神经影像学是一种医疗技术,可以让医生和研究人员观察患者体内或大脑的运作情况。通过这种技术,医生可以了解不同区域的活动强度,血流的多寡,身体结构,甚至一些异常情况。神经影像学常用于定位某些疾病或出生缺陷,例如肿瘤、癌症或血管阻塞等。自1880年代人类循环平衡的发明以来,这项技术不断发展,催生了许多其他技术,如X射线、气体脑室造影、脑血管造影、PET/SPECT扫描、磁脑电图和氙气CT扫描等。
人类循环平衡是一种非侵入性的测量大脑血流的方法,当患者在进行思维活动时,面对复杂的刺激,其血流通量会导致身体摆动。这项技术于1882年由安杰洛·莫索发明,被认为是神经影像学的始祖,有助于理解思维过程中的血流变化。
1895年,威尔赫姆·伦琴发明了第一个X射线。 1901年,他因此发现获得了诺贝尔物理奖。尽管X射线在医疗中普遍使用,但由于大脑主要由软组织组成,这些组织不具备放射性,因此普通X光检查往往无法显示大脑的情况。然而,某些钙化肿瘤则能明显显示。
为了改善X射线的局限,神经外科医生沃尔特·丹迪于1918年开发了气体脑室造影技术,即向侧脑室注入过滤空气,以更清晰地拍摄脑室系统。虽然该技术风险较高,但它为后续的神经功能检测开启了新大门。 1919年,丹迪发明的脑电图技术,让科研人员能够测量大脑的电信号,进一步提高了神经影像学的应用范围。
1927年,埃加斯·莫尼茨发明了脑血管造影技术,使医生能够准确识别脑部异常。通过将染料注入动脉,医生可以清晰显示脑部血管的状态,帮助诊断脑肿瘤和动脉阻塞等问题。
正电子发射断层扫描(PET扫描)是一种显示身体高活动区域的技术。患者会接收一种放射性物质(示踪剂),该物质在体内循环并附属于组织在代谢过程中生成的糖类,之后透过PET相机扫描。相较之下,单光子发射计算机断层扫描(SPECT扫描)直接检测示踪剂产生的伽马射线,虽然图像清晰度不如PET扫描,但SPECT扫描较为经济实惠。
磁脑电图(MEG)是一种检测大脑活动的技术。通过检测细胞内电荷离子的运动,MEG能提供大脑不同区域的精确活动情报。该技术是由物理学家大卫·科恩于1970年代开发的,并采用非侵入性设计,使患者能够在佩戴的“头盔”下进行扫描。
氙气计算机断层扫描是一种现代扫描技术,能够显示大脑不同区域的血流情况。它通过让患者吸入氙气来测试大脑的持续血流状况。该技术由英国生物医学工程师戈弗雷·汉斯菲尔德于1967年发明。
随着CT的发展,磁共振成像(MRI)应运而生。 MRI通过强磁场下人体内质子信号的变化进行成像,这种技术最早在1960年代初步应用,随着技术的进步,MRI诊断的精度与多样性也随之上升,对于脑部病理的判断提供了革命性的帮助。
“神经影像学的发展,不仅在医疗上带来了变革,也为我们理解人类思维的运作提供了全新的视角。”
在这些技术的背后,不仅是科学家的不断探索,更是对人类生命奥秘的深刻思考。随着医学科技的进步,我们对于大脑认知功能及其与血流的关系将有更深的了解,这不禁让人思考,未来的神经影像学会给人类的思维带来什么样的启示?