虽说透视扑克牌背面或杯中骰子的点数都是魔术表演的保留项目,但真正拥有透视能力的魔术师并不存在。
但在医院,这种轻松“看透”人体的技术每天都在用。众所周知,通过各种影像检查,无须切开,就可以观察头部、胸部、腹部的内部状态。而人类第一次获得这种技术,是在一个多世纪以前。
1895年,德国物理学家威廉·康拉德·伦琴利用高压真空管,进行有关“阴极射线”的实验。某天,伦琴发现工作台上的荧光屏发出微光。真空管当时被一层黑色卡纸包裹着,但某种“光线”依旧穿透黑纸照到了荧光屏上。
伦琴对此产生了浓厚的兴趣,反复实验。除了卡纸,他也研究了各种其他物质,他发现这种“光线”可以穿透木材、橡胶等材料,但像铅之类的金属就无法穿透。他无疑发现了一种新型“光线”。随后,他用这种“光”照射他夫人的手,不禁大吃一惊——荧光底片上竟然出现了夫人的手骨。
要如何命名这种“光”呢?他以数学中代表未知数的“X”,将其命名为“X光”。
成果发表后,X光举世皆知。在医学领域,X光也是一种非常有价值的技术。有了X光,不管是骨折还是身体里的子弹,医生都能准确诊断。1901年,伦琴因此成就获诺贝尔物理学奖,而“X光”也被称为“伦琴射线”,并作为临床医学术语沿用至今。
自X光发现以来,其应用方式也不断演变。1913年,德国医生阿尔伯特·所罗门对比了三千例**切除标本的X光片,发表了以X光判别乳腺癌的方法,这项工作为**X线照相术奠定了基础。
到了20世纪20年代,造影剂已得到广泛应用。所谓的造影剂是一种X光无法透过的**。将之注入胃或大肠之类的管腔中,就可以在特定部位形成阴影,这样就能够看到器官形状和内壁的变化,是名副其实的“制造影子”的制剂。
胃造影检查如今是日本胃癌检查项目之一。肠道造影检查(从肛门将造影剂注入大肠)也是医院里常见的检查之一。
后来更是研发了可以注射到血管里的造影剂,用于检查脑部及心脏的血管。1927年首次出现的脑血管造影技术,至今仍是治疗脑梗死、脑动脉瘤的必要方法。
围绕心脏、负责将血液送到心肌的动脉称为冠状动脉,发源于主动脉根部。冠状动脉分为右冠状动脉和左冠状动脉,左冠状动脉又分支为左前降支和回旋支。如果某个部位的动脉变得狭窄,就会导致狭心症或心肌梗死。从手腕等处插入导管直通心脏,将造影剂注入冠状动脉内,再用X光进行拍摄,就可以看见血管的走向及出现狭窄的部位,继而做出诊断与治疗。
这种导管技术是德国医生沃纳·福斯曼于1929年首次发表的。当时,这项技术并没有得到认可,而且人们纷纷批评这一行为的危险性——因为福斯曼把导管从自己的手腕一直插到心脏,还用X光拍了照。彼时他才25岁。
但最终心脏导管术还是在临**得到了广泛应用。也因此,美国医生迪金森·伍德拉夫·理查兹、安德烈·弗雷德里克·考南德,以及福斯曼,三人于1956年共同获得诺贝尔生理学或医学奖。此时距离福斯曼的惊人之举已经过去27年。那些特立独行的开拓者,其成就往往没那么容易得到世人的认可。
围绕心脏的冠状动脉
观察身体截面的技术
X光技术在20世纪70年代进一步发展,演变为“计算机断层扫描(computer tomography)”,这种技术可以观察身体的立体剖面图。这种影像诊断技术目前已经普及全球,我们一般简称其为“CT”。
单纯的X光检查无法观察到深层部位,因为X光是从单一方向照射,只能看到物体前后重叠在一起的影像。
而CT则是借助高速旋转的装置让X光环绕人体拍摄,再将数据送到计算机分析,处理为立体影像。因为采用X光进行多角度拍摄,因此可以呈现身体不同位置的剖面。
人体不同组织对X光的吸收和透过率存在差异,而CT图像会用黑白的深浅程度表现这种差异,相关数值称为“CT值”。通常将水的CT值规定为“0”,物质密度越高,CT值也越高。
例如空气的CT值是“-1000”,图像呈现为全黑;而骨骼的CT值是“250~1000”,图像极为明亮(发白);血液的CT值是“50~80”,比水稍亮一点,这样我们就能分辨拍到的**是水还是血。
CT值的单位是“HU”,全名为“亨氏单位”。这一名称来自英国工程师高弗雷·豪斯费尔德,他于1972年发明CT,并在1979年获诺贝尔生理学或医学奖。CT是以20世纪60年代发表的理论基础开发而成的,因此,作为基础理论的奠基人,美国物理学家阿兰·麦克莱德·科马克也一同获得1979年诺贝尔生理学或医学奖。
“MRI比CT更好”是误解
使用X光检查的缺点之一,就是患者或多或少会受到辐射。不过,临**也有不需使用放射线的影像检查。
超声检查是其中之一。所谓超声检查,是向身体表面发送超声波,然后根据回波形成影像。超声波也称为“echo”,是“回声”的意思。这是一种广泛运用于胎儿、心血管检查等方面的技术。除了没有辐射之外,超声波能对观察对象的动态进行实时监测,这也是一项优点。这项技术在1940年投入使用,之后逐渐普及。
另一种就是磁共振成像检查(MRI),即利用磁场根据不同组织的水分含量差异绘制对比影像图。它和CT一样可以观察身体的剖面,优点也是没有辐射。
几种技术有着完全不同的原理,所以呈现的影像也完全不同。医生会根据疾病的特点单独或是组合使用它们来帮助诊断。
CT检查只需要几分钟,而MRI检查需要30~40分钟。因为会被长时间关在狭小的空间里,所以在进行MRI检查前,必须确保患者没有幽闭恐惧症。
MRI检查室有非常强烈的磁场,严禁携带金属入内。如果不小心把金属(磁性物品)带进去,会被磁场以极高的速度吸进设备里。2001年,美国就曾发生氧气瓶飞入设备撞击男孩头部,最终造成死亡的事故[71]。金属瓶的重量结合飞来的速度,没人能承受这样一记重击。
常有人以为MRI检查比CT更好、更准确,其实不然。要知道,术业有专攻,这对超声检查也同样适用。有的疾病用超声波能更清晰地辨明,也有疾病采用MRI检查更有效。
2003年,发明MRI的美国化学家保罗·劳特伯和英国物理学家彼得·曼斯菲尔德共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。
窥视人体内部的技术至今在医学界已经多次斩获诺贝尔奖,并从根本上改变了临床诊断。而最值得赞叹的是,这些技术进步都是在最近百余年间发生的。
回首往昔,那个没有X光、CT、MRI的时代,那个只能依靠体表信息进行诊断的时代,持续了数千年之久,如今终于迎来被现代医学技术惠泽的时代,也是我们身处的时代。