Question

CT扫描仪是怎么发明的？

Answer 1

医学科学也是随科学技术的发展而发展的。公元150年，古罗马的盖伦开始了活体解剖，但近似残酷，因为当时尚未具备麻醉手段。到公元185年，中国的华佗发明了麻沸散，才有可能进行麻醉手术。不过想借助医疗仪器来了解体内器官的病变，而不用手术，又经过了将近整整1700多年，即到1895年，德国伦琴发现X射线才有可能从体外观察到人体内脏腑的变化。这种利用X光进行诊断的方法，在当今医院里仍普遍使用。

伦琴1895年发现X射线是很意外的，他在研究低真空管的放电现象时，发现放在距真空放电管2米远处的涂有氰氧铂酸钡的荧光屏上也发出荧光。他把荧光屏移远，甚至把真空管用黑纸包起来，荧光屏上仍有荧光。经过反复研究，确定这种看不见的光线是由真空管放电时发出的，能够在特殊的荧光屏上显示出来。伦琴用自己的手掌做试验，在荧光屏上第一次看到了手掌的骨骼。伦琴的这一发现很快被用于行医。医生第一次可以不用外科手术就能够看见人体内病变和受损伤的情举中况。在此以前，医师只能凭病人的体表反映，检查和诊断一些明显的症状，而X射线的利用，就能使人体内部的病变反映到荧光屏上。不过利用X光诊断也存在不足。X射线穿透机体组织，在荧光屏上见到的体内组织的重叠影像，医生就不易准确地从重影判定病变孙闭的真实情况，即使进行两三个甚至更多方位的拍摄，不是不能对体内器官准确地透视，尤其是对软器官、软组织，X射线透视实际上没有什么实效。健康组织与病变组织在密度上并无太大的变化，所以对软组织的病变，包括肿瘤很难探测出来。人们对这个课题的研究，又延续了近80年。到1971年，英国的霍斯菲尔德终于成功地推出了带有计算机的X断层的扫描诊断机—X—CT，或称计算机层析X射线扫描仪（CT）。

早期的CT扫描仪，它的射线源和探测器都装在一个C形磁轮的两端。通过围绕病人转动的射线源和探测器进行扫描，从而得到某一部位的多角度的观察图像。这些图像所反映的软组织密度值就会输入到计算机内，在那里经计算机处理后就能组成二维图像，就会以灰色阴影图像显示到系统监视器上，并由计算机记录下来。这个层析过程犹如用一把光刀，把人的躯体包括体内器官一片一片切下来。通常的切片厚度仅几个毫米，从切片的前一片、后一片，切片部分和临近部分的对比中，来发现软组织的病变。

最初的CT扫描仪，扫描耗时比较长，一般要1~3分钟，使用的是单个窄束射线源和探测器。由于扫描时间长，在扫描过程中，受病人呼吸、消化系统的蠕动等的影响，往往会使图像发生改变。为了解决这个问题，又发明了多元探测器和扇形射线束源。CT扫描仪上装有800个探测器，使其环绕病人身体作弧形排列，这种布局又称为桥形台。使用这种系统，整个扫描仅需约8秒且不会受病人动弹的影响，效果明显提高。

这样的CT扫描仪，虽然已经能正确地反映软组织，但有时也会遗漏一些如肿瘤块的发现。尤其是作脑肿瘤的诊断时，这时由于受制于病人与桥形台的方向的限制，只有与脊柱垂直的平面内进行轴向扫描，才产生最佳成像效果。

英国研制的CT机为了解决CT扫描存在的这类问题，代表20世纪90年代国际科技水平的新的诊断技术——核磁共振成像系统NMR又诞生了。

核磁共振扫描仪外形和CT扫描仪相似。但病人被推进去的那个圆环上装的不是X射线设备，而是一个强有力的电磁铁，一个无线电波发射器和一个无线电波接收器。当电磁铁通电时，产生一个很强的磁场，而在人体组织分子中最多的氢原子，在强磁场作用下，能迫使病人体内的氢原子核的自旋轴在同一个方向上排列，然后，开启无线电发射器，让它发射出低频的无线电波，氢原子核就从这种无线电波中吸收能量。当发射器关闭时，氢原子核就以信号的形式释放出所吸收的能量。利用健康机体组织中氢正凯山原子发射的无线电信号，与有病变的组织发射频率和强度不一样，再通过计算机把来自氢原子核的不同信号变成图像，就可作出诊断。这里要特别提一下，利用核磁共振不仅能更好地探测到肿瘤，而且能早期发现、早期诊断患者并没感觉到的疾病。这是因为核磁共振成像的过程，是由稳定的强磁场与被成像部位各机体组织不相同，不同的生理条件也会在图件上得到反映。这样，即使患者的疾病还处在生化阶段，处在病理、生理、生化失调而症状未出现时，从图像上也能被反映出来。核磁共振NMR与CT相比还有一个优点，即没有明显的副作用，且骨骼对射线的干扰明显降低，成了检验和诊断脑、肝、肾、心、神经系统疾病的最新、最安全的方法。