通常情況下，X射線用于骨骼檢查，而磁共振和超聲用于軟組織檢查。

現在，一種新型技術讓X射線也應用于軟組織成像，而且分辨率更高，能比其他技術更早地發現腫瘤或其他病變。

這種技術被稱為X射線彈性成像，由日本東北大學（Tohoku University）的研究人員提出，并拍攝出第一張圖像。研究成果已經在今年3月份的《應用物理快報》（Applied Physics Express）上發表。

▲ 圖1 日本東北大學官網關于X射線彈性成像技術的介紹

▲ 圖2  發表于《應用物理快報》的論文

彈性成像是一種無創的醫學成像方式，用于研究軟組織的硬度和彈性，它具有較高的分辨率。X射線彈性成像的工作原理與磁共振或超聲類似，但分辨率要高得多，能夠讓醫生發現更小和更深的病變。

超聲使用的聲波頻率高于人類所能聽到的頻率，它的工作原理是通過向我們發送“剪切波”（shear waves）——就是快速上下揮動一根繩子時產生的那種波。剪切波在較硬組織里的傳播速度比在軟組織里的傳播速度更快。由于癌性腫瘤、肝硬化和硬化動脈比周圍的健康組織更硬，超聲波在通過這些組織時變慢，因此臨床醫生能夠發現這些病變。

磁共振成像的工作方式也與此相關，不過它通過強磁體迫使人體組織的氫原子核與磁場保持一致。這些氫原子核移動的時間長短能夠揭示關于硬度或組織的相關問題。

現在，日本東北大學開發出的這種新型彈性成像技術，可以利用X射線來做同樣的事情。其優勢在于，X射線生成的圖像具有微米（百萬分之一米）尺度的分辨率，清晰度遠遠超過毫米（千分之一米）尺度。

雖然先前的研究已經表明，這種X射線彈性成像在原則上是可行的，但這還是第一次使用這一概念來對現實世界里的硬度進行可視化演示。

▲ 圖3① X射線彈性成像揭示不同材料的硬度：濃度均衡的樣品（左）和含有較硬二氧化鋯粒子的樣品（右）。（樣本：聚丙烯酰胺凝膠）

從圖中可見，盡管其濃度與周圍基質僅僅略有不同，但二氧化鋯粒子仍清晰可見。在醫學診斷中，這種細微差別是無法通過典型的X射線成像來辨別的。

▲ 圖4② 硬度幾乎均勻的樣品（左））；包含硬質區域的樣品（右）

這項研究的首席研究員、日本東北大學先進材料多學科研究所③副教授Wataru Yashiro表示：“這種高精確度圖像不僅能讓醫生發現更小或更深的病變，而且對患者來說也非常重要，因為這些小病變可能是剛剛出現的，也可能是其他病癥的早期征兆。”

未來，研究人員將進一步開發生成3D可視化技術，最終目標是制造出X射線彈性成像診斷設備。

注①：圖3來源于日本東北大學先進材料多學科研究所Wataru Yashiro。

注②：圖4來源于賢集網。

注③：“先進材料多學科研究所”全稱為“Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials”，縮寫為IMRAM 。