wtorek, 9 lipca 2013

O promieniach X

Gdyby nie promienie X, czyli promienie rentgenowskie, medycyna byłaby pozbawiona jednego z podstawowych narzędzi diagnostycznych. Dzięki nim lekarz może bez dokonywania operacji zobaczyć, co kryje się we wnętrzu pacjenta i podjąć właściwe leczenie. Jak działają tajemnicze promienie i w jaki sposób zostały wynalezione?

autor: Tomáš Vendiš

U początków tego wielkiego odkrycia leżą eksperymenty z lampą próżniową (a właściwie napełnioną gazem o bardzo niskim ciśnieniu), które przeprowadzał William Crookes. Fizykowi zależało na zbadaniu wpływu elektryczności na badany gaz, dlatego w szklanej tubie lampy znajdowały się elektrody. Przepływ prądu o wysokim napięciu wewnątrz lampy pozwolił na uzyskanie tak zwanego promieniowania katodowego, będącego strumieniem elektronów o dużej energii. Okazało się ono niezwykle ciekawym obiektem do badań. Przypadkiem okazało się, że potrafi ono przenikać przez drewnianą kasetę, w której znajdowały się gotowe do naświetlenia klisze fotograficzne, powodując powstawanie na ich powierzchni cieni. Sam Crookes nie powiązał tego zjawiska z działaniem promieniowania katodowego, uznając je za skazę samych klisz.

Po licznych eksperymentach innych uczonych, między innymi Thomasa Edisona i Nikola Tesli (którego rezultaty badań były bardzo obiecujące) ostatecznie prace nad lampą Crookesa podjął Wilhelm Röntgen. Podczas prób mających sprawdzić, czy promieniowanie katodowe przenika przez szkło lampy odkrył zaskakujące zjawisko. Był to nowy rodzaj promieniowania, który potrafił przenikać przez różne materiały, między innymi drewniane pudełko, z którym eksperymentował. Jednocześnie dla promieni, które nazwał promieniami X inne materiały pozostawały nieprzenikalne.

W trakcie badań okazało się, że po umieszczeniu ręki przed lampą Crookesa możliwe się staje uwidocznienie na kliszy fotograficznej obrazu kości. Pierwszym słynnym efektem tego eksperymentu było zdjęcie ręki żony Röntgena, które obiegło świat stając się prawdziwą rewelacją. Już wtedy odkrywca wiedział, że jest to rewolucyjne odkrycie dla medycyny, umożliwiające na przykład diagnozowania złamań kości.

Zdjęcie ręki żony Wilhelma Röntgena. Na palcu widoczny pierścionek.

Od tego czasu promienie X szybko zyskały popularność, tym bardziej że lampa Crookesa była standardowym wyposażeniem wielu laboratoriów. Nowe promieniowanie było powszechnie wykorzystywane do diagnozowania złamań czy obecności w ciele ciał obcych. Rewolucja, której jednym z głównych autorów był Röntgen, przyczyniła się do otrzymania przez niego nagrody Nobla z fizyki w 1901 roku.

Niedługo okazało się, że możliwe jest obrazowanie rentgenowskie także tkanek miękkich dzięki podaniu pacjentowi tak zwanego kontrastu. Są to nieprzeniknione dla promieni X sole baru lub związki jodu. Dzięki tej metodzie można obserwować żołądek, jelita, pęcherz moczowy czy nerki.

Kolejnym rewolucyjnym zastosowaniem promieni rentgenowskich stała się tomografia. Podstawą jej działania jest obrót lampy rentgenowskiej umożliwiający dokładniejsze obrazowanie obiektu. Powstała w 1972 roku nowoczesna tomografia komputerowa pozwala na jeszcze więcej – wykonując szereg zdjęć rentgenowskich, umożliwia tworzenie nawet zdjęć 3D. Dane uzyskiwane na podstawie uzyskanych obrazów analizowane są przez komputer, dostarczając lekarzom pełnego obrazu interesującego ich fragmentu ciała pacjenta. Metoda ta wykorzystywana jest między innymi podczas obrazowania mózgu, pozwalając na wykrywanie wielu groźnych chorób.


Istnieje jeszcze jedno zastosowanie naszej wiedzy związanej z promieniami X . Dzięki niej możemy badać promieniowanie rentgenowskie pochodzącego z kosmosu. Jest ono pochłaniane przez ziemską atmosferę, wobec czego do jego rejestracji używa się satelitów. Dlaczego kosmiczne promienie X tak nas interesują? Dzięki nim możemy obserwować emitujące promieniowanie rentgenowskie czarne dziury, gwiazdy neutronowe lub białe karły. Promieniowanie rentgenowskie emituje silnie rozgrzany gaz opadający w wyniku siły grawitacji na te ciała.

Galaktyka M-31 w promieniach rentgena

Najczęściej jednak z promieniowaniem rentgenowskim spotkamy się podczas wizyty u radiologa, czyli lekarza specjalizującego się w obrazowaniu ciała człowieka z użyciem promieni X. Warto wtedy zastanowić się nad tym, jak doniosłe było odkrycie Wilhelma Röntgena.

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz