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中流砥柱：CT 1. 石破天驚：X 線的延續(xù)和發(fā)展 X 線的發(fā)現(xiàn)為探測(cè)人體疾病發(fā)揮了重要作用，但對(duì)于那些前后重疊的組織的病變，X 線就束手無策了。于是，科學(xué)家們開始尋找一種新的東西來彌補(bǔ) X 線技術(shù)的不足。 1955 年，美國(guó)物理學(xué)家科馬克在南非一家醫(yī)院照管放射科的工作?？岂R克很快就發(fā)現(xiàn) X 線在診斷上的缺點(diǎn)，由此萌發(fā)了對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)的念頭。1963 年，科馬克發(fā)現(xiàn)人體不同的組織對(duì) X 線的透過率有所不同，這個(gè)發(fā)現(xiàn)為后來 CT 的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。 圖為科馬克和 CT 重建原理 1967 年，英國(guó)電子工程師亨斯菲爾德在并不知道科馬克研究成果的情況下，也開始了一種新技術(shù)的研發(fā)工作，并制作了一臺(tái)能加強(qiáng) X 線放射源的簡(jiǎn)單掃描裝置。1971 年 9 月，亨斯菲爾德又與一位神經(jīng)放射學(xué)家合作，在倫敦郊外的一家醫(yī)院安裝了他設(shè)計(jì)制造的這種裝置。同年 10 月 4 日，醫(yī)院用它檢查了第一個(gè)病人?；颊咴谕耆逍训那闆r下仰臥于檢查床接受頭部掃描，這次試驗(yàn)非常成功。 圖為亨斯菲爾德和人類首次頭顱 CT 檢查 此后的 1972 年，世界第一臺(tái)正式應(yīng)用于臨床的 CT 誕生，當(dāng)時(shí)僅用于顱腦檢查；當(dāng)年 4 月，亨斯菲爾德在英國(guó)放射學(xué)年會(huì)上首次公布了這一結(jié)果，正式宣告了 CT 時(shí)代的到來。1974 年，Robert Ledley 制造成全身 CT，檢查范圍擴(kuò)大到胸、腹、脊柱及四肢。CT 的問世在醫(yī)學(xué)放射界引起了爆炸性的轟動(dòng)，被認(rèn)為是繼倫琴發(fā)現(xiàn) X 射線后，工程界對(duì)放射學(xué)診斷的又一劃時(shí)代貢獻(xiàn)。 圖為 Robert Ledley 制造的全身 CT 2. 轉(zhuǎn)與不轉(zhuǎn)：代代進(jìn)步 如今，CT 技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了多代的發(fā)展和更新： 第一代 CT：第一代 CT 機(jī)多屬于頭顱專用機(jī)，而且每個(gè)斷層掃描 1 次要 3～5 分鐘，再傳輸成影像總計(jì)需要約 7 分鐘。其機(jī)械性運(yùn)動(dòng)屬于「平移-旋轉(zhuǎn)式」（下圖 A），X 射線管每次旋轉(zhuǎn) 1°，總共轉(zhuǎn) 180°。該設(shè)備只有一到三枚偵測(cè)器，而其 X 光呈線束狀。由于這些掃描設(shè)備有很大的聲音和振動(dòng)，早期病患對(duì) CT 檢查均有不愉快的記憶。 第二代 CT ：與第一代不同的是掃描器有多枚探測(cè)器，約 3～30 個(gè)，且 X 光由線束狀轉(zhuǎn)換成 5°～20°的小扇形束狀；機(jī)械性運(yùn)動(dòng)仍屬于「平移-旋轉(zhuǎn)式」（下圖 B），旋轉(zhuǎn)角度亦從 1° 變?yōu)?5°～20°，因而掃描時(shí)間大大縮減，只需 20～90 秒便可得到一個(gè)斷面影像。 圖 A 為第一代 CT 原理，圖 B 為第二代 CT 原理 第三代 CT：采用 30°～45° 寬扇形 X 光射線配合對(duì)側(cè)一排數(shù)百個(gè)探測(cè)器做同步 360° 旋轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)式（下圖 C）。速度更快，只要 2～9 秒甚至更短時(shí)間內(nèi)便能完成一個(gè)橫斷面的影像，可對(duì)全身進(jìn)行掃描，而且機(jī)器的聲音和振動(dòng)也大幅減少，患者友好性增加。這也是臨床應(yīng)用最廣的一代 CT。 第四代 CT：其特點(diǎn)是探測(cè)器固定排列 360°，球管可以繞著受檢體連續(xù)作 360 度旋轉(zhuǎn)，即旋轉(zhuǎn)-靜止式（下圖 D），掃描時(shí)間更可以縮短到單一斷面 1 秒或少于 1 秒。 圖 C 為第三代 CT 原理，圖 D 為第四代 CT 原理 第五代 CT：又稱為超高速 CT、電子束 CT（EBT），出現(xiàn)于 1983 年，采用電子束掃描方式（傳統(tǒng) CT 機(jī)采用機(jī)械掃描方式），掃描時(shí)間非常短，約 50～100 ms。EBT 的特點(diǎn)是除了用于傳統(tǒng) CT 成像外，還可用于對(duì)血流速度的測(cè)定。 圖為第五代 CT 原理 螺旋 CT：螺旋 CT 出現(xiàn)于 1989 年，屬于第三代 CT，即旋轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)模式。其采用滑環(huán)技術(shù)，能連續(xù)旋轉(zhuǎn)進(jìn)行容積掃描，通過圖像重建可以獲得任意方向的剖面圖像，同時(shí)可以減小部分容積效應(yīng)的偽影。螺旋 CT 掃描速度快，特別是對(duì)心臟等不停運(yùn)動(dòng)的器官，例如 Philips Core 128 極速之心 128 層 CT 的心臟成像時(shí)間分辨率達(dá)到 30 ms，極大的減少了心臟搏動(dòng)等產(chǎn)生的偽影。 圖為螺旋 CT 原理 總之，所有的改進(jìn)都是為了一個(gè)原則：以患者為主，縮短掃描時(shí)間，提高分辨率。 3. 科技加身：所向無敵 CT 技術(shù)發(fā)展到今天，從最初的一個(gè)部位成像需要幾分鐘，到現(xiàn)在的幾秒、亞秒，甚至可以對(duì)不斷跳動(dòng)的心臟進(jìn)行「凍結(jié)」成像，可謂突飛猛進(jìn)。不僅如此，隨著探測(cè)器數(shù)目的增加及 MPR、MIP 等后處理技術(shù)的發(fā)展，CT 的功能越來越全面，人體全身上下無所不能，還出現(xiàn)了雙源、能譜 CT 等具有特色的 CT 設(shè)備，甚至還能與最先進(jìn)的 3D 打印技術(shù)結(jié)合。 圖為 CT 聯(lián)合 3D 打印制作的連體嬰的內(nèi)臟模型 總之，CT 作為傳統(tǒng) X 線檢查的改進(jìn)和延續(xù)，已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)影像學(xué)的中流砥柱。 后起之秀：MR 1. 幸運(yùn)的橙子 1973 年，也就是首臺(tái) CT 掃描儀問世后的第二年，荷蘭科學(xué)家羅伯 · 洛赫爾開啟了最初的核磁共振研究，并得到放射學(xué)界眾所周知的核磁共振圖像——諾丁漢的橙子。由這個(gè)幸運(yùn)的橙子起步，磁共振成像開始了其成績(jī)斐然的應(yīng)用生涯。1980 年 12 月 3 日，羅伯 · 洛赫爾和同事獲得了全球第一幅人類頭部的核磁共振圖像。
圖為諾丁漢的橙子和首次頭顱 MR 成像 2. 談核色變，被迫改名 現(xiàn)在患者去醫(yī)院只能看到「磁共振室」，而沒有前面那個(gè)「核」字，據(jù)傳原因在于：1983 年末，美蘇核危機(jī)愈演愈烈，著眼于這一歷史背景，美國(guó)放射學(xué)會(huì)推薦將核磁共振（NMR）改為磁共振（MR），以此緩解民眾尤其是患者對(duì)于核醫(yī)學(xué)的擔(dān)憂，磁共振成像的術(shù)語(yǔ)也便沿用至今。 3. 超導(dǎo)現(xiàn)身，突飛猛進(jìn) 就在改名的這一年，全球第一臺(tái)超導(dǎo)磁共振 Philips Gyroscan S5 出現(xiàn)，這是世界上第一臺(tái)醫(yī)用全身磁共振成像系統(tǒng)。同年，在荷蘭萊頓大學(xué)誕生了第一個(gè)具有主動(dòng)屏蔽功能的磁體。一年之后的 1984 年，世界上首個(gè)表面線圈出現(xiàn)，所獲圖像可以顯示非常小的細(xì)節(jié)，再次引起放射學(xué)界的轟動(dòng)。
圖為人類首臺(tái)超導(dǎo) MR 及眼部成像 之后，MR 新技術(shù)層出不窮。從機(jī)器外觀改進(jìn)、體積和重量減小、孔徑增大，到不同部位線圈和不同序列的開發(fā)，再到磁場(chǎng)強(qiáng)度不斷的提高以及多種功能性成像如 DWI、SWI 等的出現(xiàn)，甚至與 PET 相結(jié)合形成 PET-MR，磁共振技術(shù)越來越全面和可靠，其應(yīng)用也將越來越廣。 2012 年，Philips 推出全球首臺(tái)全數(shù)字磁共振。這是截至目前最新一代的磁共振，采用第三代射頻發(fā)射技術(shù)——為磁共振精確定量成像提供強(qiáng)大支撐。而此前的 3.0T 磁共振，由于場(chǎng)強(qiáng)提高、主磁場(chǎng)和射頻場(chǎng)不均勻等問題，導(dǎo)致脂肪無法完全抑制、化學(xué)位移偽影和 ghost 偽影嚴(yán)重，第三代射頻發(fā)射技術(shù)可以很好的解決這些問題。此外，第三代射頻發(fā)射技術(shù)還可以克服磁共振的「天敵」——金屬植入物（比如假牙等）——造成的金屬偽影，這種偽影常常導(dǎo)致 DWI 圖像變形，使得圖像難以用來診斷。 說到金屬偽影，這個(gè)現(xiàn)象引起科學(xué)界的重視始于 21 世紀(jì)初，即金屬材料在磁共振成像中使圖像出現(xiàn)偽影，或使相應(yīng)區(qū)域的影像模糊甚至消失。由于它的存在，醫(yī)生難以準(zhǔn)確鑒別病變真?zhèn)?，容易出現(xiàn)漏診或誤診。而現(xiàn)在，隨著第三代射頻發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用，困擾磁共振行業(yè)多年的金屬偽影難題一去不復(fù)返。
圖為人類首個(gè) MR 磁場(chǎng)屏蔽器和首個(gè)體表線圈 結(jié)語(yǔ) 醫(yī)學(xué)影像學(xué)發(fā)展至今，X 線、CT 和 MR 三者互相補(bǔ)充、取長(zhǎng)補(bǔ)短，為醫(yī)學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步做出了重要的貢獻(xiàn)?；ヂ?lián)網(wǎng)時(shí)代的來臨使我們得以借助「云」計(jì)算技術(shù)將各種影像檢查設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通，從而提供更為高效、精準(zhǔn)的影像診斷。
例如，Philips 的 IntelliSpace Portal 星云太空站就為 CT、MR 和核醫(yī)學(xué)提供了一個(gè)可拓展的高級(jí)臨床應(yīng)用軟件組合。不必移步到專用的工作站，您可在任何地方完成 3D 交互讀片和診斷。 隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，更多的未知和驚喜正在不遠(yuǎn)的未來等待著我們的發(fā)掘，醫(yī)學(xué)影像學(xué)也必將一如既往的大踏步前行。就像 Arenon 教授在 2015 RSNA 開幕致詞中引用星際迷航中的一句名言：
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