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在德國科學家倫琴發現X射線以前，醫生診斷病患體內的情況在手術前都只能依據觸診或是病患自己的描述，這樣的診斷方法常會造成誤診，以致拖延治療進度

現代醫學造影技術的發展，使病患經過掃描後就能夠很清楚的知道體內發生的問題，協助醫生更了解病患的狀況。

就讓Q博來簡單的介紹醫學影像技術吧！

【3D影像醫學及手術】
1970年代發展的電腦斷層(Computed Tomography，簡稱CT)及磁振造影(MRI)，經過數代的進階，時至今日的21世紀，不僅速度飛快、解析度高清、更進入從二維(2D)重建三維(3D)接近人體解剖的虛擬實境(Virtual Reality簡稱VR)的軟體發展。 VR虛擬實境已經運用在遊戲、媒體、室內設計、建築等各行各業，透過這樣技術將是未來融合虛實世界的重要設備，同樣運用於外科手術，三維(3D)的VR更可以做治療前計畫、教學及微創手術前的模擬操作。

所謂的AR擴增實境（Augmented Reality）的定義就是將3D重建的VR與實際的即時影像重疊結合，讓醫師在手術時更清楚病灶及周圍器官的相關性，特別是血管，使手術避免出血，視野更清楚。 目前至少已經有三個器官突破挑戰AR，即是眼睛、手與腦部(Augmented Eye, Hands and Brain)，這個確定性的進步不僅是醫療科技的創新更是人民的福祉。
https://scitechvista.nat.gov.tw/UrlMap?t=fG8

【核子醫學科技】
大自然中有氮、氫、氧、碳……等多種元素，這些元素分別有不同的原子序數與質量數。凡原子序數相同、質量數不同的元素都稱為同位素，各同位素的化學性質仍相同，只是物理性質不一樣。例如：氫有三個同位素，氫一叫氫，氫二叫氘，氫三叫氚，原子序都是1，但其質量數，氫是1，氘是2，氚是3，質量數的不同，使物理性質也不同。若從物理上觀察：氫的個性穩定，不會釋出放射線，稱為氫的「穩定同位素」；氚的個性不穩定，會釋出β負粒子放射線，稱為氫的「放射性同位素」。

當我們需要放射線的時候，可以先製造一個不穩定的放射性同位素，由於它會釋出不同能量的粒子與放射線，也因此，放射性同位素成為人造放射線的主要來源之一。

核醫科技結合放射性同位素藥物及放射線示蹤性，協助醫生診斷或追蹤病情；利用Ｘ光的穿透性，讓體內器官組織病變在底片上顯示；紫外光與物質作用時具有殺菌力；醫院為癌症病患做放射線治療，即是一種透過鈷-60加瑪（γ）射線或電子加速器產生X射線殺死癌細胞的治療方法。
https://scitechvista.nat.gov.tw/UrlMap?t=h5C

【磁振造影】
要說明磁振造影的原理，必須先解釋什麼是「核磁共振」。可以想像一個原子的結構，是在中心有一個很小的原子核，週圍有電子。不同的元素，它的原子核裡，會有不一樣數目的質子與中子，質子與中子數量的總和，稱為「質量數」。一個原子，只要原子核的質量數是奇數，比如是1, 3, 5, 7……的時候，當原子在強力磁場的作用下，原子核外圍電子的「磁矩」的「總向量和」，就會順著磁場方向來排列。這個時候，如果向原子照射適當的電磁波，原子核就會吸收其中的特定波長或能量的電磁波，被激發到比較高的能階，這個過程稱為「核磁共振」。
原子核會自然從高的能階掉回低的能階，此時它會放出電磁波，於是就產生了核磁共振的信號，也就是用來做磁振造影的信號。我們可以用儀器偵測這些信號。比方說，生物體內含有許多水，水分子是由氫原子和氧原子組成的，氫原子的質量數是1，我們就可以使用核磁共振的設備，讓它產生信號，並且偵測。醫學界發現，利用這個方法，不必動手術接觸人體，就可以獲取體內水分子分布的資訊，從而精確繪製人體內部的結構，這就叫做磁振造影。
https://scitechvista.nat.gov.tw/UrlMap?t=i8w

【世界最強：中國上海實驗室實現10拍瓦超強超短激光放大輸出，相當于全球電網平均功率的5000倍，可用于核聚變點火】

10月24日晚，中科院上海光機所和上海科技大學超強激光光源聯合實驗室傳出喜訊：上海超強超短激光實驗裝置（SULF）的研制工作取得重大突破，成功實現了10拍瓦激光放大輸出，這是目前已知的世界最高激光脈沖峰值功率，達到國際同類研究的領先水平。

超強超短激光的科技前沿應用極為廣泛，故國際上多個國家投入巨資開展10拍瓦級大型超強超短激光裝置的研制，展開激烈的科研競爭，這是一場國際競賽，中國走在了最前面！

超強超短激光，一般是指峰值功率大于1太瓦（1太瓦=1萬億瓦），脈沖寬度小于100飛秒（1飛秒等于1千萬億分之一秒）的激光。此次成功實現的10拍瓦激光放大輸出，則等于1億億瓦，相當于全球電網平均功率的5000倍。100飛秒是怎樣的瞬間呢？100飛秒相當于十萬億分之一秒，即使每秒飛行30萬千米的光，在這么超短的時間內也只能走一根頭發絲粗細的距離。此次激光脈沖寬度經過脈沖壓縮器壓縮后僅僅為21飛秒。

去年3月，我國科學家首次利用超強超短激光產生反物質。這還只是超強超短激光應用的冰山一角。超強超短激光能在實驗室內創造出前所未有的超強電磁場、超高能量密度和超快時間尺度等綜合性極端物理條件，這是之前只有在核爆中心、恒星內部、黑洞邊緣才能找到的極端物理條件，可用于研制激光質子刀以治療癌癥；制造臺式化電子加速器和產生超快X射線源對蛋白質探測成像；研究天體物理和宇宙起源，將來還可能用于真空結構和暗物質的探測等。

超強超短激光研究推動著激光科學、原子分子物理、等離子體物理、高能物理與核物理等一批基礎與前沿交叉學科的開拓和發展。

同時這也將為相關戰略高技術領域的創新發展，如高亮度新波段相干光源，超高梯度高能粒子加速器、強場激光核醫學、聚變能源、精密測量等提供原理依據與科學基礎，對其有著不可替代的強大推動作用。

一場國際競賽

正是因為超強超短激光在臺式化加速器、超快化學、阿秒科學、材料科學、激光聚變、核物理與核醫學、實驗室天體物理等領域具有重大應用價值，國際上多個國家投入巨資開展10拍瓦級大型超強超短激光裝置的研制，展開激烈的科研競爭。

歐盟10多個國家的近40個研究院所和科研機構聯合提出Extreme Light Infrastructure（ELI），2012年以來，ELI計劃陸續啟動了3個子項目的研究，投入經費8.5億歐元，計劃于2017年研制數臺10拍瓦超強超短激光并建成用戶裝置，同時為下一步研制200拍瓦級超強激光大科學裝置打下基礎，ELI下設四大研究裝置，分別為捷克布拉格束線裝置（ELI-Beamlines Facility），匈牙利賽格德阿秒裝置（ELI-Attosecond Facility），羅馬尼亞默古雷萊的核物理裝置（ELI-Nuclear Physics Facility），以及尚未定址的超強場裝置（ELI-Ultrra High Field Facility）。

然而，今年3月有報道稱，由于ELI分散的結構以及經費問題，200拍瓦級的“巨星”裝置研發已經擱淺。負責當時選址的專家主席、意大利米蘭理工大學的Sandro De Silvestri表示，沒有哪個國家能夠承擔6億歐元的建設費用。

在2016年11月的ELI顧問委員會上，委員們建議，在3臺10拍瓦級的激光裝置完成并正常運轉前，不再考慮“巨星”的選址問題。而這一拖很可能就要等到2022年。布加勒斯特的ELI監督和發展委員會的副總干事Catalin Miron表示認可這一決議：“這將會促使ELI聯盟更加專注于我們現階段的任務。”

巴黎綜合理工大學的物理學家、中科院愛因斯坦講席教授杰哈?莫羅（Gérard Mourou）認為暫停200PW激光器的提議是錯誤的，他認為，這種超高能量密度的激光將會在基礎研究領域帶來開創性的突破。在這種能量強度下質子將會接近甚至達到光速，“破壞”真空，從而能夠利用它研究量子力學揭示的真空中各種虛粒子。雖然Mourou理解完成其他三個激光裝置的需求，但是他認為推遲發展更先進的高功率激光技術將會把這個領域的領先地位拱手相讓給其他國家。他說：“這正是我所擔心的。”

當時，莫羅教授還指出了其他國家的進步，他說，2016年8月，中國上海的一個裝置打破了5.3PW的最高激光脈沖峰值功率記錄，他們也計劃2019年完成10PW的激光裝置建設，另外100PW的激光裝置也在籌劃當中。日本、俄羅斯、美國等國也在進行超高功率裝置的研制。美國科學家計劃升級其位于紐約羅切斯特大學的OMEGA EP激光器，使其功率達到75PW。

參與設計HAPLS裝置的勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室科學家Constantin Haefner聲稱：“這就是一場競賽。”

現在ELI聯盟需要將分散于三個國家的建設項目轉變成一個獨立完整的面向國際用戶的大科學裝置，進而從其他國家吸納基金支持用于補充其約8千萬歐元的年運行經費。ELI顧問委員會主席De Silvestri說道：“整合并啟用現有的三個裝置當前更為緊要，我們并沒有忘記200PW的第四個裝置，只是我們需要一步一步地來。”

一些估算表明，歐洲的200PW激光器項目將會耗資約10億歐元。但是Mourou正在進行一項技術研究，通過縮短激光脈沖將10PW激光器改造成100PW激光器，他表示自己這項研究僅需花費3千萬歐元。他說：“我們之前認為這第四套裝置將會造價高昂，但是如果我們足夠聰明，我們能夠用少得多的經費完成目標。”