“X射線”背后的故事

——醫(yī)學(xué)影像紀(jì)錄片 第一期

導(dǎo)讀:醫(yī)學(xué)影像的革命始自X光。德國(guó)物理學(xué)家倫琴歷經(jīng)研究,終于在一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)下發(fā)現(xiàn)了它,并因?yàn)榇隧?xiàng)成就獲得第一個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。為了表明這是一種新的射線,倫琴采用表示未知數(shù)的X將其命名為X射線。自此以后,醫(yī)學(xué)影像開始蓬勃發(fā)展起來。X射線從被發(fā)現(xiàn)之日起就不斷地造福人類,所以X射線被列為19世紀(jì)末20世紀(jì)初物理學(xué)的三項(xiàng)偉大發(fā)現(xiàn)之一……[詳細(xì)]

   威廉·康拉德·倫琴(1845年3月27日-1923年2月10日),德國(guó)物理學(xué)家,1895年11月8日,他發(fā)現(xiàn)倫琴射線(X射線,俗稱X光)。X光有著巨大的實(shí)用價(jià)值,然而倫琴?zèng)]有為自己申請(qǐng)技術(shù)專利,他希望全世界的人都能夠利用它,因而,X光技術(shù)迅速地普及至世界各地。

一個(gè)神奇的夜晚發(fā)現(xiàn)未知的射線

  1895年11月8日的晚上,晚餐過后,倫琴習(xí)慣性地走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,陷入了深思。之前他在實(shí)驗(yàn)中將陰極射線放電管包上厚黑紙,防止外部光線擾亂陰極射線。然而,現(xiàn)在他注意到在離射線管1米遠(yuǎn)的地方,有個(gè)氰化鋇做成的熒光屏,這個(gè)熒光屏隨陰極射線管的每次放電,閃閃發(fā)光。倫琴把熒光屏挪至遠(yuǎn)處,它照樣閃光;他又在陰極射線放電管和熒光屏之間放上書、木板和鋁片,熒光屏還是閃光;只有在它們之間放上鉛塊或厚厚的鐵板時(shí),閃光才會(huì)消失。顯然,陰極射線管中發(fā)出的是一種穿透力很強(qiáng)的射線,但不會(huì)是陰極射線。


  他想:底片的變化,恰恰說明放電管放出了一種穿透力極強(qiáng)的新射線,它甚至能穿透裝底片的袋子。不過目前不知道它是什么射線,于是取名“X射線”。于是,倫琴開始了對(duì)神秘的X射線的研究……[詳細(xì)]

史上第一張X光片在震驚中誕生

  他先把一個(gè)涂有磷光物質(zhì)的屏幕放在放電管附近,結(jié)果發(fā)現(xiàn)屏幕馬上發(fā)出了亮光。接著,他嘗試著不透光的較輕物質(zhì)—如書本、橡皮板和木板放到放電管和屏幕之間去擋那束看不見的神秘射線,可是誰也擋不住它,它甚至能夠輕而易舉地穿透15毫米厚的鋁板!直到他把一塊厚厚的金屬板放在放電管與屏幕之間,屏幕上才出現(xiàn)了金屬板的陰影,看來這種射線還是沒有能力穿透太厚的物質(zhì)。


  接下來更為神奇的現(xiàn)象發(fā)生了,一天晚上倫琴很晚也沒回家,他的妻子來實(shí)驗(yàn)室看他,于是他的妻子便成了在照相底片上留下痕跡的第一人,當(dāng)時(shí)倫琴要求他的妻子用手捂住照相底片。當(dāng)顯影后,夫妻倆在底片上看見了手指骨頭和結(jié)婚戒指的影像。[詳細(xì)]

實(shí)至名歸的第一個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

  1896年1月5日,在柏林物理學(xué)會(huì)會(huì)議上展出了很多X射線的照片,同一天,維也納《新聞報(bào)》也報(bào)道了發(fā)現(xiàn)X光的消息。這一偉大的發(fā)現(xiàn)立即引起人們的極大關(guān)注,并很快傳遍全世界。在幾個(gè)月的時(shí)間里,數(shù)百名科學(xué)家為此進(jìn)行調(diào)查研究,一年之中就有上千篇關(guān)于X射線的論文問世。


  倫琴雖然發(fā)現(xiàn)了X射線,但當(dāng)時(shí)的人們——包括他本人在內(nèi),都不知道這種射線究竟是什么東西。直到20世紀(jì)初,人們才知道X射線實(shí)質(zhì)上是一種比光波更短的電磁波,它不僅在醫(yī)學(xué)中用途廣泛,成為人類戰(zhàn)勝許多疾病的有力武器,而且還為今后物理學(xué)的重大變革提供了重要的證據(jù)。正因?yàn)檫@些原因,在1901年諾貝爾獎(jiǎng)的頒獎(jiǎng)儀式上,倫琴為世界上第一個(gè)榮獲諾貝爾獎(jiǎng)物理獎(jiǎng)的人。人們?yōu)榱思o(jì)念倫琴,將X(未知數(shù))射線命名為倫琴射線。[詳細(xì)]

X射線開啟了醫(yī)學(xué)影像的革命

倫琴的發(fā)現(xiàn)震驚了整個(gè)世界,雖然他是物理學(xué)家,但是他的發(fā)現(xiàn)卻被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。X射線也掀起了一次醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的革命,而后的一個(gè)世紀(jì)里,人們探索醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域的步伐從未停止。

X射線成為醫(yī)學(xué)影像研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)

  利用X光,人們能夠看到身體內(nèi)部的許多組織結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)骨骼的意外損傷和嵌入身體的金屬?gòu)椘瑥亩,可以幫助醫(yī)生診斷疾病。X光有著巨大的實(shí)用價(jià)值,然而倫琴?zèng)]有為自己申請(qǐng)技術(shù)專利,他希望全世界的人都能夠利用它,因而,X光技術(shù)迅速地普及至世界各地,有力地推進(jìn)了醫(yī)學(xué)進(jìn)步。倫琴發(fā)現(xiàn)X射線后僅僅幾個(gè)月時(shí)間內(nèi),它就被應(yīng)用于 醫(yī)學(xué)影像。


1896年2月,蘇格蘭醫(yī)生約翰·麥金泰在格拉斯哥皇家醫(yī)院設(shè)立了世界上第一個(gè)放射科。此后,X線成像的一些改進(jìn)型的基本設(shè)備就不斷研究出來。從30年代起,X線成像技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在部件方面,而非X線機(jī)成像系統(tǒng)。第二次世界大戰(zhàn)以后,成像技術(shù)進(jìn)入一個(gè)新時(shí)期,各種新型的診斷系統(tǒng)相繼出現(xiàn),并應(yīng)用于解剖學(xué)研究和診斷疾病。這些診斷系統(tǒng)的研制涉及多門學(xué)科,包括物理學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、電子學(xué)和計(jì)算機(jī)等,其中有的成像技術(shù)是當(dāng)代高技術(shù)的結(jié)晶。 [詳細(xì)]

X射線醫(yī)學(xué)設(shè)備的發(fā)展

離子階段:
受檢者皮膚容易被燒傷

  這是X射線設(shè)備的早期階段(1895~1912)。當(dāng)時(shí)X射線機(jī)的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,使用效率很低的含氣式冷陰極離子X射線管,運(yùn)用笨重的感應(yīng)線圈發(fā)生高壓,裸露式的高壓機(jī)件,更沒有精確的控制裝置。X射線機(jī)裝置容量小、效率低、穿透力弱、影像清晰度不高、缺乏防護(hù)。據(jù)資料記載,當(dāng)時(shí)拍攝一張X射線骨盆像……[詳細(xì)]

電子階段:
影像的質(zhì)量大大提高

  隨著電磁學(xué)、高真空技術(shù)及其他學(xué)科的發(fā)展,1910年美國(guó)物理學(xué)家W.D.Coolidge發(fā)表了鎢燈絲X射線管制造成功的報(bào)告。1913年開始實(shí)際使用,它的最大特點(diǎn)是*鎢燈絲加熱到白熾狀態(tài)以提供管電流所需的電子,所以調(diào)節(jié)燈絲的加熱溫度就可以控制管電流,從而使管電壓和管電流可以分別獨(dú)立調(diào)節(jié)……[詳細(xì)]

雙焦點(diǎn)階段:
成為極其重要的醫(yī)療診斷手段

  1923年發(fā)明了雙焦點(diǎn)X射線管,解決了X射線攝影的需要。X射線管的功率可達(dá)幾千瓦,矩形焦點(diǎn)的邊長(zhǎng)僅為幾毫米,X射線影像質(zhì)量大大提高。同時(shí),造影劑的逐漸應(yīng)用,使X射線的診斷范圍也不斷擴(kuò)大,它不再是一件單純拍攝骨骼影像的簡(jiǎn)單工具,卻已成為對(duì)人體組織器官中那些自然對(duì)比差……[詳細(xì)]

  二戰(zhàn)以后,新科技革命帶來計(jì)算機(jī)技術(shù)的逐漸普及,在此基礎(chǔ)上,X光與計(jì)算機(jī)開始完美結(jié)合,產(chǎn)生了CT技術(shù),以至于衍生出越來越尖端的醫(yī)學(xué)影像科技,如SPECT、PET-CT等,此乃后話。但X光誕生之日起,人們就存在一個(gè)問題,就是該如何看待X光的電離輻射。

謹(jǐn)遵醫(yī)囑科學(xué)使用,無需過分擔(dān)心電離輻射

  目前,普通人在生活中所能接觸到的電離輻射主要來自醫(yī)療輻射,這其中X線檢查所釋放的輻射,是非專業(yè)人員可能接觸到的電離輻射的主要來源。需要重點(diǎn)防輻射的是孕婦群體。電離輻射由于能量大,能使人體分子產(chǎn)生電離,可能對(duì)還未發(fā)育成形的胎兒的細(xì)胞造成傷害,引起死胎或畸形。


  X線是一種波長(zhǎng)很短,穿透能力很強(qiáng)的電磁波,如果被X線照射過多,就可能產(chǎn)生放射反應(yīng),甚至受到一定程度的放射損害。用于醫(yī)療診斷的X線射照射劑量有嚴(yán)格控制,一般影響極小。但是,對(duì)準(zhǔn)媽媽來說,如果在懷孕期間,尤其是懷孕早期受X光照射,萬一超過胎兒的承受極限,則可能會(huì)導(dǎo)致胚胎死亡、胎兒畸形、腦部發(fā)育不良,及增加日后患癌癥的幾率等風(fēng)險(xiǎn)。一般情況下,針對(duì)胸部或四肢的X線照射對(duì)胎兒的影響相對(duì)較小。而過了懷孕的頭三個(gè)月,即過了懷孕早期,愈接近預(yù)產(chǎn)期,X線的影響也越小。[詳細(xì)]

    敬請(qǐng)期待:醫(yī)學(xué)影像紀(jì)錄片第二期--CT的進(jìn)化論

    策劃團(tuán)體 鳴謝

    編輯:朱釗  策劃:郎成林  總監(jiān):鄒蓮