最有趣最形象的X射线及CT原理科普

刘伟光

随着医学技术的发展，现如今X射线以及CT检查在医院检测工作当中已被广泛应用，在肺部疾病的诊断以及胃部疾病的诊断当中发挥着很重要的作用。那么为什么X射线以及CT检查可以用来诊断疾病呢，它们是如何观察到体内的器官与组织的，今天我们来一起来了解一下关于X射线以及CT扫描的原理。

1、X射线以及X射线摄影原理

在1895年年的德国威茨堡麦米伦大学的校园里，身为校长以及物理学家的伦琴教授正在开始他的科学实验，他利用阴极管，进行阴极射线荧光照射实验，伦琴教授为了不让荧光泄露到外部，使用硬纸壳包住了阴极管，在接通电源之后，发生了不可思议的一幕，一般阴极射线只可以在空气当中走几个厘米，这是与他人合作通过实验已经证实的结论，但是，在硬纸壳包住阴极管之后，距离阴极管两米处的荧光屏便发出了荧光，伦琴教授意识到这不是阴极射线，这可能是另一种不可见的射线透过了硬纸板，当时把它命名为X射线，在发现X线之后，伦琴教授获得了诺贝尔奖。随着医学的进步，现在我们知道X射线是一种波长很短的电磁波，可以光速沿着直线前进，波长范围在0.0006~50纳米左右，与可见光相比，X射线的波长要短很多，肉眼是看不见的。X射线就很强的穿透性，可以穿透不同密度的物质，在穿透的过程中会受到一定程度的吸收。且X射线能激发荧光物质，产生一种肉眼可见的荧光。当涂有溴化银的胶片经过X射线照射之后，具有感光性，可以产生潜影，经显、定影处理之后，感光的溴化银离子被还原成金属银，遗留于胶片的胶膜内，就产生了黑白色的影像。当X射线通过物质被吸收的时候，组成物质的分子会分解成正负离子。人体的组织可以分为骨骼、软组织、脂肪以及体内的气体，这些组织密度存在差别，当X射线照射时，吸收不同，从而残余X射线量也会出现差别，最终通过透视和摄片，会形成有黑色对比的影像。医生通过观察影像，以患者的解剖以及生理功能和病理变化特征为基础，可以进行诊断和治疗。X射线的电离效应，存在一定的辐射，在检查的过程中会对人体造成一定的损伤，损伤的长度需要根据X射线量的大小而定。一般微量或者少量的X射线量不会对人体造成明显的影响，但是当超过一定的剂量时会造成一定的影响，但是是可以恢复的。如果大量的X射线会对人体造成不可恢复的损害，因此在进行X射线检查的过程中，必须要做好防护工作，避免辐射，在不影响疾病诊断的前提之下，尽量减少X射线量，避免重复检查，最大程度上降低患者的辐射剂量。

需要注意的是在没有其他更合适检查方法的前提下才进行X线检查，在没有特殊需要的情况下，怀孕的妇女不应该进行下腹部的X射线影响检查，对于婴幼儿以及儿童应该是用X射线检查。对于已经怀孕的妇女或者准备计划怀孕的妇女，需要提前告知医生情况，有医生考虑是否可以进行X射线检查。在检查的时候，尽量单人进入机房，需要配合使用一定的放射防护产品，陪同家属尽量不要在机房内或者靠近机房门口等待。在检查完成之后，妥善保管胶片，如果存在转院的情况，可以避免不必要的重复性照射。

2、CT的原理

X射线无法详细的知道体内的真实情况，为了满足医学更高的要求，科学家们经过不断研究，发展出了更好的技术，这种技术叫做CT，也被称为电子计算机断层扫描。如果从单一方向进行拍摄时，由于病变部位以及周围组织密度的不同，虽然可以发现病变，但是能做到的仅仅是发现，却不能对病变的具体位置和深度进行详细了解，但是如果可以从多角度进行拍摄，就可以把握病变的具体位置、形态以及大小。而CT，它主要是利用X射线对于人体选定部位一定厚度的层面先进行扫描，然后探测器接收到该层面的X线的衰减值，并转化为电流，通过模拟数字转换器，可以转化为所需要的数字，然后经过计算机进行处理形成数字矩阵。数字矩阵通过数字或者模拟器转换之后，可以转变成不同灰度的像素在电视屏上进行显示，最终通过摄像机设制成片。这就是常规CT扫描的过程。在CT片当中，黑色区域表示低密度区，白色区域表示高密度区，通过测定不同的密度值为不同的CT值。螺旋CT扫描，可以检测到具有解剖学特征的肿瘤、血液凝块以及感染性疾病，可以让医生通过对比详细的横断截面图，掌握病变的具体位置和具体深度。

同样属于X射线诊断技术，但是普通X射线进行拍片检查与CT扫描检查结果差别还是较大的，所以，CT检查在现代医学当中已经属于比较重要的影像诊断手段之一。CT检查主要是通过利用X射线原理，机器从一端发射射线可以经过人体，机器的另一侧通过接受射线，根据透射出来的射线判断人体内部的具体情况。在此原理基础上，我们可以这样理解，CT扫描检查就是一个利用发射射线以及接受射线并且快速围着人体转动的机器，通过不同方位的扫描，来获得人体内部的图像，从而了解人体内部的具体情况。CT扫描出的图像，主要可以反映人体内部物理结构的不同，当人体组织强度越低的时候，对射线的吸收越低，呈现出来的图像显示为黑色，当人体组织强度越高的时候，对射线的吸收越高，呈现出来的图像这显示为白色。CT图像显示出的内容，与人体的组织强度有关，与人体细胞的活性无关。