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文/王瑢
半个多世纪前，英国工程师戈弗雷·豪斯菲尔德突发奇想：能否通过捕捉宇宙射线来探测埃及金字塔中的隐藏区域。换言之，就是“在不打开盒子的情况下，查看盒子里面究竟有什么”。后来，他在这个灵感的启发下发明了一种技术——使用高能射线来揭示肉眼看不见的东西，让医生的视线穿过坚硬的颅骨，将柔软的大脑一览无遗。这就是现在为人熟知的CT（X射线计算机断层扫描）。
找到新的研究方向
豪斯菲尔德1919年出生在英国，是家中5个孩子中最小的。他在童年时期并没有显露出什么过人的天赋，他的学习成绩不是特别好，他的老师甚至用“愚钝”一词来形容这个小男孩。
第二次世界大战初期，豪斯菲尔德加入了英国皇家空军。他是一个电子机械领域的高手，尤其擅长使用雷达，帮助飞行员在云层厚重的黑暗夜晚更好地找到返回的航路。
在战后，豪斯菲尔德听从指挥官的建议，进入大学攻读电力和机械工程专业。毕业后，他进入百代唱片公司（EMI）继续从事电子机械领域的工作。百代唱片公司是世界知名的唱片公司，以发行披头士乐队的专辑而闻名，但是这家公司最初致力于电气和音乐产业，以电子和电气工程为业务重点。
豪斯菲尔德带领团队制造出了当时英国最先进的大型计算机。但是，到了20世纪60 年代，百代唱片公司打算退出竞争激烈的计算机市场，才华横溢的豪斯菲尔德被迫休假，思考未来的职业生涯规划。
就在那时，豪斯菲尔德遇到了一位医生，后者向他抱怨说，通过X 射线观察大脑的效果太差。普通X 光片能够显示骨骼的奇妙细节，但大脑是一个无定形的组织，在X光片上，它看起来就像是一团雾。这让豪斯菲尔德想到了自己过去的一个设想：在不打开盒子的情况下，找到隐蔽的结构。
发明新的成像方法
豪斯菲尔德提出了一种新方法来解决对颅骨内部进行成像的问题。首先，他在概念上将大脑分成连续的切片，就好像把面包切成片一样。然后，向每一层脑组织发射X 射线。接下来，不断改变发射角度，并且测量X 射线穿过脑组织后的强度变化。
更重要的是，豪斯菲尔德发明了一种有效的算法。通过使用那个时代最快的新式计算机，他可以计算出每层脑组织的扫描结果，然后基于逐层扫描结果构建出大脑图像。
但是，百代唱片公司当时没有涉足医疗市场，也不想涉足。尽管公司允许豪斯菲尔德开发他的产品，但由于资金不足，豪斯菲尔德被迫在废弃的研究设施里翻找零件。终于，他拼凑出了一台原型机，尺寸小到可以被放置在餐桌上。
豪斯菲尔德利用这台原型机先后成功地扫描了无生命的物体，还有牛的大脑，但是百代唱片公司仍然不打算对这项技术进行投资。如果豪斯菲尔德想要继续研发人体扫描仪，他需要拉到外部资金赞助才行。
豪斯菲尔德是一位才华横溢、直觉敏锐的发明家，但不善于和他人沟通。幸运的是，他有一位富有同情心的老板英厄姆，他看到了豪斯菲尔德研究的巨大价值，努力维持该项目的运转。
英厄姆知道他们无法迅速获得拨款，但他想到，可以通过英国卫生和社会保障部向医院推销该设备。事实证明，这个策略非常正确，英厄姆在扫描仪造好之前就卖出了四台。有了这笔钱，豪斯菲尔德组织了一个团队，开始研发安全有效的人体扫描仪。
与此同时，豪斯菲尔德需要找到患者来试用扫描仪。他联系到一位神经科医生，这位医生对该技术没什么兴趣，但总算同意提供帮助。豪斯菲尔德带领团队在伦敦的一家医院安装了他们研发的大型扫描仪，于 1971 年10月1日给第一位患者扫描了大脑。这位患者是一名中年妇女，医生怀疑她患有脑瘤。
整个过程需要不少时间：先花30分钟扫描大脑；然后花2.5小时在百代唱片公司的大型计算机上处理数据，并用相机拍摄图像；最后将结果送回医院。医生通过扫描结果发现，患者的左额叶长着一个李子大小的肿块。
这次试验的成功标志着新的人体成像方法—— CT登上了历史舞台。
荣获诺贝尔奖
就这样，没有医疗市场经验的百代唱片公司拥有了一种需求量很大的医疗技术。该公司生产的CT扫描仪格外畅销，占据了市场垄断地位。但后来，通用电气公司和西门子公司等规模更大、更有经验、研究能力更强的公司也进入了该领域，百代唱片公司最终退出了医疗市场。
豪斯菲尔德的创新改变了医学的面貌。1979 年，豪斯菲尔德与美国物理学家科马克（他提出了人体不同组织对X射线吸收率的计算公式，为CT的应用奠定了理论基础）共同获得了诺贝尔生理学或医学奖。1981 年，豪斯菲尔德被英国女王封为爵士。他继续沉浸在自己的发明世界中，直到 2004 年去世，享年84 岁。
最初的CT扫描速度很慢，且仅限于扫描头部。经过近半个世纪的发展，现代CT扫描速度更快；分辨率更高；功能更加强大；使用更加方便，甚至还出现了移动扫描仪；最重要的是，辐射暴露更少。CT扫描已经成为医学检查和诊断的常规手段。尽管有人认为一些CT扫描是没有必要做的，但不可否认的是，CT扫描已使世界各地许多患者在健康方面获益。毕竟它有助于识别肿瘤，并确定是否需要进行手术治疗；它对于快速寻找急诊患者的内伤也特别有用。
还记得豪斯菲尔德关于探索金字塔的想法吗？1970 年，科学家将宇宙射线探测器放置在哈夫拉金字塔里最低的墓室内。他们得出的结论是，该金字塔内没有隐蔽的墓室。2017年，另一个团队在胡夫金字塔中放置了宇宙射线探测器，发现了一个隐蔽但无法进入的墓室。正如豪斯菲尔德所想的，看不见的射线能帮助我们揭开很多有关自然和人体的奥秘。
本文选自《科学画报》
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