人體頭部CT掃描照片
脊柱側凸患者CT掃描照片
水果刀插入胸口的自殺者
倫琴發現了X射線為人類帶來了福音,特別是在征服肺病上立下了汗馬功勞。但是,X線透視在診斷腫瘤的時候,就常常力不從心了,原因是人體是立體的,照在一張平面的底片上,影像就會互相重疊,前面的影子擋住后面的影子,就分不清楚毛病到底出在哪里,這件事情引起了美國物理學家科馬克的思考,科馬克出生在南非,1955年他在一家醫院照管放射科的工作,他不是醫生,但是按照南非的法律,醫院在進行放射性治療的時候必須有物理學家的監督。科馬克很快就對癌癥的診斷和治療發生了興趣,他也發現了X射線在診斷上的缺點,由此萌發了一個要改進放射治療的念頭。
不同的器官、組織的密度不同。例如,水的密度就和肌肉的密度不同,體內發生了某些病變后,如炎癥和腫瘤,它們的密度和正常的部分不同,X射線透過這些密度不同的組織后,強度就會變化,反映在熒光屏或膠片上會出現不同的陰影。
假如,一棵樹上的影子擋住了后面的東西,我們就看不到它的影子,怎樣才能看到它的影子呢?等到太陽轉一個方向后,我們就能看見樹后面東西的影子,這是一般的常識,所以,不斷改變X射線源位置,多次顯影就可以解決影子重疊的問題,這就是X射線斷層掃描儀(簡稱CT)的基本原理。
1956年,科馬克首先研究各種物質對于X射線吸收量的數學公式,他開始用鋁和木頭制成圓柱體做實驗,然后逐漸過渡到人體模型,經過十幾年的研究,他初步形成了一套理論體系。但這些基本上是屬于業余愛好。
科馬克并沒有把這件事進行到底,因為把這個思想付諸實施有一定的困難,最后制成CT掃描儀的人是英國的豪斯菲爾德,他1918年出生在英國的農村,從小就喜歡動手,13歲的時候就用一些零件制成了一臺電唱機,15歲時制成一臺收音機。1951年,他在電氣工程學院畢業后不久就主持研究英國第一臺晶體管電子計算機,因此他是一位計算機專家,正是因為如此,他才可能在X射線的新技術的研究上獲得重大的發明—— CT。
當我們去用CT檢查頭部的時候,X射線管在患者的頭部旋轉,在頭的下方放置許多接收器,X射線從各個角度,各個方向來進行投影,投影的角度越多,關于人體的信息就得到的越多。
問題是如何把這些信息處理好,重組出人體的真實圖像,這就要用到計算機。
豪斯爾菲德精于計算機,他曾經研制出一臺能識別印刷字體的計算機,他把接受器得到的信號輸入到計算機中,存貯起來,然后進行分析和計算,最后顯示出一張張清晰可見的反映人體內部各個斷層的圖像,比一般的X光照片的分辨能力要高100倍,就是直徑只有幾個毫米的腫瘤也可以看見。CT掃描技術很快就得到世界的公認,有人說,沒有CT掃描儀,現代的神經內科和神經外科根本就無法工作。
1979年,豪斯菲爾德和科馬克共同獲得諾貝爾生理學及醫學獎,他們兩個都不是學醫學的,而且學歷上沒有讀到博士,他們都沒有想到自己會獲得諾貝爾獎,因為他們不是為獲獎而工作,他們的功績,人類永遠不會忘記。