文|陳根

1895年，德國物理學家威廉·康拉德·倫琴(W.K.Rontgen)在做一項實驗時偶然發(fā)現(xiàn)了X射線。這個射線能夠穿透某些固體物質(zhì)，看到一些肉眼很難識別和看到的事物，也可以使照相底片感光以及空氣電離。當時倫琴并不知道這種射線的名字叫什么，于是將其以未知數(shù)X來命名。

X射線一經(jīng)發(fā)現(xiàn)就開始為醫(yī)學服務。1896年，蘇格蘭醫(yī)生約翰·麥金泰爾在格拉斯哥皇家醫(yī)院設立了世界上第一個放射科，從此，醫(yī)學診斷和治療的過程中開始使用X射線。

在外科領域中,它首先應用于骨骼系統(tǒng)的觀察。美國著名醫(yī)學家坎農(nóng)(W.C.Cannon)在1898年發(fā)現(xiàn)，用鉍或鋇配合X射線檢查，可以清楚地觀察到動物的食道。此后，X射線技術開始廣泛應用于醫(yī)學影像診斷，成為醫(yī)學臨床檢查和科研不可或缺的重要手段。

近日，倫敦大學學院和歐洲同步加速器研究設施（ESRF）的科學家們利用先進粒子加速器產(chǎn)生的X射線，以前所未有的高清展示了整個器官的3D圖像。這項新技術被稱為“層次相差斷層掃描”（HiP-CT），分辨率達到1微米。

其使用的X射線，由位于法國格勒諾布爾的歐洲同步加速器（粒子加速器）提供，該同步加速器最近升級了極亮源（ESRF-EBS），創(chuàng)造了世界上第一個第四代同步加速器，使其成為世界上最亮的X射線源，比醫(yī)院的X射線約亮1000億倍。

得益于這種強烈的亮度，科學家們可以在完整的人肺中看到直徑5微米（一根頭發(fā)直徑的十分之一）的血管。更值得注意的是，HiP-CT能夠在不同尺度上進行3D繪圖，讓臨床醫(yī)生對整個器官進行成像，甚至能縮小到細胞水平。

該項目還提供了健康肺部與已故COVID-19患者肺部對比的成像。通過使用HiP-CT，科學家們觀察到新冠肺炎感染在兩個獨立的系統(tǒng)之間“分流”血液—— 為血液充氧的毛細血管和為肺組織本身供養(yǎng)的毛細血管。

基于從前的理論假設，這種交聯(lián)會妨礙病人血液被適當?shù)难鹾稀５谑褂肏iP-CT設備之前，從未被直觀的證實過。通過該技術，科學家們獲得了對該機制的新見解。

未來，科學家們希望通過不斷改進技術，提高對臨床成像的理解，實現(xiàn)更快、更準確的診斷。