X射线与CT成像技术：穿透人体的魔法

X射线仿佛有一种魔力，总与诺贝尔奖有着不解之缘。

1895年11月8日，德国科学家伦琴发现了X射线，给医学界带来了翻天覆地的变革。为了表彰他，诺贝尔奖设立后，将第一根橄榄枝伸向了伦琴。不过，这个人的回复可以说是非常酷了……

伦琴收到了邀请他前往瑞典首都斯德哥尔摩领取诺贝尔物理学奖的信件，却表示，你们那离我太远了，去一趟还得跟校长请假，直接把奖牌和奖金寄过来行不行？瑞典的答复是：奖牌不能寄，你跑一趟吧。无奈之下，伦琴来到了斯德哥尔摩，但他领到奖金与奖牌后就立刻打道回府，连获奖后例行的演讲都取消了。

尽管发现了X射线的伦琴有些“冷漠”，但当时的人们对X射线的追捧可以用狂热来形容。因为X射线的透视功对当时的人来说简直就是超能力！所以这种射线才被冠以“X”这么一个代表未知事物的词头。

X射线的发现者——德国科学家威廉·伦琴

其实，阴极管通电时会放射出亮光，这个现象早在19世纪时被许多科学家观测到了。1861年，英国科学家威廉·克鲁克斯发现通电的阴极射线管在放电时会产生亮光后，就把它拍了下来，可是显影后整张干版上却一片模糊。他以为是干版旧了，于是又用新干版连续照了三次，依然如此。真实的原因是，当时由达盖尔发明的摄影术还非常原始，克鲁克斯的实验室也过于简陋。但布鲁克斯将这个反常的现象归因于底片质量的低劣，并没有继续深究下去。

1890年，美国科学家古德斯柏德在实验室里偶然洗出了一张X射线的透视底片。但他归因于照片的冲洗药水或冲洗技术，便把这一“偶然”弃之于垃圾堆中，错失了发现X射线的良机。

伦琴夫人的手骨

1895年10月，德国实验物理学家伦琴也发现了干板底片“跑光”现象，但伦琴和其他人不同，他不认为这是设备问题，而是将其当作一个严肃的物理问题进行研究。同年11月8日，伦琴用用黑纸把阴极射线管管严密地包起来，只留下一条窄缝。他发现电流通过时，两米开外一个涂了亚铂氰化钡的小屏发出明亮的荧光。如果用厚书、2-3厘米厚的木板或几厘米厚的硬橡胶插在放电管和荧光屏之间，仍能看到荧光。他又用盛有水、二硫化碳或其他液体进行实验，实验结果表明它们也是“透明的”，铜、银、金、铂、铝等金属也能让这种射线透过，只要它们不太厚。

使伦琴更为惊讶的是，当他把手放在纸屏前时，纸屏上竟然留下了手骨的阴影。他意识到这可能是某种特殊的从来没有观察到的射线，它具有特别强的穿透力。于是，当他的妻子因为很久没有见到丈夫，放心不下追到实验室时，伦琴抓起妻子的手，拍下了那幅此后经常在教科书和博物馆展出的照片——世界上第一张人类活体骨骼的照片，上面还套着一枚象征爱情的戒指。

制造于1896年的一台X射线机

1895年12月28日，伦琴向德国维尔兹堡物理和医学学会递交了第一篇研究通讯《一种新射线——初步报告》。在通讯中，他把这一新射线称为X射线（数学上经常使用的未知数符号X），因为他当时无法确定这一新射线的本质。

X射线的本质虽然没有被阐释清楚，但伦琴发现的这种新射线可以显示出骨骼和人体内部结构，这是确凿无疑的。他的发现为医学带来了一场革命。伦琴的论文在3个月之内就印刷了5次，并被译成英、法、意、俄等国文字。几乎所有的欧洲实验室都立即用X射线管来进行试验和拍照。

几个星期之后，X射线这种实用性很强的成果，马上被世界各地的医生们以超乎想象的速度运用到临床实践之中。很快，医生们就用它来诊断骨骼的病理异常、发现遗留在体内的针或弹头，很多病人的生命得到了挽救。而伦琴本人也因为X射线的发现而荣获1901年的第一届诺贝尔物理学奖。

X射线在光谱中的位置，它的波长短于紫外光，长于γ射线

在伦琴发现X射线之后，许多的科学家继续探索着这种神秘射线的本质。起初，对于X射线，学界的争论围绕着“这到底是粒子束还是波”来展开。随后，人们陆续发现了X射线的衍射、干涉等性质。现在人们知道，X射线是一种波长范围在0.01纳米到10纳米之间（对应频率范围30 PHz到30EHz）的电磁辐射波形式。在了解了X射线的本质之后，X射线在学术界被大规模运用起来。

而在西方民间，更是掀起了一股X射线热潮。

在美国芝加哥、劳伦斯、堪萨斯州等地都出现了X射线自动贩卖机，只需要投一枚硬币就能够穿过皮肉看到自己的手骨，这成了当年一种广受欢迎的“游戏机”；当时还出现了各种专门表演“透视术”的展览，这种表演对于民众的吸引力与魔术相比毫不逊色。

此外，当时的电影也蹭起了X射线的热度，1897年，英国一部无声黑白电影《X射线恶魔》，展现了X射线的神奇功效。

在材料科学领域，X射线进行的无损探伤非常重要，特别是航空航天领域

伦琴的发现不仅对医学诊断有重大影响，也促进了20世纪许多重大科学成就的出现。

受伦琴的影响，1896年亨利·贝克勒在发光材料的试验中偶然发现了一种新射线的穿透性。这样伦琴的发现间接地影响了放射性的发现。因为该发现1903年贝克勒和居里夫人被共同授予诺贝尔奖。

X射线的发现还给现代物理学提供了一种新的研究手段，在光电效应研究、晶体结构分析、金相组织检验、材料无损探伤、人体疾病的透视与治疗方面都具有广泛的用途。

豪斯菲尔德与第一台CT扫描仪

此外，X射线诊断还开创医疗影像技术的先河。

20世纪70年代中期，电子计算机的应用为医疗影像带来了第一次革命性的创新，结合了电子计算机技术的第一台医疗影像设备——CT扫描仪诞生了！

此后，医疗影像技术迅猛发展，核磁共振成像（MRI）、计算机放射成像（CR）、数字放射成像（DR）、发射式计算机断层成像（ECT）等各种数字化医疗影像新技术不断涌现，组成了功能强大的放射成像信息系统(RIS)，成为医疗诊断必不可少的重要基石。

随着电子计算机技术的发展、普及及其它在医学中的应用日益广泛，最终形成了一门多学科交叉的新兴学科——医药信息学（Medical Informatics）。

80年代中期，以数字化医疗影像技术为基础，建立PACS/RIS，完善HIS，构成了当今世界数字化医疗的新格局。而柯达公司正是这股浪潮中提供高新科技的先躯，在1976年就开发出了数字相机技术。

许多星体发出的光谱在X射线的范围内，有鉴于此，天文学上的X射线望远镜可以极大地拓宽人类的视野

除了在医学上，伦琴射线还应用在微观世界的观察和对太空的研究。另外一个伦琴射线的重大应用领域是材料无损探伤，使用伦琴射线可以检测出金属材料和焊接部位的内部缺陷。

如今，X射线已经成为许多学科必备的研究工具。在人文考古领域，X射线用来分析颜料成分鉴定画作真伪；在天文学领域，X射电望远镜被用来探索新的恒星。X射线已经成为了一个科研工作者必不可少的“眼睛”，引领着人们做出更多的新发现。