石破天惊的CT和那只幸运的橙子
中流砥柱：CT
1.石破天惊：X线的延续和发展
X线的发现为探测人体疾病发挥了重要作用，但对于那些前后重叠的组织的病变，X线就束手无策了。于是，科学家们开始寻找一种新的东西来弥补X线技术的不足。
年，医院照管放射科的工作。科马克很快就发现X线在诊断上的缺点，由此萌发了对其进行改进的念头。年，科马克发现人体不同的组织对X线的透过率有所不同，这个发现为后来CT的应用奠定了理论基础。
图为科马克和CT重建原理
年，英国电子工程师亨斯菲尔德在并不知道科马克研究成果的情况下，也开始了一种新技术的研发工作，并制作了一台能加强X线放射源的简单扫描装置。年9月，亨斯菲尔德又与一位神经放射学家合作，医院安装了他设计制造的这种装置。同年10月4日，医院用它检查了第一个病人。患者在完全清醒的情况下仰卧于检查床接受头部扫描，这次试验非常成功。
图为亨斯菲尔德和人类首次头颅CT检查
此后的年，世界第一台正式应用于临床的CT诞生，当时仅用于颅脑检查；当年4月，亨斯菲尔德在英国放射学年会上首次公布了这一结果，正式宣告了CT时代的到来。年，RobertLedley制造成全身CT，检查范围扩大到胸、腹、脊柱及四肢。CT的问世在医学放射界引起了爆炸性的轰动，被认为是继伦琴发现X射线后，工程界对放射学诊断的又一划时代贡献。
图为RobertLedley制造的全身CT
2.转与不转：代代进步
如今，CT技术已经经历了多代的发展和更新：
第一代CT：第一代CT机多属于头颅专用机，而且每个断层扫描1次要3～5分钟，再传输成影像总计需要约7分钟。其机械性运动属于「平移-旋转式」（下图A），X射线管每次旋转1°，总共转°。该设备只有一到三枚侦测器，而其X光呈线束状。由于这些扫描设备有很大的声音和振动，早期病患对CT检查均有不愉快的记忆。
第二代CT：与第一代不同的是扫描器有多枚探测器，约3～30个，且X光由线束状转换成5°～20°的小扇形束状；机械性运动仍属于「平移-旋转式」（下图B），旋转角度亦从1°变为5°～20°，因而扫描时间大大缩减，只需20～90秒便可得到一个断面影像。
图A为第一代CT原理，图B为第二代CT原理
第三代CT：采用30°～45°宽扇形X光射线配合对侧一排数百个探测器做同步°旋转，即旋转-旋转式（下图C）。速度更快，只要2～9秒甚至更短时间内便能完成一个横断面的影像，可对全身进行扫描，而且机器的声音和振动也大幅减少，患者友好性增加。这也是临床应用最广的一代CT。
第四代CT：其特点是探测器固定排列°，球管可以绕着受检体连续作度旋转，即旋转-静止式（下图D），扫描时间更可以缩短到单一断面1秒或少于1秒。
图C为第三代CT原理，图D为第四代CT原理
第五代CT：又称为超高速CT、电子束CT（EBT），出现于年，采用电子束扫描方式（传统CT机采用机械扫描方式），扫描时间非常短，约50～ms。EBT的特点是除了用于传统CT成像外，还可用于对血流速度的测定。
图为第五代CT原理
螺旋CT：螺旋CT出现于年，属于第三代CT，即旋转-旋转模式。其采用滑环技术，能连续旋转进行容积扫描，通过图像重建可以获得任意方向的剖面图像，同时可以减小部分容积效应的伪影。螺旋CT扫描速度快，特别是对心脏等不停运动的器官，例如PhilipsCore极速之心层CT的心脏成像时间分辨率达到30ms，极大的减少了心脏搏动等产生的伪影。
图为螺旋CT原理
总之，所有的改进都是为了一个原则：以患者为主，缩短扫描时间，提高分辨率。
3.科技加身：所向无敌
CT技术发展到今天，从最初的一个部位成像需要几分钟，到现在的几秒、亚秒，甚至可以对不断跳动的心脏进行「冻结」成像，可谓突飞猛进。不仅如此，随着探测器数目的增加及MPR、MIP等后处理技术的发展，CT的功能越来越全面，人体全身上下无所不能，还出现了双源、能谱CT等具有特色的CT设备，甚至还能与最先进的3D打印技术结合。
图为CT联合3D打印制作的连体婴的内脏模型
总之，CT作为传统X线检查的改进和延续，已经成为医学影像学的中流砥柱。
后起之秀：MR
1.幸运的橙子
年，也就是首台CT扫描仪问世后的第二年，荷兰科学家罗伯·洛赫尔开启了最初的核磁共振研究，并得到放射学界众所周知的核磁共振图像——诺丁汉的橙子。由这个幸运的橙子起步，磁共振成像开始了其成绩斐然的应用生涯。年12月3日，罗伯·洛赫尔和同事获得了全球第一幅人类头部的核磁共振图像。
图为诺丁汉的橙子
2.谈核色变，被迫改名
医院只能看到「磁共振室」，而没有前面那个「核」字，据传原因在于：年末，美苏核危机愈演愈烈，着眼于这一历史背景，美国放射学会推荐将核磁共振（NMR）改为磁共振（MR），以此缓解民众尤其是患者对于核医学的担忧，磁共振成像的术语也便沿用至今。
3.超导现身，突飞猛进
就在改名的这一年，全球第一台超导磁共振PhilipsGyroscanS5出现，这是世界上第一台医用全身磁共振成像系统。同年，在荷兰莱顿大学诞生了第一个具有主动屏蔽功能的磁体。一年之后的年，世界上首个表面线圈出现，所获图像可以显示非常小的细节，再次引起放射学界的轰动。
图为人类首台超导MR及眼部成像
之后，MR新技术层出不穷。从机器外观改进、体积和重量减小、孔径增大，到不同部位线圈和不同序列的开发，再到磁场强度不断的提高以及多种功能性成像如DWI、SWI等的出现，甚至与PET相结合形成PET-MR，磁共振技术越来越全面和可靠，其应用也将越来越广。
结语
医学影像学发展至今，X线、CT和MR三者互相补充、取长补短，为医学的发展和进步做出了重要的贡献。互联网时代的来临使我们得以借助「云」计算技术将各种影像检查设备进行互联互通，从而提供更为高效、精准的影像诊断。
随着科技的进步和发展，更多的未知和惊喜正在不远的未来等待着我们的发掘，医学影像学也必将一如既往的大踏步前行。
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