德国放射学专家法兰克的伟大发现：X射线解剖人体模型

无形解剖刀

1938年一天，德国放射学专家法兰克，他正在翻阅一本杂志，突然，一个数学家有趣的论证映入他的眼帘。这是一位奥地利年轻的数学家，名叫雷杜，他在21年前，对一个立体物体的模型提出数学表达的方法。他光用数学公式将物件的前后、上下、左右以及深浅的几何特征给以表现，把它们叠加起来，就可充分显示立体的特征。“言者无心，读者有意”。法兰克认为雷杜的这一表达立体模型的观点，可以利用来X线表现人体立体特征。于是，他开始了艰难的试验。然而，人体是一个封闭的模型，到哪儿去找它的几何角度，即使找到了，变化无常的大干世界又怎样表现呢?

发明X线断层摄影

法兰克冥思苦想着，累了，就出去透透空气。一次，他在工作之中，漫步走到一座正在修整的花园附近，透过围墙上的花窗，他被园里的景色吸引了:绿茵、清泉、丛林，林后隐现的白色房子，但看不清模样，他随着迷人的景致，沿着围墙走过去，看清了别墅的正面、侧面的花廊，最后又回到原处。原来已绕场一周，把花园的前前后后看了个一清二楚。法兰克忽然心中开朗:如果用X射线在人体的四周来透视，不就可以看清人体内部的病变吗?

回家以后，法兰克经过反反复复的试验，终于创造出一种X线断层摄影的诊断技术。他将X射线管组成一直线，发射的一束束X线宛如一把手术刀，横切地射向人体。这样，在这个人体横断面上，射进人体的X线，经人体断面不同组织的吸收衰减，再透过人体去感光后边的胶片。由于人体各种正常组织或病变组织对X射线吸收与透过的程度各不相同，结果就在胶片上得到不同灰度等级的图像。只要从不同角度用X线进行断层摄影，就能将这个断层的内脏器官图像表达完整;然后一个断层一个断层地横切射向人体，人体整个内脏器官的面貌就可检查得清清楚楚了。这样，X射线显示人体立体图象的问题得到了解决。法兰克把这项发明称作X线断层摄影的诊断技术。

X射线机

然而，这种诊断技术还是太落后。每次透视或拍片，每个层面都要一个部位一个部位地摄影，非常麻烦，而且所摄得图像有较大的伪影，检查部位也有限，对于一些小的病变容易遗漏，给准确诊断疾病带来困难。这一难题一直困惑着医生和科学家们。

请电子计算机帮忙(www.xing528.com)

电子计算机的诞生及不断应用发展，使不少科学家产生将计算机与X射线断层摄影相结合的设想。较早提出的有两位科学家，一位是美国塔弗茨大学的生物学家阿伦·科马克，另一位叫奥特杜尔夫。还在20世纪60年代初，他们打算用高灵敏度的X线检测器来接受穿过人体的X射线，再把测到的大量数据交给电子计算机来处理;这样可以得到比直接用胶片摄影更清晰，分辨能力更好的人体断层图像。但由于当时把摸拟信号转换成数字信号技术，以及计算机图像处理技术都不理想，研究工作非常艰难。

1969年，英国电子工业公司的工程师豪斯菲尔德却后来居上，他率先研制成用计算机来处理X线断层摄影的样机，经过安装调试，终于拍摄成第一张断层扫描的图像。可是，这张图像足足花了2天时间才描绘成功，实在太慢了。后来，豪斯菲尔德更换了一台新的电子计算机，反复进行改进，把每个层面的扫描时间缩短至5分钟，才得到成功。1972年4月，在英国放射学会年会上发表了他的论文，轰动了整个世界。他把这种新机器叫做电子计算机X射线断层摄影，英文名字为“Computerized Tomog—raphy”，人们后来就以英文缩写叫它CT。豪斯菲尔德和科马克两位科学家的贡献，为人类创造出一种崭新的现代X线成象设备。他们俩人也同时获得了1979年诺贝尔生理学与医学奖。

新一代的X线成像设备

CT机是由X线发生、X线检测、图像处理显示和操作控制等部分组成。检查时，装置在圆环处的X射线管会沿着受检查者的身体旋转1周，从不同位置与不同角度去横切人体扫描，对边的检测器也跟着一起旋转，吸收不同量的X射线信号，再通过快速的模数转换器，将摸拟量转换成数字量，输入电子计算机，计算出该层面各点的X线衰减数值，由图像显示器将这些数值用不同的灰度等级图像显示出来。只要将人体隔一定距离通过圆环，圆环上的X射线管犹如一把无形的解剖刀，一个层面一个层面地将人体断面解剖结构显示在电视屏上，经照相机拍摄，医生就能根据图片上病灶的形态、大小、轮廓、密度作出分析、诊断。

豪斯菲尔德和科马克研制的第一代CT机，只有一个X射线管，配有一二个检测器。扫描时，X射线管每次仅转动1°角度，每扫一个层面时间较长，只能对人体静止部位作X线检查，遇到肺、心脏、肝、肾等脏器的透视，由于脏器本身的运动或受到呼吸、心跳及肠蠕动的影响，会使图像出现运动性伪影，而不能清楚显示人体内部的结构与病灶，给诊断带来困难。后来，人们将X射线管从两个增加到多个，组成一个30°角度的扇形来，采用了300来个检测器，把扫描时间缩短至5秒以内，于1974年制造成第三代CT，才能应用于全身检查。

X线成像设备

经过科学家的努力，CT、机到目前已发展到第五代。第四代CT已有一个50°角度的扇形束，由600～2400个检测器排列成环状，扫描时间仅需1秒种;而第五代CT，采用电子枪结构，检查速度比往常的螺旋CT更快，只需百分之一秒，移动性伪影更少，还可作CT、血管成像，显示较小的冠状动脉，可以捕捉到人体许多生理活动的动态变化。