一張顆粒狀、灰度的大腦圖像永遠改變了科學和醫學。
半個世紀前，第一張患者的 CT 圖像揭開了人體內部的隱形面紗，為科學家們提供了一扇前所未有的觀察我們內臟的窗口。
如今，僅美國的醫生每年就安排超過 8000 萬次掃描。 X 射線計算機斷層掃描 (CT) 通常是找出造成神秘災難的原因的最快方法。 CT 掃描可以查出心髒病、腫瘤、血栓、骨折、內出血等。該技術可以讓外科醫生提前了解他們將在患者體內遇到的情況，並指導癌症和其他疾病的治療。
“它可以快速回答很多問題。這就是它被使用的原因，”明尼蘇達州羅徹斯特梅奧診所的醫學物理學家 Cynthia McCollough 說。
CT 掃描涉及從多個角度進行的數千次 X 射線測量。它的工作原理如下：X射線源圍繞身體旋轉，發射輻射束穿過骨骼、血液和組織，同時旋轉探測器測量穿過的輻射束。
體內不同的材料對 X 射線的吸收不同。例如，骨骼中的鈣會強烈吸收 X 射線，而軟組織吸收較少。因此，當探測器收集的數據被計算機拼接在一起時，它可以根據 X 射線或多或少被吸收的位置形成內部的橫截面視圖。移動支撐患者的工作台，使 X 射線束和探測器沿著身體滑動，從而實現器官和其他部位的 3D 重建。
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多年來，科學家們不斷改進這項技術，使其速度更快、分辨率更高，並減少患者接受的輻射量。這些改進的 CT 掃描描繪出了更加詳細的人體景觀。很難不驚嘆掃描所呈現的內心世界的美麗。
以下是過去 50 年來 CT 掃描的一些主要進展的回顧。
CT掃描誕生
1971 年，倫敦阿特金森莫利醫院的放射科醫生 James Ambrose 與該技術的發明者工程師 Godfrey Hounsfield 合作，對患者進行了首次 CT 掃描。亨斯菲爾德曾在英國電子公司 EMI 工作，該公司因其作為披頭士樂隊的唱片公司而聞名。
掃描的圖像只有 80 像素寬和 80 像素寬，沒有提供很多細節。但它展示了該技術的潛力，揭示了女性大腦中的腫瘤。據說一位後來對腫瘤進行手術的外科醫生驚訝地發現“它看起來和圖片上一模一樣”。
以前，如果醫生想要尋找腦腫瘤，他們會向脊柱注入空氣。然後他們旋轉患者，讓空氣鼓入大腦周圍區域，以增加標準 X 射線圖像的對比度。麥科洛說，這個過程“非常痛苦”。 “病人經常嘔吐；這就像酷刑。”有了 CT 掃描，這種痛苦很快就成為過去。
不管你用什麼方式切片
最初，CT 掃描儀僅設計用於對大腦進行成像。但研究人員很快就採用了該技術，在身體的各個點拍攝橫截面圖像或切片。然後，在 20 世紀 90 年代初，人們發明了掃描儀，其中 X 射線源以連續螺旋狀圍繞身體進行掃描，而不是獲取單獨的橫截面。這一進步使得整個器官（例如肺部）能夠一次性成像。
但沿身體長度的圖像分辨率仍然很低。具有多排 X 射線探測器的 CT 掃描儀通過沿著螺旋路徑同時對身體的多個切片進行成像來解決這個問題。
CT 掃描儀製造商不斷增加探測器的數量，製造出可以一次捕獲更多切片的掃描儀。 McCollough 說，當探測器在 2000 年代初期探測到 64 個切片時，“真正的‘哇’發生了。”掃描速度快、分辨率高，並且可以一次性覆蓋身體的相當大的長度。如今，掃描儀更加先進，使用多達 320 個切片。
最後，隱藏在人體內部的脆弱複雜性——從錯綜複雜的血管網到肺部優雅分支的空氣通道，再到精緻而堅固的骨骼結構——是有目共睹的。
加倍
當麥科洛的岳父手腕疼痛被送進急診室時，他在醫生試圖找出問題所在的同時，痛苦地度過了幾個小時。麥科洛回憶道，最終她問道：“我們不能把他送到 CT 嗎？”
借助雙能 CT 技術，醫生能夠查明問題所在。雙能 CT 於 2006 年推出，使用兩束不同能量的 X 射線，而不是僅使用一束。通過這種方式拍攝圖像，掃描儀可以準確地計算出裡面有什麼材料。不同的材料吸收 X 射線的量不同，但為了將特定類型的材料歸零，您需要了解隨著 X 射線能量的變化吸收如何變化。
例如，雙能 CT 可以區分在關節中形成、導致關節炎的不同類型的晶體。尿酸鹽晶體表明痛風，含鈣晶體表明假痛風。對於麥科洛的岳父來說，掃描很快發現了他疼痛的原因：假性痛風。通過這種方式，CT 掃描可以揭示人體最基本的層面，即構成人體的材料。
指望它
McCollough 表示，CT 掃描儀中的 X 射線探測器是該技術的“秘密武器”，因為探測器首先是機器測量 X 射線的方式。大多數 CT 掃描儀間接測量輻射，首先將 X 射線轉換為可見光，然後將該光轉換為電信號。 CT 技術的新時代正在消除中間商。 9月，美國食品和藥物管理局批准了第一個“光子計數” CT 掃描儀。
X 射線是一種高能光，與所有光一樣，它們由稱為光子的粒子組成。光子計數 CT 掃描儀測量單個 X 射線光子。該技術還可以提供更清晰、更詳細的圖像，並提供光子能量的測量，與雙能 CT 一樣，可以識別體內的不同材料。
超越（人類）身體
CT 掃描可能是為了醫學而發明的，但這並沒有阻止其他研究人員認識到該技術的有用性。考古學、生物學和物理學等領域的科學家已經利用這項技術更好地了解了一切(序列號：8/20/20）到混凝土裂縫如何形成到無耳巨蜥等動物的解剖結構（婆羅洲蘭塔諾斯）。
這張圖片的婆羅洲乳桿菌來自蓋恩斯維爾的佛羅里達自然歷史博物館。研究人員正在製作 20,000 個保存標本的 CT 數據集，這些標本代表了美國自然歷史收藏中的每個脊椎動物屬，以揭示動物的內部解剖結構。世界上任何人將能夠訪問這些掃描在線的。
未來50年
儘管取得了所有這些進步，一些研究人員警告說，醫生的與CT的戀情已經走得太遠，至少在美國，掃描的使用比許多其他國家更頻繁。不需要的 CT 掃描可能有缺點：它們可能會發現看似令人擔憂但可能是良性的無關發現，這可能導致昂貴且令人焦慮的額外檢查。但上述 CT 掃描也可能產生負面影響，因為它會減慢對疾病的診斷速度，而如果快速治療，這些疾病就能得到最好的解決。
不可否認，在必要時，CT 掃描是醫療工具箱中至關重要的救生部分。最近，掃描結果成為人們關注的焦點(序列號：4/27/20）。這項技術似乎將在未來幾十年繼續成為醫學和科學的支柱，並繼續深入我們的心臟、肺、大腦和其他部位。
