彩色「X 光」,有何用途?

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圖片來源:路透社

我們對於 X 射線(又稱 X 光)不會陌生,做醫療檢查就有機會要「照 X 光」,用以觀察肺部或骨折情況等等。X 光可以穿透人體,但因為骨頭等密度高的材質能夠阻擋 X 光,在膠片上會顯示為白色,而一些軟組織則顯示為灰色陰影,空氣則呈現黑色。這些圖像一般適合顯示骨折或蛀牙,但是對於軟組織的分辨率卻很差。

名為「光譜 X 射線彩色成像」的新掃描技術,卻能夠以驚人的清晰度展示骨骼、軟組織和身體其他組成部分的細節。掃描儀使用了稱為 Medipix3 的高度靈敏晶片,該晶片的作用類似於數碼相機中的傳感器,但 Medipix3 要先進得多。

Medipix 是由歐洲核研究組織(CERN)開發的技術,用作檢測其大型強子對撞機中的粒子,應用於世界上最大型的粒子加速器。該晶片結合所收集到的 X 光信息和算法來確定物體位置,繼而產生 3D 圖像。顏色代表檢測器所記錄 X 光光子的不同能級,因此可以識別身體部位的不同成分,例如脂肪、水、鈣和疾病標記。

經過 10 多年的改良,紐西蘭的科學家父子拍檔—— 紐西蘭坎特伯雷大學(University of Canterbury)的物理學家 Phil Butler 和紐西蘭坎特伯雷大學和奧塔哥大學(University of Otago)放射學家 Anthony Butler,發明了一個新掃描儀。新掃描儀具精確的能量分辨率,能夠獲得其他成像工具無可相比的圖像,在診斷上應用應大有作為。

被切除的硬化斑 MARS 掃描成像。成像中藍色的部分是類似鐵的物質,很可能是斑塊內出血;軟組織呈紅色,油脂為米色,鈣質為白色。 圖片來源:MARSBioimaging/Twitter

Phil 和 Anthony 在 2007 年創立 MARS Bioimaging(MBI)機構,目標是普及 Medipix 和光子計算技術在醫學上的應用。如今,他們的團隊規模達 50人,由物理學家、放射線學家、數學家、生物學家、工程師和電腦科學家各門專家組成。

這「光彩照人」的新科技已達臨床階段。第一步將應用於手腕骨折。MARS 腕部掃描儀可以使韌帶損傷和軟骨變化更清晰可見,可評估骨折部位的骨密度和形態,有助醫生決定治療及手術方法。

此外,由於在進行骨折固定手術後,傳統成像容易受金屬物影響而造成偽影,導致難以評估周邊組織的狀況。而 MARS 彩色醫學掃描儀能減少金屬偽影及改善骨骼金屬介面的影像,因此更適合用來評估骨折癒合程度及發現併發症, 例如植入物鬆脫、螺絲移位及感染等。

據紐西蘭媒體 Stuff 報道,MBI 在 2018 年進行了首次人體掃描,下一輪臨床試驗將於 2021 年初在紐西蘭和歐洲等地點進行。李嘉誠基金會去年分別資助在香港大學和中文大學,安裝了兩台 MARS 彩色醫學掃描儀,作臨床前研究。