Раймонд Ваан Дамадьян (16 марта 1936 г. - 3 августа 2022 г.) был американским врачом, практикующим врачом и изобретателем первой сканирующей машины ядерного магнитного резонанса (ЯМР). [1] [2] [3] [4]
Исследования Дамадьяна натрия и калия в живых клетках привели его к его первым экспериментам с ядерным магнитным резонансом (ЯМР), которые побудили его впервые предложить МР-сканер тела в 1969 году. Дамадьян обнаружил, что опухоли и нормальные ткани можно отличить in vivo с помощью ядерного магнитного резонанса. резонанс (ЯМР) из-за их длительного времени релаксации , как T 1 ( спин-решеточная релаксация ), так и T 2 ( спин-спиновая релаксация ). Дамадиан был первым, кто провел сканирование всего тела человека в 1977 году для диагностики рака . Дамадиан изобрел аппарат и метод безопасного и точного использования ЯМР для сканирования человеческого тела, метод, ныне хорошо известный как магнитно-резонансная томография (МРТ). [5]
Дамадиан получил несколько наград. В 2001 году программа премии Лемельсона-MIT вручила Дамадиану премию в размере 100 000 долларов за выдающиеся достижения как «человеку, который изобрел сканер МРТ». [6] Он продолжал сотрудничать с Уилсоном Грейтбахом , одним из первых разработчиков имплантируемого кардиостимулятора, для разработки кардиостимулятора, совместимого с МРТ. Институт Франклина в Филадельфии наградил работу Дамадьяна в области МРТ премией Бауэра в области бизнес-лидерства. [7] Он также был назван Рыцарями Вартана 2003 года «Человеком года». [8] Он получил Национальную медаль технологий в 1988 году и был занесен в Национальный зал славы изобретателей в 1989 году. [9]
Раймонд Ваан Дамадян ( армянский : Ռայմոնտ Վահան Տամատեան ) родился в Нью-Йорке , в армянской семье. [10] [11] [12] Его отец Ваан был фотогравером , иммигрировавшим из нынешней Турции , а его мать Одетта (урожденная Язеджян) была бухгалтером . [13] [12] [14] Он получил степень бакалавра математики в Университете Висконсин-Мэдисон в 1956 году и степень доктора медицины в Медицинском колледже Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке в 1960 году. Он изучал игру на скрипке в Джульярдской школе. В течение 8 лет [15] играл в теннисных соревнованиях Кубка Дэвиса среди юниоров . [16] [17]
Он познакомился со своей будущей женой Донной Терри, когда работал тренером по теннису. Она пригласила его на крусейд Билли Грэма в 1957 году в Мэдисон-Сквер-Гарден , и он откликнулся на призыв к алтарю . Рэймонд и Донна поженились через год после того, как он окончил медицинскую школу [16] , и у них родилось трое детей. Рэймонд рассказал, что впервые заинтересовался выявлением рака, когда, будучи 10-летним мальчиком, он увидел, как его бабушка по материнской линии, с которой он был очень близок, мучительно умирала от рака молочной железы . [18]
Ранние работы Дамадьяна по ЯМР касались исследования ионов калия внутри клеток. [19] Он обнаружил, что время релаксации калия было намного короче по сравнению с водными растворами ионов калия. Это предполагало, что калий не был свободным, а находился в комплексе с противоионами «с фиксированным зарядом», как он определил ранее. [20]
Он и другие исследователи независимо исследовали сигналы 1 H ЯМР в клетках и обнаружили, что время релаксации намного короче, чем в дистиллированной воде. Это соответствовало упорядочению значительной части воды за счет адсорбции на поверхности макромолекул . Дамадиан предсказал, что раковые клетки будут иметь более длительное время релаксации как из-за разупорядочения злокачественных клеток, так и из-за повышенного уровня калия в них, поскольку ионы калия будут «разрушать структуру» упорядоченной фракции воды. [ нужна цитата ]
В статье 1971 года в журнале Science [21] профессор Медицинского центра SUNY Downstate Дамадиан сообщил, что опухоли можно обнаружить in vivo с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР) из-за гораздо более длительного времени релаксации, чем нормальная ткань. Он предположил, что эти различия можно использовать для выявления рака даже на ранних стадиях, где он наиболее поддается лечению, хотя более поздние исследования обнаружат, что эти различия, хотя и реальны, слишком изменчивы для диагностических целей. Однако Дамадиан в своей основополагающей статье утверждал только, что его метод является инструментом обнаружения , не претендуя на роль диагностического инструмента, но намеревался обеспечить неинвазивный способ обнаружения рака и мониторинга эффективности его терапии. [ нужна цитата ]
В 1974 году он получил первый патент в области МРТ, запатентовав концепцию ЯМР [22] для обнаружения рака после подачи заявки в 1972 году. Как отмечает Национальный научный фонд , «патент включал идею использования ЯМР для диагностики рака». «сканировать» человеческое тело, чтобы обнаружить раковую ткань». [23] Однако в нем не описан метод создания изображений на основе такого сканирования или то, как такое сканирование может быть выполнено. [24] Однако признание Дамадьяном того, что время релаксации ЯМР можно использовать для различения различных типов тканей и злокачественных тканей, является тем, что дает МРТ отличие от типов тканей.
В 1950-х годах Герман Карр сообщил [25] о создании одномерного магнитно-резонансного (МР) изображения. Вдохновленный отчетом Дамадьяна о потенциальном медицинском использовании ЯМР, Пол Лотербур расширил технику Карра и разработал способ создания первых МРТ-изображений в 2D и 3D с использованием градиентов. Питер Мэнсфилд из Ноттингемского университета затем разработал математический метод, который позволил бы сканированию занимать секунды, а не часы, и давать более четкие изображения, чем у Лаутербура. В то время как Лаутербур и Мэнсфилд сосредоточили свое внимание на животных и человеческих конечностях, Дамадиан построил первый аппарат МРТ всего тела [26] и произвел первое сканирование человеческого тела с помощью полной магнитно-резонансной томографии («МРТ»), хотя и с использованием техники «сфокусированного поля». это значительно отличается от современных изображений.
Согласно статье в Wall Street Journal , [27] первоначальные методы Дамадьяна были несовершенны для практического использования, [26] он полагался на пошаговое сканирование всего тела и использовал скорость релаксации, что оказалось неэффективным индикатором. раковой ткани. Однако в той же статье отмечалось: «Тем не менее, его наблюдение различий Т 1 и Т 2 в раковой ткани стало моментом Эврики для Пола Лаутербура ». Более того, основополагающая статья Дамадьяна [21] зафиксировала в Таблице 2, что время релаксации Т 1 было различным, за пределами экспериментальной неопределенности, во всех его образцах из разных здоровых тканей: прямой мышцы, печени, желудка, тонкой кишки, почек и мозга. Это впервые открыло путь к точной визуализации мягких тканей тела; Рентгеновская визуализация была крайне недостаточна для анализа мягких тканей, поскольку разница в поглощении была очень маленькой (<4%). Поэтому, когда в судебном деле «Фонар против General Electric» адвокаты GE сделали то же заявление о том, что время релаксации также увеличивается в нераковых тканях и поэтому не является хорошей диагностикой, адвокаты Фонара ответили, что несправедливо наказывать Дамадяна за его методы. обнаружил даже больше особенностей, чем предполагал. Действительно, даже сегодня 90% МРТ-сканирований пациентов дают изображения, которые зависят от релаксации, либо Т 1 -, либо Т 2 -зависимые изображения.
3 июля 1977 года было проведено первое МРТ-исследование тела человека [28] (первое сканирование человека было выполнено командой Питера Мэнсфилда в Ноттингеме годом ранее на пальце коллеги-автора Эндрю Модсли). Создание одного изображения: 106- воксельного поточечного сканирования грудной клетки Ларри Минкоффа заняло почти пять часов . Изображения были элементарными по современным меркам. Дамадьяну вместе с коллегами Ларри Минкоффом и Майклом Голдсмитом потребовалось семь лет, чтобы достичь этой точки. Они назвали свою первоначальную машину «Неукротимый», чтобы передать дух их борьбы за то, что многие считали невозможным, хотя ни одна система никогда не будет использовать метод Дамадиана. Его техника визуализации так и не стала практически применимым методом и поэтому никогда не использовалась в том виде, в котором мы ее знаем сегодня.
Его патент последовал за слухами, уже ходившими по научному сообществу, о предложенной Лаутербуром идее использования ЯМР in vivo (все еще в человеческом теле, устройстве визуализации). Однако в 1969 году Дамадиан ранее предложил ЯМР как метод внешнего сканирования внутренних раковых опухолей в организме, то есть in vivo :
Хотя позже это оказалось невоспроизводимым, в своей научной статье 1971 года Дамадиан продемонстрировал разные сигналы ЯМР для опухолей и разных типов тканей: [21]
Это явно оказало влияние, как писал Лаутербур в 1986 году:
Таким образом, именно открытие сильно различающихся времен релаксации привело Лаутербура к стремлению представить эти различия во времени релаксации графически. Без этих различий, неизвестных до работ Дамадьяна, было бы не из чего создавать изображения. Отсюда и книга по истории МРТ, которая включала главы как о Дамадиане, так и о Лаутербуре, глава 8, озаглавленная «Раймонд В. Дамадиан: создатель концепции ЯМР-сканирования всего тела (МРТ) и первооткрыватель различий в релаксации тканей ЯМР, которые сделали это Возможный." [31] В книге подчеркивается важность обоих мужчин:
Машина Дамадьяна сейчас находится в Смитсоновском институте . Еще в 1982 году во всех Соединенных Штатах было несколько МРТ-сканеров; сегодня их тысячи.
В 1978 году Дамадьян основал собственную компанию «Фонар» [32] (что расшифровывалось как «Полевой сфокусированный ядерный магнитный резонанс») для производства МРТ-сканеров, а в 1980 году он выпустил первый коммерческий сканер. Технология «сфокусированного поля» Дамадиана оказалась значительно менее эффективной и более медленной, чем градиентный подход Лаутербура. Его сканер под названием «Неукротимый» продать не удалось. В конце концов Фонар отказался от техники Дамадьяна в пользу методов, принятых Лаутербуром и Мэнсфилдом. [33] Дамадьян и Фонар взыскали гонорары за патенты, принадлежащие Дамадиану. [34] Они договорились со многими крупными компаниями, но дело против General Electric было передано в Федеральный суд , который оставил в силе решение против GE на сумму 129 миллионов долларов за нарушение патентов Дамадьяна. [35] Дамадян сказал, что все деньги, полученные по решению суда, были возвращены в «Фонар» на цели исследований и разработок.
Дамадиан был крупнейшим акционером компании с 8% акций на сумму 6,5 миллионов долларов. [15] Несмотря на то, что ему принадлежало всего 8% акций, он сохранял почти 100% контроль над компанией через отдельный класс акций (класс C), который в 2007 году контролировал только Дамадиан. [36] Позже Дамадиан сотрудничал с Уилсоном Грейтбатчем , одним из первых разработчиков. имплантируемого кардиостимулятора для разработки кардиостимулятора, совместимого с МРТ. Он изобрел систему МРТ стоя и владеет 15 центрами МРТ-сканирования по всей территории Соединенных Штатов. Существует ряд независимых центров МРТ, использующих эту технологию как в США, так и по всему миру. Компания разработала и изготовила первый в мире вертикальный многопозиционный аппарат МРТ, который был признан «Изобретением года» в 2007 году Образовательным фондом Ассоциации владельцев интеллектуальной собственности. [37]
Дамадиан всю жизнь был христианином. [38] В ходе дебатов Билла Ная и Кена Хэма 4 февраля 2014 года Дамадиан был одним из учёных, которые записали на видео свои убеждения в креационизме молодой Земли, чтобы президент «Ответов в Бытии» Кен Хэм мог процитировать его. [39] [40]
Дамадиан умер 3 августа 2022 года в возрасте 86 лет от остановки сердца. [41]
Дамадиан получил Национальную медаль в области технологий в 1988 году и был занесен в Национальный зал славы изобретателей [26] в 1989 году. Его оригинальный МРТ-сканер всего тела был передан Смитсоновскому институту в 1980-х годах и сейчас находится в аренде и выставлен на выставке в Национальный зал славы изобретателей в Огайо. [42] В 2001 году программа премии Лемельсона-MIT присудила Дамадиану премию в размере 100 000 долларов США за выдающиеся достижения как «человеку, который изобрел сканер МРТ». [6]
Институт Франклина в Филадельфии наградил работу Дамадьяна в области МРТ премией Бауэра за лидерство в бизнесе . В 2003 году он был назван « Рыцарями Вартана» «Человеком года». В сентябре 2003 года он был удостоен премии журнала The Economist за инновации в области биологических наук . [42]
В 2003 году Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена Полу Лотербуру и сэру Питеру Мэнсфилду за открытия, связанные с МРТ. Хотя правила Нобелевской премии допускают разделение премии между тремя лауреатами, Дамадьяну премию не вручили. Споры о том, кто и какую роль сыграл в разработке МРТ, продолжались за годы до объявления Нобелевской премии, и многие в научном сообществе считали, что Нобелевская премия за МРТ не присуждалась так долго из-за дебатов о роли Дамадьяна. в его развитии. [27]
Дамадиан сказал, что заслуга должна принадлежать «мне, а затем Лаутербуру», и Лаутербур чувствовал, что только он должен получить признание. В 1997 году Национальная академия наук составила график основных этапов МРТ, и четыре из 12 в первоначальном проекте были приписаны Дамадиану. При последней публикации в 2001 году, дольше, чем когда-либо публиковалась любая другая публикация в этой серии, ни одна из вех не была приписана Дамадиану. В тексте говорилось, что методы Дамадьяна «не оказались клинически надежными в обнаружении или диагностике рака ». [27] После того, как адвокаты Дамадяна направили в НАН письмо с угрозами, текст на сайте НАН был отредактирован, но не к удовлетворению Дамадяна. Дамадиан сказал в 2002 году: «Если бы я не родился, существовала бы МРТ? Я так не думаю. Если бы Лаутербур не родился? Я бы туда попал. В конце концов». [27]
Газета «Нью-Йорк Таймс» писала:
Этот вопрос стал предметом спора между доктором Дамадьяном и доктором Лаутербуром и уже много лет известен в академических кругах, причем некоторые опасаются, что Нобелевский комитет вообще откажется от магнитно-резонансной томографии из-за предполагаемого отвращения шведов к магнитно-резонансной томографии. спорные открытия. Доктор Лаутербур, 74 года, не в добром здравии, и комитет, возможно, решил, что его премия, которая не может быть вручена посмертно, должна быть присуждена за открытие сейчас или никогда». [35]
После объявления о присуждении Нобелевской премии Лотербуру и Мэнсфилду в период с октября по ноябрь 2003 года специальная группа под названием «Друзья Раймонда Дамадяна» (сформированная компанией Дамадяна FONAR [43] ) дважды разместила полностраничную рекламу в The New York Times . The Washington Post , The Los Angeles Times и одна из крупнейших газет Швеции Dagens Nyheter протестуют против его исключения с заголовком «Позорная ошибка, которую необходимо исправить» [ 44] в попытке заставить Нобелевский комитет изменить свое мнение и предоставить ему часть премии. [15] [45]
Дамадьян предположил, что Лаутербуру и Мэнсфилду следовало отказаться от Нобелевской премии, если Дамадьян не получит совместного признания. Дамадьяна поддерживали различные эксперты по МРТ, в том числе Джон Трок Уотсон, Юджин Фейгельсон, В. Адриан Парсегян, Дэвид Старк и Джеймс Мэттсон. [ нужна цитация ] Обозреватель New York Times Хорас Фриланд Джадсон раскритиковал такое поведение, отметив, что «не существует Нобелевской премии за нытье» и что многие достойные кандидаты, которые, возможно, имели более высокие претензии, чем Дамадиан, такие как Лиз Мейтнер , Освальд Эйвери и Джоселин Беллу ранее было отказано в получении Нобелевской премии. [46] Однако ему пришлось признать, что Эрвин Чаргафф , чьи два правила сыграли важную роль в открытии структуры ДНК , очень громко высказывался о своем упущении, а Фред Хойл был разгневан исключением Джоселин Белл . [ нужна цитата ]
Другие отмечали, что, хотя Дамадиан выдвинул гипотезу о том, что время релаксации ЯМР можно использовать для обнаружения рака, он не разработал (и не предложил) нынешний способ создания изображений. [24] Поскольку Нобелевская премия была присуждена Лаутербуру и Мэнсфилду за разработку ядерно-магнитно-резонансной томографии , исключение Дамадьяна имеет больше смысла. Некоторые считали, что ученые-исследователи встали на сторону Лаутербура, потому что он был одним из них, в то время как Дамадиан был врачом, получившим большую прибыль от своих первых патентов. [27] Чарльз Спрингер, эксперт по МРТ в Университете здравоохранения и науки штата Орегон, сказал, что если бы был проведен опрос академического сообщества, большинство из них согласилось бы с выводами Нобелевского комитета . [35] А Мэнсфилд написал в своей автобиографии, что «человеком, который действительно упустил» возможность получить премию, был Эрвин Хан за его вклад в принципы спинового эха . [47]
Химик Джордж Кауфман утверждал, что Дамадиан заслужил Нобелевскую премию:
Несомненно, и Дамадиан, и Лаутербур внесли большой вклад в развитие МРТ-визуализации и сканирования. Без открытий Дамадьяна по релаксации, которые показали четкое различие между тканями и, в частности, таким серьезным заболеванием, как рак, не было бы причин развлекаться или даже рассматривать метод отображения различий в релаксации, чтобы их можно было визуализировать в виде изображения. Более того, за исключением различий в релаксации, обнаруженных Дамадьяном, не было бы никаких оснований ожидать, что такое изображение покажет что-либо, т.е. что существует какой-либо контраст ЯМР ткани, с помощью которого можно создать изображение.
Наука и технология — это два совершенно разных предприятия. Наука – это отрасль знаний, посвященная сбору фактической информации и пониманию природных явлений. Оно предшествует технологии, а без него технология не может развиваться. Без новых научных знаний о природных явлениях не могут быть созданы новые технологические методы эксплуатации и использования тайн природы. Новая научная информация обязательно является первым шагом.
Более того, нет сомнений в том, что основополагающее открытие Дамадьяна предшествовало разработкам Лотербура. [48]
Философ Майкл Руз, писавший для Института Метанексус, предположил, что Дамадиану могло быть отказано в Нобелевской премии из-за его креационистских взглядов, заявив:
Меня съеживает мысль о том, что Раймонду Дамадяну было отказано в справедливой чести из-за его религиозных убеждений. Наличие глупых идей в одной области не является веской причиной отрицать ценность великих идей в другой области. Не говоря уже о том, что на этот раз ученые-креационисты подумают, что есть веские основания полагать, что они являются объектами несправедливого обращения со стороны научного сообщества. [49]
Сам Дамадиан сказал: «До того, как это произошло, никто никогда не говорил мне: «Они не дадут вам Нобелевскую премию по медицине, потому что вы ученый-креационист». Если люди активно вели кампанию против меня из-за этого, я никогда об этом не знал». [26]
В своих мемуарах « Одаренный разум» 2015 года Дамадьян предположил, что Нобелевский комитет, возможно, отклонил его из-за его религиозных убеждений. [50]