概述
1895年,德国菲试堡物理研究所所长兼物理学教授威廉·孔拉德·伦琴把新发现的电磁波命名为X光,这个“X”[1]是无法了解的意思。世人为了表示对发明者的敬意,亦称之为“伦琴线”。X光是一种有能量的电磁波或辐射。当高速移动的电子撞击任何形态的物质时,X光便有可能发生。X光具有穿透性,对不同密度的物质有不同的穿透能力。在医学上X光用来投射人体器官及骨骼形成影象,用来辅助诊断。就在伦琴宣布发现X射线的第四天,一位美国医生就用X射线照相发现了伤员脚上的子弹。
1894年,实验物理学家勒纳德在放电管的玻璃壁上开了一个薄铝窗,成功地使阴极射线射出管外。
1895年,物理学家伦琴在探索阴极射线本性的研究中,意外发现了X光。X光的发现,不仅揭开了物理学革命的序幕,也给医疗保健事业带来了新的希望。伦琴因此成为第一个诺贝尔物理学奖得主。X射线的发现是人类揭开研究微观世界序幕的“三大发现”之一。
x光是穿透性很强的射线,一种高能量光波粒子,所以一般物体都挡不住,射线要被阻挡,关键由射线强度、频率、阻挡物质与射线作用程度、阻挡物质厚度、阻挡物质大小共同决定。一般情况下,常见的X光(医院用)大约3~5cm的铅块就可以阻挡了。但是也会在背景屏上会显示阻挡物的阴影形状,就好像日食,虽挡住了太阳光,却留下了阴影。
伦琴在一次在暗房里洗照片时,把一个光导管放在了旁边。结果,在没有太阳光照射下,照片竟被过度曝光了。这是只有在洗照片时经阳光直射才可能发生的。难道在可见光之外还有别的光存在?伦琴对这一现象作了仔细研究。经过反复试验,他发现是光导管中无意产生的一种不可见光。他又经过了多次试验,又发现了这种光束能穿透金属以外的物体的特性,把它广泛运用于各个方面,并为后来发现红,紫外线等不可见光奠定了基础。
x光的危害
X光检查作为一种常见的医学诊断手段在国内临床上得到广泛的应用,尽管大部分患者知道辐射对健康有一定危害,但都认为其危害微乎其微,为了治病也习惯于暴露在X光射线之下。
根据国际辐射防护委员会的最新的研究结果估算,以一座1000万左右人口的城市为例,每年大约会有350人左右可能因照射X光诱发癌症、白血病或其他遗传性疾病。在X光、CT检查比较普遍的日本,每年新增癌症病例中3.2%是由这两种检查造成的。
有专家指出,X射线检查对人体有损伤,射线照得越多,致癌的危险性越大,因此国家卫生部早在2002年颁发的《放射工作卫生防护管理办法》中就明确规定,医务人员应对受检者进行必要的防护。但是令人感到震惊的是,目前大部分的医院都在违规操作,“病人无任何防护进行X射线检查”似乎已成惯例,而鲜有人意识到其中的危害,事实上大多数的患者恐怕都不知道卫生部有这个规定存在。
伦琴与X射线到1896年元月,发现X射线的新闻业已在全世界引起了巨大的骚动。我们能够想象出当时人们对这些射线的无限惊讶:几乎任何东西对它们来说都是透明的,用这些射线人们可以看见自己的骨胳。没有肉但是带有指环的手指,十分清楚,象嵌入体内的子弹一样。人们立即就领悟到它对医学的影响。一月二十三月,伦琴为物理医学学会作了关于他的发现的唯一的一次公开讲演。人们以暴风雨般的掌声向他致意。
以那时的知识来说,伦琴关于X射线的工作是完全够格的了,但他没有理解X射线的性质。
1895年伦琴的著名论文的最后,他写道:
这些新射线不会是以太的纵振动吧?我必须承认在我的研究过程中我越来越相信了,因此对我来说应该宣布我的猜测,虽然我很消楚这种解释需要进一步的确证。
这个“进一步的确证”始终没有得到,而且,花了整整十六年,依靠了马克斯·冯·劳厄(MaxvonLaue)和弗里德里希(Friedrich)以及克尼平(Knipping)的工作才解决了关于X射线性质的争论。
在发现了X射线后的数月中,伦琴收到了来自世界各地的讲学邀请,但是除了一个例外他谢绝了所有的邀请,因为他要继续研究他的X射线。他给请他去演示新射线的同行们写了短信,表达他的歉意,说明他没有时间作任何报告或表演。唯一的例外是对皇帝,1896年1月13日他给皇帝演示了他的X射线。
要给皇帝表演这件事一直使伦琴感到紧张,“我希望我使用这个管子时将托皇帝之福,遇上好运气,”他说,“因为这些管子是非常易碎的,经常被损坏……抽空一根管子需要四天。”但是没有出什么事。象伦琴收到的这样一种去宫廷的邀请,除了讲演和演示之外,还要与皇帝一同进餐,接受一枚勋章(二级王冠勋章),离去时,为了表示对陛下的尊敬,还得退着走出来。关于这一点,理查德·威尔斯泰特(Richard Willstatter),对叶绿素复杂机制作出解释的大有机化学家说,他和氨的合成者弗里茨·哈贝尔(Fritz Haber),在取得了他们的发现后,也曾期待着皇帝的邀请。所以他们练习倒退着走路。威尔斯泰特是一位精制瓷器的收集者,在他们练习倒走的房间里有一只昂贵的瓷瓶,不出所料,他们的练习以这只瓷瓶被打碎而告终。虽然他们没有受到皇帝邀请,但他们所做的练习并不是徒劳无益的。后来两人都获得了诺贝尔奖金。按照礼节,在他们从瑞典国王手中接过奖品之后必须倒退着走路。
伦琴发现了X射线之后,物理学家和医学界人士赶紧研究这种新的射线。在1896起已有1000篇以上关于这个课题的论文。在1896至1897年间,伦琴自己只写了两篇关于X射线的文章。然后,他回到原先研究的课题上去,在以后的二十四年里写过七篇只引起短暂兴趣的文章,而把对X射线的研究让给了其他的年轻的新生力量。对他这样的做法的理由,人们只能推测而已。
X射线与医疗1895年,德国物理学家威廉·康拉德·伦琴发现了X射线,为人类利用X射线诊断与治疗疾病开拓了新途径,开创了医疗影像技术的先河。
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,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。20世纪70年代中期,电子计算机的应用为医疗影像带来了第一次革命性的创新,结合了电子计算机技术的第一台医疗影像设备——CT扫描仪诞生了!
利用电子计算机X射线断层成像(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(medicalinformatics),而医药信息学在医学应用中的最大领域就是医院信息系统(HospitalInformationSystem,HIS)。HIS使用计算机和通讯设备采集、存储、处理、传输和输出门诊、住院患者医护和管理信息,包括临床辅助科室的信息,形成网络系统,实现信息共享,提高医院工作质量和效益。
在世界发达国家的大医院里,早在20世纪80年代初期就建成了完善的HIS,实现了现代化医疗管理。随着HIS的快速发展,传统的医疗影像资料和数据的存储和处理方式已经不再满足需要,于是在欧洲、美国等发达国家在80年代中期开始研究更先进的医学影像存档及通讯系统(PACS),并于90年代初期与RIS组成PACS/RIS陆续应用到HIS之中。
以数字化医疗影像技术为基础,建立PACS/RIS,完善HIS,构成了当今世界数字化医疗的新格局。在这股汹涌而来的数字化医疗浪潮中,而柯达公司正是这股浪潮中提供高新科技的先躯,其实,柯达公司在1976年就开发出了数字相机技术,并将数字影像技术应用于航天领域,在数字影像领域积累了雄厚的技术实力。