伦琴射线引发“淑女惊恐”和CT与核磁共振

1895年12月28日,德国物理学家伦琴宣布他发现了一种新的射线—X射线,同时公布了X射线“照”出的手骨照片。据传,照片中“手骨”上的戒指影像泄漏了“手”是伦琴夫人的“玉手”。伦琴的发现震动了科学界,引起很多物理学家来关注X射线和物质的放射性。于是引发了“淑女恐慌”。

伦琴射线引发“淑女惊恐”和CT与核磁共振1895年12月28日,德国物理学家伦琴宣布他发现了一种新的射线—X射线,同时公布了X射线“照”出的手骨照片。据传,照片中“手骨”上的戒指影像泄漏了“手”是伦琴夫人的“玉手”。伦琴的发现震动了科学界,引起很多物理学家来关注X射线和物质的放射性。此后,德国物理学家劳厄证明X射线是一种波长很短的高频电磁波;法国物理学家贝克勒尔发现铀的放射性;居里夫妇发现放射性元素钋和镭……现代物理学开始迅猛发展。

但是,正当物理学家“高歌猛进”时,从柏林、伦敦、巴黎一些大城市传来一些针对X射线的“杂音”。更令人惊奇的是,痛心疾首咒骂X射线的,不是那些怀疑或反对新发现的科学家,也不是信奉天主上帝的教会人士和善男信女,而是一群大家闺秀和名门淑女。她们组织了游行示威,举标语喊口号,谴责“不道德的X射线”、“无耻的射线”,甚至连“科学、科学家”也被扯上“不道德”、“无耻”的帽子。这是怎么回事?

原来,是那张“手骨照片”惹的祸。伦琴宣布发现X射线并公布“手骨照片”后,世界各国报刊作为重要新闻竞相刊载,有的报刊更在“透视”和“夫人玉手”上大做文章。当时社会民众对科学、物理学多为朦朦胧胧一知半解,看到报刊上的“透视”、“夫人玉手”就联想到一边去了,竟以为X射线有“窥视”能力,人们的衣裙服饰都将被“窥视”,隐私将被窥视,这成何体统?于是引发了“淑女恐慌”。 确实,X射线的“透视”力确实很强,衣裙服饰将被“透视”,连皮肤、肌肉、血液、骨骼……也将被“透视”,男女“隐私”也一样会被“透视”。但是,X射线所拍的“照片”完全没有形成道德伦理或“性感”的刺激观感,“淑女恐慌”纯属捕风捉影。所以,喧闹一阵也就自动“风平浪静”,只留下一段有关“科学”的历史笑谈。但从科学与社会的关系来看,这历史笑谈涉及科学技术的“公共关系”问题,如何让社会公众了解科学技术,是一个必须应该考虑的问题。如近年关于建设核电站、建设城市的微波通信和移动电话“基站”等引起的“公众恐慌”问题,都是类似的问题。

现在,再回到X射线的“透视”功能来说。伦琴1895年公布的“手骨照片”是世界上第一张X射线照片,在科学家眼中,这张清晰显示手掌内部骨骼形态的照片,开创了“医学影像”的新纪元。人们从此可以在体外直观地观察人体内部的器官、组织、骨骼的形态和活动状况。此后一百多年,医学影像技术飞速发展。科学家一方面不断改善X射线透视照相技术,寻求解决“照片”中器官、骨骼显示重叠的问题;另一方面为减小X射线对人体的辐射危害,寻求新的医学影像方法。

20世纪七十年代以后,随着微电子、电脑、超声、核物理和自动化技术在医学影像技术中的广泛应用,单一的X射线医学成像局面被打破,形成了包括计算机体层扫描技术(CT)、超声显像诊断技术和磁共振成像技术( MRI )在内的新医学影像检查体系。

计算机体层扫描技术(CT)、超声显像诊断技术和磁共振成像技术( MRI )所显示的图像,都是人体内部的横断“层面”,克服了人体内部器官、组织、骨骼的影像重叠问题,提高了医学临床判别诊断的准确性。

目前,医学上应用最多的计算机体层扫描技术(CT)有两大类:一类是X射线计算机体层扫描技术,简称X-CT;另一类是发射型计算机体层扫描技术,简称ECT。

X-CT,由X射线发生器向人体逐层发射X射线,透过人体后的X射线发生相应的不同“衰减”,由检测器接收,通过计算机处理,形成人体不同断层的“照片”。 近20年,X-CT先后四次换代,清晰度、时间和空间的分辨率不晰提高,扫描断层厚度从13毫米缩小到1毫米,扫描时间从几分钟缩短到几秒钟,尽可能减小了X射线的辐射伤害。

ECT是一种新的“核素”显像技术。其原理是,由进入( 注射或饮服 )人体内的放射性“核素”,由人体内部脏器、血管向外“发射”射线,再由检测器接收,通过计算机处理,形成不同断层的图像。ECT不仅可以获得体内脏器的轮廓形态,还能显示脏器功能和血流循环变化,以及代谢物质在体内、细胞内的吸收、转移和排泄等诸多信息。当然,“核素”放射性的安全性,是有充分保证的,必须对人体无伤害。这是ECT比X-CT更为安全的优越性。

ECT有两类:一是以发射γ射线的“核素”作为标记的单光子发射断层扫描技术,简称SPECT;二是以发射正电子的“核素”作为标记的正电子发射断层扫描技术,简称PECT。PECT是目前国际核医学的前沿技术,使用的“核素”主要是碳-11、氮-13等正电子发射核素。这些“标记核素”与检查肠胃病服用的“钡餐”中的药用硫酸钡一样,起到“标记”示踪作用。只是硫酸钡不会被胃肠道黏膜吸收,可以作为“造影剂”而提高X光造影检查的显示对比度。而“标记核素”的安全放射性,可以在人体内部“主动”提高显示对比度。

磁共振成像技术MRI,也是应用核物理、微电子、计算机等多种技术的医学影像新技术,但它的成像原理与CT、超声的物理过程完全不同。X-CT、ECT等都有射线或外或内“穿透”人体,而MRI是利用人体内器脏组织“自己”的“氢核”( 1 H ),在外界电磁场作用下产生“磁共振”信号,信号由检测器接收,并通过计算机处理,而形成人体不同断层的图像。MRI兼顾了X-CT、ECT等核医学的优点,清晰度、效率和安全性都更好,是目前最有前途的医学影像技术。原来,MRI称核磁共振成像技术,后来为了强调“磁共振”和免除有些人对“核”的不安全疑虑,所以正名为“磁共振成像技术”。

说到对“核”的不安全疑虑,并非都是“杞人忧天”。1945年投在日本广岛、长崎的原子弹,造成的惨烈景象,人们难以忘却;而三里岛和切尔诺贝利核电站事故的可怕后果,人们还记忆犹新。追溯到发现“放射性”的科学家,很多遭受不幸的辐射“致命伤害”,居里夫妇的女儿就因“过量辐射”患白血病去世,以及20世纪二三十年代制造“夜光”表面工人的高死亡率;而二十世纪五六十年代,白血病患者倍增,与X光的广泛应用不无联系。人们对“放射性”的恐惧绝不是空穴来风无是生非。关注“核安全”已经成为全球共识。

正因为如此,进入21世纪以来,对于“核生产”、“核应用”的安全性考虑已达到“空前”的高度,核电站的“安全性”,包括对环保和生态的要求,甚至高于“火电”。关于“核应用”,特别是核医学,人们尽可以对“安全”放心。医用放射性同位素的“放射性”危害,比自然界的天然放射性物质还低。其实,天然放射性物质,如铀矿,由分散性大含量极微,只有人工浓缩后才对人有危害。就是我们人类自己,人体也有轻微的“放射性”,因为所有生命体组织中都含有极微量的不稳定放射性同位素钾40( K40 ),其放射性衰减的半衰期为13亿年。毕竟核电站、核动力和核应用都在“掌控”之中,现代核电站对环境的污染,比“火电站”还低,我们应该关注“核安全”,但不必杯弓蛇影谈“核”色变。

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