在現代醫學發展史上，CT（電子計算機斷層掃描）是一項極為重要的技術，醫生借助它能清晰地看到人體內部結構，為疾病診斷提供重要依據。那么 CT 技術是如何誕生、發展的，未來又將走向何處？
前世：艱難探索與理論奠基
19世紀末，德國物理學家倫琴發現了X射線，這為醫學診斷開辟了新路徑。X射線可以穿透人體，使不同密度的組織在底片上留下不同影像。醫生能借此初步觀察人體骨骼和部分器官的狀況。不過，傳統X射線成像只是二維平面圖像，人體組織器官相互重疊，很多病變難以清晰呈現，極大地限制了診斷的準確性和全面性。
1917 年，奧地利數學家約翰·拉東提出一個重要理論：通過對物體多角度投影進行數學計算，能夠重建其內部結構。當時，這一理論在醫學領域未受重視，卻為后來的 CT 技術埋下了數學理論的種子。
20 世紀中葉，電子和計算機技術的發展，為醫學影像的突破創造了條件。1955 年，南非物理學家艾倫·科馬克在醫院放射科工作時，開始思考改進 X 射線診斷技術。他發現人體不同組織對 X 射線的吸收程度存在差異，經過多年研究，于 1963 年成功推導出利用 X 射線投影數據重建物體內部結構的計算公式 ，為 CT 技術的實際應用奠定了理論基礎。
今生：助力疾病診治
1971 年 9 月，英國電氣工程師戈弗雷·豪斯菲爾德成功制造出世界上第一臺用于臨床的 CT 掃描儀，并將其安裝在英國倫敦郊外的醫院。同年 10 月 4 日，這臺 CT 掃描儀成功完成了對一位疑似腦部腫瘤患者頭顱的掃描。盡管掃描時間長達 160 秒，圖像分辨率也較低，但這一成果標志著 CT 技術從實驗室邁向臨床，開啟了醫學影像診斷的新紀元。
1972 年，豪斯菲爾德和同事在英國放射學研究院年會上介紹了 CT 技術，引發了醫學界的轟動，此后 CT 技術進入快速發展階段。第一代 CT 機掃描速度慢，圖像質量差；第二代 CT 機縮小了探測器孔徑，增加了數量并改進了掃描方式，掃描速度和圖像質量有所提升，但掃描時 X 射線管和探測器需同時平移和旋轉，操作復雜且耗時較長。
1974 年，第三代 CT 機問世，它采用扇形 X 射線束和大量緊密排列的探測器，掃描時只需旋轉，無需平移，掃描速度大幅提升至 2~9 秒，圖像質量也有了質的飛躍。這使得 CT 技術在臨床上得到更廣泛的應用。
1983 年，第四代 CT 機誕生，探測器呈環形固定排列，只有 X 射線管旋轉，進一步提高了掃描速度和圖像質量，減少了因探測器故障導致的圖像偽影。同年，第五代 CT 機-電子束 CT（EBCT）被開發出來。它利用電子束掃描替代機械運動掃描，掃描速度達到毫秒級，使心臟、大血管等快速運動器官的影像檢查成為可能，為心血管疾病的診斷提供了有效手段。
1985 年，滑環技術應用于 CT 設備，實現了 X 射線管單方向連續旋轉掃描。1989 年，螺旋 CT 掃描方式問世，突破了傳統逐層掃描的局限，患者勻速移動，X 射線管持續旋轉，掃描速度大幅提高，一次屏息即可完成較大范圍的掃描，減少了呼吸運動偽影，還能獲取連續容積數據，為三維后處理圖像的精確重建提供了保障。
隨著科技進步，多層螺旋 CT 技術不斷發展。1992 年雙層螺旋 CT 問世，1998 年四家公司同時推出 4 層螺旋 CT，2001 年 16 層螺旋 CT 研制成功，2003 年 64 層 CT 投入臨床。2005 年，首臺雙源 CT 掃描儀成功上市，配備兩套 X 射線源和探測器系統，在心臟成像方面優勢顯著，無需嚴格控制心率，就能以極快時間分辨率采集與心電圖同步的心臟和冠狀動脈圖像，提高了心血管疾病的診斷準確性和效率；同時還可進行雙能量成像，獲取更多組織成分信息，助力疾病鑒別診斷。
2009 年底，能譜 CT 技術應用于臨床，突破了傳統 CT 單一 CT 值成像的局限，實現了物質分離和定量分析，在超低劑量掃描的情況下也能獲得高分辨率、高清晰度的圖像，可精確識別區分不同物質，為腫瘤早期診斷、鑒別診斷和個性化治療提供更豐富準確的信息。2021 年，全球首臺光子計數 CT 掃描儀問世，重新定義了 CT 掃描原理。它采用新型探測器直接計數 X 射線光子，比傳統探測器能量分辨率和靈敏度更高，能提供更清晰準確的圖像，有望為醫學診斷帶來更多突破創新。
CT 技術的發展使其在臨床應用中發揮著越來越重要的作用，幾乎涵蓋了醫學的各個領域。在神經系統疾病診斷方面，CT 是診斷腦腫瘤、腦出血、腦梗死等的重要手段，能快速準確顯示腦部病變的位置、大小和形態，為臨床醫生制定治療方案提供關鍵信息。
在呼吸系統疾病診斷中，CT 尤其是高分辨率 CT（HRCT）優勢明顯，能清晰顯示肺部細微結構，對早期肺癌篩查、肺炎診斷以及間質性肺疾病評估等意義重大。
腹部疾病診斷時，CT 可全面檢查肝臟、胰腺、腎臟等腹部臟器。對于肝臟腫瘤，CT 能準確判斷腫瘤大小、位置、形態以及與周圍血管的關系，有助于腫瘤分期和治療方案的選擇；在胰腺疾病的診斷和鑒別診斷方面也發揮了重要作用。
在心血管系統疾病診斷中，多層螺旋 CT 和雙源 CT 讓心血管疾病的無創檢查成為可能。冠狀動脈 CT 血管造影（CTA）可清晰顯示冠狀動脈的形態和病變，對冠心病的診斷和治療有重要指導意義，還可評估心臟結構和功能，診斷先天性心臟病、心肌病等心血管疾病。
在骨骼肌肉系統疾病診斷中，CT 能清晰顯示骨骼細微結構和病變，對骨折、骨腫瘤、骨髓炎等疾病的診斷價值重大，還可通過三維重建技術直觀展示骨骼的立體形態，為骨科手術的規劃和實施提供有力支持。
此外， CT 透視技術為介入治療提供實時影像引導。醫生可在 CT 監視下進行穿刺活檢、腫瘤消融、置管引流等操作，提高操作的準確性和安全性。
未來：邁向精準醫療新時代
CT 技術有望在多方面取得突破發展。在圖像質量提升上，科學家將致力于提高 CT 的空間、密度和時間分辨率。通過開發新型探測器、優化計算機算法和改進掃描技術，未來 CT 有望實現更清晰準確的成像，發現更小的病變，為疾病早期診斷提供更有力的支持。
在降低輻射劑量方面，未來可能采用更先進的低劑量掃描技術、智能曝光控制技術以及迭代重建算法等，在保證圖像質量的前提下，最大程度降低患者的輻射劑量。
在與人工智能融合上，未來 CT 可能與人工智能深度融合，實現自動圖像分析、診斷輔助決策以及疾病風險預測等功能，提高診斷效率和準確性，實現精準預防和個性化治療。
在拓展應用領域，未來 CT 技術可能在分子影像學、功能影像學等新興領域取得突破，為疾病診斷和治療提供更多維度的信息。
隨著科技進步，CT 技術將持續為人類健康事業助力，為實現精準醫療發揮更大作用。
（作者單位：首都醫科大學附屬北京兒童醫院）
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