医学影像的历史

19 世纪末，威廉·康拉德·伦琴 (Wilhelm Conrad Röntgen) 正在维尔茨堡大学进行关于由被称为克鲁克管的阴极管产生的光现象和其他发射的实验。克鲁克的管子由带有正极和负极的玻璃灯泡组成，当高压电流通过管子时会发出荧光。

       在此期间，伦琴在包裹在克鲁克管上的一个沉重的黑色硬纸板上观察了他手中的骨头。从这个观察中，伦琴推断他观察到的荧光来自克鲁克管产生的不可见射线，这些射线能够穿透屏蔽管的照相底片。

伦琴的进一步研究表明，这种新型光线能够穿透大多数物质，包括软组织，同时让骨骼和金属保持可见。除了亲眼观察这一现象外，伦琴还以被认为是第一张 X 光片的图像对妻子手中的骨头和结婚戒指进行了著名的成像。

20世纪初的医学影像

伦琴在《维尔茨堡物理医学会学报》上发表他的发现后不久，世界各地的研究人员都渴望将他的发现应用到广泛的应用中。到 1896 年 2 月，X 射线首次在马萨诸塞州达特茅斯的临床环境中使用，Edwin Brant Frost 在那里使用这项技术来识别 Colles 骨折。

尽管这种新方法可以用于评估骨骼创伤以及从肺结核和其他肺部病变到坏疽等其他健康问题，但许多早期的医学成像设备使用极高剂量的辐射来获取这些图像。例如，在医学成像过程中，胶卷暗盒要求患者在强烈的辐射照射下站立不动长达 11 分钟。

到 1940 年代，科学家们开始了解与辐射暴露相关的长期风险，这使得该成像技术在临床中的使用方式发生了一些变化。例如，铅围裙、手套和防护眼镜以及甲状腺防护罩很快就被实施到辐射安全程序中。 1946 年，科学家希望在医学成像期间尽量减少患者暴露于辐射的一种方法是使用荧光屏。这些屏幕是用荧光治疗的，而治疗的临床医生在成像过程中戴上专门的眼镜，这样他们就可以识别解剖结构。尽管这种新技术降低了患者的辐射暴露风险，但医生采用这种方法的辐射暴露风险更大。

从20世纪中叶到今天

到 1950 年代和 1960 年代初，信息技术与 X 射线技术的整合到来，彻底改变了医学成像。

不久之后的 1972 年，计算机断层扫描 (CT) 由英国工程师 Godfrey Hounsfield 和南非医生 Allan Cormack 发明。 CT成像的发明是基于1917年Johann Radon的数学理论“Radon变换”结合波兰数学家Stefan Kaczmarz在1937年描述的“代数重建技术”。

到1973年，第一次CT扫描被用于成像一名被认为患有脑瘤的女性的大脑。有趣的是，整个成像过程需要几天时间才能完成，因为扫描仪需要几个小时才能获得获取大脑单个“切片”图像所需的数据。

尽管 CT 成像的发明使临床医生能够获得更大的身体组织解剖学分化，但它也增加了给予患者的辐射剂量。 1991 年胸部 CT 检查的平均辐射剂量为 8 毫戈瑞 (mGy)，比当时普通 X 射线检查的辐射剂量高出约 200 倍。

自最初发现以来，已开发出几种先进的 CT 技术，以最大限度地降低患者（尤其是更易受电离辐射照射）影响的儿童患者的潜在风险。与减少扫描时间和辐射剂量相关的一些最著名的 CT 技术包括双能 CT (DECT)、低管电位成像和快速扫描。

在 1970 年代，对磁共振成像 (MRI) 设备的几年研究也导致了 1978 年的第一张大脑 MRI 图像。

这种成像技术的成功开发和临床应用在神经科学领域尤为重要，研究人员能够提高他们对各种神经解剖区域的知识和理解。通过这样做，研究人员开始了解人类记忆系统，以及相关的神经退行性病理生理机制。

尽管最近才发现 MRI，但这种医学成像方法也已扩展到结构和功能 MRI。尽管 MRI 更耗时且需要封闭环境来获取图像，但它们避免使用与 X 射线成像技术相关的电离辐射。