二`科學的創新5
窺視人體內的奧秘
X光、CT、(核)磁共振……我們在醫院裏容易聽到的名詞。就是它們，在最近的一個世紀陸續向我們走來，為疾病患者帶來福祉。
1895年11月8日夜，德國物理學家倫琴(1845～1923)發現了X光。第二年初，X光的穿透性就“立竿見影”：美國哥倫比亞大學的一位教授首先從一張X光照片中發現人體內的異物——獵槍誤傷者體內的霰彈。1900年，X光開始用來治療疾病——狼瘡和上皮癌。從此，X光就為診治疾病“建功立業”，直到100多年以後的今天，依然“老當益壯”，魅力不減。
1914年，愛迪生的助手威廉·戴維·庫利奇(1873～?)發明了熱陰極高真空管，它逐漸取代了原來的離子型X光管，使X光照相術逐漸進入了實用階段。而美國物理學家湯姆遜(1853～1937)則是改善X光管和X光照片的先驅。
但是，人們很快就發現，用X光拍攝，隻能得到平麵的黑白照片。於是就千方百計加以改進。
1927年，一位醫生發明了在血管中注射碘化鈉(NaI)的造影法，應用於X光診斷。
借助於20世紀50年代的X光電影攝影術及視頻磁帶錄像，科學家們開辟了二維空間X光分辨力的研究。
20世紀60年代，美國女博士洛根將加大的慢速X光管用於檢查乳房腫瘤，而此前的快速X光管一直對此無能為力。
1961年，美國奧登多佛提出電子計算機X光體層術理論，最終導致XCT的誕生。
CT的全文是computed tomography，XCT就是“電子計算機X光斷層成像”(裝置)的外文縮寫，也就是我們經常簡稱的“CT”。
美國圖夫茨大學的美籍南非理論物理學家科馬克(1924～1998)，於1955年受聘到南非開普敦市一家醫院放射科工作。1964年，他在南非發明了“科馬克算法”：把一個物體的許多投影重新組合成這個物體的斷層圖，解決了XCT的數學理論問題。他還專門做了實驗。科馬克解決這個問題的數學基礎，是1917年奧地利數學家拉東(1887～1956)在積分幾何研究中引進的一個變換。
在英國EMI公司試驗中心工作的英國科學家豪斯菲爾德(1919～)，根據他於1967年設計、發明的XCT的主體部分，和神經放射學家阿姆布魯斯等協作，在1971年9月造出第一台XCT，並在1971年10月4日首次在英國倫敦郊外的阿特金森-莫利醫院用於人顱腦檢查。次年4月，兩人在英國放射學年會上報告了XCT的誕生和臨床應用價值。1976年，這種儀器在萊德利的改進之下，已經用於全身檢查。
1979年，科馬克和豪斯菲爾德獲得諾貝爾醫學和生理學獎。此時XCT已經生產出1 000多台。據說，XCT現在已經改進到第五代。
那麼，XCT的工作原理，或者說它的創新之處是什麼呢?
當帶電粒子穿過無機晶體(如碘化鈉)、有機晶體(如奈)、有機液體(如甲苯)和一些有發光劑的塑料的時候，粒子徑跡的周圍就會發出熒光脈衝。這個脈衝叫“閃爍”，這些物質叫“閃爍體”。把這一脈衝引到光電倍增管的陰極，則對應的陽極就會有一個相應的電脈衝，從而可記錄下這些電脈衝。
剩下的問題是：用什麼帶電的粒子來轟擊物體，從而獲知這個物體的參數，以及怎樣把它“翻譯”出來。
科馬克首先完成了這個創新——用上麵提到的科馬克算法。XCT用一束X光穿過人體，在對麵由閃爍體接受閃爍次數的多少、吸收情況等，從而反映出人體組織的密度。再用科馬克算法由電子計算機繪製出人體斷層，診斷出人體組織的情況，從而發現是否有疾病。
XCT還把X光的黑白平麵圖像，發展到黑白立體圖像和彩色立體圖像。
CT的“兄弟姐妹”中，後來還增加了“超聲波CT”(ultrasonic CT)、電阻抗CT(electrical impedance CT)、單光子發射CT(sin-gle photon emission)、嘎馬發射CT(即γECT或ECT)、正電子CT(即PCT)、(核)磁共振CT(magnetic resonant imaging CT)等。這些利用“閃爍技術”的、能明察秋毫的各種CT，不隻是用於醫學，還用於找礦、製造、農業、食品、反應堆組件的無損評估、火箭發動機和導彈等部件及鋼板焊縫的無損檢測、水泥製品的質量檢查等領域。
核磁共振CT，又稱為“核磁共振成像”即MRI(magnetic reso-nance imaging)，常被人們簡稱為“磁共振”。MRI和XCT相比，不是利用電離輻射成像，用於醫學診斷的時候，比XCT更好：不殺傷人體細胞；不僅可以得到密度圖，還可以得到密度、T1、T2三幅圖；更能分辨軟組織；能穿透骨骼；分辨率優於0．3毫米。當然，MRI也有局限：體內有金屬或起搏器的病人不適於這種檢查，患幽閉症的人也難以經受這項檢查。