Er entwickelte 1928 die Arteriographie der Hirngefäße am lebenden Menschen. Dazu injizierte er radioaktive Kontrastmittel in das Blut der Patienten um dann das Gehirn zu fotografieren und anhand der Bilder Tumore zu finden.
Egas Moniz war der Begründer der Psychochirurgie. 1935 führte Moniz an einem Patienten mit unheilbaren Hirnschaden die erste Leukotomie, auch Lobotomie genannt, durch. Dabei werden die Nervenbahnen in der vorderen Gehirnregion durchtrennt. Durch das umstrittene Verfahren konnten Kranke von ihren Wahnvorstellungen geheilt werden.
1940 schrieb er das Buch Die cerebrale Arteriographie und Phlebographie.
Egas Moniz bekam 1949 zusammen mit Walter Rudolf Hess für die Entdeckung der funktionalen Organisation des Zwischenhirns für die Koordination der Tätigkeit von inneren Organen den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin.
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