הרופא שראה את הנולד

"החלק הקל ביותר בכל ניסוי מתמשך הוא הרעיון. היישום שלו קשה יותר, והדבר הקשה מכולם הוא השגת מימון. הסיפור שלנו הוא של ניסוי שהתפתח תוך כדי שאנו מגששים את דרכנו במשך יותר מ-18 שנים, ושרוב התצפיות החשובות בו היו מקריות, לא מתוכננות". כך כתב הרופא הבריטי איאן דונלד (Donald) ב-1974, במאמר על פיתוחו של מה שהוא כינה אז "הסונאר הרפואי". למאמר עצמו הוא נתן את הכותרת "אפולוגיה" – התנצלות, מחווה לנאום ההגנה המפורסם של הפילוסוף היווני סוקרטס, והוסיף בהקשר זה כי הוא מקווה שסופו שלו יהיה שונה, מאחר שנאום ההגנה של סוקרטס הוביל בסופו של דבר להרשעתו בכפירה ולהוצאתו להורג.

הרעיון קל, היישום קשה הרבה יותר. דונלד עם דגם מתקדם לזמנו של סורק אולטרסאונד | צילום מתוך מאגר התצלומים של האיגוד הבריטי לאולטרסאונד רפואי 

כושר המצאה

איאן דונלד נולד ב-27 בדצמבר 1910 בקורנוול שבאנגליה, וגדל בעיירה בדרום סקוטלנד, שם אביו עבד כרופא משפחה, כפי שעשה גם אביו של האב. אימו הייתה פסנתרנית, וחינוכו, כמו גם של שתי אחיותיו ואחיו הצעירים ממנו, הושפע מאוד משני הכיוונים – מדע ואמנות. כשהיה בן 14 עברה המשפחה לדרום אפריקה, בחיפוש אחר אקלים נוח יותר עבור אביו, שסבל מבריאות רופפת. דונלד סיים את לימודי התיכון בקייפטאון, המשיך לתואר ראשון באוניברסיטה המקומית וסיים בהצטיינות תואר ראשון במוזיקה, לימודים קלאסיים וצרפתית, למרות אסון שפקד את המשפחה: שני הוריו מתו ממחלות בהפרש של כמה חודשים כשהיה רק בן 16, והילדים גדלו עם אומנת שטיפלה בהם בעזרת כספי הירושה של הוריו.

ב-1930 חזרה המשפחה לבריטניה והתגוררה בלונדון, שם נרשם דונלד ללימודי רפואה בעקבות אביו וסבו. כבר כסטודנט לרפואה גילה כישרון טכני ונטייה לחדשנות, והמציא מכשיר לשטיפת שלפוחית השתן. לאחר שסיים את לימודיו בבית החולים סנט תומס, התחיל להתמחות שם בגינקולוגיה ומיילדות, אך מלחמת העולם השנייה, שפרצה ב-1939 שיבשה את תוכניותיו. הוא התגייס לחיל האוויר הבריטי ושירת כרופא, ואף זכה בעיטור גבורה לאחר שחילץ את אנשי הצוות מתוך מפציץ שהתרסק ועלה באש, נוכח החשש כי הפצצות שבו יתלקחו ויתפוצצו.

לאחר סיום המלחמה השלים דונלד את התמחותו בסנט תומס, ונשאר בבית החולים כרופא ובהמשך גם כמדריך בבית הספר לרפואה. לאחר כמה שנים עבר לבית חולים אחר בלונדון, המרסמית', ובמסגרת עבודתו שוב רתם את כושר ההמצאה שלו ופיתח מכונת הנשמה ייחודית ליילודים ופגים, וכן מכשיר המודד את קצב הנשימה שלהם.

בשנת 1954 עזב דונלד את לונדון וחזר לסקוטלנד, שם קיבל מינוי של פרופסור לגינקולוגיה באוניברסיטת גלזגו. לצד עבודתו הרפואית השוטפת הוא עסק גם במחקר, והתמקד בשימוש בגלי קול כאמצעי לאבחון בגינקולוגיה.

המלחמה שינתה את התוכניות. בית החולים סנט תומס לאחר הפצצה מהאוויר ב"קרב על בריטניה" במהלך מלחמת העולם השנייה | צילום: News UK archives, CC BY-SA 4.0

מגבישים לצוללות

בשנת 1880 גילו שני אחים מצרפת, ז'אק ופייר קירי (Curie) תופעה מעניינת: גבישים שמייצרים זרם חשמלי כשמופעל עליהן לחץ מכני, או לחלופין משנים את צורתם בתגובה לזרם חשמלי. לימים התברר כי גבישים כאלה, שקיבלו את השם פיאזו-אלקטריים, יכולים ליצור גלי קול בתדר גבוה בתוך מים. פייר קירי זנח את התחום כעבור כמה שנים, כדי להתמסר לחקר הרדיואקטיביות עם רעייתו, מארי קירי. אבל הגילוי של האחים, עם הממצא של המתמטיקאי האוסטרי כריסטיאן דופלר (Doppler) כארבעים שנה קודם לכן כי התדירות של הגלים נראית גבוהה יותר כאשר מקור הגלים והגלאי מתקרבים זה אל זה, ונמוכה יותר כשהם מתרחקים, סלל את הדרך לפיתוח מכשיר שיגלה עצמים במים באמצעות מדידת ההחזר של גלי קול.

בעקבות טביעתה של האונייה "טיטאניק" ב-1912 פיתח הממציא האמריקאי רג'ינלד פסנדן (Fessenden) מכשיר שנועד לזיהוי קרחונים במים באמצעות גלי קול כאלה. זמן קצר לאחר מכן פרצה מלחמת העולם הראשונה, והשימוש הנרחב של גרמניה בלוחמת צוללות חייב את מדינות ההסכמה לפתח אמצעי נגד. הבריטים והצרפתים רתמו למשימה כמה מדענים מובילים, בראשם ארנסט רתרפורד (Rutherford) , תלמידו לשעבר רוברט בויל (Boyle) ופול לנז'בן (Langevin), שהיה כעת בעלה השני של מארי קירי, לאחר שפייר נהרג בתאונת דרכים.  

הצוות הזה פיתח מערכת המבוססת על גביש פיאזו-אלקטרי, הפולט גלי קול בתדר גבוה, הרחק מחוץ לטווח השמיעה האנושי, וגלאי שקולט את הגלים החוזרים למכשיר לאחר שפגעו בעצם כלשהו. על פי המהירות שבה הגלים מוחזרים לגלאי אפשר לחשב את המרחק מהעצם שהחזיר אותם. בסקירה מתמשכת של אזור מסוים אפשר לשרטט את פני השטח שלו וגם לזהות עצמים נעים, כמו צוללת.

המערכת, שקיבלה את הכינוי "סונאר" (ראשי תיבות של sound navigation and ranging, ניווט וקביעת טווח בעזרת גלי קול), לא הייתה מוכנה בזמן כדי להשפיע על תוצאות המלחמה, אבל השימוש בה הלך והתרחב בשנים הבאות, וכמובן במלחמת העולם השנייה. המלחמה הזו גם זירזה את פיתוחה של טכנולוגיה דומה עם גלי רדיו באוויר לאיתור כלי טיס, שקיבלה את השם רדאר (RADAR), ובעברית מכונה מכ"מ – מגלה כיוון ומרחק.

זיהוי עצמים במים בעזרת גלי קול. צג הסונאר של נושאת המטוסים האמריקאית "אינטרפיד", המשמשת כיום מוזיאון בעיר ניו יורק | צילום: S-F, Shutterstock

תחושות בטן

דונלד, שכאמור היה ממציא ובעל חוש טכני, התוודע לטכנולוגיית הרדאר כששירת בחיל האוויר, והחל לחשוב על יישומים שלה ברפואה. הוא לא היה הראשון שעשה זאת. כמה רופאים ניסו לרתום את גלי הקול לאבחון מחלות, ואחד הבולטים שבהם היה ג'ון ויילד (Wild), רופא בריטי שעבר לארצות הברית. ב-1950 הוא נפגש עם דונלד בלונדון, והציג לו את הרעיונות שלו. לרוע מזלו, ויילד, כמו חלוצים נוספים בתחום, ניסה להתמקד באבחון גידולים סרטניים באמצעות גלי הקול, אך הטכנולוגיה הבסיסית של שנות ה-50 עדיין לא הייתה מותאמת לאתגר. כדי לעשות את קפיצת המדרגה היה דרוש אדם עם שילוב של כישרונות טכניים ורפואיים, וגם עם המזל לעסוק בתחום הרפואי המתאים.

בתחילת דרכו בגלזגו ביצע דונלד ניתוח כריתת רחם באישה שבעלה היה מנהל בחברה גדולה לייצור דוודים תעשייתיים, ובעקבות ההיכרות הזמין הבעל את הרופא לביקור במפעל. שם התוודע דונלד למכשיר ששימש את טכנאי המפעל לאיתור פגמים וחללים ביציקות המתכת באמצעות מדידת החזר של גלים על-קוליים. כעבור ימים אחדים שב דונלד למפעל כשתא המטען של מכוניתו מלא בדגימות רפואיות של שרירנים, או מיומות (Myomas) – גידולי רחם שפירים – וציסטות (בעברית - כיסתות) שחלתיות שהסיר ממטופלות.

הוא החל לסרוק את הדגימות בעזרת הסורק העל-קולי, והשווה את התוצאות לנתח בשר גדול ששימש רקמת ביקורת. "21 ביולי 1955 תמיד יישאר אחד הימים החשובים בחיי", כתב דונלד. "כל מה שרציתי לדעת היה, בפשטות, אם יש הבדל במאפייני התהודה בגלי קול של המסות השונות. התוצאות היו מעבר לחלומותיי הפרועים ביותר. יכולתי לראות אפשרויות בלי גבול לשנים הבאות".

האמת היא, שלפחות בהתחלה, דונלד היה היחיד – כמעט – שראה את הפוטנציאל של השיטה. הגלאי של חברת הדוודים אפשר לאבחן בקלות יחסית ציסטות גדולות, שהן שלפוחיות של נוזל. אבל בציסטות קטנות או בגידולים כמעט לא היה אפשר להבחין בטכנולוגיה הזו. אבל דונלד האמין בשיטה, והאמין בעבודה יסודית. הוא הצליח לשכנע חברה אחרת, קלווין יוז (Kelvin Hughes), לתרום לו מכשיר על-קולי לניסויים. שיתוף הפעולה לא קידם בהרבה את הניסויים, אבל הוליד מפגש עם מהנדס צעיר בחברה, טום בראון (Brown), ששמע על הניסויים פורצי הדרך והחליט לטלפן לרופא ולהציע את מומחיותו ההנדסית. "זו הייתה שיחת הטלפון הגורלית ביותר בחיי", כתב לימים.

מפגש גורלי. טום בראון ב-1957 (כנראה) עם אב-טיפוס מוקדם של מכשיר אולטרסאונד דו-ממדי | צילום מתוך המאמר, שם פורסם באדיבות האיגוד הבריטי לאולטרסאונד רפואי, ברישיון CC BY-NC 

עבודת צוות

זמן קצר לאחר מכן הצטרף לצוות רופא נוסף, ג'ון מקוויקר (MacVicar), מתמחה בגינקולוגיה אצל דונלד. בראון היה מגיע לבית החולים לאחר יום ארוך במפעל, ומצטרף לשני הרופאים לאחר יום ארוך במרפאות ובחדרי הניתוח, ואז היו שלושתם מתחילים ניסויים מפרכים ולעיתים קרובות מתסכלים: הציוד שהשתמשו בו לא תמיד פעל כשורה, והיה קשה לסמוך על אמינות התוצאות. הסריקות תועדו בסרטי צילום שנהרסו בקלות, מה שהוריד לעיתים לטמיון שעות ארוכות של עבודה. והכי מתסכל, גם כשהמכשור עבד והצילומים פותחו, התוצאות לא היו מספיק ברורות, לא מתאימות לאבחון, ובאופן כללי התקבלו בזלזול כשהוצגו לרופאים אחרים. נראה שרוח הצוות היא שאפשרה לשלישייה להמשיך. "הגאונות של בראון היא שאפשרה את ההתפתחויות הטכנולוגיות העצומות, הודה דונלד, והוסיף כי "אלמלא העזרה הנחושה של מקוויקר, ייתכן שהייתי מוותר על המשך המאמץ". מקוויקר עצמו כתב לימים "לאיאן דונלד היה החזון, לטום בראון הייתה המומחיות, ואני הייתי סוס העבודה. הייתי צעיר מספיק ושאפתן מספיק כדי להבין שאם אעשה את העבודה הזאת זה עשוי להשתלם לי".

העבודה הקשה כללה בין השאר מאמצים לשפר כל הזמן את מהימנות הסריקה ואת הטכנולוגיה. כל ציסטה או גידול שהרופאים נטלו ממטופלות – אז עדיין לא נדרשה הסכמה שלהן לכך – נסרקו לאחר מכן בתוך אמבט מים, והצוות השווה את הסריקה הזו ואת מה שהוא רואה בעין לסריקות שנעשו בגוף המטופלת לפני הניתוח. כך, עקב בצד אגודל, הם שיפרו בהדרגה גם את המִכשור, גם את שיטת הסריקה וגם את האבחון.

פריצת הדרך הגיעה בסוף 1956, כשדונלד בחן מטופלת עם בטן נפוחה מאוד. הרופאים – והוא בכללם – סברו שהסיבה לנפיחות היא מיימת, הצטברות נוזלים בחלל הבטן, וחשדו בגרורות כתוצאה של גידול בבטן. אבל בבדיקה העל-קולית קבע דונלד שהנפיחות אינה מיימת אלא רק ציסטה ענקית. "בסריקה היה אפשר להבחין בבירור בדופן הציסטה, ולא היה שום סימן לבועיות אוויר רבות במעיים, שהיינו מצפים לראות במיימת", כתב דונלד. "הסרתי את הציסטה בניתוח פשוט יחסית והמטופלת התאוששה לחלוטין. האבחנה הצילה את חייה. מכאן כבר לא הסתכלנו אחורה". ההצלחה הזו גם המחישה את היתרון של הבדיקה העל-קולית על פני צילום רנטגן, שהיה מתאים פחות לצילום רקמות עתירות נוזלים והניב אבחנה שגויה שכמעט עלתה בחיי המטופלת. 

מכאן כבר לא הסתכלנו אחורה. דונלד (בחזית) סורק את בטנה של אישה באולטרסאונד הדו-ממדי, מאחור עומד מקוויקר | צילום מתוך המאמר, שם פורסם באדיבות האיגוד הבריטי לאולטרסאונד רפואי, ברישיון CC BY-NC 

הדור הבא

רק ב-1957 התחילו דונלד ועמיתיו להשתמש בטכנולוגיה העל-קולית לבחינת עוברים. כמו התפתחויות רבות אחרות במחקר, גם זה היה במקרה. הם סרקו את בטנה של אישה שסבלה מנפיחות ברחם, ככל הנראה עקב גידול סרטני, כשלפתע ראשו של העובר הופיע בתמונה. עד מהרה הם גילו שקל מאוד לראות בסריקה על-קולית את הגולגולת של העובר, והחלו להשתמש בה באופן שגרתי כמעט לאבחון מנח העובר, בעיקר אצל נשים בעלות עודף משקל, שמבנה גופן הקשה על אבחנה במישוש.

בשנת 1958 פרסמו דונלד, מקוויקר ובראון מאמר מדעי ראשון על השיטה בכתב העת הרפואי החשוב Lancet. במאמר הם פירטו באופן כללי את השיטה וכמה שימושים גינקולוגיים שלה. כמו כן, דנו בקצרה באפשרות לעבור מסריקה חד-ממדית לסריקה דו-ממדית. הסריקה שבה השתמשו עד כה הניבה מעין גרף המשקף הבדלים בהחזר של גלי הקול לאורך קו ישר אחד. בראון ביקש לשכלל את המכשיר כך שהוא "יידע" את הקואורדינטות של כל נקודה על מערכת צירים, וירכיב תמונה דו-ממדית במקום גרף פשוט.

הוא אף הצליח לשכנע את החברה שבה עבד לתקצב את הפיתוח בסכום סמלי, 500 לירות סטרלינג, שהן בערך 10,000 לירות סטרלינג במחירים של ימינו. למרות הסכום המגוחך הוא הצליח לבנות את המכשיר, לאחר שגירד חלקים מכל מקור אפשרי. "לרוב יכולתי לסמוך על רצון טוב (של עמיתים) או לפחות העלמת עין ממסעות הביזה שלי", סיפר לימים. בהמשך שִׁכְלל בראון את המערכת ופיתח סורק אוטומטי, שבו הגלאי נמצא בתוך כדור שהמערכת האוטומטית מעבירה לאורכה ולרוחבה של בטן האישה.

בשנים הבאות הצטרפו רופאים נוספים לצוות של דונלד, לצד רופאים ממדינות אחרות שבאו ללמוד את השימוש ב"סונאר", כפי שדונלד התעקש לקרוא לו, אף שהשם אולטרסאונד הפך נפוץ יותר ויותר. גם אל בראון הצטרפו מהנדסים נוספים, והצוות המוגדל המשיך להרחיב את טווח היכולות של המכשיר ושל הרופאים. ב-1964 עברו כולם לבית חולים חדש בגלזגו, שם כבר הייתה יחידת אולטרסאונד כחלק ממערך הדימות.

עם השנים הרחיבו דונלד וצוותו את טווח השימושים של המכשיר, באמצעות ניסויים אינסופיים והשוואות חוזרות ונשנות בין תוצאות הסריקות לממצאים שנאספו בניתוחים ובשיטות אבחון אחרות. ב-1974 כבר פירט דונלד רשימה ארוכה של אבחנות שאפשר לעשות באמצעות סריקה על-קולית: מגוון סוגי ציסטות וגידולים גינקולוגיים, הפלות טבעיות, היריון חוץ-רחמי ועוד, לצד בדיקות ואבחונים בהיריון עצמו, מזיהוי פעימות הלב של העובר בהיריון מוקדם, אבחון של היריון מרובה עוברים, מצב השליה, זיהוי מומים ומעקב אחרי גודל העובר.

על אף ההתקדמות העצומה, דונלד עצמו הודה בסיכום המאמר כי "לא השלמנו אפילו חצי מהעבודה. העבודה שלנו על פיתוח סריקה תלת-ממדית נמצאת בשלב כה מוקדם שלא ראוי לציינה. אנו גם עושים מאמץ להרחיב את מספר גוני האפור בהדמיות. עובדים רבים ברחבי העולם תורמים כמעט על בסיס יומיומי תוספות משלהם למאגר הגדֵל הזה של ידע רפואי".

שימוש רפואי רב, לא רק בגינקולוגיה. סריקת אולטרסאונד של הלב המראה בצבע את כיווני הזרימה של הדם בעזרת אפקט דופלר | צילום: faustasyan, Shutterstock

רופא ואמן

דונלד אומנם היה חתום על אחת מפריצות הדרך הרפואיות החשובות של המאה העשרים, אך הוא ראה בעצמו קודם כל רופא, והקדיש את מיטב זמנו ומרצו למטופלות ולסטודנטים לרפואה. ב-1955 ראה אור ספרו "בעיות מעשיות במיילדוּת", שלמרות היותו ספר לימוד נכתב בסגנון סיפורי והיה לרב-מכר שכבר יצא מאז במהדורות רבות. הוא גם הקפיד מאוד לבחון בכל שלב ובכל פיתוח את בטיחות השימוש בשיטה, כדי לא לסכן את המטופלות, וכמה ממאמריו עוסקים ישירות בסוגיית הבטיחות של הבדיקות.

דונלד גם היה בעל עקרונות מוסר נוקשים והתנגד נחרצות לחוק שאושר בבריטניה ב-1967 והרחיב את התנאים שבהם מותר לאישה להחליט לבצע הפלה. הוא האמין בחיים, והיה מזועזע מהמחשבה שגינקולוגים יתרמו במו ידיהם להרס חיים, גם של עובר. מבחינתו זה היה הפוך בתכלית ממהות המקצוע. אף שרבים ורבות התנגדו לעמדותיו, איש לא פקפק ביושרתו ובכנות כוונותיו.

במשך השנים הוענקו לו פרסים ואותות הוקרה רבים על תרומתו למקצוע, וב-1973 קיבל תואר אצולה והפך לסר דונלד.

נוסף על עבודתו המקצועית דונלד היה שוחר תרבות נלהב. כמו אימו, גם הוא הפליא בנגינה בפסנתר, וכן היה צייר מוכשר שציוריו בצבעי מים עיטרו תמיד את משרדו. בנוסף הוא היה שייט נלהב שלא החמיץ הזדמנות לצאת לים ביאכטה. ב-1937, סמוך לסיום לימודי הרפואה שלו נשא לאישה את אליקס ריצ'רדס (Richards) מדרום אפריקה, ועם השנים נולדו להם ארבע בנות ו-13 נכדים.

במשך שנים רבות סבל דונלד בעצמו מבעיות קשות במסתמי הלב, ושלוש פעמים עבר ניתוחים מסובכים. גם כאן עמדו לו כישוריו האמנותיים, לפחות לצורכי אבחון עצמי. "אם אני מצליח לנגן את סונטת אור הירח של בטהובן בקצב נכון ובלי לעצור בגלל קוצר נשימה – זו אמת מידה טובה", כתב לחבר לאחר אחד הניתוחים. במקרה אחר התלוצץ כי הוא עצמו אבחן נכון את מצבו, אך הרופאים נזקקו לבדיקת אולטרסאונד של הלב כדי לאמת זאת.

ואכן, עוד בחייו של דונלד בדיקות האולטרסאונד הרפואיות התרחבו הרבה מעבר לתחום הגינקולוגיה והמיילדות, והן משמשות היום גם לאבחונים של מחלות ומצבים רפואיים רבים, בהם גידולים סרטניים מסוימים, כפי שחזו ויילד ועמיתיו. בנוסף, גם סקירות ההיריון באולטרסאונד השתכללו מאוד, כמו שהוא עצמו צפה, וכיום המכשירים מספקים תמונות צבע תלת-ממדיות, שנוסף על ההנאה הוויזואלית להורים שבדרך, מאפשרות גם אבחונים מפורטים להדהים של מצב העובר. בכל יום נעשות ברחבי העולם מיליוני סריקות על-קוליות, וגאוותו הגדולה של דונלד הייתה שפיתח כלי המשפר את האבחון הרפואי.

ב-19 ביוני 1987 נכנע ליבו של דונלד לקשיים שהטרידו אותו במשך שנים, והוא הלך לעולמו. "הוא היה בעל דמיון וכושר המצאה, והייתה לו הנחישות להביא את רעיונותיו להבשלה", נכתב עליו בהספד בכתב העת הרפואי הבריטי, BMJ. על שמו נקראים בין השאר בית הספר הבינלאומי לאולטרסאונד רפואי בדוברובניק שבקרואטיה, ומדליית הזהב של האגודה העולמית לאולטרסאונד במיילדות וגינקולוגיה (שאשתקד הוענקה בפעם הראשונה לחוקר ישראלי, שמחה יגל מבית החולים הדסה והאוניברסיטה העברית). אך נראה שההנצחה הטובה ביותר, גם מבחינתו, היא מאות אלפי מכשירי אולטרסאונד המשפרים ומצילים חיים מדי יום ביומו.