История рентгенографии
Рентгеновские снимки были открыты в 1895 году Вильгельмом Конрадом Рентгеном (1845-1923) – профессором Вюрцбургского университета в Германии.
Работая с электронно-лучевой трубкой в своей лаборатории, Рентген наблюдал флуоресцентное свечение кристаллов на столе возле своей трубки.
Знаете ли вы: Что трубка, с которой работал Рентген, состояла из стеклянной оболочки (колбы) с инкапсулированными в нее положительными и отрицательными электродами. Воздух в трубке был откачан и при подаче высокого напряжения трубка производила флуоресцентное свечение. Рентген прикрыл трубку тяжелой черной бумагой и обнаружил флуоресцентный свет зеленого цвета, генерируемый материалом, расположенным в нескольких футах от трубки.
Он пришел к выводу, что из трубки испускается луч нового типа. Этот луч был способен проходить сквозь плотное бумажное покрытие и возбуждать фосфоресцентные материалы в комнате. Он обнаружил, что новый луч может проходить через большинство веществ, отбрасывающих тени от твердых предметов. Рентген также обнаружил, что луч может проходить через ткани людей, но не через кости и металлические предметы.
Одним из первых экспериментов Рентгена в конце 1895 года был снимок руки его жены Берты.
Интересно, что первое использование рентгеновских лучей было промышленным (а не для медицинским) применением.
Ознакомьтесь с этими интересными снимками
рентген снимок слоненок
Изображение 1 из 27
Открытие Рентгена было научной бомбой и оно было встречено с необычайным интересом как ученым, так и людьми. Ученые везде могли повторить его эксперимент, потому что катодная трубка была очень хорошо известна в этот период. Многие ученые отказались от других направлений исследований, чтобы работать с таинственными лучами.
Газеты и журналы того времени предоставляли публике множество историй, некоторые правдивые, другие причудливые но все они писали о свойствах вновь открытых лучей.
Публичная фантазия была занята этим невидимым лучом, способным проходить сквозь твердое вещество и вместе с фотографической пластинкой, создавать изображение костей и внутренних частей тела. Научная фантазия была захвачена демонстрацией длины волны короче света. Это породило новые возможности в физике и стала использоваться для исследования структуры материи.
Много энтузиазма было проявлено потенциальным применением лучей в качестве помощи в медицине и хирургии. В течение месяца после объявления об открытии было сделано несколько медицинских рентгеновских снимков в Европе и Соединенных Штатах, которые использовались хирургами, чтобы направлять их в своей работе.
В июне 1896 года, всего через 6 месяцев после того, как Рентген объявил о своем открытии, военные врачи стали использовать рентгеновские лучи для обнаружения пуль у раненых солдат.
До 1912 года рентгеновские лучи мало использовались за пределами таких наук как медицина и стоматология, хотя были получены некоторые рентгеновские снимки металлов. Причина, по которой рентгеновские лучи не использовались в промышленности до этой даты, заключалась в том, что рентгеновские трубки (источник рентгеновских лучей) ломались при напряжениях, необходимых для получения лучей удовлетворительной проникающей способности для промышленных целей.
Однако это изменилось в 1913 году, когда стали доступны высоковакуумные рентгеновские трубки, разработанные Кулиджем. Высоковакуумные трубки были интенсивным и надежным источником рентгеновского излучения, работающим при энергиях до 100 000 вольт.
В 1922 году промышленная радиография сделала еще один шаг вперед с появлением рентгеновской трубки на 200 000 вольт, которая позволяла производить рентгенограммы толстых стальных деталей за разумное время. В 1931 году компания General Electric разработала рентгеновские генераторы на 1 000 000 вольт, которые стали эффективным инструментом для промышленной радиографии. В том же году Американское общество инженеров-механиков разрешило рентгеновское одобрение сварных сосудов высокого давления, что еще больше открыло двери для промышленного принятия и использования.
С открытием в 1895 году физиком Вильгельмом Конрадом Рентгеном так называемых «Икс лучей» началась новая эра в медицине. Рентгеновские снимки в прямом смысле слова произвели переворот в медицинской практике. Ведь появилась возможность исследовать органы и ткани у живого человека, не причиняя ему никакого вреда. В те годы учёные ещё не знали о вреде чрезмерного воздействия рентген-лучей на организм — как обследуемого человека, так и исследователя. Да и сами конструкции рентгеновских аппаратов были несовершенными и громоздкими.
Кстати, первым удачным рентгеновским снимком была кисть жены самого Вильгельма Рентгена, а свою Нобелевскую премию в 1901 году за изобретение «Икс лучей», он получил спустя 2 года, так как был занят исследованиями и не мог выделить время, чтобы приехать за премией. Вообще этот ученый отличался бескорыстием, скромностью и благородством.
В России первый рентгеновский аппарат в 1896 году сконструировал физик и электротехник Александр Степанович Попов, известный всему миру как изобретатель радио.
Рентген аппараты постоянно усовершенствовались, а наука — рентгенология продвигалась вперёд семимильными шагами. Сегодня это высокотехнологичная, стремительно развивающаяся и в то же время очень тонкая и изящная область медицины, позволяющая решать самые разнообразные диагностические задачи. Если рассматривать рентгенологию упрощённо и схематично, можно выделить следующие её разделы:
- Рентгенография — получение изображений на плёнке или в оцифрованном виде по принципу обратного негатива. Положительный момент метода — минимальная лучевая нагрузка, возможность детализации. Отрицательный момент- длительность обработки снимков и отсутствие динамики процесса.
- Рентгеноскопия — получение изображения на экране по принципу прямого негатива. Этот метод даёт возможность обследования в реальном времени, позволяет изменить положение пациента при исследовании. Что, в итоге, позволяет быстро и точно выявить локализацию патологического процесса.
- Флюорография — уменьшенное изображение рентген объекта, с минимальной лучевой нагрузкой. Флюорографическим методом в основном исследуются молочные железы, органы грудной клетки и костной системы. В настоящее время плёночная флюорография постепенно заменяется цифровой. А флюорографические аппараты могут быть как стационарные, так и мобильные.
- Контрастная рентгенография основана на введении в организм рентгеноконтрастных веществ, которые разделяются на рентгенопозитивные и рентгенонегативные. Метод основан на том, что эти препараты поглощают рентгеновское излучение меньше или больше, чем мягкие ткани, создавая тем самым контраст по отношению к обследуемому органу.
- Рентгенотелевидение: телерентгенография и телерентгеноскопия это исследования, при которых рентгеновское изображение с помощью электронно-оптического преобразователя передаётся как телесигнал и воспроизводится как позитивное рентгеновское изображение на телемониторе. Главное преимущество методики в том, что данные исследования могут передаваться на любые расстояния.
Современная медицинская промышленность выпускает большое разнообразие рентгеновских аппаратов. По способу применения рентгеновские аппараты могут быть общесистемными и специальными, цифровыми и аналоговыми. В зависимости от области применения оборудование может быть нейродиагностическим, урологическим, маммографическим, кардиологическим, стоматологическим и др.
Для примера рассмотрим стоматологический высокочастотный интраоральный рентгенаппарат премиум класса Carestream CS 2200.
Технические характеристики:
- Цифровой дистанционный пульт управления
- Напряжение на генераторе 60/70 кВт
- Фокальное пятно — 0,7 мм
- Система стабилизации напряжения на генераторе
- Индикация полученной пациентом дозы облучения после экспозиции
- Антивибрационный кронштейн
- Возможность подсоединения дополнительной (удаленной) спусковой кнопки
Преимущества:
- Полный контроль напряжения генератора: 60 кВ для высококонтрастных или 70 кВ для исследований с широким спектром оттенков серого цвета
- Удобный и понятный интерфейс
- Наивысшее качество изображения при минимальном времени экспозиции
- Оптимизирован для работы с радиовизиографами CS RVG и пленкой CS
- Высокочастотная технология генератора позволяет снизить дозы облучения на 25%
- Различные варианты настенного крепления (вертикальное, ориентированное вправо/влево) и возможность использования мобильной стойки
Проведение рентгенологических исследований и их интерпретация, конечно же, требуют знаний и умений, постоянную клиническую практику, умение взаимодействовать с коллегами. Рентгенологическое оборудование постоянно совершенствуется, появляются новые методики и программы исследований, новые методы анализа изображений. Ведь правильно подобранное исследование может послужить решающим фактором установки верного диагноза и спасению жизни пациента.
Открытие Гамма-излучения в истории
Вскоре после открытия рентгеновских лучей была обнаружена другая форма проникающих лучей. В 1896 году французский ученый Анри Беккерель открыл естественную радиоактивность. Многие ученые того времени работали с катодными лучами, а другие ученые собирали доказательства теории, что атом можно разделить. Некоторые из новых исследований показали, что некоторые типы атомов распадаются сами по себе. Это был
Анри Беккерель, который открыл это явление при исследовании свойств флуоресцентных минералов. Беккерель исследовал принципы флуоресценции, при которой некоторые минералы светятся (флуоресцируют) при воздействии солнечного света. Он использовал фотографические пластины (рентгеновские плёнки) для записи этой флуоресценции.
Одним из минералов с которыми работал Беккерель, было соединение урана. В день, когда было слишком облачно, чтобы подвергать свои образцы воздействию прямых солнечных лучей, Беккерель хранил часть соединения в ящике с его фотопластинками. Позже, когда он разработал эти пластины, он обнаружил, что они были засвеченными (то есть на них экспонировался свет).
Беккерель спросил, что вызвало бы это запотевание.
Он знал, что плотно обернул снимки перед их использованием, поэтому засветка произошла не из-за рассеянного света. Кроме того он заметил, что только тумбы, которые были в ящике с урановым составом, были засвечены. Беккерель пришел к выводу, что соединение урана испускает тип излучения, которое может проникать через тяжелую бумагу и обнажать фотопленку. Беккерель продолжил испытания образцов соединений урана и определил, что источником излучения является элемент уран.
Открытие Баккереля, в отличие от рентгеновских лучей, было практически незамеченным как для жителей планеты, так и для ученых. Относительно немногие ученые были заинтересованы в выводах Беккереля. Только через два года после открытия радия Кюри интерес к радиоактивности стал широко распространенным.
Работая во Франции во время открытия Беккереля, польский ученый Мария Кюри очень заинтересовалась его работой. Она подозревала, что урановая руда, известная как смола, содержала другие радиоактивные элементы. Мари и ее муж, французский ученый Пьер Кюри, начали искать эти другие элементы.
В 1898 году Кюри обнаружили еще один радиоактивный элемент и назвали его «полонием» в честь родины Марии Кюри. Позже в том же году Кюри обнаружили еще один радиоактивный элемент, который они назвали радием или сияющим элементом.
В рентгенографии полоний, и радий были более радиоактивными, чем уран. После этих открытий было обнаружено или произведено много других радиоактивных элементов.
Радий стал первоначальным промышленным источником гамма-излучения. Материал позволял проводить рентгенографию отливок толщиной от 10 до 12 дюймов. Во время Второй мировой войны промышленная радиография значительно выросла в рамках программы кораблестроения военно-морского флота. В 1946 году появились искусственные источники гамма-излучения, такие как кобальт и иридий. Эти новые источники были намного сильнее радия и были намного дешевле. Искусственные источники быстро заменили радий, и использование гамма-лучей быстро расширилось в промышленной радиографии.
История открытия
Изобрел данные лучи 1895 году немецкий ученый Рентген: во время работы с катодолучевой трубкой он обнаружил эффект флуоресценции платино-цианистого бария. Тогда и произошло описание таких лучей и их удивительной способности проникать сквозь ткани организма. Лучи стали называться икс-лучами (х-лучи). Позже в России их стали именовать рентгеновскими.
Х-лучи способны проникать даже сквозь стены. Так Рентген осознал, что сделал величайшее открытие в области медицины. Именно с этого времени стали формироваться отдельные разделы в науке, такие как рентгенология и радиология.
Лучи способны проникать сквозь мягкие ткани, но задерживаются, длина их определяется препятствием твердой поверхности. Мягкие ткани в человеческом организме — это кожа, а твердые — это кости. В 1901 году ученому присудили Нобелевскую премию.
Однако еще до открытия Вильгельма Конрада Рентгена подобной темой были заинтересованы и другие ученые. В 1853 году французский физик Антуан-Филибер Масон изучал высоковольтный разряд между электродами в стеклянной трубке. Содержащийся в ней газ при низком давлении начал выпускать красноватое свечение. Откачивание лишнего газа из трубки привело к распаду свечения на сложную последовательность отдельных светящихся слоев, оттенок которых зависел от количества газа.
В 1878 году Уильям Крукс (английский физик) высказал предположение о том, что флуоресценция возникает вследствие ударения лучей о стеклянную поверхность трубки. Но все эти исследования не были нигде опубликованы, поэтому Рентген не догадывался о подобных открытиях. После опубликования своих открытий в 1895 году в научном журнале, где ученый писал о том, что все тела прозрачны для этих лучей, хотя и в весьма различной степени, подобными экспериментами заинтересовались и другие ученые. Они подтвердили изобретение Рентгена, и в дальнейшем начались разработки и усовершенствование икс-лучей.
Сам Вильгельм Рентген опубликовал еще две научные работы по теме икс-лучей в 1896 и 1897 годах, после чего занялся другой деятельностью. Таким образом, изобрели рентгеновское излучение несколько ученых, но именно Рентген опубликовал научные труды по этому поводу.
Защита от радиации в истории
Наука радиационной защиты как ее более правильно называть, возникла из параллельных открытий рентгеновских лучей и радиоактивности в последние годы 19-го века. Экспериментаторы, врачи, другие неспециалисты и физики одинаково создали рентгеновские аппараты и приступили к работе, не заботясь о потенциальных опасностях.
Отсутствие беспокойства вполне объяснимо, поскольку в предыдущем опыте у человечества не было ничего, что предполагало бы, что рентгеновские лучи каким-либо образом были бы опасны. Но самом деле, все было наоборот: кто бы мог заподозрить, что луч, подобный свету, но невидимый, не чувствуемый или не обнаруживаемый чувствами, нанесет вред человеку?
Многим людям того времени казалось, что рентген может быть полезным для организма. Медицина даже производила таблетки, мази из радия и плутония.
Неизбежное широкое и безудержное использование изотопов привело к серьезным травмам для миллионов людей. Часто травмы не были связаны с воздействием рентгеновских лучей, отчасти из-за медленного появления симптомов, а также потому, что просто не было причин подозревать эти лекарства в качестве причины. Некоторые ранние экспериментаторы связывали рентгеновское облучение и ожоги кожи.
Первое предупреждение о возможных неблагоприятных воздействиях рентгеновских лучей пришло от Томаса Эдисона, Уильяма Дж. Мортона и Николы Теслы, которые сообщили о раздражении глаз в результате экспериментов с рентгеновскими лучами и флуоресцентными веществами.
Сегодня можно сказать, что радиация входит в число наиболее тщательно исследованных причин заболеваний. Хотя многое еще предстоит узнать, о механизмах радиационного повреждения молекулярной, клеточной и органной систем известно больше, чем известно о большинстве других веществ, вызывающих обыкновенный стресс.
Именно это обширное накопление доза радиации позволяет медикам здравоохранения определять уровни радиации, так что использование радиации в медицинских, научных и промышленных целях.
В истории рентгенографии рентгеновские и гамма-лучи – это электромагнитное излучение той же природы, что и свет, но с гораздо более короткой длиной волны. Длина волны видимого света составляет порядка 6000 ангстрем, в то время как длина волны рентгеновских лучей находится в диапазоне одного ангстрема, а гамма-лучей – 0,0001 ангстрем. Эта очень короткая длина волны – это то, что дает рентгеновским и гамма-лучам их способность проникать в материалы, которые свет не может.
Рентгеновские и гамма-лучи – электромагнитные волны имеют высокий энергетический уровень и могут разрушать химические связи в материалах, через которые они проникают. Если облученное вещество представляет собой живую ткань, разрыв химических связей может привести к изменению структуры или изменению функции клеток.
Роль Вильгельма Рентгена в истории развития рентгенологии
Данная статья отражает важные фрагменты истории открытия рентгеновских лучей, их назначения и применения в медицине, а также изучение истории возникновения новой области — рентгенологии. В статье рассматриваются возможности использования рентгеновских лучей во многих сферах промышленности и науки.
Ключевые слова: рентгеновский аппарат, Х-луч, история открытия, медицина, флюорография, рентгеновские технологии.
До XX века врачи не предполагали, что в будущем появятся возможности заглянуть внутрь живого человека, не используя при этом никаких разрезов. В то время это было только мечтой, а в настоящее время применение рентгена — обыденность. [4, c.29]
В настоящее время рентген используется в диагностике многих заболеваний. Это считается одним из наиболее распространённых и доступных методов диагностики многих заболеваний. Но это не стало бы реальностью без открытия рентгеновских лучей Вильгельмом Конрадом Рентгеном, что послужило переворотом в науке и в медицине в том числе.
8 ноября 1895 года В. К. Рентген совершил открытие рентгеновских лучей. Открытие произошло неожиданно для учёного: поздно вечером, когда он уходил из лаборатории и уже погасил в комнате свет, он неожиданно увидел в темноте зеленоватое свечение, флюоресценцию, которая исходила от экрана, который был покрыт кристаллами платиносинеродистого бария.
Оказалось, что это случилось вследствие реакции кристаллов на воздействие рядом находившейся электровакуумной (круксовой) трубки, которая была в тот момент под высоким напряжением. [1, c.50]
После отключения тока свечение экрана прекращалось, а при повторном включении возобновлялось. Так как трубка была обернута черной светонепроницаемой бумагой, учёный предположил, что в момент прохождения через трубку электрического тока она испускает какие-то невидимые лучи, которые способны проникнуть через непрозрачные среды и возбудить кристаллы бария.
Эти невидимые и неизвестные науке лучи Вильгельм Рентген назвал X-лучами. Рентгеновские лучи представляют собой электромагнитные волны энергии, которые действуют так же, как световые лучи, но при длинах волн, примерно в 1000 раз меньше, чем у света. Для того, чтобы лучше разобраться в своём открытии, Рентген провёл серию экспериментов в своей лаборатории. Он выяснил, что рентгеновские лучи способны проникать в человеческую плоть, но не проникают в вещества, имеющие более высокую плотность (кость, свинец), а также их можно сфотографировать. [3, c.28]
В. К. Рентген представил свою рукопись об открытие этих лучей на заседании Вюрцбургского физико-медицинского общества. Поэтому 28 декабря 1895 г. вошло в историю как официальная дата открытия рентгеновских лучей. В 1901 г. Вильгельм Рентген был удостоен за своё открытие первой Нобелевской премии в области физики. Впоследствии науку, изучающую воздействие рентгеновских лучей на организм, назвали рентгенологией.
Также учёный представил первую сделанную им рентгенограмму, на которой он запечатлел руку своей жены, Берты Рентген.
Открытие В. Рентгена стало научным прорывом, а рентгеновские лучи признали важным диагностическим открытием в медицине, так как позволило врачам без хирургического вмешательства заглянуть внутрь человека.
Годом рождения ветеринарной рентгенологии в России можно считать 1896 г., когда С. С. Лисовский впервые применил рентгеновские лучи для просвечивания собаки. В 1899 г. М. А. Мальцев помимо просвечивания произвёл также снимки головы, шеи и конечностей собаки, плюсны и пута лошади, а также пясти коровы; для фиксации животных во время исследования учёный применял наркоз. Спустя три года в лаборатории Харьковского ветеринарного института была собрана рентгеновская установка, с помощью которой диагностировали переломы костей и вывихи, определяли инородные тела, а также проводили исследования плодов у мелких домашних животных.
Однако эти исследования были единичными, они проводились на примитивных аппаратах, собранных своими силами. Лишь к 1924 г. в мастерских бывшего СССР было начато производство рентгеновских аппаратов, и благодаря Г. В. Домрачёву и А. И. Вишнякову из Казанского и Ленинградского ветеринарных институтов данный вид исследования получил широкое применение в ветеринарии.
Впоследствии мастерские по производству рентгеновских аппаратов превратились в рентгеновские заводы, которые к 1931 г. стали выпускать аппараты, пригодные для исследования не только мелких животных, но и крупных, благодаря чему в 1932 г. в Ленинградском, Харьковском и Казанском ветеринарных институтах, были оборудованы первые рентгеновские кабинеты.
В настоящее время рентгеновская технология имеет широкое применение в медицине.
Рентгеновские лучи широко применяются в различных областях науки и техники. Используя рентгеновские лучи, искусствоведы могут точно определить подлинность картины, отличить драгоценные камни от подделок, а на таможне легче стало выявлять контрабандистов. [1, c.33]
Но основным местом применения рентгеновских лучей стали медицинские учреждения. Вскоре после открытия этих лучей, они активно стали использоваться в диагностике переломов. Со временем возможности рентгеновских лучей расширялись. В медицине появилась новая ветвь — рентгенология.
Современная медицинская техника позволяет с помощью рентгеновских лучей исследовать любые внутренние органы, а изображение теперь можно видеть не только на плёнке, но и на экране монитора.
Выводы:
- Открытие В. Рентгена рентгеновских лучей совершило переворот в области науки и медицины, так как позволило врачу увидеть кости, минуя ткани и мышцы.
- Открытие рентгеновских лучей стало мощным толчком для развития медицины.
- Рентгеновские лучи стали использоваться не только для поиска злокачественных новообразований, но и для их лечения.
Литература:
- Блинов, А. Б. Развитие рентгенотехники в России / А. Б. Блинов, Н. Н. Блинов, В. Л. Ярославский // Радиология-практика. — 2015. — № 1. — С.51–59.
- Шевченко, Е. В. Рентген, история открытия радиоактивного излучения и применение его в медицине / Е. В. Шевченко, А. В. Коржуев, Н. А. Хлопенко // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). — 2014. — № 3. — С.95–99.
- Шевченко, Е. В. К 120-летию Великого открытия: история обнаружения рентгеновского излучения и его значение в физике и медицине / Е. В. Шевченко, А. В. Коржуев // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). — 2015. — № 1. — С.141–145.
- Линденбратен Л.Д, Королюк И. П. Медицинская радиология. УЧЕБНИК. М., Медицина, 2000.
Как изменялись рентген-аппараты
Изначально для создания рентгенограммы было нужно несколько часов, при этом значительную дозу облучения получали все – пациенты, медсестры, лаборанты, врачи. Для ускорения процесса стали использовать специальные усиливающие экраны, усовершенствовали пленку, другие нововведения постепенно улучшали качество снимков.
Вплоть до 20-х годов ХХ века применялись т.н. газовые (ионные) трубки, со временем их заменили вакуумные электронные трубки. После выявления негативного воздействия ионизирующего излучения стали стремиться уменьшить вредное воздействие рентгеновского излучения на пациента и персонал.
