X線、CT、MRI、熱成像儀是什么，醫(yī)療成像技術(shù)的故事

（文章來源：北京科學中心）

疫情期間，我們經(jīng)常能看到機場、火車站里的工作人員使用熱成像儀篩查發(fā)熱人員。其實，熱成像儀還可以用于一些其它疾病的診斷。而且，除了熱成像儀之外，X線、CT和MRI也是常見的醫(yī)學影像技術(shù)，這些技術(shù)發(fā)明的背后都有一些有趣的故事，我們一起來看一看。

紅外成像技術(shù)出現(xiàn)于20世紀30年代。人們利用處于高真空的堿金屬或半導體陰極，將紅外輻射轉(zhuǎn)換為電子輻射，再通過熒光屏使電子圖像轉(zhuǎn)換為人眼能看到的光學圖像。這種技術(shù)早期主要用于裝備軍隊，二戰(zhàn)末期德國和美國的部隊就裝備了紅外線夜視儀。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，熱成像設備已經(jīng)在建筑、消防、醫(yī)學、工業(yè)生產(chǎn)等許多領域被廣泛使用。

熱成像儀在醫(yī)學上的應用可以追溯到1956年，英國醫(yī)生Lawson通過熱成像儀發(fā)現(xiàn)患有乳腺癌的乳房皮膚溫度高于正常皮膚的溫度；他還發(fā)現(xiàn)腫瘤血管的溫度高于正常血管的溫度。20世紀70年代以來，熱成像技術(shù)成為常規(guī)的診斷技術(shù)，是腫瘤、急慢性炎癥、肢體供血情況的重要檢查手段。在預防領域，熱成像儀可以用于大范圍人群的快速體溫篩查，比如此次疫情防控過程中，熱成像儀便大顯身手。

其實這些在公共場所配備的熱成像儀并不屬于醫(yī)療儀器，一般會存在±0.5℃的測溫誤差，因此篩查出的疑似發(fā)熱者還要使用體溫計進一步測量體溫。即便如此，熱成像儀還是大大提高了防控工作的效率。X射線成像技術(shù)幾乎在發(fā)明的同時就被用于醫(yī)療實踐，當時的人們對放射線的危害并不知曉，因此也沒有防護措施。

除了一般的透視診斷之外，人們還開發(fā)了五花八門的用法，比如止痛、美容、戒斷成癮，甚至只是作為商業(yè)噱頭，吸引好奇的消費者。X線的濫用直到上世紀50年代以后才逐漸消失。今天，X光診斷流程已經(jīng)非常規(guī)范，只要避免長期暴露，X光檢查是相對安全的。X光依然是常用的影像檢查方法，擁有其獨特的優(yōu)勢：方便快捷、價格低廉、適合疾病篩查、骨關(guān)節(jié)疾病和異物梗阻的檢查等等。

有了X光檢查以后，人們終于可以無創(chuàng)地檢查身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)。然而X光有一個明顯的缺點：病灶的圖像容易被附近正常組織的圖像所干擾，身體器官的圖像重疊在一起，很難分辨。

科馬克研究了十幾年，摸索出了現(xiàn)實可行的圖像重建的數(shù)學方法。1967年開始，英國計算機專家洪斯菲爾德將理論逐步付諸實踐。他嘗試從不同的方向拍攝X光片，再通過計算機整合數(shù)據(jù)。經(jīng)過幾年時間的優(yōu)化改良，1972年世界上第一臺CT儀宣告誕生。CT是Computed Tomography的縮寫，既電子計算機斷層掃描。

隨著CT技術(shù)的出現(xiàn)，醫(yī)學迎來了一個全新的時代?？岂R克和洪斯菲爾德共同獲得了1979年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎。如今，CT已經(jīng)被用于人體各個系統(tǒng)疾病的診斷，發(fā)揮著極為重要的作用。

MRI（Magnetic Resonance Imaging）既磁共振成像。它利用特殊的磁場激發(fā)人體組織內(nèi)氫原子核的共振效應。氫原子核由共振狀態(tài)向自然狀態(tài)過渡的過程（也叫做弛豫過程）會釋放能量，探測器接收這部分能量信號后，由計算機按一定算法重建出圖像。

隨后，英國科學家彼得·曼斯菲爾德利用梯度磁場，更為迅速、精確地將共振信號轉(zhuǎn)化為圖像。人體的成分中一半以上都是水，人們馬上意識到這項技術(shù)可以用于探測人體結(jié)構(gòu)。20世紀80年代初，隨著分辨率的逐漸提高，MRI儀開始用于臨床實踐中。2003年，保羅·勞特伯和彼得·曼斯菲爾德共同獲得諾貝爾生理學和醫(yī)學獎。

CT和MRI經(jīng)常被放在一起比較，其實它們兩個各有所長。CT的檢查速度快，價格低廉，對骨骼成像效果好；但是有輻射，對肌肉韌帶等軟組織成像效果較差。MRI安全無輻射，對軟組織成像效果好；但MRI檢測耗費時間長，價格高，而且體內(nèi)有置入金屬的患者（如心臟起搏器）不適用?？傮w來說，選擇CT還是MRI還是要聽取專業(yè)醫(yī)師的建議。

醫(yī)學影像技術(shù)發(fā)展日新月異，除了上述幾種，超聲醫(yī)學、核醫(yī)學、介入醫(yī)學等等都是我們對抗疾病的武器和認識自身的“慧眼”。相信隨著科技的不斷發(fā)展，我們將看到越來越多的先進技術(shù)用于醫(yī)學診斷和治療。
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