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X光成像對比大突破

一般醫院的X光照相,對於體積小或密度低的物體,辨識能力不理想。胡教授利用物體邊緣折射率不同,發展出新的X光成像技術,增加成像對比,也加強聚焦能力和解析度。
 
 
 
2004 年初的《自然》(Nature)期刊上,有篇標題是〈What a Contrast!〉的報導,內文描述X光在「相對比成像」方面的突破。利用物體折射率的不同,使X光可以看到原本無法看清楚的結構,也正是中研院物理所胡宇光教授的研究。

現在一般醫院的X光照相,只能看到大尺寸、高密度的硬組織,對於體積小或密度低的物體,辨識能力卻不盡理想。胡教授利用物體邊緣折射率不同,發展出新的X光成像技術,不但增加成像對比,也可以加強聚焦能力和解析度。

胡教授表示,這項新技術成功結合了「高解析度」、「高成像對比度」與「取像速度快」3 個優點。他曾利用這個技術清楚地看到果蠅腦部(軟組織),甚至果蠅複眼上的纖毛等「細微結構」,突破過去只能看到骨骼等硬組織結構的限制。他指出,這項技術的取像速度和最終可達到的解析度,可以比現在醫院的X光機高 1 萬倍,應有打入醫療設備市場的可能。

胡教授舉癌症為例,目前X光能探測的最小腫瘤約為 3 毫米(mm),這項新的成像技術已可以檢測到小於 1 毫米的初期腫瘤,越早發現治癒率將越高。其實若不考慮輻射劑量的問題,這項技術還可輕易達到微米(μm),甚至相當於人類頭髮直徑的十萬分之一,也就是奈米的解析度。

這種技術也可以結合電腦 3D 成像,觀察、追蹤生醫用途的奈米粒子在動物體內的傳輸情況。因此,除了幫助癌症的早期檢驗外,高速、高解析度的X光成像也能觀察抗癌藥物在身體內的傳送,並監控奈米顆粒與腫瘤對抗的過程,提高癌症治療的靈敏度及準確性。

此外利用微聚焦的X光束,更可以在進行癌症放射線治療時,提高對腫瘤的殺傷效果,並減低對正常組織的傷害。胡教授預估,這項技術 3 年內應可做完動物實驗,5 到 10 年內應該就可應用到人體醫療上。未來在國家同步輻射研究中心旁邊也可以蓋附設醫院,利用同步輻射光源進行精準的放射線治療。 奈米科技發展面臨的一個嚴重問題是:缺乏直接卻又非破壞性地觀察奈米尺度結構的方法,而這項技術提供了一個有用的解決方案。除了醫學上的應用外,胡教授也提到利用它「切開」化石,偵測微小化石內部的狀態或成分,已經對考古研究產生很大的貢獻。

深度閱讀
  1. W.L. Tsai, P.C. Hsu, Y. Hwu, C.H. Chen, L.W. Chang, J.H. Je, H.M. Lin, A. Groso & G. Margaritondo (2002) Building on bubbles in metal electrodeposition. Nature, 417, 139.
  2. 胡宇光、楊宗燁、王長海、施元丁、諸丁鎬、G. Margaritondo (2005)X光相對比高速高解析度顯微術的原理及應用,科儀新知149,7-19。
  3. J.Y. Chen, D.J. Bottjer, E.H. Davidson, S.Q. Dornbos, X. Gao, Y.H. Yang, C.W. Li, G. Li, X.Q. Wang, D.C. Xian, H.J. Wu, Y.K. Hwu, and P. Tafforeau (2006) Phosphatized polar lobe-forming embryos from the precambrian of Southwest China. Science, 312(5780), 1644-1646.
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