醫學一直都是與我們最息息相關的一門科學。而醫學的發展，需要仰賴的根本便是解剖學的基礎。對於人體的構造與運作，一直都是讓人好奇，深深著迷。早在五百多年前的李奧納多‧達文西（Leonardo da Vinci，1452-1519）藉由實地動手解剖，對人體的構造做了相當多的紀錄及描繪。而在五百年後的今天，人類可以藉助X光的幫助，彷彿擁有超能力一般，無須再開膛剖肚，便能更精準、更完整地透視人體。
X光的初始
德國物理學家倫琴(Wilhelm Conrad Röntgen，1845-1923) 在1895年時，發現一種不知名射線(X ray)可以使密封的底片感光，這種射線還能穿透人體，留下骨骼的影像(圖一)。這是人類首度擁有透視的能力，能清楚看到自己的骨頭。這一項讓人驚艷的發現，很快地便被受到重視；翌年，世界上第一個放射科成立，開始將X光應用到醫學的領域。倫琴更因此獲頒1901年的諾貝爾物理學獎。
X光是波長較短、能量較高的電磁波，因此能穿透人體，在底片上留下影像。X光對於不同密度的物質會有不同的穿透能力，密度越高的部位成像越白，反之密度越低的地方成像越黑。所以骨骼的部分會呈現白色，而充滿空氣的肺臟會呈現黑色(圖二為健康成年男性的胸部X光片，片子中見到的各種構造都是相當標準的型態)。
只要跟正常的X光片做比較，就能發現解剖構造異常的地方，進而能對不同的疾病做出判讀。圖三中，右邊的影像是臟器轉位的X光片，體內五臟六腑的位置會恰恰好完全相反。
因為X光片的問世，讓人類首度體驗到透視人體的魅力。
關鍵在於「對比」
X光能夠幫助我們做出診斷，除了是因為X光能穿透人體外，最重要的關鍵在於「對比」。我們能見到在胸部X光中(圖二)，心臟的輪廓可以被清晰地突顯出來，但食道卻沒辦法清楚地辨識；這是因為在心臟的周圍有肺臟的陪襯，這兩者的密度差異很大，所以可以有很好的對比。好比把一匹白馬放進一群黑馬之中，對比明顯，白馬就能被襯托得清清楚楚。而心臟跟食道均是由肌肉組成，之間密度的差異不大，位置又是前後重疊在一起，所以由正面拍攝的X光片中幾乎無法辨識。
X光片的限制在腹部尤是如此。因為腹腔內的肝臟、脾臟、腎臟、小腸，這些器官的密度相近，周圍環境又沒有足夠的對比，因此能提供的診斷價值較為有限。圖四中，左邊為腹部的X光片，裡頭只有骨骼能被清楚地顯影，其餘均只有一些模模糊糊的輪廓依稀可辨。
為了能讓更多我們想看到的構造顯影，來作出診斷，漸漸的，顯影劑開始被廣泛的使用。顯影劑是種密度較高的溶液，可以口服，可以灌入腸胃道(圖四)，也可以注射入血液中，來造成足夠的對比，讓那些本來因為密度相近而不會顯影部分能顯像在底片上。搭配顯影劑的使用，讓X光的應用範圍越加廣泛。因此就能診斷出更多樣的疾病。圖五為下消化道攝影，藉助顯影劑與灌入大腸的空氣提供明顯的對比，讓大腸黏膜長出來的瘜肉或是大腸癌可以現形。
如果把顯影劑注射入血管中，X光就能夠讓血管顯影，圖六左側是上腸系膜動脈的血管攝影，整個腸系膜的血管由粗至細，像葉脈一般精緻地散佈開來。如果將顯影劑注入膽管中，便能夠見到整個膽道系統的顯影(圖六右側)，進而診斷出膽管結石或腫瘤，這些個可能導致阻塞性黃疸的疾病。因為有顯影劑的應用，讓我們得以獲得更多的診斷價值。
革命性的大躍進
單純的X光片，是由單一方向射源而得到的投影成像。比較像是在手電筒照射下，所見到如下圖這般的人影，僅能辨別約略的身型輪廓，而沒辦法準確地識別身分。這樣的限制是X光片美中不足的缺點。直到X光問世半個多世紀之後，影像學有了革命性的大躍進。
Godfrey Newbold Hounsfield(1919-2004)和Allen M. Cormack(1924-1998) 這兩位學者，在1960年代各自發展出電腦斷層影像的理論，而在1972年，世界上終於誕生第一部電腦斷層儀。這項發明讓他們兩位一同獲得1979 年諾貝爾生理醫學獎，更是大幅提升了診斷疾病的能力。隨著電腦運算技術的突飛猛進，靠著強大資料處理的能力，讓人類終於得以藉助電腦斷層透視人體，得到更正確的診斷；三十多年來，電腦斷層影像的突飛猛進，讓醫師與患者都是深深受益。醫學的歷史上，歷經了許許多多的變革演進。影像學上的進步更是近代醫學的偉大成就。
電腦斷層影像提供的是人體的剖面影像(圖七)。因為電腦斷層仍是使用X光來擷取訊號，所以影像上表現出來的主要還是密度的差異。密度越高的部分，顏色越白；密度越低的部分，顏色越黑。靠著體內不同構造間密度的差異，電腦斷層由外而內，鉅細靡遺的呈現每一個構造，更可以達到超越毫米級的解析度。
電腦斷層中，量測物質密度的單位稱為CT HU值(Hounsfield unit)。CT HU值將“水”設為基準，定義為0。光的衰減係數在空氣=0.000208cm-1 ，在水uw= 0.19cm -1 ，骨骼ubone=0.414cm-1。而CT HU值= (u某物-uw)/ uw 再乘以1000。比如空氣：(0.000208-0.19)/0.19= 接近-1 ，乘1000 = -1000，所以空氣的CT HU值約為 -1000。鈣化： (0.414-0.19)/0.19= 1.179，乘1000 = 1179 ，所以骨骼的CT HU值約 1179。
因此，電腦斷層能辨別相當細微的密度變化，進而描繪出相當細緻的影像。在過去需要剖開人體才能見的一切，如今都能一覽無遺。
例如圖八中呈現的縱切面，我們能清楚地辨別心臟的各個腔室、主動脈、肺動脈等構造，這些構造在單純的X光片中(圖二)，都會是重疊在一起的模糊影像，只依稀可辨。
在早期的電腦斷層，僅能提供橫斷面的影像(如圖七左側的影像)。隨著電腦運算能力的進步，已能將影像重組，而讓我們見到諸如縱切面、冠狀切面等各種不同的切面影像(圖八)。甚至，還能作到3D的影像重組(圖九)。立體的重組影像，能提供更直覺，更友善，更好理解的畫面。醫學影像不再只是神祕難懂的黑影。圖九中能輕易見到顴骨骨折斷裂的嚴重程度。
在X光片的年代，人類對於頭殼裡頭的東西，都只能藉由旁敲側擊來做診斷。因為柔軟脆弱的大腦被完整地包覆在堅硬的頭蓋骨內，單純X光片並沒辦法發揮什麼有用的診斷價值。而在電腦斷層發明之後，神經科學有了截然不同的樣貌。腦瘤、顱內出血，已經能夠被呈現在影像上。
我們柔軟的大腦包覆在堅硬的頭顱骨裡，提供了極佳的保護。卻也因為困在空間相當有限的頭顱骨裡邊，使的顱內出血時，腦部會很快受到壓迫。大腦是如此脆弱精細，即使少量的出血都足以影響其功能，可能導致昏迷甚至死亡。顱內出血時，離開血管的血液，會觸發一連串凝血機轉讓血液凝固。當血液從液態轉為固態之後，密度會大大提升，CT HU值約由50增加至80，因此能呈現顯著的對比。
因為有這樣的特性，讓電腦斷層在偵測腦部的急性出血時有相當高的敏感度(圖十)，使得神經外科醫師得以迅速地了解顱內出血的血量、位置、及對大腦造成的壓迫程度，來作出手術的決定及手術的計畫。
速度的追求
電腦斷層技術不斷的進步，一方面讓解析度不斷提升，另一方面，便是在於擷取影像的速度。更迅速的影像擷取能力，就好像使用更短的快門來拍照。影像擷取速度的進步，對影像的品質影響很大。好比用1/10秒的快門來拍攝活蹦亂跳的小孩，得到的相片必然是模模糊糊；假若改用1/1000秒的快門來攝影，那就能捕捉到更精彩清晰的畫面。
早期的電腦斷層，可能得費上二十分鐘才能完成腹部電腦斷層影像。這種狀態下，人的呼吸、腸道的蠕動，都會嚴重影響成像的品質。隨著越來越高階的電腦斷層問世，現在可能只需要二十秒便能完成所有影像的擷取，不但大幅減少患者檢查的不適，更大大提升了影像的品質。
在過去，電腦斷層在心臟方面的應用相當有限，因為心臟總是處在搏動的狀態，要得到清晰的影像相當困難。現在，受益於擷取影像的速度大增，電腦斷層又有了新的應用層面。圖十一是立體重組的心臟影像，我們能見到供應心肌養份的冠狀動脈被清晰地顯影，影像還能呈現出冠狀動脈狹窄的程度及位置，這在以往都必須仰賴侵襲性的血管攝影才有辦法達成。
透視人體的代價
電腦斷層賦予了我們透視人體的超能力，可以更精確，更迅速，更便利地診斷各種構造上的異常和疾病。而在享受如此便利的超能力時，人們總是要付出某種代價。
電腦斷層仰賴的是X光的穿透能力，正如同一把利刃的兩面，這些X光既然可以穿透人體，便必然可能造成傷害。輻射劑量的傷害多是無形的，在不知不覺中逐漸累積而來。輻射線會導致人體病變，主要是因為這些能量較高的電磁波對細胞內的DNA(去氧核糖核酸)造成破壞。這些傷害都是隨機發生的，大多數時候，這些傷害可能只是不痛不癢，船過水無痕。但有些時候輻射線正巧破壞了DNA上重要的關鍵位置，那就可能會產生病變，或是促成癌症的發展。
輻射線導致病變，乍聽之下，似乎相當可怕。但，其實在自然界，在日常生活中，本來都存在著無所不在的背景輻射(Background Radiation)。來自宇宙射線，天然放射性物質的衰變，構成了所謂的背景輻射。
那，究竟累積多少的輻射劑量，會導致癌症？
這個問題不會有一個單純的，標準答案似的數值或解答。我們只能說，這一切還是關乎“機率”。身體累積承受的輻射劑量越高，那產生病變的機率就越高。好像是蒙上雙眼盲目朝天空射擊，可能在第一槍便打下一隻鳥來，也可能永遠都射不到，不過射擊越多槍，終究是越有機會。
接受一次腹部電腦斷層的輻射劑量，大約會是照一張胸部X光片的一百倍，相當於累積三年的背景輻射劑量(註)。這樣會造成傷害嗎？永遠沒有人能夠知曉。其實，生命的不確定性，就好像與老天擲骰子，你我都在局裡，大夥兒都是既盼且怕，下一把會是彆十還是通殺，誰又能說得了準？
我們不該過於低估輻射線導致病變的可能；但，如果因為懼怕關於未知的傷害，而拒絕電腦斷層，那是因噎廢食，不智亦不可取。
醫學影像的進展，是近代醫學了不起的偉大成就。透視人體的超能力，是如此的強大，如此的教人著迷。我們該如何駕馭這樣的超能力，取其善而減少傷害，需要的便是更正確認識，及更多的智慧！
註：資料來源為Radiological Society of North America
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