现代医学令人着迷的一点是，它并非独立发展的，而是汇集人类对物理化学生物等知识的成果。

只说物理的，就说两个东西，质子放疗和PET-CT

1. 估计见到过这东西的朋友很少，这些是质子中心的内部结构。

图1是我2016年在宾大医院拍的，图2图3是在香港拍的，图4～图6是广州拍的。如果我没记错的的话，这三台分别是IBA、日立和瓦里安的设备。

质子放疗设备可能是目前人类最复杂、也是最昂贵的医疗器械，其原理是通过回旋加速器产生高速运动的质子摧毁肿瘤细胞。由于质子放疗具有Bragg Peak的物理学特性，它对周围正常组织的伤害会比传统的光子放疗小很多。

我第一次看到这个庞然大物的时候，感觉真的很震撼，脑中一直在想电影《天使与魔鬼》里面欧洲的那台大型强子对撞机（LHC）。当然LHC比质子中心的回旋加速器复杂多了，那玩意看着是直的，其实是弯的，周长27公里。这是人类探索宇宙起源的设备，我觉得搞这种研究的科学家，实在是太牛逼了。

2. 除了质子以外，还有个我从小就在百科全书上看过的物理学知识——反物质。

正物质和反物质一旦碰撞，就会立刻湮灭，释放能量。

我总以为这东西离我们很遥远，我甚至了解PET-CT十几年了，现在才发现它中文名里「正电子」这三个字就是反物质。

这个过程是：

-医生会给患者静脉注射极微量的放射性示踪剂，最常用的是¹⁸F标记的葡萄糖，¹⁸F-FDG。

-¹⁸F是放射性同位素，会发生β⁺衰变，主动释放正电子（e⁺，即电子的反粒子，属于反物质）。

-正电子在人体组织中飞行极短距离（＜1毫米），就会遇到普通的电子，发生正负电子湮灭，瞬间转化为伽马光子。

-PET扫描仪捕捉这些伽马光子，就能精确重建示踪剂在体内的分布图像。

原来就是第一场当量极小的湮灭发生了。而这些¹⁸F-FDG是怎么来的？也是通过医院里的回旋加速器，医用回旋加速器加速质子轰击富集的H₂¹⁸O，产生¹⁸F，然后合成¹⁸F-FDG。

3. 所以你看，这些原来以为离我们很遥远的物理现象，其实都是已经运用于患者的检查和治疗了。这些医学技术背后是宏大的基础物理，是几十年前物理学家的伟大发现和发明。

-1933年诺贝尔物理学奖授予英国物理学家保罗·狄拉克，他用相对论预言了反物质的存在；

-1936年诺贝尔物理学奖授予美国物理学家卡尔·安德森，他通过宇宙射线实验首次发现了正电子。

-1939年诺贝尔物理学奖授予美国物理学家恩斯特·劳伦斯，他发明和研制回旋加速器。

那些几十年前少有人能够理解的基础物理，会在几十年后在许多医院里给予患者们更好的检查和治疗。我始终认为基础学科真正推动着人类文明进步，从而改变普通人的生活。