бражений при такой скорости возможны лишь за счет
некоторой потери качества Для этих целей применяются
телевизионные передающие трубки со стандартным (625)
или повышенным (1249) числом строк разложения.
Электрический телевизионный сигнал поступает на ана-
лого-цифровой преобразователь, в котором производится
превращение аналогового телевизионного сигнала в ди-
скретную цифровую форму, а затем запись его в элект-
ронную память.
В настоящее время уже существуют системы такой
телевизионной записи со скоростями до 25 кадров в се-
кунду, с числом строк разложения до 1249.
Для ввода в ЭВМ статического изображения, предва-
рительно записанного на фотопленку, применяются
сложные системы считы ания с помощью точечного
свето ого лазерного луча, обегающего изображение
строка за строкой Модулированная элементами изобра-
жения яркость точечного источника света регистрируется
фотоэлектронным умножителем и в виде электрического
сигнала поступает в АЦП Сужая луч света, можно
добиться весьма высокого пространственного разре-
шения при широком диапазоне передаваемых яркостей.
Конструкция подобного устройства достаточно сложна,
время записи чрезмерно велико — составляет десятки
секунд Однако благодаря высокому качеству записи
устройство до сих пор применяется в некоторых системах,
в частности в специализированных ЭВМ для обработки
изображении (например типа Fotomation, США), в систе-
мах микроархивирования фотокопий с выравниванием
плотности и в ряде других устройств
Два года назад японская фирма «Фуджи» в содружест-
ве с европейским индустриальным гигантом — фирмой
«Филипс» разработала оригинальный метод записи
94
рентгеновских медицинских изображений в цифровой
форме. Первичная регистрация рентгеновского изобра-
жения по этому методу производится не на рентгенов-
ской пленке, как принято в обычной рентгенографии, а
на специальном люминесцентном экране, обладающем
эффектом памяти. Люминофор экрана способен запоми-
нать скрытое изображение. На нашем инженерном
языке это называется: «Экран способен запасать свето-
сумму».
Запасенный каждой элементарной ячейкой экрана свет
испускается, если экран облучить посторонним источником
света с определенной длиной волны или каким-нибудь
другим источником лучистой энергии. А дальше уже
просто: точечный источник света, чаще всего это лазер,
обегает экран строка за строкой. Каждая точка экрана по
очереди вспыхивает и гаснет, отдавая запасенную при
рентгеновском облучении светосумму. Эту вспышку легко
превратить в электрический сигнал с помощью чувстви-
тельного фотодетектора, а далее с помощью аналого-ци-
фрового преобразователя в цифровую форму, как это
уже было описано.
Такой метод позволяет для получения цифрового
рентгеновского изображения использовать традиционный
рентгеновский аппарат. Только вместо кассеты с пленкой в
нем используется кассета с «запоминающим экраном»
Экономически это очень выгодно, если учесть, что в мире
функционируют сотни тысяч рентгеновских аппаратов,
стоимость которых составляет не один десяток миллиар-
дов долларов.
В комплект установки, разработанной фирмами «Фуд-
жи» и «Филипс», входят, помимо описанных, также
средства вычислительной техники для цифровой обработ-
ки изображения, перепечатки его на фотопленку и авто-
матического проявления этой пленки.
Для большинства интроскопических медицинских при-
боров одно из основных требований — максимальное
снижение дозы воздействующего на объект исследования
излучения. Следует понимать, что всякое увеличение
пространственного разрешения за счет уменьшения раз-
меров единичной ячейки разложения (речь идет о записи
изображения непосредственно в процессе исследования)
при прочих равных условиях неизбежно ведет к пропор-
циональному возрастанию дозы.
При цифровой записи изображения желательно пере-
95
дать всю информацию, содержащуюся в изображении, и
при этом израсходовать на запись минимальный объем
памяти ЭВМ.
Большинство изображений вообще и практически все
медицинские изображения t частности обладают двумя
существенными свойствами
С одной стороны, количество информации в каж-
дом конкретном изображении существенно меньше,
чем та информация, которая выражает любое изображе-
ние данного качества. Конкретная рентгенограмма лег-
ких, например, содержит не 4 • 10 бит информации,
а во много раз меньше. В памяти такого объема может
быть записано любое изображение с заданным простран-
ственным и временным разрешением вплоть до картины
Пикассо, а не только рентгенограмма легких
С другой же стороны, количество информации в каж-
дом конкретном изображении существенно больше той
информации, которая необходима оператору для ана-
лиза.
Если рентгенолог исследует легкие, например, ему не
нужно рассматривать изображение ребер, позвоночника,
ключицы и т. д
Эволюция наделила память живых существ великолеп-
ным умением пользоваться этими свойствами. Мозг чело-
века или животного никогда не тратит свою память на
запоминание изображения во всех подробностях и мгно-
венно узнает знакомый сюжет или сцену по нескольким
основным признакам. Как э о происходит, к сожалению,
до сих пор неизвестно Мы уже философствовали на
эту тему во второй главе
Первое упомянутое свойство изображений позволяет
искать пути экономичного кодирования и аппрокси-
мации изображений, выражаемых в цифровом виде. Вто-
рое свойство определяет полезность и необходимость
последующей их обработки с целью выделения инфор-
мативных признаков.
В старые галантные времена кто-то придумал язык
цветов: красная роза означала любовь, желтая — рев-
ность, розовая — нежность, голубая незабудка — печаль.
Подарив букет даме сердца, кавалер мог без слов выра-
зить всю глубину обуревающих его чувств
Это типичный пример кодирования со сжатием
информации. В букете много различных цветов, лепест-
ков, листьев, стеблей, каждый цветок неповторим, но для
96
того, кому букет предназначен, важен код: «Люблю
тоскую, жду встречи».
Нечто подобное эволюция совершает повседневно,
формируя в живом организме механизмы восприятия
окружающего мира. Без экономии расхода объема жи-
вой памяти (пусть и огромного, но не бесконечного же!)
ее просто не хватит, чтобы объять все многообразие
явлений и событий на белом свете вокруг нас.
Мы почти не знаем, как кодируется информация
в мозге Особенно мало мы знаем о том, как кодируются
изображения
Однако некоторые способы экономичного кодирова-
ния изображений в ЭВМ разработаны достаточно хоро-
шо Но как громоздки они по сравнению с экономич-
ностью живого мозга!
Принципиальная возможность экономичного кодиро-
вания может быть проиллюстрирована следующим
примером Представим себе что нам необходимо запи-
сать в цифровой форме изображение органа возможная
патология ко: орого выражается некоторым изменени-
ем постоянного уровня плотности Близкими св йствами
обладает маммограмма — рентгенограмма молочной
железы, которую выполняют при профилактическом об-
следовании женщин. Если записывать в цифровой форме
маммограмму обычным способом, потребуется память
объемом несколько мегабит. Однако можно организо-
вать кодирование такого изображения с использова-
нием значительно меньшего объема памяти воспользо-
вавшись однотипностью из бражений. Для этого доста-
точно записать в каждой ячейке не абсолютное значение
яркости, а разность яркости между предыдущей и по-
следующей ячейками памяти. Это так называемое коди-
рование с предсказанием Вся информация, содержа-
щаяся в изображении будет полностью определяться
значением яркости е одной точке и последовательностью
разностей во всех остальных. Если учесть, что яркость
большинства точек почти одинакова, а разница в яркостях
имеет место только в ограниченной зоне патологии,
становится ясно, что при записи мы во много раз сэконо-
мим объем памяти. Можно еще больше сэкономить этот
объем, если записывать не каждую ячейку изображения,
а серии одинаковых по яркости ячеек, указывая адрес
первой и последней Такой способ называется кодирова-
нием длин или концов серий.
4 0—62
97
Возможны и другие экономичные виды кодирова-
ния, например, с изменяющимся кодом, с кодированием
геометрии области патологии, математическим кодирова-
нием контуров Все они подробно исследованы в теории
передачи информации
Пользуясь специфическими особенностями некоторых
медицинских изображений, можно применить несколько
приемов, повышающих экономичность и таких процедур
записи, как дискретизация и квантование. Вместо равно-
мерного разбиения уровней яркости изображения иногда
целесообразно использовать переменный шаг квантова-
ния. Это выгодно, например для компенсации искажений
сигнала в телевизионной трубке в области высоких зна-
чений яркости или в таких изображениях, где патология
располагается на определенном яркостном уровне.
Возможно реализовать квант< вание с переменным
шагом в зависимости от особенностей изображения. На-
пример, поскольку глаз относительно малочувствителен к
изменениям яркости вблизи резких контуров, в этих
бластях допускается грубое квантование
Точно так же можно поступать и при разбиении
изображения на ячейки дискретизации, задавая размеры
ячеек неравномерно.
Обработка изображений. Современные ЭВМ обес-
печивают широчайшие возможности математической об-
работки медицинских изображений.
В машину вводится изображение, дискретизированное
и квантованное одним из упомянутых выше методов,
т. е. представленное в виде массива цифровых данных.
Мы уже знаем, что выделение информативных при-
знаков, как и любой другой вид обработки, не увеличива-
ет количество информации в изображении, а лишь приво-
дит к более удобному для анализа виду и иногда позволя-
ет исключить лишнюю информацию
Учитывая высокую стоимость рабочего времени вра-
ча-диагноста и машины, следует тщательно подумать,
прежде чем использовать тот или иной метод обработки
в повседневной медицинской практике
Большинст о медицинских изображений характери-
зуется высокой степенью зашумленности и крайней слож-
ностью сюжета Врач стремится как можно раньше выя-
вить патологию поэтому его чаще всего интересуют
малые перепады контраста в зоне высоких частот — как
раз те области, где влияние шума наиболее велико.
98
Таким образом, одна из основных задач в обработке
медицинских изображений — усиление малых перепадов
контрастов и соответственно усиление высоких частот
Экспериментальные исследования пространственных
частотных спектров медицинских изображений показы-
вают отсутствие четко выраженного максимума в спек-
трах изображений рганов в различных интроскопических
методиках. Верхняя граница частот в большинстве случаев
определяется не физиологической структурой органа, а
физическими возможностями метода интроскопии.
При прямой рентгенографии, например желудка до-
стигается частота 0,4 мм легких — 0,2 мм сердца и
тонкого кишечника — 0,5 мм-1, костной ткани — 2 мм ’,
микрокальцинатов молочной железы — 4 мм 1. При
ультразвуковой диагностике, термографии или изотопной
диагностике значение частот на изображении оказыва-
ется в нескольк раз ниже
Информация содержащаяся в изображениях разных
видов излучения, носит принципиально различный харак-
тер. Иными словами, частота 0,2 мм полученная при
ультразвуковой диагностике соответствует совершенно
иному качеству объекта, чем, скажем, та же частота
на рентгенограмме.
Усилить верхние частоты можно несколькими приема-
ми.
1	Используя преобразование Фурье, вычисляют про-
странственный частотный спектр изображения, затем ам-
плитуды предельных частот умножают на зесовые коэф-
фициенты и производят обратное преобразование
2	. Производят п< дчеркивание к< нтуров дифференци-
рованием изображения (целесообразнее всего в направ-
лении наиболее быстрого изменения яркости)
3	Применяют автокорреляционное преобразование
изображения
Автокорреляционное преобразование эквивалентно
следующему аналоговому преобразованию Делается
нормальная и расфокусированная фотокопия изображе-
ния, затем производится вычитание этих двух изображе-
ний. Степень расфокусировки определяет спектр выделя-
емых частот Для всех этих преобразований разработаны
многочисленные, достаточно экономичные алгоритмы
Любой метод выделения пространственных частот
одновременно подчеркивает и шумовые флюктуации
в соответствующем частотном диапазоне Между тем
4'
99
снижение шума — один из наиболее эффективных мето-
дов по >ышения контрастной чувствительности
Простейший метод сглаживания шума — это усредне-
ние по окрестности элементов. Оптическим эквивалентом
этого численного метода является простое расфокуси-
рование изображения. Естественно, снижая уровень шу-
ма, такой метод ухудшает пространственное разрешение.
Его можно применять только со местно с другими нели-
нейными преобразованиями, использующими специфику
конкретного типа изображения, например при одновре-
менном подчеркивании отрезков прямых линий для слу-
чая исследования контрастированных кровеносных сосу-
дов.
Более эффективным, но, к сожалению, далеко не
всегда применимым в медицине (в связи с неизбежным
увеличением дозы облучения) является метод усред
нения по нескольким копиям изображений одного и
того же объекта. Это эквивалентно простому увеличению
времени накопления или сложению нескольких изобра-
жений одного и того же объекта Выравнивание шума
здесь достигается путем суммирования случайных шумо-
вых флюктуаций.
Интересный эффект достигается при вычитании (суб-
тракции) двух изображений. Этот метод для медицины
имеет особое значение, поскольку в некоторых случаях
резко упрощает анализ изображения. Имеются в виду
прежде всего функциональные исследования, при кото-
рых можно получить изображение органа легких серд-
ца, почек, печени, желчного и мочевого пузыря, желудка
и пищевода, кровеносных сосудов в разные фазы их
жизнедеятельности.
Мы уже говорили о том, что для исследования крове-
носной системы в медицинской рентгенологии широко
применяется метод исследования, называемый ангиогра-
фией, когда через артерию в кровеносные сосуды вводят
под давлением контрастное вещество и производят се-
рию быстро следующих друг за другом рентгенограмм
Изучая затем на снимках последовательное продвиже-
ние контрастной жидкости по сосудам, врач ставит
диагноз. Эта сложная и небезопасная процедура
требует обязательной госпитализации пациента в тече-
ние 3—5 дней. Производится ангиография в специальной
операционной, осуществляет ее бригада из 3—5 человек.
Резкого повышения контрастной чувствительности
100
удается достигнуть с помощью цифровой обработки,
состоящей в последовательном вычитании (субтракции)
каждого следующего изображения из первоначального
Все одинаковые детали изображения вычитаются, а дви-
жение даже слабого к страстного вещества по сосуду
становится отчетливо видимым. Устройства для цифровой
ангиографии во многих случаях позволяют заменить гос-
питализацию коротким и безопасным амбулаторным ис-
следованием (см. рис. 14).
В системе для цифровой ангиографии можно предус-
матривать дополнительные программы обработки, обес-
печивающие точное пространственное совмещение двух
сравниваемых изображений, к >ррекцию динамической
нерезкости, выделение верхних пространственных частот.
При работе оператора используются два и более
телевизионных монитора, один из которых воспроизводит
исходное телевизионное изображение, другой (или дру-
гие) — результат вычитания.
Вычитание двух изображений дает интересные ре-
зультаты при любых иных интроскопических исследова-
ниях с применением искусственного контрастирования,
например при бронхографии исслед ваниях желудоч-
но-кишечного тракта, мочевого пузыря и ряда других
органов.
Количественный анализ функции исследуемого органа
производят вычитанием дзух изображений, выполненных
при радиоизотопной диагностике с помощью гамма-ка-
меры.
Субтракция позволяет исключить из изображения
некоторые мешающие элементы, в частности изображе-
ние отсеивающей решетки, используемой при флюоро-
графии для снижения вредного воздействия рассеянного
излучения на контраст изображения.
Помимо вычитания д ух изображений для выделения
информативных признаков, иногда производят вычитание
из изображения постоянной составляющей. Это важно
в тех случаях когда патология ожидается в опреде-
ленной зоне и характеризуется некоторым уровнем ярко-
сти, например при маммографии
Иногда увеличивают или ослабляют яркость. Это
при цифровой обработке осуществляется умножением
или делением яркости каждой ячейки на постоянный
коэффициент.
В последние годы математическая обработка изобра-
101
жений развивается очень быстро Созданы методы опти-
мальной линейной фильтрации, обнаружения контура,
сужения линий и ряд других. Как ни грустно, но развитие
это определили не насущные потребности медицины,
не беспокойство человечества о собственном здоровье
и продлении рода своего, а, как и всегда, совсем на-
оборот — забота о прогрессе оборонной военной техни-
ки. По заказам военно-промышленного комплекса раз-
рабатывались эффективные системы расшифровки изо-
бражений, полученных при аэрофотосъемке, при наблю-
дении объектов Земли из космоса. Затем эти успехи
тут же были освоены мирной космической наукой. Мы
все были свидетелями и наблюдателями показанных по
телевидению обработанных изображений кометы Галея,
спутника Марса Фобоса, колец Сатурна.
Мощным потребителем математических методов об-
работки изображений является индустрия робототехники.
Как выяснилось, не только врачи хотят получить изобра-
жение в наиболее удобной для анализа форме, еще
более важно это индустриальному роботу, поскольку его
зрительный анализатор весьма примитивен, а мозг прямо-
линеен и груб.
И только потом пришла очередь медицины...
Для повседневной работы врача-диагноста с цифровы-
ми изображениями в полутоновом дисплейном термина-
ле предусматривают ограниченное количество наиболее
результативных методов обработки, требующих мини-
мальных затрат времени: вычитание постоянной составля-
ющей, умножение и деление на постоянный коэф-
фициент, сложение и вычитание нескольких изображений,
выделение верхних пространственных частот.
При медицинской диагностике часто оказывается по-
лезным провести ряд линейных измерений на изображе-
нии Это особенно важно при планировании хирургиче-
ского вмешательства и лучевой терапии, криогенного
воздействия Иногда соотношение размеров органов
позволяет определить их патологические отклонения,
например размеры легких и сердца и их соотношения,
разница размеров в различных фазах дыхания и сердеч-
ного цикла, изменения толщины паренхимы почек Такие
измерения программно легко реализуются
В программу несложно ввести масштабные коэффици-
енты, определяемые геометрией исследования. При из-
мерении площадей используют маркер или световое
102
перо, которыми обводят интересующую зону. В послед-
ние годы созданы специальные программы обработки,
позволяющие автоматически выделить контур исследуе-
мой области изображения.
Используя физические закономерности взаимодей-
ствия применяемого при исследовании излучения с тканя-
ми, можно рассчитать его объем. В частности, если
при рентгенологическом исследовании сердца задаться
постоянным коэффициентом ослабления ткани сердца,
то, измеряя изменение яркости по площади его изо-
бражения, несложно методами численного интегрирова-
ния с приемлемой точностью рассчитать его объем.
Многочисленные измерения бъема, скорости крово-
тока, функции выведения призводятся с помощью ЭВМ
при функциональных методах радиоизотопной диа-
гностики.
Для сравнения изображений друг с другом, в частнос-
ти при описанной выше субтракции, очень важным ока-
зывается точное совмещение нескольких изображений.
Для этого используются программы параллельного сдви-
га и поворота. Для автоматического программного сов-
мещения на изображении ищутся так называемые опор
ные точки, от которых ведется отсчет положения
В медицинских изображениях чаще всего пользуются
естественной симметрией человеческого организма
Средняя линия изображения черепа например, может
строиться по треугольнику: центры глазных впадин —
центр носового отверстия. Достаточно точной симметри-
ей обладают и слуховые отверстия.
При количественных измерениях яркости или плотнос-
ти изображения важным условием является статистиче-
ский анализ измеряемых величин. Несложные програм-
мы позволяют определить среднее значение по области,
дисперсию, отношение сигнал / шум, графически изобра-
зить распределение плотности по заданной линии.
Для оператора, ведущего исследование, полезной
процедурой является так называемое изменение ширины
окна, на экране дисплея выделяются только те зоны, ко
торые соответствуют яркости в выбранном диапазоне зна-
чении. При этом диапазон, заданный оператором, растя-
гивается по всей полутоновой шкале экрана от белого
до черного, облегчая восприятие малых градаций яркости.
Мощным средством ускорения анализа интроско-
пических изображении является использование цвета.
103
Цветовое кодирование. Большинство интроскопиче-
ских изображений монохромно, то есть лишено цвета
Это и естественно: в том неведомом глазу непрозрачном
мире, где действуют рентгеновские, ультразвуковые из-
лучения, вообще совершенно темно. Но ведь нормальное
зрение человека — цветное. Чтобы полностью использо-
вать способности глаза, имеет смысл в ряде случаев
искусственно раскрашивать наши интроскопические изо-
бражения на последнем этапе их преобразования
При восприятии глазом цветного изображения появля-
ются дополнительные признаки изображения, облегчаю-
щие анализ. Это цветовой тон, насыщенность цвета,
цветной контраст В цвете во много раз повышается
различаемость деталей и контрастная чувствительность
глаза. И не только глаза. Черно-белый экран телевизион-
ного приемника способен воспроизвести не более 200
градации яркости, а цветной кинескоп стандартного цвет-
ного телевизора воспроизводит около 4 тыс. цветностей
одной яркости и порядка 100 градаций яркости. Если
перемножить одно на другое, получим 400 тыс. цветов
на экране цветного телевизора.
В отдельных областях медицины цвет является важным
диагностическим признаком. Там необходимо прямое
воспроизведение цвета максимально близкого к оригина-
лу. Это относится к эндоскопии, хирургии, офтальмо-
логии, где находят широкое применение цветные теле-
визионные системы, построенные с учетом колориметри-
чески точного воспроизведения цвета.
Существует множество теорий и моделей цветового
зрения человека, но нет ни одной, которая бы объясняла
все особенности восприятия цвета глазом и мозгом.
Общепринятой и наиболее разработанной в настоящее
время является трехкомпонентная теория, в соответствии
с которой человеческий глаз содержит три типа свето-
чувствительных приемников, отличающихся друг от друга
спектральной чувствительностью. Три типа цветочувстви-
тельных рецепторов формируют три сигнала — красный,
зеленый и синий, по соотношению которых и ощущается
цвет
В большинстве интроскопических да и прочих прибо-
ров где анализируется цветное изображение или чер-
но-белое изображение кодируется в искусственные цвета,
заложена модель трехкомпонентного зрения. Нужно,
однако, понимать, что эта модель во многом несовершен-
104
на. Возможны и четырех- и пятикомпонентные модели,
также далекие от совершенства. Дело в том, что до
сих пор не найдены фундаментальные физические свой-
ства излучения, характеризующие каждый цвет. Ведь
цвет — это не только определенная длина волны электро-
магнитного излучения но и что-то еще, а вот что, пока
не ясно.
Итак, мы установили важность раскрашивания интро-
скопических изображений. Но раскрашивать их можно
по-разному. Иногда удобно, например, разным уровням
яркости черно-белого изображения присвоить свои цвет
А можно разными цветами обозначить разные длины
волн рентгеновского или ультразвукового излучения,
формирующего изображение Можно раскрасить все
изображение, а можно только наиболее важную для
анализа его часть и т. д.
Оказалось, что цветовое кодирование — это тоже це-
лая наука Углубившись в ее проблемы, мы снова должны
были обратиться к психофизиологическим особенностям
человеческого восприятия. Выяснилось, что некоторые
цветовые сочетания успокаивают, другие раздражают.
Есть сочетания, которые приводят к быстрой утомляе-
мости оператора,а при ряде цветовых тонов повышаются
точность и разрешающая способность восприятия. Наша
наука вплотную приблизилась к искусству живописи. Нам
стало понятно, почему, например, некоторые абстракт-
ные полотна вызывают беспокойство а другие навевают
покой и негу. Нет, нет, мы не претендуем на столь упро-
щенное толкование искусства, в котором всегда при-
сутствует божественное дуновение муз, мы просто хотим
привести несколько правил раскрашивания, пригодных
и для любителей рисования
1.	Чтобы не утомлялся глаз оператора, необходимо
учитывать принципы цветовой гармонии В науке о цвете
нет до сих пор единой системы цветовых гармоний,
поэтому можно рекомендовать лишь некоторые прави-
ла последовательность цветов должна быть привычна
наблюдателю, а система отбора цветов должна быть
максимально понятной и очевидной. Разумеется, если
художник ставит перед собой задачу максимально раз-
дражить наблюдателя или вывести его из себя, последова-
тельность цветов в его палитре должна быть, наоборот,
максимально непривычной.
2.	Не рекомендуется помещать рядом, особенно на
105
больших площадях, близкие друг другу цвета — их сосед-
ство взаимно понижает их насыщенность Цвета убивают
друг друга, создают ощущение тусклости и унылости.
3	Насыщенность цвета повышается от соседства кон-
трастных цветов По этой причине при дискретном цвето-
вом кодировании изображений одной из наиболее рас-
пространенных комбинаций должно быть сочетание кон-
трастных цветов. При этом, однако, необходимо помнить
чрезмерное обилие в изображении ярких и насыщенных
контрастных цветов вызывает резкие колебания адапта-
ции сетчатки, так как глаз все время находится в движе-
нии, рассматривая различные участки изображения Это
создает впечатление беспокойных цветов и сдвинутых
очертаний — прием, давно принятый на вооружение
современными авангардными художниками.
4.	Яркость каждого цвета не должна быть ни чрезмер-
но высокой, ни чересчур слабой. И то и другое утомляет
глаз. Чрезмерная яркость подчеркивает дефекты изобра-
жения, низкая снижает чувствительность к обнаружению
малых деталей и контрастов.
5.	Цветовое кодирование не допускает применения
при раскраске чрезмерно большого количества цветов.
Если их будет слишком много, на изображении могут
появиться ложные контуры, артефакты, вызванные шу-
мом, неравномерностью фона по всему полю изображе-
ния.
В отечественных телевизионных приборах для цвето-
вого кодирования и анализа рентгенограмм УАР-1 и
УАР-2 используется для раскраски восемь цветов В них
предусматривается возможность раскрашивать только
интересующую оператора часть изображения.
Интенсивное внедрение цветного телевидения в ме-
дицину и микробиологию знаменует собой еще один
этап научно-технического прогресса, торжества электро-
ники. А ведь мы пока коснулись только методов обработ-
ки интроскопических изображений современными сред-
ствами электроники и вычислительной техники. Впереди
синтез и анализ изображений с помощью вычислительных
машин.
Этим трудным разделам посвящены следующие гла-
вы.
106
Отступление третье.
КАК ПОДНЯТЬ ПЛАНКУ!
В первые годы после провозглашения перестройки мно-
гим казалось; стоит только поднажать, как мы достигнем
мирового уровня в производстве новой техники, и все
проблемы будут решены.
Первое, что сделали министерства в новых условиях,—
. . стали брать обязательства. Назывались цифры и про-
центы.
И ведь выполнят, вот что удивительно! Отрапор-
туют, если к тому времени не появится новый лозунг!
Но достигнут на бумаге, которая все терпит. Сравнивая
свою негодную продукцию с чужой, годной, по утверж-
денным методикам. Как уже бывало, и не раз.
Итак, вопрос в том, что подразумевать под понятием
«достижение мирового уровня».
Нельзя сказать, что заботу об уровне производи-
мой продукции не проявляли в годы стагнации. Суще-
ствует особая наука квалиметрия — наука об измерении
качества. Разработаны и утверждены многочисленные
методики оценки уровня Каждый разработчик, присту-
пая к новой теме, обязан прежде доказать, что изделие,
которое получится в результате планируемой работы,
непременно окажется на мировом уровне либо выше
оного.
Существующие методы оценки уровня продукции ос-
нованы на получении общего показателя, состоящего из
суммы отдельных характеристик, каждой из которых
присваивается определенный коэффициент «веса» — в
зависимости от важности той или иной характеристики.
Ну скажем, для того чтобы оценить, соответствует ли
обычная измерительная линейка лучшим современным
образцам можно для точности ее делении задать коэф-
фициент «веса» 0,5, для шага делений — 0,3, для всей
длины линейки — 0,1 и т д Общая оценка будет суммой
всех признаков, умноженных каждый на свой коэффи-
циент «веса». Точно так же поступают с эталонным об-
разцом, принятым за уровень, а потом сравнивают по
лученные цифры. Изделие, у которого выше результат,
находится на более высоком уровне. Ничего сложного.
Нужно только половчее выбрать характеристики и коэф-
фициенты «веса».
Что необходимо сделать, чтобы наша разрабатывае-
107
мая линейка оказалась на уровне или выше? Точность
увеличить затруднительно, шаг делений — хлопотно Да-
вайте увеличим общую длину. Если базовый образец
был 25 см, делаем нашу линейку 3 м — и никаких проб-
лем, даже если у нее никудышная точность делений.
Вот вам и выше уровня!
Смешно? Грустно, поскольку именно так сплошь да ря-
дом поступают вполне серьезные люди В этом несложно
убедиться — стоит только взглянуть на любую «Карту
технического уровня и качества продукции», сопровож-
дающую каждое новое изделие. Нелепость ситуации
усугубляется еще и тем, что при оценке уровня себе-
стоимость, трудоемкость и надежность вообще не при-
нимаются во внимание.
А ведь проще простого; то, что покупают на мировом
рынке, то и на уровне. Здесь ошибки быть не может.
Если разбираться по существу, то следует откровенно
отдавать себе отчет: идя привычной дорогой, мирового
уровня ни к 1992, ни к 1995 году нам достигнуть не удаст-
ся. Хотя бы по такой простой причине, что, начиная но-
вую разработку, мы ориентируемся на настоящий совре-
менный зарубежный уровень, не выше. Это правило прак-
тически не нарушается никогда. Но разработка мало-
мальски сложного прибора продолжается минимум два
года, плюс год на подготовку производства, плюс год на
наращивание выпуска — итого четыре Вот вам уже четы-
ре года гарантированного отставания! Это в лучшем
случае, бывают сроки раза в два длиннее И все это при
том фантастическом условии, что уровень применяемых
комплектующих изделий позволяет выполнить работу
действительно на уровне. Но ведь отставание существует
не только в медицинской технике. Отстают микросхемы,
отстает электротехника, технология металлов и многое
другое, что применяется в современном приборе. Нет
хуже ждать да догонять. Давайте хоть раз скажем себе
честно- бредя по дороге, где ждут и догоняют, бес-
смысленно рассуждать, насколько мы отстали, на десять
или на пятнадцать лет, мы отстали навсегда!
Знающие люди могут возразить: «Давайте купим ли-
цензии, есть же опыт «японского чуда»
На моей памяти три лицензии, приобретенные за
прошлые годы по рентгеновской технике. Стоило госу-
дарству это в общей сложности 70 млн долл. И ни одна из
них не принесла реальной пользы. Все три так и не были
108
доведены до настоящего серийного выпуска изделий.
Деньги, и немалые, оказались выброшенными на ветер.
Отчитались — хорошо если отдельными образцами, а то
и просто слов хватило, как-то так пронесло. Только очень
нелдногое в виде станков и оборудования используется
на заводах.
В 1977 году была куплена лицензия на производство
автоматизированного рентгенодиагностического штатива
«Пантоскоп-3» у западногерманской фирмы «Сименс».
Когда начали осваивать, выяснилось, что отечественных
двухскоростных двигателей, которые нужны в штативе,
добыть невозможно. Они есть лишь в авиационной про-
мышленности, другим недоступны. Вообще не выпус-
каются в стране шлифованные направляющие сложного
профиля. Реле с золочеными контактами, применяемые
фирмой, рассчитаны на 5 млн. включений, а у нас — дай
бог на 500 тыс. Свинца для противовесов не дают —
остродефицитный материал. И так далее Можно ли было
все это оценить заранее? Конечно, можно. Но вот опло-
шали, не додумали у чиновников, решавших судьбы
лицензии, не хватило компетентности, а у специалистов,
которые привлекались в качестве экспертов,— мораль-
ных сил для вступления с ними в конфликт, для того
чтобы поставить под угрозу свою заграничную коман-
дировку.
Как все эго происходило до недавнего времени да и
сейчас происходит сплошь да рядом, легко представить.
Фирма предлагает. Предлагает всегда то, что ей вы-
годно либо такое изделие на которое падает спрос,
либо такое, которому подготовлена более совершенная
замена Начальник главка, задумавшись о нашем отста-
вании и прикинув возможности вышибить деньгу из ми-
нистра, решает: «Будем брать!»
Звонок директору головного института:
— Подготовь мне обоснование о целесообразности
закупки, ну как его, этого, что фирма предлагает. Ско-
ренько. Дня за три уложишься? И готовься со мной в ко-
мандировку.
Директор нажимает селектор и говорит начальнику
отдела:
Задание номер ноль. Срочно дай обоснование
закупки того, что фирма предлагает Два дня сроку.
Начальник отдела вызывает ведущего инженера
— Бросай все, делай обоснование. Чтобы завтра было
109
готово. День на обсуждение, на утряску с директором
Так что, завтра.
А ведущему вся эта лицензия до лампочки Он зна-
ет, что за границу поедет все равно не он, а у него план
горит, ему срочно микросхему для макета достать надо.
Но велено обосновать целесообразность, он и обосновы-
вает целесообразность, вовсе не думая об утрате несколь-
ких миллионов рублей Двадцать рублей премии для него
величина, гипотетические миллионы долларов — пустой
звук. И ответственности он не несет, и не ощущает ее.
Вообще неизвестно, кто ее несет. Из-за тех выброшен-
ных за три неосвоенных лицензии на ветер 70 миллио-
нов, во всяком случае, никто не пострадал.
Нет, я, разумеется, не против покупки лицензий. Но в
каждом случае должны быть самым серьезным образом
взвешены все «за» и «против». И если уж тратить драго-
ценный золотой запас, то только на замкнутые техноло-
гии с полным набором оборудования. И при этом по-
настоящему изучать вопрос, принимать компетентные
решения.
Однако всерьез достичь мирового уровня не в отдель-
ных областях, а в целом — это движение непроторенными
дорогами. Головой нужно шевелить, дорогие мои колле-
ги’ За последние двадцать пять лет мы изрядно разучи-
лись это делать. Предыдущее поколение специалистов
умело это лучше. Они, может быть, не были столь
эрудированы, не имели такого доступа к международ-
ной информации, не подавали столько заявок на изобре-
тения но они могли создавать оригинальные технические
решения, пригодные для реализации нашей промышлен-
ностью, и насмерть бились за их серийное внедрение
А нынешние разработчики часто изучают зарубежный
образец, а потом бросаются его воспроизводить. Из-за
общего отставания всех элементов схемы он всегда по-
ручается более сложным и менее надежным. Во многих
случаях заводы, даже если бы и захотели, не в состоя-
нии его освоить. И нам все равно. Зарплата, хоть и ми-
зерная, капает, премия начисляется Мы свалим вину
на слабость производственной базы и двинемся дальше
Что там по плану?
Г де же выход’
Выход есть. Ну скажем, платить по результату, а не
всем по чайной ложке одинакового размера. Премию
начислять не по завершении темы, а с каждого серийно
110
выпущенного образца Эту премию разработчику и из-
готовителю следует предусматривать при формирова-
нии цены. Может быть, тогда к нам вернется эта челове-
ческая способность думать самостоятельно и волноваться
за конечный результат своего труда Может быть, тог-
да мы научимся искать действительно новые пути про-
гресса
Приведенные соображения о неумении нынешних раз-
работчиков оригинально мыслить, однако, находятся в во-
пиющем противоречии с постоянно растущим числом
ежегодно выдаваемых в нашей стране авторских сви-
детельств Резкий подъем начался где-то в 1964 году и
длится до сих пор, несмотря на ужесточение экспер-
тизы и все большие бюрократические рогатки при оформ-
лении заявок.
Я попытался построить зависимость количества ав-
торских свидетельств в СССР и патентов в США в функ-
ции от времени начиная с 1960 года и до наших дней.
Любопытная получилась картина.
Количество авторских свидетельств в СССР возросло
за это время почти в 10 раз, в США — в 1,25 раза Правда,
у нас оно возросло с 150 тыс. до 1 млн. с лишним, а в
США — с 3 до 4 млн. Ежегодный прирост изобретений в
последние годы почти уравнялся в наших странах. Но на
этом, кажется, и закончились наши успехи.
Резкий подъем количества изобретений с 1964 года
объясняется введением поощрительного вознаграждения
за каждое выданное авторское свидетельство. 30—40 руб.
каждому автору оказались достаточным стимулом для
сотен тысяч изобретателей. Но этот же стимул привел к
тому, что большая часть заявок стала подаваться на пус-
тые, нереализуемые идеи — все равно на что, лишь бы
получить бумажку с красной печатью Такое положение
поощряется и администрацией, потому что количество
поданных и полученных авторских свидетельств стало
одним из важных пунктов отчетности.
Система патентной службы за рубежом построена на
совсем иных принципах. Там за патент не только не вы-
дается никакого вознаграждения, наоборот, держатель
патента платит значительную сумму при его выдаче и
большой взнос ежегодно в течение всего срока дей-
ствия патента. Это приводит к тому, что заявки подают-
ся только на такие идеи, реализация которых сулит
прибыль. Основными держателями патентов являются
111
фирмы. Автор, работающий на фирме, обязуется все
свои изобретения передавать ей, а фирма, в свою оче-
редь, выделяет ему за это дополнительную плату Мои
зарубежные коллеги из МЭКа — Международной элект-
ротехнической комиссии рассказывали, что некоторые
из них получают за патенты от фирмы до трех четвертей
своего ежемесячного заработка.
Фирме выгодно брать патенты — они защищают ее
продукцию от копирования другими производителями.
Пока у нас нет конкуренции, такая система, предусмат-
риваемая проектом нового закона об изобретательстве,
в нашей стране окажется непригодной. Почему мы так
боимся этого слова? Давайте назовем конкуренцию со-
циалистической соревновательностью, если нам так легче.
Только когда социалистическая соревновательность
придет на смену монопольному диктату произв! дите-
ля — а это, я уверен, в конце концов будет, если пере-
стройка развернется, как задумано, появится необхо-
димость в патентах на изобретение. За патент инсти-
тут-разработчик или отдельный изобретатель будут
платить государству, а оно, в свою очередь, обязано бу-
дет охранять патентные права авторов Естественно,
институт или кооператив, берущий патент, должен быть
обязан законом платить автору вознаграждение в за-
висимости от стоимости и объема выпуска соответству-
ющей продукции, в которой используется его изобре-
тение Это нужно делать уже сейчас.
А поощрительное вознаграждение я бы сохранил,
при этом, право же, несколько десятков рублей —
небольшая плата за идею, даже если не каждая бьет
прямо в цель.
У меня лично около восьмидесяти авторских сви-
детельств, в основном групповых Я считаю, что сейчас,
когда господствует коллективное творчество, соавтором
изобретений должен быть коллектив, принимающий не-
посредственное участие в их реализации На этот счет
есть и другие взгляды. Так вот, из этих восьмидесяти
можно считать внедренными штук двадцать пять Но это
формально. Если учитывать использование изобретения
в отдельных образцах А по-настоящему работают в
серийно выпускаемых изделиях, дай бог, десять. Те же
15 %.
Следует учесть при этом, что мы, сотрудники ин-
ститутов, находимся в выгодном положении мы сами
112
можем внедрять свои изобретения в собственные раз-
работки. У изобретателей-одиночек, не имеющих за пле-
чами отдела инженеров и конструкторских бюро, поло-
жение существенно хуже. До их изобретений никому
нет дела. Это редчайшее исключение, если какой-то
завод захочет внедрить новинку Он не может этого
хотеть в силу упомянутого выше закона и следствия
из него, такое случается один раз на десять тысяч, не
более.
Таким образом, отдача гигантской армии наших изо-
бретателей крайне низка. Если хотя бы несколько про-
центов всех наших изобретений приносят реальную поль-
зу, это очень хорошо. Скорее всего, эта цифра еще ниже.
Из-за традиционной ориентации на существующий
зарубежный уровень самые значащие, самые оригиналь-
ные изобретения имеют совершенно ничтожную вероят-
ность быть внедренными. Вопиющим примером, с кото-
рым мне пришлось столкнуться, является компьютерная
томография. Этот принципиально новый метод получе-
ния диагностического изображения в проникающем из-
лучении (рентгеновском, гамма-изотопном, радиочастот-
ном) с помощью вычислительной техники, во много раз
расширивший возможности современной интроскопии,
будет описан в следующей главе
Повседневная суета часто поглощает нас целиком,
мы живем сиюминутными заботами, радуемся мелким
удачам Однако время от времени происходят события,
которые вынуждают нас, хотим мы того или нет, оценить
свою жизнь трезво
Друзья не дадут соврать, после каждой Международ-
ной выставки медицинской техники недели на две мы с
многими коллегами погружаемся в тяжелейшую депрес-
сию. Именно на выставках становится отчетливо видно,
как по-разному делается дело «у них» и «у нас». После
выставки особенно громоздкими, а иногда и убогими
кажутся наши приборы. И больше не утешаешься хваст-
ливыми утверждениями типа: «Зато у нас головы хоро-
шие. Хоть и некрасивы наши приборы, но в них много
оригинальных решений...»
Что проку в хорошей голове, если столь ущербен
конечный результат!
Опыт зарубежных специалистов нашей отрасли (как
впрочем, и всякий другой) свидетельствует: выполнению
и отделке, совершенствованию формы приборов, их
113
внешнего вида нельзя придавать меньшее значение, чем
их сути, их содержанию Мы же перестали быть профес-
сионалами чуть ли не во всем Все мы — от слесаря-
водопроводчика до доктора наук! Не случайно все реже
звучит на Руси слово «мастер» в первоначальном, исход-
ном его значении: искусный в своем деле.
Чтобы выйти на мировой уровень, нам необходимо не
только радикально изменить экономическую структуру
общества — в такой же степени необходима перестройка
сознания изменение всей структуры мышления
И все-таки последняя международная выставка «Здра-
воохранение 90» заронила в нас искру надежды. Нет,
еще не уменьшился разрыв, еще не начали радовать глаз
своим внешним видом экспонаты советского павильона;
но что-то все же сдвинулось. Веселее замелькали картин-
ки на дисплеях зарубежного производства, больше, чем
в прежние годы, заморских гостей затолпилось у совет-
ских стендов, оживленней зазвучали иностранные речи
Французская фирма «Софа Медикаль» про: ела с нами
переговоры о создании совместных гамма-камер; италь-
янская фирма «Вилла-Группо» подписала протокол о на-
мерениях провести совместную разработку и наладить
сбалансированное кооперированное производство рент-
геновской аппаратуры; австрийская фирма «Проссесор
Текник» предложила организовать совместное пред-
приятие по производству проявочных автоматов. Фран-
цузское предприятие «Апелем» выразило готовность за-
купить три наших контрольных рентгеновских прибора.
Если так развиваются связи по нашей радиационной
технике, можно предположить, что оживление коснулось
и других областей.
Это еще не прогресс и даже не начало прогресса.
Но может быть, это конец застоя?
4
ГЛАВА
СИНТЕЗ
ПОВЕРИЛ Я АЛГЕБРОЙ гармонию
Пергаменты не утоляют жажды.
Ключ мудрости не на страницах книг.
Кто к тайнам жизни рвется мыслью
каждой,
В своей душе находит их родник.
ГЁТЕ. Фауст
(Перевод Б. Пастернака)
КАК РАЗРЕЗАТЬ ЧЕЛОВЕКА ПОПЕРЕК
И НЕ ПРОЛИТЬ КРОВИ
До сих пор, рассуждая о преобразованиях изображений,
мы имели в виду преимущественно преобразования сиг-
налов от объекта в некоторой плоскости, называемой
плоскостью изображения. Весьма соблазнительно между
тем для задач интроскопии получить изображение по-
перечного слоя объекта, свободное от мешающих теней
соседних слоев,— так мы обнаруживаем годовые коль-
ца дерева, когда распиливаем бревно. В предыдущей
главе мы уже говорили, как это можно сделать при
использовании медленной ультразвуковой волны: реги-
стрируя время попадания на детектор сигнала от каж-
дого элемента в заданном слое К сожалению, таким
простым методом не удается воспользоваться при при-
менении для интрокопии электромагнитного излучения
из-за огромной скорости его распространения Поскольку
мы знаем, что скорость света составляет примерно
300 000 км/с, легко посчитать разницу во времени при-
хода на детектор отраженного сигнала от двух элементов
изображения, отстоящих друг от друга по глубине на 1 см.
30 000 000 000
Современные достаточно сложные приборы едва-ед
ва могут «поймать» такой интервал, а детекторы вообще
не могут. Это значит, что синтезировать изображение
с деталями в доли миллиметра на таком принципе се-
годняшний уровень техники не позволяет.
Для получения послойного, так называемого томо-
графического, изображения в рентгенотехнике давным
давно найден другой путь
116
Томографией (от греч. tomo — слои и graph — пишу)
называют методику рентгенологического исследования,
с помощью которой можно получать изображение слоя,
лежащего на определенной глубине исследуемого объекта.
Обычный томографический снимок получают, син-
хронно перемещая излучатель и рентгеновскую пленку
в противоположных направлениях таким образом, чтобы
тени органов, лежащих вне слоя, размывались при дви-
жении, а изображение слоя оставалось четким
Такое томографическое изображение, к сожалению,
сильно портят размазанные тени соседних слоев — на
нем различаются только весьма значительные перепады
плотностей.
Долгое время не существовало других способов по-
лучения послойных изображений в электромагнитном
излучении Неожиданная помощь явилась со стороны .
математики и вычислительной техники. Современные
возможности ЭВМ позволяют синтезировать двухмер-
ное изображение слоя по данным отдельных (правда,
многочисленных) одномерных детекторов.
Математические методы синтеза изображения приоб-
рели в последние годы столь большое значение в меди-
цинской диагностике, что о них следует говорить особо.
Применение ЭВМ в медицинской интроскопии для син-
теза двухмерных изображении по серии разноракурсных
одномерных сигналов привело к настоящей революции
в медицинской диагностике — был создан новый класс
интроскопической аппаратуры, который можно опреде-
лить общим названием — вычислительные, или компью-
терные, томографы.
В 1973 году группа английских специалистов во главе
с Годфри Хаунсфилд м разработала рентгеновский ап-
парат с ЭВМ для исследования черепа, наз1 ав его
EMI-сканнером EMI — аббревиатура названия фирмы
Electro Musical Instruments. Это был первый рентгенов-
ский вычислительный томограф По иронии судьбы честь
Создания первого в мире ЭВМ-т< мографа принадлежит
не признанным фирмам — лидерам медицинской рент-
генотехники, таким, как «Сименс» (ФРГ) или «Филипс»
(Голландия), а мало кому известной из интроскопистов
английской фирме электромузыкальных инструментов.
Знаменитой своими пластинками
За прошедшее с тех пор время число рентгеновских
вычислительных томографов, работающих в клиниках
117
всего мира, составило десятки тысяч. Это немало, если
учесть, что стоимость одного такого прибора — почти
миллион долларов. Теперь с помощью ЭВМ-томографа
производят исследование практически всех органов и
систем человеческого организма.
В чем же причина такого бурного развития нового
метода? Это вначале не всегда было ясно даже специа-
листам — врачам-рентгенологам, тем более что обычная
томография известна и широко применяется в рентге-
нологии уже более 50 лет.
Вычислительная рентгеновская томография также
обеспечивает получение изображения поперечного слоя
исследуемого объекта с помощью математической об-
работки множества рентгеновских изображений одного и
того же объекта, сделанных под различными углами
Представьте себе, что мы фотографируем под раз-
ными углами полупрозрачный цилиндр, помещенный в
банку с водой (рис. 21) Полоски 1, 2, 3 и 4 на рисунке —
Рис 21, Принцип получения плоскостного изображения поперечного
среза по серии разноракурсных одномерных сигналов.
а — прозрачный сосуд со стеклянным цилиндром, б — его вид сверху;
в — восстановление поперечного сечения
118
это проявленные позитивы Если мы их сложим под те-
ми же углами, при которых производили снимок, то
получим картину, похожую на изображение поперечного
сечения цилиндра в банке с водой. Картина не изменится,
если вместо обычной мы сделаем фотографии узких
поперечных полосок, а затем развернем эти полоски в
плоскость. Чем больше снимков сделано и чем меньше
сдвинется угол при снимке, тем ближе полученное изо-
бражение к истинному изображению сечения. Но сколь-
ко бы снимков мы ни сделали, всегда останутся вокруг
полученного сечения те звездообразные искажения, ко-
торые видны на рисунке. На следующем этапе «вос-
становления» их необходимо убрать. Это можно сделать
фильтрацией, например, с помощью оптических частот-
ных фильтров точно так же, как отфильтровывают ме-
шающие частоты в электронных устройствах с помощью
электронных фильтров. В вычислительной томографии
вместо физического наложения фотографий используют
математические аналоги такого суммирования и мате-
матические методы фильтрации
На самом деле все неизмеримо сложнее, поскольку
приходится иметь дело с объектами очень сложной фор-
мы, но это уже количественные сложности ЭВМ с ее
огромной информационной емкостью и быстродействи-
ем с этим справиться в силах
В томографе Хаусфилда с противоположных от ис-
следуемого объекта сторон синхронно перемещались
точечный рентгеновский луч и детектор, «рассекая»
объект поперек. Детектор все время регистрировал про-
шедшее через объект излучение Затем система излу-
чатель—детектор поворачивалась на несколько граду-
сов относительно центра объекта и сканирование по-
вторялось Все последовательные сигналы детектора,
квантованные с помощью аналого-цифрового преобра-
зователя — АЦП, вводились в ЭВМ и обрабатывались
по специальной программе, синтезируя двухмерное рент-
геновское изображение исследуемого слоя
Когда имеют дело с медицинскими объектами, число
сканировании должно быть очень большим — до 300 и
более для получения одного слоя, а массив цифровых
данных, полученных от детекторов, с которыми долж-
ны оперировать ЭВМ в процессе расчета изображения,
достигает 8 • 10*’ бит.
Итак, изображение среза получено с помощью вычис-
119
лительнои машины. В чем же его преимущества по
сравнению с обычной томограммой, без которой не об-
ходится ни один рабочий день современного рентге-
нолога?
На рентгенограмме даже очень высокого качества
отчетливо различаются изменения плотности объекта
не менее чем на 2 %. На языке специалистов это зна-
чит, что рентгенография обладает двухпроцентной конт-
растной чувствительностью. Наибольший перепад плот-
ностей, одновременно регистрируемых на рентгенограм-
ме без искажений, составляет около 100. Это означает,
что на одной рентгенограмме невозможно получить хо-
рошее изображение, скажем, позвоночника и легкого,
поскольку в человеческом организме плотности различ-
ных тканей отличаются сотни раз. Имеются в виду плот-
ности в рентгеновском излучении.
Именно зти два параметра в большинстве случаев
оказываются критическими и ограничивают возможности
современной рентгенологии: диагноста чаще всего инте-
ресуют именно малые изменения плотности в объекте
с большим интервалом плотностей, т. е те малые пере-
пады контраста, которые обычный рентгеновский Сни-
мок не в состоянии передать. Так вот, оказалось, что
контрастная чувствительность изображения вычислитель-
ного томографа достигает 0,5 и даже 0,2 %, что в 10 раз
выше чем при обычной рентгенодиагностике, а динами-
ческий диапазон системы в несколько раз больше, что
позволяет одновременно регистрировать коэффициенты
ослабления от воздуха до кости. Несмотря на то что все
остальные параметры изображения, полученного на вы-
числительном томографе (пространственная и временная
разрешающие способности, геометрическая и динами-
ческая нерезкости), уступают рентгенограмме, отмечен-
ные преимущества оказались решающими для расшире-
ния возможностей рентгенодиагностики.
Стало возможным исследовать прежде невидимые
опухоли, воспаления, аневризмы кровеносных сосудов,
различать серое и белое вещество головного мозга
О таких возможностях даже мечтать не приходилось.
И все-таки у первых вычислительных томографов был
главный недостаток слишком большое время иссле-
дования. Оно достигало 5 мин. Пять минут неподвиж-
ности потому что всякое движение в процессе скани-
рования приводит к искажениям изображения За 5 мин
120
человек, даже притянутый ремнями, не может быть со-
вершенно неподвижным А движение внутренних органов?
Кишечник, легкие, сердце — их не притянешь ремнями
Поэтому с помощью первых ЭВМ-томографов можно
было исследовать только голову человека. Но это уже
много, это мозг, а значит, переворот в неиродиагно-
стике В значительной части случаев отпала, например,
необходимость в таких дорогих и травматичных мето-
дах исследования, как ангиография, о которой уже гово-
рилось вь ше.
Получение томографического среза производится ам-
булаторно и занимает 5 мин. И без всякой боли и не-
удобств для пациента, без малейшей опасности для него,
если не считать некоторой дозы облучения, которая в
десятки раз меньше, чем при ангиографии
Вот почему, в частности, миллионные затраты на при-
обретение вычислительного томографа представляются
вполне оправданными.
За последние десять лет разработано уже несколько
г)
Рис. 22 Четыре поколения рентгеновских вычислительных томографов
И — излучатель, К — коллиматор, Д — детектор, О — объект
121
поколений вычислительных томографов, каждое после-
дующее намного совершеннее предыдущего (рис. 22).
Основные усилия конструкторов при этом направлены
на последовательное снижение времени исследования от
5 мин в первом томографе до 2 — 5 с в современных
установках для исследования всего тела Такое снижение
достигается прежде всего тем, что вместо одного детек-
тора и точечного рентгеновского луча вводится линейка
детекторов, работающих одновременно, и веерный плос-
кий рентгеновский луч При этом отпадает необходимость
в последовательном перемещении излучателя и детекто-
ра. В последних моделях осуществляется непрерывное
вращение системы излучатель — детекторы, а рентгенов-
ское излучение включается импульсно, одновременно
производится считывание сигнала со всех детекторов
линейки. Существуют системы с кольцевым набором де-
текторов, где вращается лишь один излучатель В про-
цессе исследования система совершает от половины
до полного оборота и производит за это время 200 — 400
включений.
При использовании линеики детекторов важным усло-
вием является коллимация — направленность каждого
детектора на фокус, так как увеличивается вредное
влияние рассеянного излучения. Усложняется по сравне-
нию с точечным источником математическая обработка
данных, повышаются требования к мощности и быстро-
действию рентгеновских питающих устройств. И все же
усложнение оправдано. Уменьшение времени процедуры
позволяет использовать ее уже не только для исследова-
ния головного мозга, но и всего тела: динамическая не-
резкость уменьшается, а качество изображения таких
подвижных органов человека, как почки, желудочно-
кишечный тракт, легкие и сердце, резко улучшается.
Конечно, даже 2 — 5 с — это слишком долго для динами-
ческих исследовании, скажем, сердца. Но пути совершен-
ствования метода далеко еще не исчерпаны. Улучшить
качество изображении можно, например, применяя
синхронизацию с фазой движения сердечной мышцы,
используя системы с несколькими неподвижными излу-
чателями, последовательно переключаемыми в процессе
исследования. Во всяком случае, уже сейчас с уверен-
ностью можно утверждать, что вычислительные томогра-
фы существенно расширили возможность исследования
практически всех органов и систем человека.
122
НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ 1979 ГОДА
Во всей истории возникновения вычислительной томо-
графии самым удивительным является поразительная
подготовленность этого технического решения. Идея, что
называется, носилась в воздухе. К 1973 году сравнительно
хорошо был разработан математический аппарат нахож-
дения функции F (к, у) по значениям интегралов от
этой функции, взятых вдоль прямых, лежащих в плоскости
х, у, то есть почти прямая аналогия задаче, решаемой
при восстановлении томографического среза. Замеча-
тельно еще и то, что этот результат, впервые полученный
немецким математиком И. Радоном в 1917 году, в течение
более 50 лет практически не применялся и имел чисто
теоретический интерес. Идея должна была созреть, до-
ждаться своего времени. Только в конце 60-х годов зада-
чей восстановления функции многих переменных по ее
проекциям заинтересовались в различных областях нау-
ки. Американцы Р. Брайсвелл и А. Ридлл использовали ее
для восстановления изображения при сканировании Луны
веерным лучом радиотелескопа. Советский биолог
Б. К. Вайнштейн с ее помощью восстанавливал объемное
изображение биологических макромолекул. Одновре-
менно с Хаунсфилдом над разработкой конкретных мето-
дов рентгеновской вычислительной томографии с нача-
ла 70-х годов начали работать в СССР и США К этому вре-
мени были уже созданы достаточно быстродействующие
ЭВМ третьего поколения, способные решать подобные
задачи в практически приемлемое время. Уже сущест-
вовала рентгеновская аппаратура, обеспечивающая высо-
кую стабильность излучения
Оставалось лишь обобщить существующую сумму
знаний и создать промышленный образец на современ-
ном уровне технологии Но никто не торопился, потому
что преимущества нового метода были еще далеко не
очевидны Кстати сказать, попытка решить эту же задачу
методами аналогового оптического восстановления изо-
бражения, предпринятая почти одновременно потерпела
неудачу главным образом из-за повышенного «шума»
результирующего изображения. ЭВМ оказалась значи-
тельно богаче по своим возможностям
Кто-то должен был рискнуть и начать практическую
разработку Дерзнул Хаунсфилд, а небольшая английская
123
фирма, где он работал предоставила для этого свои
промышленные возможности.
Не могу здесь с горечью не сказать об одном
малоизвестном отечественном авторском с ,идетельстве
«Способ поперечной томографии» № 430569, дата подачи
30 апреля 1971 года. Группа советских инженеров и вра-
чей (я их всех знаю, с некоторыми вместе работал)
независимо от Хаунсфилда и одновременно с ним разра-
ботала тот же самый метод математического синтеза
изображения поперечного слоя объекта в проникающем
излучении. Но косность и консерватизм организационной
структуры нашей науки и промышленности сыграли свою
печально известную роль и здесь. После преодоления
множества трудностей только в 1976 году авторам уда-
лось создать первый лабораторный макет отечественного
прибора Тем дело и кончилось.
Хаунсфилду с его группой от разработки идеи до
создания промышленного образца прибора хватило трех
лет.
Результат ударной работы Хаунсфилда превзошел
самые смелые ожидания. Был создан принципиально
новый результативный метод интроскопии, положивший
начало целому ряду новых направлений в этой отрасли
медицины. В 1979 году англичанину Г. Хаунсфилду и
американцу А Кормаку была присуждена Нобелевская
премия, а фирма EMI. Corp несколько лет получала огром-
ные прибыли. Случаи весьма знаменательный в практике
Нобелевского комитета когда премия присуждается по
существу, за техническую разработку Вспомним, что
ни А С Попов за изобретение радио, ни братья Райт
за создание самолета Нобелевской премии не были удо-
стоены.
Показательно, что Г Хаунсфилд и А. Кормак, чья
деятельность позволила в несколько раз расширить воз-
можности диагностики и в конечном итоге спасти тысячи
и тысячи жизней, были в числе тех 111 лауреатов Нобелев-
ской премии, которые подписали в 1982 году декларацию
Погоушского движения ученых за мир против угрозы
ядерной войны.
Как только преимущества нового метода были окон-
чательно доказаны, все ведущие фирмы бросились, обго-
няя друг друга, его совершенствовать. С середины 70-х
годов на международных выставках появляются модели
вычислительных томографов десятков фирм и корпорации
124
Начался настоящий бум Покупались и перекупались ли-
цензии. Патентовались в разных странах сотни изобрете-
нии, вздувались цены
В 1977 году в СССР специалистами Министерства
электротехнической промышленности был создан первый
советский томограф для головы В настоящее время
отечественные томографы СРТ-1000М и СРТ-1010 вы-
пускаются серийно. В 1982 году впервые был продемон-
стрирован экспериментальный образец советского томо-
графа четвертого поколения для исследования всего тела
СРТ-5000.
В 1984 году группа советских ученых удостоена Госу-
дарственной премии СССР за комплекс работ по вычисли-
тельной томографии но отечественный томограф для
тела до сих пор не освоен.
На рис. 23 в упрощенном виде приведена блок-схема
комплекса для рентгеновской вычислительной томогра-
фии
Здесь, как видим, имеется рентгеновское питающее
устройство РПУ и излучатель И. Импульсы рентгенов-
ского излучения проходят через исследуемый объект
и регистрируются дновременно всеми детекторами ли-
неики. Сигналы детектор в поступают в блок памяти, а от-
туда последовательно считываются аналого-цифровым
пре >бразователем и поступают в центральную ЭВМ для
обработки Восстановленное изображение записывается
Рис 23. Блок-схема рентгеновского вычислительного томографа
125
для долговременного хранения на магнитный диск или
ленту а для оперативной работы выводится на экран
видеодисплея Магнитный диск содержит всю информа-
цию об исследовании На нем может быть записано изо-
бражение нескольких слоев в зависимости от задачи диаг-
ностики.
Чаще всего, чтобы не загружать машину, изучение
результирующего изображения производится на отдель-
ном пульте-блоке воспроизведения, куда переносится
магнитный диск. В этом блоке располагается свой полу-
тоновой видеодисплей и клавиатура для интерактивного
диалога с ЭВМ. Управление всей процедурой, перемеще-
ниями пациента, включением РПУ осуществляется с цен-
трального пульта.
Чтобы представить себе масштабы того набора эле-
ментов, который изображен на рис. 24, достаточно ска-
зать, что размещается все это на площади порядка 60 м2
Как уже го орилось, изображение, полученное с помо-
щью ЭВМ-томографа имеет очень высокую контрастную
чувствительность. Для оценки способности томографа пе-
редавать малые изменения коэффициента ослабления ц
введена специальная величина Н, называемая хаунсфил-
дом:
Н = 0,001 цв = 0,1 %ц.
где ц, — коэффициент ослабления воды.
Таким образом, один хаунсфилд — это 0,1 % коэф-
фициента ослабления воды. Если принять за нуль и ве-
сти отсчет в плюс или минус, то коэффициент ослабления
воздуха составляет примерно —1000 Хаунсфилдов, а
наиболее плотных костей +1000 Хаунсфилдов Ослабле-
ние всех органов и тканей организма находится в этих
пределах.
В последние годы и в нашей стране, и за рубежом
появились устройства РВТ и для промышленной дефекто-
скопии особо ответственных деталей. Здесь требова-
ния к быстродействию существенно ниже — деталь
может быть неподвижной сколь угодно долго, доза
облучения часто также не играет существенной роли.
И вертеть можно не излучатель с детекторами, а объект
Поэтому такие промышленные томографы могут оказать-
ся в ряде случаев значительно проще медицинских,
хотя ЭВМ и математическое обеспечение у них пример-
но одинаковы.	'
126
Как следует из изложенного, при ЭВМ-томографии
вычислительная машина восстанавливает истинное двух-
мерное изображение на основании многор^акурсных од-
номерных Сигналов детекторов, пропорциональных ин-
тенсивности прошедшего через исследуемый слой объек-
та излучения.
В рентгеновских аппаратах, где излучение не моно-
хроматично, можно говорить об усредненных эффектив-
ных энергиях и коэффициентах ослабления, значения
которых меняются по мере прохождения излучения че-
рез объект Это обстоятельство д злжно быть учтено
при реализации математической программы восстанов-
ления изображения.
В нашу задачу не входит подробный анализ способов
реконструкции, поэтому ограничимся лишь простым пе-
речислением существующих математических методов вос-
становления двухмерного изображения по его одно-
мерным проекциям. Здесь придется некоторое время
говорить довольно сложным научным языком.
Алгебраические методы сводятся к построению плос-
кой матрицы коэффициентов ослабления по полю изобра-
жения, состоящей из п точек по вертикали и горизонтали.
Матрица обращается в совокупность линейных урав-
нений для всех проекций. Общее количество уравнений
составляет п для п неизвестных.
Прямой расчет такого числа уравнении требует дли-
тельного машинного времени Для его сокращения ис-
пользуют итерационные методы, заключающиеся в по-
следовательном приближении некоего условного задан-
ного распределения «белого» или «серого» по плоскости
к действительному Существует несколько методов ите-
рации, отличающихся порядком внесения коррекций.
Основное требование здесь — обеспечение быстрой схо-
димости итерационного процесса, а следовательно, наи-
меньшего времени и объема расчетных операции
Методы реконструкции в пространственной области
заключаются в обратном проециро ании множества од-
номерных распределений на плоскость изображения.
При этом на плоскости получается некоторое изображе-
ние, где каждая точка образуется наложением множества
прямых полос, соответствующих каждому проецирован-
ному лучу В этом случае неизбежно образование звездо-
образных треков вокруг каждой точки, искажающих изоб-
ражение. Эти искажения устраняют введением компен-
127
сирующих функций. Аналогом этих функций в оптическом
варианте восстановления являются пространственные и
частотные оптические фильтры.
Методы реконструкции в фурье-области основаны на
представлении двухмерной функции распределения ко-
эффициентов ослабления в виде суммы гармонических
составляющих синусоидальной формы, распространяю-
щихся по плоскости х, у При таком представлении
значения искомой двухмерной функции являются суммой
одномерных гармонических составляющих каждой точ-
ке плоскости х, у. В связи с широким освоением быстрого
преобразования Фурье восстановление изображения ме-
тодом разложения функций гармонические ряды ока-
зывается достаточно экономичным
Дальнейшим совершенствованием этого метода явля-
ется применение интеграла свертки.
Поскольку при использовании интеграла свертки каж-
дый профиль обрабатывается отдельно, синтез изображе-
ния может начинаться сразу же после получения первых
данных с матрицы детекторов. При этом снижается вре-
мя исследования, что является чрезвычайно важным об-
стоятельством и способствует широкому распростране-
нию этого метода при ЭВМ-томографии.
При математическом восстановлении возможно появ-
ление искажений, которые могут вызываться рассеянным
излучением, неточной коллимациеи детекторов, неста-
бильностью радиационного выхода, конечным количе-
ством измерений, а также особенностями математиче-
ской программы расчета изображения, в которой, в
частности, не всегда с идеальной точностью могут быть
учтены изменения энергии излучения по мере прохожде-
ния излучения через исследуемый слой. Особая груп-
па искажений объясняется движением объектов при
исследовании, в особенности периодическим движе-
нием, вызванным, например, сокращением сердечной
мышцы
В некоторых системах имеет место эффект подчер-
кивания края в зоне резкого изменения плотности. При
наблюдении изображения предпола ается, что мы имеем
дело с изображением плоского слоя одинаковой толщи-
ны, определяемой шириной коллиматоров детекторов.
Практически это не совсем так Исследования показыва-
ют, что из-за значительных размеров фокуса рентге-
новского излучателя и конечных размеров детекторов
128
восстановленное изображение не соответствует равно-
мерной толщине среза.
Форма среза зависит от геометрических условий рас-
положения источника и детекторов, размеров, коллима-
ции и программы математической обработки. Чаще всего
слои в центре наиболее узкий и расширяется к краям,
причем со стороны излучателя слой толще, чем со сто-
роны детектора
Такие искажения, не ощутимые при исследовании
крупных объектов, становятся существенными при анали-
зе малых деталей в срезе, например кровеносных сосу-
дов, которые из-за подобных геометрических искажений
могут просто оказаться невыявленными так как не по-
падут в видимую область среза.
Полутень, вызванная геометрической нерезкостью,
ведет также к неоправданному увеличению дозы облуче-
ния при исследовании. Поэтому из двух близких систем
предпочтительнее та, у которой фокус меньше.
Для проверки качества изображения ЭВМ-томографов
используются приборы фантомы. Они содержат в слое
однородного материала определенной толщины набор
геометрических тел различных размеров: цилиндр, шар
и т п., отличающихся по плотности от окружающего
материала.
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МЕТОД ИНТРОСКОПИИ
Сразу после появления первого рентгеновского вычисли-
тельного томографа начались поиски новых областей
применения созданного метода. Так всегда случается,
если в науке и технике появляется нечто действительно
новое. Вспомним, так было и после открытия В К Рент-
гена. Появление компьютерной томографии некоторые
ученые по значимости сравнивают с открытием рентге-
новских лучей.
Эмиссионная изотопная томография Если в какои-ни-
будь орган ввести изотоп, испускающий гамма-излучение,
регистрируемое с помощью амма-камеры формирующей
двухмерное изображение распределения изотопов в орга-
не, и плавно поворачивать гамма камеру вокруг пациента,
все время регистрируя излучение, а затем произвести
математическое «восстановление», аналогично тому, как
это делается в рентгеновском «трансмиссионном» методе,
5 0—62
129
то можно получить даже не один срез, а сколько угод-
но, потому что вместо узкого веерного луча регистриру-
ется излучение со всей площади органа, испускающего
гамма-лучи.
В настоящее время создано несколько типов эмис-
сионных изотопных томографов. Наиболее широко рас-
пространенный из них — уже упомянутый томограф,
построенный на основе гамма-камеры, вращающейся во-
круг объекта (рис. 24). Основное его достоинство — уни-
версальность: этот прибор пригоден для получения изо-
бражения распределения активности изотопа, введенного
в любой орган тела. Основной недостаток — длительное
время сканирования, определяемое низкой активностью
вводимого изотопа (из соображений минимальной луче-
вой нагрузки на пациента), невь сокое пространственное
разрешение, инерционность механической системы пово-
рота тяжелой гамма-камеры.
Есть и другие конструкции эмиссионных томографов,
свободные от некоторых недостатков томографов перво-
го типа
Кольцо неподвижных детекторов Д через решаю-
щийся коллиматор К регистрирует излучение в попереч-
ном слое объекта (см. рис. 24 б). Уменьшая размер
детекторов Д , можно повысить пространственное разре-
шение по сравнению с использованием гамма-камеры.
Такой томограф, к сожалению, способен восстанавливать
только один поперечный слой в объекте
На рис 24, в представлена принципиальная конструк-
тивная схема еще одного томографа, используемого для
анализа сердца. Перед грудной клеткой пациента рас-
положен плоский коллиматор с семью отверстиями
Двухмерное распределение изотопа, введенного в
сердце, одновременно регистрируется в семи областях
а)	б)	в)
Рис. 24. Три типа эмиссионных вычислительных томографов
130
плоскости гамма-камеры Д под разными углами,
определяемыми расположением отверстий в колли-
маторе
Такие разноракурсные изображения могут быть под-
вергнуты обработке для восстановления любого слоя
исследуемого органа. Из-за ограниченного количества
первичных изображений и относительно низкого качества
изображения гамма-камеры восстановленное изображе-
ние также обладает относительно невысоким разрешени-
ем. Достоинство такого устройства — отсутствие подвиж-
ных деталей и высокая скорость получения первичной
информации
Одной из сложных проблем эмиссионной томографии
является учет неодинакового поглощения излучения ис-
пускаемого радиоактивными изотопами в исследуемом
органе, в тканях и органах, расположенных на пути излу-
лучения. А неравномерность может быть весьма значитель-
ной Ведь на пути гамма-кванта в одном направлении мо-
жет оказаться малопоглощающее легкое, а в другом —
ребро или кости позвоночника. Точный учет такой нерав-
номерности требует знания плотности всех органов, рас-
положенных в исследуемом объеме. В выпускаемых ус-
тройствах используются приближенные итерационные
методы, при которых в уравнения проекций вводится не-
которое ожидаемое распределение плотности, проводи-
тся сравнение полученных значений с измеренными,
вводится коррекция, и вычисления повторяются Прием-
лемого качества можно достигнуть после первого или
второго цикла итерации
ЯМР-томография. 50 лет назад было установлено,
что ядра многих атомов имеют собственный спин — мо-
мент количества движения, вызванный их вращением.
Каждое ядро можно уподобить гироскопу — маленькому
волчку, который безостановочно вертится вокруг своей
оси. Когда ядер много, их оси направлены в разные
стороны, но стоит только приложить достаточно сильное
постоянное магнитное поле, как все оси устанавлива-
ются параллельно магнитным силовым линиям внешнего
поля Если теперь приложить поперечное электромагнит-
ное поле определенной частоты, оси вращения ядер
отклонятся, подобно тому как отклоняются оси волчков,
если на них надавить пальцем Вращение при этом не
прекратится, только ось вращения сама начнет качаться
относительно вертикали. У волчка она так и останется
5’	131
наклонной, а у ядра в постоянном магнитном поле будет
стремиться выравняться вдоль магнитных силовых линий.
Отклонение оси вращения ядра называют прецессией,
а возвращение в равновесное состояние характеризуется
временем релаксации.
Для того чтобы зарегистрировать прецессию, доста-
точно снять отклоняющее электромагнитное поле и изме-
рить электромагнитное излучение, испускаемое ядрами
Зарегистрированный сигнал называют спадом свободной
индукции Частоту, при которой происходит отклоне-
ние оси вращения ядра, называют резонансной частотой.
Для каждого типа ядер эта частота (ор строго определена
и зависит от напряженности постоянного магнитного
поля Н-
(ор = кг • Н,
где к, — постоянный для каждого типа ядер коэф-
фициент, называемый гиромагнитным отношением ядра
К счастью для человечества, ядра водорода (протоны)
обладают спином и весьма чувствительны к ЯМР Ведь
известно, что человеческое тело более чем на 75 %
состоит из молекул воды, в каждой из которых содержит-
ся по два протона Резонансная частота для протонов
при напряженности О 25Т (тесла) составляет ~ 10 МГц.
Это обычный радиочастотный диапазон, не оказывающий
вредного действия на живой организм (или, скажем
осторожнее, его вредного действия на живой организм
пока не обнаружено), а не рентгеновское или гамма-из-
лучение, вред которых хорошо изучен.
Явление ядерного магнитного резонанса уже более
30 лет достаточно широко используется для анализа
вещества методами ЯМР-спектроскопии, где изменяется
возмущающая частота, и по частоте и плотности резонан-
сного сигнала судят о химическом составе исследуемого
образца. ЯМР-спектрометры выпускаются у нас в стране
и за рубежом
Одной из основных сложностей, возникающих при
создании ЯМР-спектрометров, является необходимость
обеспечить очень стабильное и очень равномерное маг-
нитное поле, поскольку, как следует из приведенного
соотношения, всякое изменение напряженности приводит
к изменению резонансной частоты. В ЯМР-спектрометрах
нет необходимости сканировать образец от точки к точке
в заданной плоскости, чтобы построить изображение, там
132
Рис. 25. Принцип томографии на основе ядерного магнитного резо-
нанса
ищут только резонансную частоту, время релаксации и
спиновую плотность. А как получить информацию о вы-
бранном слое?
В ЯМР-томографии, с одной стороны, задача проще:
нам известна заранее резонансная частота при заданной
напряженности постоянного магнитного поля — мы ищем
распределение водорода в тканях. Но с другой стороны,
она неизмеримо сложнее поскольку, во-первых, в маг-
нитное поле должен быть помещен не микроскопический
образец, а живой человек, а во-вторых, мы должны
построить изображение состоящее из множества точек,
в каждой из которых необходимо измерить резонансный
сигнал Здесь может помочь прямая пропорциональность
между резонансной частотой и напряженностью магнит-
ного поля. Достаточно последовательно или параллельно
в каждой точке выбранного сечения создать требуемую
напряженность, как можно будет счить вать резонанс,
возникающий в этих точках
В ЯМР-томографах (рис 25) применяют магнитные
поля с изменяющимся градиентом или с изменением от-
клоняющей частоты либо то и другое совместно. При этом
регистрируют резонансный сигнал по разным направлени-
ям, а восстановление изображения осуществляют мате-
матическими методами, аналогичными применяемым в
рентгеновской вычислительной томографии.
Томографы на основе ЯМР — это сложнейшие элек-
тротехнические устройства. Стоимость такого прибора
133
достигает миллиона долларов Каждый томограф состоит
из следующих основных частей
1)	постоянный магнит, создающий мощное однород-
ное, стабильное во времени магнитное поле Н;
2)	высокочастотный генератор с ВЧ-катушками, со-
здающий магнитное ВЧ-поле в объеме, где размещается
объект;
3)	градиентная система, формирующая заданные из-
менения в пространстве магнитного поля для того, чтобы
в определенных точках объекта выполнялось приведен-
ное выше соотношение описывающее условия магнит-
ного резонанса,
4)	система регистрации, принимающая сигналы от
исследуемого объекта и формирующая их;
5)	система визуализации, включающая ЭВМ для ре-
конструкции и отображения изображений.
В ЯМР-томографии информацию об объекте несут три
вида сигналов, определяющих три пространственно изме-
няющихся физических величины: ядерную намагничен-
ность, создаваемую магнитным полем, и времена релак-
сации Т, и Т2, которые характеризуют процесс передачи
энергии от спиновой системы (Т, — спин-решеточное или
продольное время релаксации) и процесс возвращения
поперечной намагниченности к равновесному значению
(Т2 — спин-спиновое или поперечное время релак-
сации).
Достоинством ЯМР-интроскопии является также воз-
можность выбирать любую плоскость сечения или вос-
станавливать трехмерное изображение, управляя лишь
электрическими режимами полей. Здесь нет нужды в
тяжелых вращающихся деталях, как в рентгеновских или
гамма-томографах. Конкретный выбор метода управле-
ния электромагнитными полями и математической обра-
ботки должен основываться на уменьшении времени
исследования, как и в других видах вычислительной то-
мографии, чтобы исключить искажения, вызванные дви
жением внутренних органов человека.
В настоящее время в мире функционируют сотни
первых промышленных образцов медицинских ЯМР-то-
мографов. Происходит все более широкое клиническое
освоение метода, накоплен большой статистический ма-
териал. Дело в том, что изображения, получаемые в
ЯМР-томографии, носят принципиально инои характер по
сравнению с рентгеновскими изображениями Это не рас-
134
пределения коэффициентов поглощения, как в рентгенов-
ском излучении, и не распределение активности изото-
па, как в изотопной диагностике. В ядерном магнитном
резонансе изображение несет информацию о распре-
делении водорода в тканях и иногда о молекулярном
состоянии водородсодержащих сред (время спиновой
релаксации в твердых и жидких средах отличается на
несколько порядков). Чтобы эффективно использовать
этот метод в медицинской диагностике создается «энци-
клопедия» ЯМР изображений, содержащая исчерпываю-
щие данные о том, как проявляется на ЯМР изображении
та или иная патология. Во многих странах начат серийный
выпуск ЯМР-томографов
Все существующие установки работают на протонном
резонансе. Перспективным представляется наблюдение
также ядер фосфора основного элемента высокоэнер-
гетических молекул аденозинтрифосфата и креатин-
фосфата, ответственных за метаболизм — обмен веществ
в клетке. На этом пути ожидаются большие трудности,
связанные с существенным увеличением напряженности
магнитных полей и чувствительности регистрации
В существующих ЯМР-томографах применяются в
основном два вида магнитов конструкция которых по-
требовала долгих поиск< в и многих конструктивных на-
ходок: четырехкатушечныи магнит без сердечника с
воздушным охлаждением и сверхпроводящий магнит,
охлаждаемый жидким гелием Воздушный магнит создает
напряженность до уровня 0,2 Т, достаточную для получе-
ния ЯМР-изображения распределения протонов Более
высокие напряженности, необходимые для определения
распределения фосфора способен обеспечить лишь бо-
лее дорогой сверхпроводящий магнит да и то после
существенных доработок и усовершенствований.
Результаты клинического применения ЯМР-томографов
показывают, что с их помощью уверенно диагностируются
некрозы в тканях, локальные нарушения кровообращения,
воспаления и злокачественные опухоли. Делаются попыт-
ки исследования сердца путем синхронизации с его сокра-
щениями, исследуется возможность применения ЯМР для
определения скорости кровотока по основным сосудам
Другие методы томографии. Восстановление интро
скопического изображения математическими методами
возможно практически для всех существующих и всех
мыслимых в будущем методов интроскопии в проникаю-
135
щем излучении. Нет, Нобелевский комитет не ошибся,
когда присудил премию создателям этого универсаль-
ного метода Хаунсфилду и Кормаку Кстати сказать,
Нобелевская премия им была присуждена не по физике,
а по медицине и физиологии, потому что прежде всего
именно в медицинской диагностике вычислительная томо-
графия совершила переворот.
Еще одним важнейшим результатом работ творцов
рентгеновской вычислительной томографии явилось осво-
ение необъятных возможностей современных ЭВМ в
формировании и обработке интроскопических, прежде
всего медицинских, изображений.
Томографическое изображение обладает важнейшим
отличием от обычного теневого интроскопического: оно
не содержит мешающих теней. В чрезвычайно сложных
по структуре медицинских изображениях обилие нало-
женных друг на друга теней различных органов ухудшает
субъективное восприятие деталей малых контрастов в
несколько раз. Возможности математического восстанов-
ления и обработки изображений, лежащие в основе
вычислительной томографии, позволяют поднять качест-
во изображения до принципиального предела, определя-
емого дозой и квантовыми флюктуациями излучения
Помимо описанных выше методов, уже применяемых
в медицинской практике, интенсивно разрабатываются
методы электронно-позитронной (двухфотонной) то-
мографии, ультразвуковой вычислительной томографии
На очереди электронный парамагнитный резонанс, ней-
тронная томография и еще малоизученный, но весьма
перспективный диапазон сверхвысоких радиочастот.
Электронно-позитронная томография отличается от
однофотоннои эмиссионной радиоизотопной томографии
только тем, что для ее реализации используются радио-
активные изотопы, излучающие позитроны или гамма-
кванты с энергией гамма-излучения более 1024 кэВ.
При этом взаимодействуя с тканями организма, каждый
первичный квант создает две частицы: электрон и пози-
трон. Дальнейшее взаимодействие приводит к одновре-
менному образованию двух гамма-квантов, вылетающих
в противоположные стороны.
Возникает возможность, определяя траекторию поле-
та по совпадению времени каждого события, вычислять
точную координату их возникновения, т. е. строить изо-
бражение математическими методами восстановления.
136
Появились первые, еще очень несовершенные вычи-
слительные ультразвуковые томографы В этих приборах
один или несколько ультразвуковых датчиков, так же как
и источник рентгеновского излучения при рентгеновской
вычислительной томографии (РВТ), вращаются вокруг ис-
следуемого объекта, посылая короткие пакеты ультра-
звуковых импульсов и регистрируя прошедший через
объект сигнал. Механизмы взаимодействия ультразвуко-
вого излучения с биологическими тканями существенно
отличаются от взаимодействия рентгеновского и гамма-
излучения, а математический аппарат «восстановления»
близок к применяемому в РВТ. Поэтому и информация,
формирующая изображение ультразвукового томографа,
является принципиально иной. Изображение в этом слу-
чае весьма невысокого качества, оно представляет собой
двухмерное распределение звукового сопротивления тка-
ней поперечного среза исследуемого объекта. Насущная
задача специалистов — создание и в этой области своей
особой «энциклопедии», нового языка изображений, но
уже ультразвуковых
В 1 983 году появились первые сообщения о лаборатор-
ных экспериментах с СВЧ-вычислительными томографа-
ми. Пока это очень сложные устройства, работающие
с генераторами на 1 — 5 гГц
Достаточно сказать, что для регистрации радиоволн,
отражаемых объектом во все стороны, в лабораторном
макете, созданном американскими исследователями, ис-
пользуется 22 000 дипольных антенн. Авторы этого масто-
донта полагают, что диагностическая ценность принципи
ально новой информации о человеческом организме,
которая будет добыта с помощью нового метода, с лихвой
перекроет стоимость его разработки Будущее покажет.
Если окинуть хотя бы беглым взглядом медицинские
диагностические приборы, где происходит регистрация
разного рода сигналов, подаваемых человеческим орга-
низмом, можно представить себе дальнейшие пути разви-
тия метода компьютерной томографии. Пробовать стоит
везде, где только предоставляется малейшая возмож
ность.
Ну вот, например, электрокардиография — регистра-
ция электрических сигналов, испускаемых сердцем. А что,
если попробовать, получив сигналы с большого количест-
ва электродов, размещенных по периметру человеческо-
го тела вокруг сердца, восстановить его «электрическое
137
сечение» методами компьютерной томографии? Для это-
го, однако, нужно быть уверенным, что сигнал на элек-
троды приходит из области исследуемого сечения. Кро-
ме того, нужно знать законы распределения электриче-
ской проводимости тканей, окружающих сердце. Это все
достаточно сложно Но если меня спросят, существует
ли принципиальная возможность и стоит ли пробовать,
я отвечу: существует, да, пробовать нужно!
В последние годы появились сообщения о развитии
сравнительно нового метода диагностики, называемого
реографией. В основе реографии — измерение эле-
ктрического сопротивления различных участков челове-
ческого тела с помощью электродов, накладываемых
на кожу. Метод позволяет оценивать кровоток, снабже-
ние кровью конечностей и ряд других свойств организма.
Здесь также имеет смысл пытаться строить срезы
различных участков тела методами математической ре-
конструкции. Трудности примерно те же, что и в электро-
кардиотомографии: необходимость обеспечить напра-
вленность электродов на определенный срез тела и
учет «растекания» электрического тока, проходящего
между элементами. В случае реографии физическая
модель, однако, оказывается несколько проще, чем в
электрокардиографии По этой причине уже получены
первые очень грубые срезы, названные импедансными
томограммами, а метод получил название импедансной
томографии
Уже многие годы неврологи пытаются оценивать
состояние человеческого мозга по энцефалограммам —
сигналам его электрической активности. Мне это напоми-
нает попытку оценить неисправность электронной схемы
ЭВМ с помощью приложения с двух сторон к закрытому
электронному шкафу концов осциллографа и наблюдения
на его экране полученных сигналов. Однако же диагности-
руют! И лечат! Но тем не менее ясно, что всякое,
даже небольшое уточнение в диагностике мозговых забо-
леваний крайне важно. Сомневаюсь, что компьютерная
томоэнцефалограмма, если она будет реконструирована,
что-нибудь даст для уточнения диагноза. Электрические
биоритмы, которые записывает энцефалограф, не имеют
точной локализации, не привязаны к конкретным зонам
полушарий
Сравнительно недавно достигнуты значительные успе-
хи в диагностике патологий мозга с помощью регистрации
138
сверхслабых магнитных полей, возникающих в мозге
при его жизнедеятельности С помощью сверхчувстви-
тельных датчик в, размещаемых вокруг головы пациента,
получают не только анатомическую, но и функциональ-
ную картину деятельности мозга. Появилась возмож-
ность, возбуждая различные зоны мозга звуковыми, зри-
тельными, лекарственными раздражителями, измерять
зоны нейронной активности.
Успехи магнитометрии связаны с появлением так назы-
ваемых СКВИДов — сверхпроводящих квантовых интер-
ференционных датчиков, чувствительных к сверхслабым
магнитным полям. По внешнему виду СКВИД напоминает
обычную микросхему СКВИДы можно набирать в матри-
цы. Поскольку их действие основано на эффекте сверх-
проводимости, при работе СКВИДы помещают в среду
жидкого гелия. Недавние открытия в области высоко-
температурной сверхпроводимости вселяют надежду, что
в будущем mi жно будет обойтись и без гелиевого
охлаждения.
Если сконструировать шлем из СКВИДов с гелиев >й
подкладкой, создать многослойные экраны, защищающие
пациента от проникновения внешних даже слабых магнит-
ных полей, а затем с помощью компьютерных методов
реконструкции получить срезы магнитной активности жи-
вого мозга, можно изучать функцию возбуждения и тор-
можения отдельных его областей. Если кости черепа
экранируют тепловые сигналы мозга и препятствуют точ-
ной локализации сигнала при энцефалографии, то они
вполне проницаемы для магнитных полей.
Сочетание магнитометрии с компьютерными метода-
ми восстановления изображении приведет нас к очеред-
ной революции в неврологии, психологии, невропатоло-
гии. В конце концов мы подойдем и к разгадке человече-
ской памяти, и к чуду восприятия изображений мозгом,
о которых мы много говорили во второй главе нашего
повествования. А пока магнитометрия позволяет диа-
гностировать шизофрению, эпилепсию, инсульт и кома-
тозное состояние. До внедрения этих методов в повсе-
дневную медицинскую практику еще не так близко, но
даже первые исследовательские результаты обнадежи-
вают.
Поскольку метод абсолютно безвреден, можно по-
фантазировать, что он будет применен при ежегодных
диспансерных обследованиях для оценки сенсорного вос-
139
приятия, кратковременной и долговременной памяти, для
определения профессиональной пригодности, индивиду-
ального планирования обучения
Принципы вычислительной томографии с успехом
используются и для построения объемного трехмерного
изображения исследуемого объекта. Для этого достаточ-
но сложить стопкой изображения ряда соседних срезов
так же точно, как можно сложить вместе дольки только
что разрезанного лимона и получить форму целого плода
Разумеется, информационная емкость и память ЭВМ, вос-
станавливающей трехмерное изображение, должны быть
еще по крайней мере на порядок больше
Нам, служителям интроскопии 70-х годов, хоть в од-
ном повезло мы были свидетелями и непосредственными
участниками мощного революционного взрыва в нашей
науке, который называется теперь «компьютерная томо-
графия». Такое не всякому выпадает на долю Тютчев пи-
сал:
Блажен, кто посетил сей мир
В его минуты роковые.
Его позвали всеблагие,
Как небожителя, на пир ..
К сожалению, нам, советским интроскопистам, не уда-
лось занять месте во главе стола на этом пиру. Одна-
ко посмотрим, что будет дальше я, например не теряю
надеждь
Отступление четвертое.
ЭПИТАФИЯ АНОНИМКЕ
В 1978 году меня пригласили по конкурсу на должность
заведующего лабораторией в радиологический институт,
тот самый, где некогда работал В В Дмоховскии Его к
этому времени уже не было в живых Его место начальни-
ка лаборатории в последние годы занимала энергичная
женщина, активный партработник Новый директор наво-
дил порядок в институте, избавлялся от строптивых при-
надлежащих к чужому лагерю, скомпрометировавших
себя борьбой за власть
Я не стал вда аться в малоаппетитные подробности и
подал документы, потому что на прежнем месте мне
было неуютно.
Как правило, в медицинском учреждении инженер-
140
но-физическая группа всегда рассматривается как «вспо-
могательная». Ее представителей посылают чистить снег,
убирать картошку, встречать высокого гостя из-за рубежа,
ходить на демонстрацию Теоретически врачи конечно,
понимают, что без медицинской техники и современных
фармакологических препаратов им не обойтись, однако
на деле интереса проявляют мало Знакомый хирург
недавно сказал мне почти серьезно
— Заглянешь в ваш аппарат, жуть берет! Как вы в нем
разбираетесь? Проводочки разноцветные, контакторы
всякие, штучки-дрючки. То ли дело человек. Разрезал
эпителий, прошел подкожный слой, и все ясно. Тут
печень, там желудок, здесь сердце. Просто и красиво1
Вопрос о взаимоотношениях врачей с медицинской
техникой особый, его стоит обсудить отдельно. Но сейчас
речь о другом.
Итак, я работаю в НИИ, где отношение к моему
отделу не из самых серьезных Мы же с сотрудниками
отдела понимали всю важность собственной работы и
вкладь вали все силы, чтобы убедить в ней других
Мы много трудились над методами и средствами
контроля аппаратуры, разрабатывали таблицы экспози-
ций читали по всему Союзу лекции врачам и лаборантам
по новой технике, которая медленно, с гигантскими
сложностями но все же появлялась. Я завершал доктор-
скую диссертацию.
Однажды в лаборатории появился болгарский инже-
нер Николаи Петухов направленный в Советский Союз на
месячную стажировку Мы близко сошлись на почве
одинакового понимания наших нелегких проблем, Начали
несколько совместных работ и договорились о сотруд-
ничестве Он уехал, по-моему, довольный. Но сотрудни-
чество все никак не оформлялось в верхах, а дело, нача-
тое нами, шло и требовало встреч и обсуждении Тогда
болгарские коллеги прислали мне приглашение Я офор-
мил отпуск и отправился в Болгарию частным образом
за свой и их счет.
Две недели в Болгарии были прекрасны. Мы хорошо
поработали и даже успели съездить на петуховском
«Запорожце» в их древнюю столицу Велико Тырново.
Мне с гордостью была показана арка на пр< дуваемом
свирепыми ветрами перевале Троян-Карнари с цифрами
на двух ее сторонах: 187В, 1944 — датах освобождения
Болгарии русскими от турецкого и фашистского ига
141
Казалось, что бумажный воз по оформлению сотрудни-
чества наконец сдвинулся с места. В результате э ой
поездки появилось несколько совместных болгарских и
советских авторских свидетельств, но договор о сотруд-
ничестве так и остался неподписанным.
Все эти годы я помнил о своем неудачном голосова-
нии, однако поездка в Болгарию вдохновила. Тут подвер-
нулась туристская путевка в Грецию, деньги были, и я
решился — подал документы. Уже и книжки перечитал
«Мифы и легенды древней Греции», «Александр Маке-
донский» «Таис»
Недели через три, после того как характеристика и
анкета ушли на оформление, меня вызвали к директору.
В кабинете, кроме него, сидел секретарь парткома моло-
дой профессор из хирургического отдела. Лица у обоих
были смущенные
— Садитесь, пожалуйста,— пригласил секретарь —
У нас к вам разговор Вы только не волнуйтесь, но мы
должны задать вам несколько вопросов.
— Ав чем дело? — спросил я, естественно, начиная
волноваться
— Сигнал, понимаешь пришел. Надо проверять, —
вздохнул директор
— Откуда сигнал? — не понял я.
— Ты что, маленький? — разозлился директор —
С Марса! Группа товарищей, как говорится, руку при-
ложила
— Скажите,— спросил секретарь — вы подавали ког-
да-нибудь заявление о приеме в партию?
— Нет,— сказал я.
— И анкету о приеме не заполняли?
— Да нет же,— сказал я
— Так,— сказал он и что-то отметил в своей записной
книжке.
Помолчали Секретарь и директор посмотрели друг на
Друга
— Припомните нет ли в вашей биографии чего-ни-
будь такого .— секретарь замялся, подбирая слова.—
Чего нибудь такого, что вам можно было бы поставить
в вину
— В каком смысле7 — спросил я
— В общественном,— объяснил директор.
Тогда я рассказал о злосчастном голосовании, больше
никаких грехов в моей биографии не было.
142
— Как же это ты так? — засокрушался директор.
— Дурака свалял,— сказал я честно.— Но ведь уже
одиннадцать лет прошло. За убийство меньше дают,
если есть смягчающие обстоятельства
Злость меня одолела и какая-то душевная усталость
навалилась.
— Ты так не шути,— строго сказал директор — Не
место Мы ведь тут не шутки шутить собрались. Нам выяс-
нить надо
— Выясняйте,— сказал я Мне уже было все равно
Анонимку мне так почему-то и не показали. Поспра-
шивали еще, как отношения в коллективе, как дома, все
ли в порядке Поскольку и о доме и о лаборатории
ничего компрометирующего я вспомнить не смог, меня
отпустили, успокоив, что разберутся и в обиду не дадут.
И я пошел работать.
Но какая уж там работа! Сидел, смотрел в отчет,
а в голове бессвязно шевелилось: кто же это, кто мог?
Лезли , лезли поганые мысли об одном, другом, третьем
из моих товарищей. Этот мог из-за обиды, что покритико-
вал его отчет на ученом совете, тот из зависти, что не
его выдвинули на Доску почета И тошно было до боли в
затылке от этих неуправляемых мыслей...
Никто больше не заговаривал со мной о «сигнале»,
но нет-нет да и замечались брошенные исподтишка изуча-
ющие взгляды и едва заметные улыбки в уголках губ
Приятель из партбюро пересказал мне содержание
письма. Там в лучших традициях этого жанра излага-
лось, что такой-то давно уже является антиобщественным
элементом и аморальным типом. В свое время устраивал
демонстрации против введения войск в Чехословакию,
после чего пытался пробраться в партию, но был разо-
блачен. Последние годы, заметая следы, менял места
работы С женой не живет, бросил ее и малолетнего сына,
но официально не развелся, поэтому никто не знает.
Сейчас собирается по турпутевке в Грецию, чтобы про-
дать Родину и там остаться Просили принять срочные
меры и пресечь Говорили, что совесть честного советско-
го гражданина не позволяет молчать
Недели через две дошли слухи, что пришла еще
одна анонимка аналогичного содержания, теперь уже в
райком. Но меня больше никуда не приглашали.
А через десять дней, когда я позвонил в бюро
путешествии, там ответили, что администрация институ-
143
та без объяснения причин отозвала мою характерис-
тику.
С секретарем парткома встретились в лифте
— Вы же собирались разобраться,— сказал я ему.
— Мы и разбираемся, не волнуйтесь вы так,— ответил
он.— Мы вам доверяем, но, понимаете, обстоятельства
такие, с путевкой придется повременить. Да и так ли уж
необходима вам эта Греция?
Без Греции я, разумеется, мог обойтись, но когда
через полгода для меня пришло персональное приглаше-
ние в ГДР на совещание экспертов стран СЭВ и после
долгих проволочек характеристика так и не была подпи-
сана, я оскорбился и снова написал заявление об уходе.
Меня никто не удерживал и не спрашивал о причинах.
Да и кому нужен специалист с подмоченной репутацией
Было, не было7 Дыма без огня не бывает!
Я вернулся в Институт медицинской техники, откуда
подавал на конкурс. Тогдашний директор был человеком
решительнь м Я подробно рассказал ему все свои слож-
ности с анонимками на прежнем месте
— Не робей, прорвемся,— сказал он.— На меня пи-
шут не реже, чем раз в месяц. А ничего, жив пока!
Одна из основных задач Института медицинской техни-
ки состоит в координации разработок, которые проводят
для нужд здравоохранения многочисленные министер-
ства и ведомства страны. Обязанности координировать
есть, а вот прав маловато.
Здесь, в институте, развернулась широкая программа
сотрудничества со странами СЭВ. Мне приходилось раз-
рабатывать планы совместных работ по рентгеновской
аппаратуре, готовить и проводить совещания экспертов,
участвовать в международнь х выставках медицинской
техники.
Через два года после моего возвращения директор
института, проиграв, видимо, очередную битву с ано-
нимщиками, «сгорел». За что его сняли и исключили
из партии, мы до сих пор не знаем Коллективу было
сказано «За нарушение партийной этики и неправильную
работу с кадрами». Мы пытались бороться за него,
делегацией ходили на прием к министру, но тщетно
Директор попал в больницу с тяжелым сердечным при-
ступом.
В то смутное время вызвал меня однажды зам
по науке, исполнявший временно обязанности директора.
144
и сообщил, глядя в сторону, что он отстраняет меня от
работы по СЭВу.
— Не положено объяснять,— ответил он хмуро на
мой не высказанный вопрос,— но тебе скажу. Пришла
команда, ты лишен права работы с иностранцами По-
нимай как хочешь, мне очень жаль. Работать работай,
но встречаться не моги.
Я бросился наводить справки. Сложными окольными
путями выяснил: да, был сигнал. Судя по содержанию,
оттуда же, с Марса. Неведомый торжествующий враг
добивал отступившего противника орудиями дальнобой-
ного калибра. Впрочем, может быть, стреляли и с более
близкой орбиты...
Нелепая сложилась ситуация: работы были разверну-
ты, я как лидер направления продолжал ими руководить,
писал письма, готовил доклады, а ездили другие. Когда
к нам приезжали зарубежные специалисты на совместные
испытания или для обсуждения этапов работ, я уходил
из кабинета, оставляя его своим сотрудникам для встреч
и бесед. По-настоящему для пользы дела надо было
уйти из начальников, но равнодушие меня уже одолело,
не уходил. Так все и длилось год за годом.
Может быть, я в конце концов и нашел бь мужество
уйти, но тут грянула перестройка. Я написал письмо
М. С. Горбачеву, где просил помощи, не очень надеясь на
результат. Однако ситуация изменилась. Я теперь снова
полноправный член общества
А бывший наш директор уже несколько лет как вос-
становлен в партии.
Закон, поставивший анонимку, этот жалкии крик без-
гласности, вне закона — одно из самых важных уже
зримых завоевании перестройки Наконец-то позорная
система доносов осуждена публично. Сколько искалечен-
ных судеб, сколько потерянных для общества даровании,
сколько инфарктов и смертей на счету простого безымян-
ного листочка — этого не сосчита ь никакой ЭВМ. Но
самое страшное в доносе — ощущение беззащитности.
Мы привыкли оглядываться, прежде чем высказать свое
суждение. «Не высовывайся,— шепчет житейская наша
мудрость,— оставь при себе свои сомнения, не спорь,
не высказывай, упаси бог, мнения, отличного от общего,
не вступай в конфликты, ибо во всех этих случаях тебя
сомнет безликая безжалостная сила, против которой нет
средств борьбы».
6 0 62
145
Анонимка побеждена. Но главное все же впереди Еще
предстоит сломать остановленные механизмы слежки и
осведомительства. Мы должны до конца преодолеть в
себе сложившиеся десятилетиями стереотипы страха мы
должны научиться гражданскому мужеству. А это ока-
зывается, очень непросто.
И покаяние необходимо...
Я не призываю каждого принародно рвать на груди
рубаху и посыпать главу пеплом Достаточно, если чело-
век просто задумается наедине с самим собой, вспомнит
неправедные свои деяния, свершенные из малодушия,
страха, а может, и во имя химер всеобщего суеверия
Или добрые дела — задуманные, но не состоявшиеся, по-
тому что на их осуществление не хватило гражданского
мужества, решимости, душевной широты.
5
ГЛАВА
АНАЛИЗ
ПРОДОЛЬНАЯ И
I ГОМОГРАММА 'ЕЛА
ПРИ ЯМР-ТОМОГРАФИИ
ВЕЛИЧАЙШЕЕ ИЗ ЧУДЕС ПРИРОДЫ
Чудный дар природы вечной,
Дар бесценный, дар святой...
Ария Водемона из оперы
Л. И. ЧАЙКОВСКОГО «Иоланта»
АВТОМАТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ
ИЗОБРАЖЕНИИ
А сейчас мы обратимся к тому революционному взрыву в
нашей науке который еще не состоялся, но уже многие
годы кропотливо подготавливается сотнями неутомимых
исследователей и конструкторов практически во всех
развитых странах мира.
Не хочу сказать, что он состоится завтра, мы еще
не готовы, еще не родилась новая, достаточно безумная
идея. Но рано или поздно взрыв произойдет — слишком
велика необходимость в нем.
Несколько раз по мере написания этой работы автор
приходил буквально в отчаяние — слишком сложной ка-
залась задача объяснить немногими простыми словами
проблему, на исследование которой потрачены сотни
и тысячи страниц, исписанных сложнейшими формулами,
в этом, очевидно, и состоит основная трудность создания
научно-популярных книг. Автор, честно говоря, далеко
не уверен, что все, написанное ранее, ему удалось из-
ложить достаточно внятно и сколько-нибудь строго Где-
то для простоты приходилось опускать очень существен-
ные детали; в других местах, вероятно, не удалось до-
стичь доступности изложения Впрочем теперь уж де-
ваться некуда, пойдем дальше, конец виден.
Мы подошли с вами, дорогой читатель, к автоматиче-
скому распознаванию и анализу изображений Это одна
из глобальных проблем современной и будущей интро-
скопии, в настоящее зремя весьма далекая от своего
общего решения. Ей посвящены сотни книг, тысячи статей,
однако до решения все еще далеко.
В разнообразных применениях интроскопии есть мно-
жество простых задач, где автоматическое принятие ре-
шения не вызывает особых сложностей Вот характерный
пример: по конвейеру движутся одинаковые шарики
интроскоп должен отбраковать тот, который содержит
рак вину или пузырек воздуха, или инородное включе-
ние.
148
Для этого достаточно проинтегрировать яркость изо-
бражения каждого шарика Если суммарная яркость мень-
ше или больше заданной величины, подается коман-
да «брак». Единственным условием здесь является ста-
бильность интенсивности излучения и размеров шарика
Честно говоря для такой простой задачи вообще нет не-
обходимости формировать изображение — вполне до-
статочно поместить за объектом простой детектор пре-
образующий интенсивность излучения в электрический
сигнал
Решение задачи не усложнится если вместо шариков
движутся одинаковые детали любой сложной формы при
условии, что чувствительность детектора достаточна для
уверенного обнаружения дефекта Нам даже неважно
положение детали, если интроскопия производится на
просвет.
Но стоит нам хотя бы захотеть автоматически опреде-
лить форму дефекта, в самом простом случае даже
форму изображения дефекта, как задача многократно
усложнится.
Ее решение осуществляется в несколько этапов
1	Предварительная обработка. В нашем случае мы
должны привести изображение к одинаковой плотности,
масштабу сориентировать его.
2.	Выделение признаков. Производится математи-
ческая обработка изображения В случае одинаковых
деталей на этом этапе целесообразнее всего вычесть
изображение исследуемой детали из изображения эта-
лонной. Т гда на изображении останется только дефект,
если он есть. Если исследуемая деталь не отличается от
эталона, изображение исчезнет совсем В нашем случае
распознавание дефекта имеет смысл, например, вы-
делить и представить его в виде некоторой функции,
скажем, полинома или ряда, каждый член которого имеет
определенный численный коэффициент.
3.	Классификация. Производится сравнение коэффи-
циентов ряда с эталонными значениями коэффициен-
та в, присущих кругу, эллипсу квадрату, заранее заложен-
ных в память машины Тот случай, где коэффициенты
эталона и исследуемого образца наиболее близки, и
явится решением задачи
ЭВМ которая проделала все эти достаточно сложные
операции, теперь может дать ответ: «Деталь имеет де-
фект, изображение которого есть квадрат». Она может
149
выдать также данные о его размерах — это уже не состав-
ляет трудности.
Каждый из этапов такого узнавания может осущест-
вляться самыми различными способами в зависимости от
конкретной задачи распознавания.
Сейчас, когда стремительно развивается роботострое-
ние, когда умные автоматы на наших глазах меняют облик
фабрик и заводов, многократно п< вышая производитель-
ность труда, проблема распознавания изображений стано-
вится едва ли не главной при создании более совершен-
ных роботов для их «очувствления».
Задача автоматического анализа медицинских изсбра-
жений особенно актуальна в условиях проведения обяза-
тельного диспансерного обследования всего населения
нашей страны. Ее решение должно радикальным образом
трансформировать весь процесс скрининга (массового
профилактического обследования) и принести значитель-
ный экономический эффект народному хозяйству.
Достаточно сказать, что в нашей стране ежегодно
проводится более 120 млн профилактических флюоро-
графических исследований органов грудной клетки На
это расходуется более 30 млн пог м пленки и труд не-
скольких тысяч рентгенологов
Между тем, несм >тря на усилия многочисленных кол-
лективов исследователей в этой области в течение послед-
них, по крайней мере двух, десятилетий, задача далека от
своего решения, так же, впрочем, как и более глобальная
задача автоматического анализа достаточно сложных изо-
бражений.
Вместе с тем накоплен уже значительный как положи-
тельный, так и отрицательный опыт, анализ которого
позволяет сформулир звать основные направления пер-
спективных исследований и очертить возможные резуль-
таты.
Под автоматическим анализом в медицинской диаг-
ностике понимается всегда частный случай распозна ания
изображений, называемый автоматической классифика-
цией т е. отнесение изображения к определенному классу
или группе, например, норма, патология либо конкретный
тип па ологии Математическая суть классификации есть
отыскание некоторой функции, отображающей множест-
во изображений во множество, элементами которого
являются классы или группы изображений
150
В большинстве случаев процесс автоматической клас-
сификации изображений проводится в три приведенных
выше этапа
В общем виде смысл преобразований, проводимых на
каждом этапе, заключается в следующем.
1.	Предварительная обработка состоящая в макси-
мальном приближении исследуемого изображения к эта-
лонному или нормализованному. Чаще всего для медицин-
ских изображении — это пространственно инвариантные
операции рассмотренные выше сдвиг, изменение яркос-
ти изменение контраста, квантование и геометрические
преобразования, изменение масштаба, поворот оси. Тео-
рия этих преобразовании х р шо разработана и как
правило не вызывает трудно :теи при использовании
современных средств вычислительной техники или опти-
ческих методов.
2.	Выделение признаков, при котором функция, пред-
ставляющая обработанное изображение, подвергается
функциональному преобразованию, выделяющему ряд
наиболее существенных признаков которые кодируются
действительными числами Выделение признаков заклю-
чается математических преобразованиях изображения
в зависимости от задачи анализа. Это может быть вычи-
тание из эталона, вычитание пос < янной составляющей
для исключения мешающих теней дифференцирование
или автокорреляции для выделения контура, частотная
фильтрация и многие другие
Правильный выбор алгоритма обработки имеет реша-
ющее значение для следующего этапа преобразования
и представляет наибольшую трудность.
Отличие этого этапа от цифровых методов обработки,
описанных выше, состоит в том, что в результате ее
выделенные признаки стремятся характеризовать набо-
ром действительных чисел.
3	Классификация признаков. Полученные в результа-
те предыдущей операции наборы действительных чисел,
описывающие выделенные признаки, сравниваются с эта-
лонными числами, заложенными в память машины. ЭВМ
на основании такого сравнения классифицирует изобра-
жение, т е относит его к одному из известных видов,
например «норма» или «патология». Набор действитель-
ных чисел, характеризующих признаки, при этом можно
рассматривать как точку в л-мерном пространстве Если
в это пространство предварительно введены области,
151
занимаемые тем или иным классом в так называемом
пространстве признаков, либо, что случается чаще, задана
плотность вероятности для каждого класса, появляется
возможность с известной вероятностью отнести данное
изображение к определенному классу
Медицинские изображения получаемые при рентге-
новской, изотопной либо ультразвуковой диагностике,
весьма различны как по степени их сложности, так
и по характеру заложенной в них информации, опреде-
ляемой прежде всего механизмом взаимодействия ис-
пользуемого вида излучения с органами и тканями Одна-
ко они обладают рядом общих признаков, важных для
проблемы автоматической классификации Это прежде
всего
отсутствие эталона нормы из-за индивидуальных осо-
бенностей каждого организма;
отсутствие эталона патологии при огромном разно-
образии ее форм.
Эти два обстоятельства чрезвычайно затрудняют вы-
полнение двух последних этапов автоматической клас-
сификации и подчас вообще делают решение задачи
нев зможным в пределах современной техники
Я, например, убежден, что говорить о сколько-нибудь
полной автоматической классификации при дифференци-
альной диагностике пока еще преждевременно. Речь
может идти только о предварительном отборе по принци-
пу норма — патология, экономически обоснованному
для тех случаев, когда проводится массовое диспансер-
ное обследование. Наиболее применимы при этом
ультразвук, флюорография, маммография В ближайшем
будущем следует ожидать значительного возрастания
роли ультразвуковых исследований, прежде всего благо-
даря полной безвредности метода.
Опыт предыдущих исследовании показывает также,
что ставить задачу автоматического анализа привычных
для диагноста изображений в большинстве случаев не
имеет смысла. Необходимо создавать специальные усло-
вия формирования изображения, которые бы облегчали
прежде всего выполнение второго этапа анализа. В ряде
случаев эти условия имеются. Вот они.
Функциональная диагностика. Здесь в первую очередь
необходимо использовать такую важную особенность
многих органов, как их функциональная подвижность.
Возможность регистрации органа в нескольких его различ-
152
ных фазах позволяет получить эталон, которого так не
хватает при анализе. Вычитая изображение двух фаз,
можно избавиться от фона, многократно уменьшить коли-
чество анализируемой информации и перейти от ис-
следования изображения органа к исследованию его
функции, что во много раз проще поскольку позволяет
непосредственно обратиться к выделению признаков
действительными числами
Для профилактических исследований легких принципы
функциональной диагностики подробно разработаны на-
шим соотечественником профессором И С. Амосовым
Предложенная им и серийно выпускаемая рентгенополи-
графическая решетка позволяет на одной рентгенограм-
ме получить изображение двух фаз легких.
Еще одним примером устройства для получения
функциональных изображений является много лет ис-
пользуемая рентгенокимография — метод рентгеновского
исследования сердца с помощью движущейся щели,
где также применяется количественный анализ призна-
ков
Достаточно полную количественную информацию о
динамике сердечных сокращении содержит серия кино-
кадров сердца, снятых с большой скоростью с экрана
усилителя рентгеновского изображения.
Искусственное контрастирование Существует и еще
одна форма получения эталона — искусственное контра-
стирование Широко известны динамические и стати-
ческие субтракторы, применяемые при церебральной
и кардиологической ангиографии.
Для всех этих методов на основе вычитания разработа-
ны алгоритмы автоматического анализа с помощью
существующих ЭВМ той или инои сложности.
Примерно такие же алгоритмы существуют для анали-
за радиоизотопных изображений, полученных с помощью
гамма-камеры, а также для некоторых ультразвуковых,
в частности доплеровских Их главное достоинство с
позиции автоматического анализа — отсутствие мешаю-
щих теней и возможность количественной интерпрета-
ции функции органа.
Анализ контура. Еще одной доступной для современ-
ного уровня вычислительной технологии формой выделе-
ния признаков является группа патологий, связанная с
изменением контура исследуемого органа Таких патоло-
гий немного. Известны методики диагностики по контуру
153
сердца. Для весьма ограниченной группы патологии по-
добные методики возможно использовать при получении
контрастированного контура пищевода, желудка, почек
Количественное определение патологии В некоторых
случаях патология органа может быть однозначно вы-
делена на изображении количественно. Таких случаев
также немного. Делались попытки, пока, впрочем, не
приведшие к конкретным результатам, выделить такие
патологии на маммографическом изображении. Гораздо
больше возможностей подобного рода представляют
изотопная диагностика и вычислительная томография
рентгеновская, эмиссионная и на основе ядерного магнит-
ного резонанса.
Сравнение с предыдущим исследованием. Этот прием
может оказаться особенно эффективным при периоди-
ческих профилактических обследованиях Вычитание изо-
бражения, сделанного, например, через год при ежегод-
ном диспансерном обследовании, из предыдущего позво-
ляет с высокой степенью достоверности выделить произо-
шедшие за истекший период изменения при условии
идентичности геометрических и физико-технических ус-
ловий проведения исследования. Подобная идентичность
не всегда легко достижима, например, при использовании
УЗ-сканеров с ручным управлением датчиками Автома-
тически классифицировать выделенные изменения воз-
можно с помощью сравнительно простых математиче-
ских цифровых моделей
Подобный метод применим лишь при организации
автоматизированного архива изображений, обеспечиваю-
щего удобный и быстрый поиск и ввод их в ЭВМ.
Разумеется, такой автоматический отбор патологии
возможен только после врачебного исследования первич-
ного изображения и отнесения его к норме
Итак, наиболее актуальные задачи автоматического
анализа изображений, решение которых возможно в
ближайшем будущем, — это создание системы первично-
го отбора патологии при массовых рентгеновских про-
филактических обследованиях в условиях всеобщей
диспансеризации органов грудной клетки, легких и серд-
ца, желудочно-кишечного тракта и молочной железы
женщин, ультразвуковых исследованиях почек, желчного
и мочевого пузыря
154
О ПОЛЬЗЕ ЗАБЫВАНИЯ
К сожалению, до настоящего времени не создано
экономного, удобного для машины языка для описания
изображении. Поэтому и распознавание удается лишь
для достаточно простых сюжетов Например, машина
может узнать букву или цифру в напечатанном тексте.
Но даже и такие задачи требуют применения сложных
ЭВМ при большом расходе машинного времени.
А как легко, как мгновенно, практически без всяких
усилии мы узнаем близкого человека! Нам вовсе не
нужно при этом ставить его на заданное расстояние
в определенную позу. Стоит только бегло взглянуть на
идущего по коридору, только краем глаза увидеть боро-
давку на его щеке, как решение уже принято: «Вот идет
Владимир Михаилович. Пойду-ка спрошу у него, когда он
мне вернет 50 рублей». Никакой ЭВМ это не под силу!
Загадка? Для инженера — да, удивительная загадка!
Для физиолога, впрочем, тоже
Обратимся снова к нашей вечной сопернице — эволю-
ции Вспомним, что мы говорили о зрительном анализато-
ре во второй главе.
Для каждого живого организма практически любого
уровня развития узнавание — совершенно необходимое
свойство. Только благодаря ему организм в состоянии
реагировать на изменения внешней среды. Даже
зернышко мака по внешним признакам, свету, влажности,
теплу безошибочно «узнает», когда ему прорастать.
У зерна это «узнавание» заложено в жесткой программе,
записанной в постоянной памяти — генетическом коде
клетки.
Но это зерно. Процессы узнавания у насекомых неиз-
меримо сложнее Здесь уже имеется оперативная и долго-
временная память, сохраняющая на короткое или долгое
время информацию, идущую от их примитивных фасеточ-
ных глаз, а также от органов обоняния и осязания. Муха,
например, уже способна принимать разнообразные реше-
ния в зависимости от узнанной, распознанной ею обста-
новки Пожалуй, снабди мы такими возможностями
ориентироваться во внешнем мире робота, он бы много
чего мог наработать.
Но современная ЭВМ не может конкурировать даже
с мозгом мухи в распознавании изображений (или в более
общем виде — образов) Грустно, но факт!
155
Современная ЭВМ, в котором скорость передачи сиг-
налов в тысячи раз выше, чем у человека, объем памяти
уж во всяком случае несравнимо обширнее, чем у
мухи, ЭВМ, которая обладает недоступной даже мозгу
человека способностью «восстанавливать» в считанные
секунды интроскопические изображения любой сложнос-
ти — это удивительное создание рук человеческих — па-
сует перед жалким мозгом мухи, когда речь идет о
распознавании образов внешнего мира!
На первый взгляд это кажется удивительным Ведь
ЭВМ очень неплохо справляется с анализом двухмерной
информации. Ну скажем, анализ электрокардиограммы
сердца, которая записывается в виде графика изменения
электрического потенциала х от времени t. Уже созданы
и успешно действуют такие автоматические системы.
Пример тому — советская кардиологическая система, вы-
полненная на мини-ЭВМ типа СМ-4
Однако решение подобной задачи в трехмерном
варианте (плоскость изображения х, у и время f) услож-
няется в миллион раз, если принять, что анализируемое
изображение содержит всего 1000X1 000 точек.
Да, но а как же муха*
Здесь мы, к сожалению, вступаем в область догадок
и фантазий. Но это ведь тоже интересно, не правда ли?
Дело даже не в усложнении в миллион раз анализа
изображений. Дело в другом. Необходимо найти принци-
пиально новый метод анализа изображений, столь же
быстрый и универсальный, как и тот, что используется
мозгом при анализе образов внешнего мира
Этот метод должен предусматривать возможность
обучения и возможность формирования обобщенного
эталонного образа* именно эти два качества мозга делают
его столь могучим инструментом при восприятии изобра-
жений.
Попробуем построить грубую модель процесса рас-
познавания изображения мозгом. Нам трудно перевопло-
титься в муху, поэтому посмотрим, как это делает человек.
Скажем сразу: моделированием психики человека во-
обще и памяти в частности занимаются сейчас 1есьма
интенсивно психологи, физиологи, кибернетики Высказы-
ваются разнообразные идеи, подчас «достаточно безум-
ные», как, например, идея о голографическом характере
памяти. Однако модели, сколько-нибудь полно воспроиз-
водящей основные свойства мозга, не существует. По-
156
строение такой модели приведет к разгадке «величайше-
го из чудес природы — человеческой памяти», по выра-
жению И. М. Сеченова, и к настоящему перевороту в
целом ряде наук.
Мы, естественно, не ставим себе такой задачи.
Модель, которую мы собираемся построить, на это и
не претендует. Это будет «инженерная» модель воз-
можной системы узнавания, никак не связанная с физи-
ологией мозга только некая условная скелетная схема,
подобная тем, которые мы строили для искусственного
глаза Кстати, этот глаз будет присутствовать в нашей
модели как первичный преобразователь
С чего начинается узнавание? Мы уже гов рили: с
беглого взгляда Неважно, каков масштаб, с одного или с
пяти метров мы бросаем этот взгляд, наклонена при этом
голова Владимира Михайловича или наша голова Впро-
чем, как мы помним из второй главы, наклон нашей голо-
вы не влияет на скорость узнавания только в некоторых
пределах. Если перевернуться вверх ногами, беглого
взгляда будет недостаточно — процесс узнавания замед-
лится Попробуйте, автор пробовал.
С наклоном исследуемого изображения сложнее.
Если на изображении есть четкие ориентированные
горизонтальные или вертикальные линии, наклон изо-
бражения в пределах 45° практически не влияет на ско-
рость узнавания, если таких линий нет, время узнавания
существенно увеличится. В случае с Владимиром Михай-
ловичем такие линии есть: вертикальная линия носа и
горизонтальная линия глаз. Если Владимир Михайлович
будет идти по коридору вверх ногами, узнавание затя-
нется даже больше, чем наш собственный поворот вниз
головой.
Кстати говоря, с масштабом тоже не так просто.
Мы заранее знаем, что Владимир Михаилович — человек,
а не насекомое, скажем, вряд ли по коридору наше-
го учреждения будет идти на двух ногах насекомое.
А вспомним известный рассказ Эдгарда По «Дракон», где
герой смотрел на паука, ползущего к окну, а ему казалось,
что по склону холма движется огромный дракон, — ти-
пичный случай влияния масштаба на узнавание.
Отметим, что и при изменении масштаба, и при
наклонах изображения возбуждаются различные рецеп-
торные поля мозга, но это не влияет на процесс узнавания.
Отметим это, но для упрощения модели отбросим
157
Второе обстоятельство, уже отмеченное нами, —
практическая параллельность работы всех каналов воз-
бужденных рецепторов — беглый взгляд.
В этом беглом взгляде есть и третий очень важный
признак для узнавания не нужно очень много подробнос-
тей, нужны несколько характерных признаков Вспомним,
что у Владимира Михаиловича бородавка на щеке
Очень важным признаком памяти мозга является
ее способность к забьванию Если мы видели человека
один раз, то завтра мы его узнаем, через неделю вряд ли,
а через месяц уже, наверное, нет. Человека, с которым
пр< работал год, узнаешь и через десять лет, несмотря на
то что он из кучерявого стройного юноши превратился
в лысого толстяка. Память об объекте тем дольше, чем
чаще мы его видели Следовательно, механизм памяти
склонен к обучению. Это его важнейшее свойство
Тот, кто думает, что при обучении единственно важно
запомнить то, что изучаешь, заблуждается Не менее
важно забыть лишнее Без забывания обучение невозмож-
но точно так же как и без запоминания Это особенно
существенно при анализе изображении
До недавнего времени считали, что клетка мозга —
нейрон — напоминает реле или транзистор подали на
него сигнал — он возбудился, то есть включился. Потом
выяснилось, что многочисленные окончания, связываю-
щие его с другими нейронами, — дендриты — это слож-
ные нелинейные элементы, основное свойство которых в
переводе на инженерный язык состоит в том, что чем
чаще они пропускают сигнал, тем их сопротивление мень-
ше Это очень важное свойство, на нем основано запоми-
нание и забывание
Теперь уже нейрон с его сотнями дендритов оказыва-
ется больше похожим на микропроцессор, правда,
микропроцессор не цифровой, а аналоговый, работаю-
щий на совершенно иных принципах
Копаясь в разнообразных литературных источниках в
поисках ответа на волнующий меня вопрос «как мы
видим?» я наткнулся на книгу, изданную киевским изда-
тельством «Наукова думка» в 1965 г под названием
«Моделирование мышления и психики» Автор книги —
известный хирург, ученый и писатель Николай Михаилович
Амосов Мне очень нравились его повести, особенно
первая «Мысли и сердце». Я принялся читать и обнару
жил, что в этой книге, пожалуй, единственной из всех,
1S8
К долговременной памяти
и верхним ’’этажам” коры
Рис. 26 Схема временной памяти коры головного мозга по
Н. М. Амосову
прочитанных мной, рассмотрены механизмы деятель-
ности живого мозга с таких позиций, которые пригодны
для инженерного моделирования.
Анализируя многочисленные механизмы мышления,
автор в каждом случае пытается выстроить алгоритмизи-
рованную программу, которая с определенной степенью
«огрубления», иногда весьма существенного, позволяет
смоделировать эти механизмы с помощью, скажем, ЭВМ
Странно, что в десятках написанных позже книг по
аналогичным проблемам я не встретил ни одной ссылки
на эту интересную работу академика Н. М Амосова.
Но предоставим ему слово. Вот как, например, он
видит механизм восприятия изображения мозгом
(рис. 26).
«Допустим, от каждой рецепторной клетки на дне глаза
идет нервный проводник в нижний слой коркового ана-
лизатора При восприятии картины глазом часть его кле-
ток возбуждается, остальные — нет Возбуждение отпе-
чатывается в виде соответствующей мозаики в клетках
коркового анализатора — там создается такой образ
159
картины, какой она выглядит в данный момент. Каждая
клетка слоя, получившая толчок, генерирует импульсы не-
которое время, например 5 секунд. Это значит, что в
указанном временном слое картина, воспринятая в дан-
ный момент, будет светиться 5 секунд Но в картине про-
исходят изменения, допустим, каждую секунду. Следова-
тельно, на нижнем этаже коркового анализатора должно
быть по крайней мере 5 временных слоев клеток для
того, чтобы через «реле времени» ежесекундно при-
ключать рецепторы сетчатки поочередно к каждому
слою. От первого этажа проторенные от рождения связи
идут к следующему, в котором выделяется высший код
информации, например, клетки осуществляют простран-
ственное суммирование Несколько возбужденных кле-
ток первого этажа на втором представлены одной, но
«светиться» она будет гораздо дольше... Так обеспечи-
вается более длительное запоминание, однако уже не
подробной, а несколько упрощенной, абстрагированной
картины .»
Исходя из такого представления механизма воспри-
ятия изображения живым мозгом, достаточно грубого и
упрощенного, будем далее строить нашу инженерную
модель электронной системы для анализа интроскопиче-
ских изображений.
Младенец, только что явившийся на свет, не имеет
памяти — ему еще нечего помнить, кроме, разумеется,
жестких программ развития, саморегулирования и безу-
словных рефлексов. Первый бессмысленный взгляд на
мир ничего не говорит ему, он ощущает только измене-
ния света и тени С этого момента начинает формировать-
ся память Не исключено, что одновременно формиру-
ется в буквальном смысле слова и сам физиологический
механизм памяти, большая часть которого расположена в
так называемой новой коре головного мозга. Может
быть, именно на этом этапе специализируются нейроны,
окончательно формируются многочисленные связи меж-
ду ними — дендриты.
Впрочем, не хочу быть подвергнут уничтожающей
критике специалистов-неирофизиологов, поэтому не буду
касаться особенностей строения мозга, я здесь дилетант,
если не сказать профан Мне с позиций моего инженерного
подхода кажется очевидным, что память, во-первых,
избыточна, во-вторых, диффузна, то есть рассеяна по
некоторым зонам коры головного мозга в ней не может
160
быть точного места, где хранится тот или иной образ,
в-третьих, ассоциативна — это наименее изученное свой-
ство мозга, поскольку оно наиболее сложно.
ЭВМ которую мы заставляем анализировать изобра-
жения, ни одним из перечисленных св иств памяти не
обладает Кроме того, она не умеет что-то забывать,
а что-то помнить. Если уж она забывает, то все.
Машинная логика анализа чрезвычайно громоздка и не-
эффективна, потому что, как бы совершенна ни была
ЭВМ, в основе ее работы всегда лежат всего лишь
арифметические действия с числами
ФОГЕТРОН —
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЗАБЫВ А ТЕЛЬ
Перейдем теперь к инженерной модели, то есть по-
пытаемся построить информационную систему которая
могла бы иметь характеристики похожие на характе-
ристики живой памяти
Если бы я был эволюцией... я бы, используя не
биологические, а электронные принципы, построил логику
этой системы так
Отбросим для упрощения все рецепторы внешних
воздействий, кроме глаза ведь мы строим систему анали-
за изображений. Исключим также возможность измене-
ния масштаба и поворота изображения вполне возмож-
но что в первые дни жизни ребенку, чтобы узнать
предмет, приходится подносить его к глазам и поворачи-
вать голову на бок
Примем также, что изображение неподвижно
Теперь выведем из каждой ячейки нашего искус-
ственного глаза по проводнику и присоединим их к
матрице кратковременной памяти Отличие этого блока
состоит в том, что он преобразует сигналы рецепторов
глаза в нервные импульсы, которые формируют ощуще-
ние и сохраняются дольше, чем отклик светового сигнала
в рецепторе В нашей модели это может быть матрица
интегрирующих, например емкостных ячеек, накапливаю-
щих сигналы датчиков а потом медленно разряжающихся
либо на параллельно подключенные резисторы, либо за
счет токов утечки или рекомбинации электронов и ио-
нов — механизмов такого рода множество
161
Если через некоторый интервал времени, меньший вре-
мени разряда ячеек кратковременной памяти, мы пре-
дъявим ей другое изображение, имеющее некоторые
общие элементы с предыдущим, то уровень сигнала в этих
общих для двух изображений точках будет выше, чем
в остальных, за счет остаточного сигнала от предыдущего
изображения. Представим себе, что с каждой ячейкой
первой матрицы соединены ячейки второй матрицы, име-
ющие более долговременную память. Возбуждение яче-
ек второй матрицы начинается с некоторого порогового
сигнала первой лла?рицы. Это можно сделать с помощью,
скажем, нелинейных диодных элементов. Тогда во второй
матрице возбудятся лишь ячейки, соответствующие об-
щим деталям двух изображений. Таким же образом
пристраивается ко второй матрице третья, имеющая
еще больший период забывания Последняя матрица
может быть выполнена в виде постоянной памяти, на-
пример, на магнитных носителях, таких как магнитофон-
ная лента.
Если такой модели мы предъявим 100 рентгенограмм
легких здоровых людей, выполненных в одной проекции,
то в ее постоянной памяти зафиксируются общие призна-
ки всех ста изображений. Закодировав комбинацию воз-
бужденных ячеек последней матрицы знаком «легкие —
норма» мы можем с большой долей вероятности пред-
положить что из любых предъявленных изображений
наша модель теперь «узнает» рентгеновское изображе-
ние человеческих легких
Если следующие 100 изображений содержат разные
варианты изображений легких больных туберкулезом,
мы можем обучить модель узнавать наиболее общие при-
знаки этого заболевания. Особенно если вычесть обобщен-
ное изображение легких больного из обобщенного изо-
бражения здоровых легких Это мы легко умеем делать с
помощью обычных средств цифровой вычислительной
техники.
Таким же образом, разумеется, при достаточной
информационной емкости постоянной памяти, мы мо-
жем обучить модель узнавать и другие заболевания
легких
Рассмотренная модель при всей сложности естествен-
но очень примитивна, она обладает лишь немногими
из перечисленных, однако очень важными свойствами
человеческого мозга.
162
Прежде всего она способна к бучению Кроме
того, все ее ячейки работают параллельно. Модель обла-
дает свойством при обучении запоминать самые характер-
ные, присущие многим изображениям признаки.
В некоторой степени ее память диффузна и избыточна,
но вовсе не ассоциативна. По крайней мере выход из
строя одной или двух ячеек не скажется существенным
образом на ее функционировании
Отличие структуры подобной модели от структуры
цифровой ЭВМ состоит в том, что запоминание характер-
ных признаков изображения в ней осуществляется анало-
говыми сигналами с использованием временной памя-
ти, а не с помощью математических численных мето-
дов.
Такой модели еще не создано, хотя в принципе на
современном уровне электронной технологии она уже
могла бы быть построена. Но мы в последние годы слиш-
ком много усилии тратили на создание все более совер-
шенных цифровых машин, оставив аналоговым весьма
скромное место, главным образом в области моделирова-
ния сложных систем
Разумеется, наша модель — это ни в коей мере не
модель мозга. В нем все неизмеримо сложнее и во
многом еще не понятно. Наша модель узкоспециализиро-
вана на сравнительный анализ однотипных изображений,
она не может самообучаться Вспомним те допущения,
которые мы сделали, начав ее строить. Вспомним также,
что мы не обошлись без того чтобы кодировать постоян-
ную память знаками «нормальные легкие» или «тубер-
кулез легких». А ведь такое кодирование требует участия
человека-учителя и цифровой ЭВМ
Кроме того, и это самое важное, нет гарантии, что
выстроенный нашей моделью обобщенный эталон будет
содержать самые важные, наиболее значащие признаки
изображения
С момента создания первой ламповой ЭВМ американ-
цем Дж. Маучли в электротехнической школе Пенсиль-
ванского университета под названием ЭНИАК в начале
40-х годов инженеры и ученые начали строить модели
«искусственного интеллекта», чтобы научить машину
самостоятельно принимать решения
В начале 50-х годов Оливер Селфридж предложил
общую схему обучающей системы распознавания обра-
зов, назвав ее весьма интригующе — «пандемониум»
163
Это название можно перевести на русский как «скопище
демонов». Демонами в данном случае Селфридж назвал
элементы своей системы, работающие параллельно и
автономно друг от друга (рис 27)
Демоны изображения — это светочувствительные эле-
менты, воспринимающие оптическое изображение Вычи-
слительные демоны производят предварительную обра-
ботку для выделения информативных признаков, как
мы говорили в начале этой главы. Демоны понимания
содержат эталонные образы, соответствующие одной из
узнаваемых категорий образов Все демоны понимания
посылают сигналы демону решения который по макси-
мальной величине из пришедших сигналов относит изо-
бражение к той или иной категории
Пандемониум—обучающееся устройство. В про-
цессе обучения демоны понимания должны изменять
Рис. 27. Пандемониум Селфриджа
164
свои входные сигналы, приходящие от вычислительных
демонов, то есть изменять их «весовые коэффициенты»
в зависимости от команды учителя, указывающего пра-
вильное решение.
Селфридж рассмотрел возможности исключения из
системы малоэффективных вычислительных демонов и
создание новых, более эффективных. Сам автор пытался
применить пандемониум для распознавания простейших
изображений и получил удовлетворительные результаты.
При этом, однако, не удалось «научить» систему само-
настраиваться и самообучаться. Пандемониум оказался
неспособным вырабатывать свои собственные тестовые
критерии.
Чуть позже Селфриджа интересную модель распозна-
вания образов, способную обучаться на опыте, выдвинул
Франк Розенблат. Эту систему, названную персептроном
(рис. 28),он построил из пороговых элементов, моделирую-
щих работу нервных клеток-нейронов. Электронная мо-
дель нейрона представляет собой пороговый элемент,
управляемый несколькими входами-сигналами, одни из
которых оказывают возбуждающее, другие тормозя-
щее воздействие. Каждый нейрон имеет один выход,
соответствующий аксону реального нейрона.
Персептрон имеет узлы трех типов. Сенсорные с-уз-
лы — это светочувствительные детекторы, так же, как и
демоны изображения у Селфриджа. С-узлы произволь-
ным образом соединяются в ассоциативных а-узлах, кото-
рые выполняют то же назначение, что и вычислительные
демоны пандемониума, с той лишь разницей, что а-узлы
вычисляют случайные свойства изображений. Если не-
которые a-узлы в процессе работы оказываются малоэф-
фективными, они аннулируются, после чего снова случай-
ным образом устанавливается новый набор соединений
с с-узлами. Выходы a-узлов подсоединены к узлам реак-
ции — p-узлам, которые эквивалентны демонам пони-
мания.
Основа алгоритма обучения персептрона с помощью
учителя основана на изменении уровня сигналов (весовых
коэффициентов) синапсов при получении в p-узле направ-
ленного ответа о принадлежности изображения к дан-
ному классу.
Несмотря на большие надежды, возлагавшиеся на
идею персептрона и алгоритм его обучения, он оказался
неспособен распознавать сколько-нибудь сложные изо-
16S
бражения главным образом из-за чрезвычайно длитель-
ной подгонки весовых коэффициентов синапсов в процес-
се обучения.
Модели нейрона, используемые в персептроне, рас-
сматривали его как пороговый элемент, а синапсы — как
подводящие соединения. Так что «настройка» нейрона
заключалась в изменении уровня возбуждающего или
тормозящего сигнала синапса по команде учителя.
В системе персептрона не было забывания. Забы-
вание, заложенное в синапсе, должно позволить в какой-
то мере осуществлять автоматическую подгонку весовых
коэффициентов.
По аналогии со звучными названиями моделей для
распознавания образов, я бы назвал модель с забыванием
«фогетрон» (от английского to forget — забывать).
Фогетрон — к сожалению, не панацея от всех бед,
с которыми сталкиваются автоматические анализаторы
изображений. В его идеологии тоже не все ясно. Главная
задача, решение которой остается неопределенным, за-
Рис. 28. Простой персептрон
166
ключается в том, как же все-таки заставить фогетрон
сохранить в обобщенном эталоне наиболее важные для
анализа признаки изображения
Здесь, по-видимому, необходимо вводить вычисли-
тельные демоны, которые бы выделили на изображении
контуры, узлы, текстуры — все те признаки, о которых
мы подробно говорили во второй главе.
Многое еще не решено в проблеме автоматического
анализа изображений. Вопросов значительно больше, чем
ответов. Но тем не менее во мне крепнет убеждение,
что если эта проблема и будет решена в сколько-нибудь
общем виде, решение найдется на пути моделирования
человеческой памяти.
Проблема ждет «безумную идею».
Отступление пятое.
ОБ АНАЛИЗЕ ПРОШЛОГО И СИНТЕЗЕ
БУДУЩЕГО
Мы уже говорили, что человеческая психика обладает
удивительным свойством забывания. Это качество отли-
чает человека от вычислительной машины, оно необходи-
мо не только для обучения, его смысл глубже Забывание
помогает человеку быстро приспосабливаться к неожи-
данным изменениям окружающего мира.
Всего пять лет назад стал стремительно меняться
привычный нам мир лозунгов, славословия, показухи и
лжи. Одновременно мы сами тоже начали трансформи-
роваться во времени Для того чтобы оценить эти сдвиги
в себе, а оценивать необходимо, приходится пристально
вглядываться в прошлое и с трудом, но вспоминать,
какими мы там были.
Да, мы уже начинаем более откровенно разговаривать
друг с другом, становимся нетерпимы к фальши, мы еще
иногда оглядываемся, осторожно выбираем слова, но
спорим, разговариваем же* Учимся думать, как младенец
учится ходить. За эти пять лет я прочитал газетных и
журнальных публикаций больше, чем за всю предыдущую
жизнь.
Однако когда пересекаешь турникеты проходных на-
ших предприятии и объединении, возникает двойственное
ощущение, будто трепет, горение новой жизни кончается
167
у проходной, будто в НИИ, КБ и на заводы перестройке
еще не выписан пропуск
Столько же времени проводят инженеры на овоще-
базах, так же кладутся на полки новые разработки, тот же
многократно осужденный вал торжествует на заводах,
те же указания идут и идут потоком из министерств,
те же скоропалительные, непродуманные принима-
ются решения Одним словом, почти то же, что и
прежде
Зимой 1988 года я отправился в командировку в
Актюбинск Этот город на необозримой сотневерстной
границе между Европой и Азией, где в вихре времен
смешались казахи, русские, украинцы, евреи, немцы По-
волжья цыгане, татары где в городском ресторане
по провинциальному искренне значится в меню вместо
«порционные блюда» — «вкусно и питательно», а вместо
«дежурные» — «сытно и недорого», где в центральной
гостинице двухкомнатный номер, называемый «люкс»,
с разбитым зеркалом в туалете и неработающим телеви-
зором стоит четыре с полтиной в сутки, этот город на
многие годы оставался для меня каким-то символом
Может быть символом надежды Впрочем, даже и не
город вовсе, а производственное объединение «Актюб-
рентген».
Завод рентгеновской аппаратуры появился там в 41-м,
когда вывезли сюда в спешном порядке из Москвы рент-
геновские мастерские со станками, оборудованием и спе-
циалистами Всю воину за од делал минные взрыватели
и военно-полевые рентгеновские аппараты. Московские
специалисты, как и все в ту пору, работали на износ,
не распаковав до конца чемоданов, и ждали возвраще-
ния Товарищи по работе да старые привычные вольт-
метры и сверкающие полированной медью высоковольт-
ные разрядники были единственными что связывало
их с далек и Москвой
Но в столицу вернулись не все. Кое-кто оброс забота-
ми, обзавелся семьями и остался в Актюбинске Говорят,
что от этих людей пошла традиция относиться к заводу как
к дому родному В крупных городах такого не встре-
тишь
В каждый приезд я заставал здесь разные новые
увлечения То все цехи вдруг начали бурно выпускать
стенгазеты со стихами и дружескими шаржами и устраи-
вать соревнования, чья лучше и смешнее, потом вдруг
168
увлеклись коллективными рыбалками и выездами за
город с семьями и друзьями То во всех курилках и
коридорах устанавливались игральные автоматы, всюду
появлялись нарды, какой-то хитрый бильярд, где гоняют
не шары, а крупные деревянные шайбы После работы
по три часа не расходились, все играли.
Затем пришла очередь микрокалькуляторов. Отечес-
твенных тогда еще не существовало, добывали зарубеж-
ные. Ездили в Москву, покупали за свои деньги в комис-
сионках. Сумели выписать для завода десяток японских
Мои приятель Олег Степанович Чистяков пришел однаж-
ды ко мне в девять вечера, возбужденный и счастливый
Он признался, что 600 рублей выданных ему женой на
покупку шубы, спустил на программируемый калькуля-
т< р фирмы «Хьюлет-Паккард» До двух ночи мы с ним
развлекались, нажимая клавиши и восхищаясь.
Творческий коллектив разработчиков, сложившийся
за эти годы, как-то умудрялся поддерживать продукцию
завода на вполне приличном уровне даже в самые глухие
времена застоя Здесь не ощущалось моек >вского не-
терпения, погони за успехом, той постоянной спешки, что
изматывает душу В конструкторском бюро завода на 300
сотрудников не было ни одного кандидата наук, хотя
некоторые исследования вполне заслуживали ученой сте-
пени.
То же самое и с изобретениями В каждый прибор
закладывалось несколько самобытных, оригинальных
идеи при полном отсутствии авторских свидетельств.
Попытки делались, но актюбинцы малодушно отступали
перед стеной инструкции и бумажной волокиты.
Даже к выпуску ширпотреба — товаров народного
потребления завод отнесся по-особому. Решили изго-
тавливать детские игрушки Организовали специальный
цех, отдельное КБ, объявили конкурс на лучшую игрушку,
ск жструировали конвейер. Сами придумывали, ездили
по стране, разыскивали где-то старые забытые игры:
каллах, уголки, математические загадки Теперь ежегодно
выпускается игрушек на 15 млн. руб. Актюбинские «фут-
бол» и «хокей» знают по всей стране. Даже за границу
продают
Вдохновителем и бесспорным лидером там многие
годы остается директор Игорь Порфирьевич Шку-
ренко. При этом он так и не превратился в едино-
личного диктатора, что случается очень редко. Все
169
основные решения до сих пор принимаются коллегиаль-
но Но уже принятые выполняются неукоснительно.
Я ехал в командировку, снедаемый желанием выяснить,
как развернулся Шкуренко в перестройке, появились ли
ощутимые, зримые ее приметы. Я ехал в поисках
надежды.
Изменения были Игральные автоматы, те самые, кото-
рые уже долгие г< ды пылились в кладовках цехов и
отделов, бодро позвякивали по всему гсроду в фойе
кинотеатров и кафе. Завод сдал их в аренду бригаде
заводских умельцев, поручив им обслуживание, и получал
прибыль. Конструкторское бюро взяло на себя ремонт
бытовой радиоаппаратуры населения, и тоже не без
выгоды.
Когда я вошел в кабинет директора, Игорь Лорфирье-
вич договаривался по телефону с председателем облис-
полкома о квартире для городского кабинета психо-
логической разгрузки Двух специалистов: психолога и
невропатолога уже нашли. Раздобыли и медицинское обо-
рудование для оснащения кабинета Дело оставалось за
помещением Кооператив готов был оплатить стоимость
квартиры и амортизацию оборудования. Скромно по-
смеиваясь моему изумлению, Шкуренко рассказал, что
при заводе организовано двенадцать кооперативов, кото-
рые приносят заводу 400 тыс. руб в год чистой прибыли.
Одни работают в третью смену на заводских станках,
производят детали для заводской программы, другим
станки отданы в аренду Организован семейный подряд
в бывшем до сих пор убыточным подсобном хозяйстве
за юда До конца этого года кооперативов должно быть
уже двадцать
Начались переговоры с финскими фирмами по сов-
местному производству рентгеновских аппаратов для
стоматологии, кое-что делается с чехословацкой фирмой
«Хирана».
— Учимся,— говорил Игорь Порфирьевич,— учимся
помаленьку деньги зарабатывать. И валюта очень нужна
для новых технологии Вот бы нам еще от невыгодной
продукции избавиться
Мы тут же сцепились с ним, поскольку «невыгодная»
для завода продукция была крайне не бходима отече-
ственному здра ^сохранению Но как сделать ее выгод-
ной заводу, мы придумать не могли
И я понял, что как бы ни сопротивлялся, сколько бы
170
ни жаловался в министерство он все-таки снимет эту
продукцию из плана
После той поездки на завод «Актюбрентген» меня
не покидает ощущение, что все в наших собственных
руках, что все может, должно получиться, если научиться
хотеть. Я не обладаю достаточными экономическими
знаниями, чтобы предлагать детализиро! энные оптималь
ные модели развития нашей системы,но я твердо уверен,
что никакие бюрократические препоны, никакие бумаж-
ные горы не остановят движения, если каждый будет
реально в нем участвовать И даже у нас, инженеров
периода застоя, еще есть шанс.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
А ЧТО ЖЕ ЗАВТРА!
Во всем мне хочется дойти
до самой сути
В работе, в поисках пути,
В сердечной смуте.
Все время схватывая нить
Судеб собь тий.
Жить, думать, чувствовать,
любить
Свершать открытья.
Б ПАСТЕРНАК
Разбудил ли я чье-нибудь любопытство? Восхитился ли
кто-то чудесами современной интроскопии? Заинтересо-
вался ли чей-нибудь пытливый ум проблемами, кото-
рые я пытался нарисовать в этой книге? Задумался ли
кто-то над нелегкой судьбой инженера-разработчика?
Если да, то я выполнил поставленную перед собой
задачу.
А время движется в одну сторону — в будущее
Страна вступает в этап интенсивной перестройки, этап,
пожалуй, наиболее важный для каждого из нас со времен
17-го года. Если мы выдержим, я уверен, откроются
новые горизонты для развития всех наук, в том числе
и для моей любимой интроскопии
Революция в области развития медицинской интро-
скопической техники продолжается Не так легко пред-
видеть, что ждет нас впереди, будущее всегда богаче
любой фантазии, даже основанной на научных предпо-
сылках.
Можно утверждать, например, что ЭВМ ближайшего
будущего в считанные секунды будет анализировать дея-
тельность человеческого организма по сотням показате-
лей и определять здоров он или болен. Можно ждать,
что обученная соответствующим образом, она сможет пе-
речислить вероятные причины отклонений от нормы тех или
иных параметров и даже рекомендовать план лечения
Однако тот, кто думает, что когда-нибудь профессия
настоящего врача окажется ненужной, что ее заменят
машины, ошибается Так же как никогда не сможет
машина гениально сочинять стихи или музыку Потому
172
что есть недоступные машине категории: талант, вдохно-
вение, интуиция, в нашей области —— психологическая
общность с пациентом
ЭВМ, даже умопомрачительная ЭВМ, будущего
всегда останется электронным ассистентом врача Пло-
хого врача она избавит от ошибок и не нимательности
(но хочется верить, что в будущем таких врачей не оста-
нется), хорошему во многом ускорит работу, сделает
ее неизмеримо более точной.
Можно представить, что с помощью ЭВМ мы станем
в ближайшем будущем наблюдать объемные трехмерные
изображения внутренних органов в реальном масштабе.
Взаимное совмещение разнородных изображении, вь-
полненных в разных диапазонах излучений, например
в рентгеновском и радиочастотном диапазоне ЯМР,
позволит обнаруживать доселе неопределимые забо-
левания.
Можно предположить наконец, что медицинская ин-
троскопия вскоре вступит в новую для нее область — об-
ласть количественного анализа. Вместо качественной те-
невой картины будущий диагност будет иметь дело с
изображениями пространственного распределения от-
дельных элементов и соединении в организме. Это позво-
лит диагностировать заболевания на клеточной доклини-
ческой стадии.
При этом изображение как особая форма информа-
ции, воспринимаемой высокоорганизованной живой ма-
терией, вовсе не потеряет своего значения Поэтому
неразгаданные преимущества человеческого мозга перед
прямолинейным интеллектом вычислительной машины
долго еще будут волновать и томить исследователей и
ученых.
Мы и впредь будем упорно искать и выстраивать
электронные модели живого мозга, пытаясь научить ма-
шину человеческому простому искусству: легко узнавать
и трудно забывать.
Решим ли мы эту задачу в обозримом будущем ? Я ду-
маю, что в общем виде — вряд ли Однако первые авто-
маты по распознаванию конкретных образов внешнего
мира появятся еще в этом тысячелетии И наиболее веро-
ятными из них явятся системы для автоматического ана-
лиза медицинских интроскопических изображении
Вскоре будут созданы автоматизированные диагнос-
тические центры, обеспечивающие в считанные часы
173
постановку самых сложных диагнозов. Строительство та-
ких центров уже ведется в нашей стране.
В лечебных учреждениях исчезнут отдельные кабине-
ты для рентгеновских исследований, отделения для изо-
топной диагностики, ультразвуковых исследований, а поя-
вятся объединенные диагностические отделения, в кото-
рых будут сосредоточены все современные методы меди-
цинской интроскопии. И врачи перестанут быть рентге-
нологами, ультразвуковиками, они станут диагностами.
Все это будет, будет, если не случится война, если
человечество не уничтожит само себя атомной бомбой,
аварией, подобной чернобыльской, экологической катас-
трофой. Все это обязательно будет, но скорость прибли-
жения этого будущего зависит от нас с вами.
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ................................................. 3
Глава 1. СВЕТ
АККОРДЫ МУЗЫКИ МИРОВ .	.8
Да будет свет!.............................. .	.	8
«Это драма, драма идей!» ...	  12
Из бесконечности в бесконечность......................... 18
«Моих ушей коснулся он...».............................   24
Отступление первое. Подлежишь обсуждению................. 27
Глава 2. ИЗОБРАЖЕНИЕ
«СНОВА ЖАДНЫМИ ОЧАМИ СВЕТ ЖИВИТЕЛЬНЫЙ Я ПЬЮ» ЗВ
Страшный дар доктора Сегелиеля.........................   38
Конечная веха о цепи эволюции .	,	.42
«Нас тешат блестки и обманы...».......................... 48
«С поверхности тел непрерывно тонкие ткани вещей и фигуры их
тонкие льются».........................................   56
Отступление второе Разработчик! Звучит ли это гордо?	60
Глава 3. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
ЧТОБ ПОЗНАТЬ КРАСУ ВСЕЛЕННОЙ............................. 70
Визуализация .	  70
Новые профессии старушки-рентгенотехники................. 75
Фантазии Станислава Лема ................................ 83
Цифровая интроскопия . .	............ . .	89
Отступление третье Как поднять планку?	.	.107
Глава 4. СИНТЕЗ
ПОВЕРИЛ Я АЛГЕБРОЙ ГАРМОНИЮ . .	............116
Как разрезать человека поперек и не пролить крови .	116
Нобелевская премия 1979 года .	...	123
Универсальный метод интроскопии......................... 129
Отступление четвертое. Эпитафия анонимке .	....	140
Глава 5 АНАЛИЗ
ВЕЛИЧАЙШЕЕ ИЗ ЧУДЕС ПРИРОДЫ............................. 148
Автоматическая классификация изображений . .	. .	148
О пользе забывания	. .	155
Фогетрон — универсальный забыватель	161
Отступление пятое. Об анализе прошлого и синтезе будущего 167
заключение а что же завтра?........................ .	172
Научно-популярное издание
Николай Николаевич Блинов
ВСЕВИДЕНИЕ БЕЗ ЧУДЕС
Этюды об интроскопии
Главный отраслевой редактор В. П Демьянов
Редактор С. П. Столпник
Мл. редактор М Б. Гришина
Худож. редактор М А Бабичева
Художник Н. В Беляева
Техн, редактор Н В Клецкая
Корректор С. П. Ткаченко
ИБ № 10771
Сдано в набор 29 01 90 Подписано к печати 20 08.90.
Формат бумаги 84X10В и. Бумага кн -журнальная Гарнитура журнально-рубле-
ная Печать высокая Усл. печ. л 9,24 Усл. кр.-отт 9,56
Уч.-изд. л. 9,6В.
Тираж 50000 экз. Заказ 0-62
Цена 40 к. Издательство «Знание*- 10IB3 5 ГСП,. Москва
Центр, проезд Серова, д 4 Индекс заказа 907719
Отпечатано с готовых диапозитивов Головного предприятия РПО «Полиграфкнига* на
Киевской книжной фабрике, 252054, ул. Воровского, 24.