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2017年09月

X射线,不止被运用于医学领域

来源:科普中国   作者:
  现在生病住院,诊治医生对骨折移位、有骨质改变的骨病、关节部位骨性病变、不透光异物存留、心肺器质性疾病、消化系统梗阻等病人,一般建议先照X光;对于脊柱骨折、椎管病变、关节突关节病变等病人,医生一般建议病人先作CT检查。其实,CT是用X光束对人体检查部位一定厚度的层面进行扫描,由光电转换器转变为电信号,转为数字信号,输入计算机处理,最后得出可视见的底片。由此可见X光对人们的帮助之大。很显然,X光相当于孙悟空的“火眼金睛”,具有强烈的穿透作用。其实,X光最先的名字就叫“穿透性射线”,它被发现后,对医学、物理学、化学等学科都产生了不可估量的作用。
  伦琴
  第一个发现X光的人叫威廉·康拉德·伦琴,德国的著名科学家。公元1895年11月8日,德国维尔茨堡大学校长伦琴在进行阴极射线的实验时,观察到放在射线管附近涂有氰亚铂酸钡的屏上发出的微光,最后他确信这是一种尚未为人所知的新射线。鉴于无法确定其本质,他把这一新射线称为X射线(X在数学中即为未知数的意思)。一月后的12月28日,伦琴向德国维尔兹堡物理和医学学会递交了第一篇研究通讯《一种新射线——初步研究》的报告。报告立即引起本国和周边国家的轰动。次年1月5日,该论文在《维也纳日报》头版头条转载。这一伟大的发现立即传遍了全世界。一周后,伦琴应邀在德皇威廉二世和皇后御前作讲演和表演,德皇与他共进晚餐并授予二级宝冠勋章和勋位,并批准在波茨坦桥旁为他建立塑像的荣誉。1月23日,其好友,解剖学教授柯立卡建议用“伦琴射线”命名“X射线”,但为人谦虚的伦琴直接拒绝了。后来,经科学家们研究,终于揭示了X射线的本质:X射线是由于原子中的电子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的粒子流,是波长介于紫外线和γ射线之间的电磁波。其波长很短约介于0.01~100埃之间。
  X射线的发现,为伦琴带来了巨大的荣誉。1896年,维尔兹堡大学授予他荣誉医学博士学位;1901年诺贝尔奖第一次颁发,伦琴由此获得诺贝尔奖物理学奖。1990年6月1日,德国、美国、英国联合研制了一颗X射线天文卫星,用德尔塔II型火箭在美国卡纳维拉尔角发射基地升空;为纪念这位伟大的科学家特命名为伦琴卫星(Roentgen Satellit,缩写为ROSAT)。
  X射线拍摄下的手掌影像
  作为19世纪末20世纪初物理学的三大发现(X射线、放射线、电子)之一,X射线的发现堪称科学史上一次划时代的大革命。首先,X射线的发现,标志着现代物理学的产生。自从发现X射线后,放射学、量子物理学纷纷诞生;电子、质子、中子被相继发现,原子内部的奥秘被层层揭开。现代实验物理学和理论物理学及实用医学等众多学科和技术都迈入了一个激动人心的创立与发展时期。
  其次,X射线的发现,标志着医学领域发展的新纪元。X射线是物理学给予医学的最贵重的礼物,它使许多疾病的诊断和治疗产生了革命性的变化,x线在医学上的应用建立了活体解剖学和生理学的新概念,促进了基础医学和临床医学的发展。
  X射线于1896年应用于临床医学中。据载,通过X射线,清楚地看清了伦敦一妇女的身体的部位、组织和器官,于是从她手中的软组织中取出了一根缝针。1920年,科学家们发明了人工对比的x射线检查阶段,相继出现了各种造影技术,大大扩展了X射线检查的应用范围。
  X射线用于医疗影像技术
  X射线在电子计算机配合下·断层成像(CT),可以更好的分辨人体内部结构图像,大幅提高了疾病诊断的准确性,成为为20世纪医学诊断领域所取得的最重大的突破之一。此后,医疗影像技术迅猛发展,核磁共振成像(MRI)、计算机放射成像(CR)、数字放射成像(DR)、发射式计算机断层成像(ECT)等各种数字化医疗影像新技术不断涌现,组成了功能强大的放射成像信息系统(RIS),成为医疗诊断必不可少的重要基石。电子计算机技术的发展、普及及其它在医学中的应用日益广泛,最终形成了一门多学科交叉的新兴学科——医药信息学。
  X射线诊断开创医疗影像技术的先河。第一批X射线照相机发出的X射线很弱,曝光进一小时才能成像,且对医生的身体健康有影响,所以为了使医生可以更清晰对人体内脏器官的病灶和症状进行观察、更好地对症下药,迅速、彻底地解除病人的痛楚,同时保护医生的健康,世界各国科学家孜孜不倦的对医疗影像技术进行着研究和改进。
  第三,随着研究的深入,X射线被广泛应用于晶体结构的分析以及医学和工业等领域,对20世纪科学技术的发展产生了巨大而深远的影响。X射线在微观世界的观察,对太空的研究,都是其它射线无法替代的。此外,X射线可以检测出金属材料和焊接部位的内部缺陷,在机械、石油、化工、航空、造船、国防军工等部门,特别是在锅炉压力容器焊缝的检测中有极为广泛的应用。据专家解释,X射线探伤是现代工业生产中质量检测、质量控制、质量保证的重要手段,一般用于金属,非金属等材料制成的零部件,铸造及焊接部件进行无损检测,以确定其内部缺陷,如夹渣,裂纹,气孔,未焊透,未融合等。
  值得一提的是,从获诺贝尔物理奖的伦琴开始,一个多世纪以来,因研究X射线技术、以及使用X射线进行研究、与X射线有关的研究而获得诺贝尔奖的科学家(主要指物理学家、化学家、生物学家、医学家、数学家、晶体学家)近30人,由此可见X射线在科技发展中占有的重要地位。
 文章转载自科普中国