Cum văd razele X prin tine?

Ted Ed
Cum văd razele X prin tine?
Lesson by Ge Wang
Traducător: amara.org

În 1895, un fizician numit Wilhelm Roentgen, experimenta cu tuburi catodice, tuburi în care o rază de electroni iluminează un ecran fluorescent. El a împachetat tubul de stoical în carton, pentru a ține lumina fluorescentă înăuntru și atunci…ceva neașteptat s-a întâmplat. Un alt ecran din afara tubului strălucea și raze invizible treceau prin carton. Wilhelm nu avea idee ce erau, așa că le-au numit Raze X, iar descoperirile lui i-au adus, în cele din urmă, Premiul Nobel.

Acum noi știm ce s-a întâmplat. Când electronii cu energie ridicată din tubul catodic lovesc un metal, ori încetinesc și eliberează energie, ori smulg electroni de pe atomii pe care ii lovesc, proces care formează electroni ce repetă procesul. În ambele cazuri, energia E emisă sub forma razelor X care este un tip de radiație electromagnetică cu mai multă putere decât lumină vizibilă și cu mai puțină decât razele gamma. Razele ex sunt suficient de puternice pentru a penetra multe tipuri de materie, ca și cum aceasta este semitransparentă și sunt în special utile în aplicații medicinale, deoarece pot realiza imagini ale organelor, de exemplu oase, fără a le răni, dar cu o șansă de a produce mutații în organele reproduătoare și în țesuturi precum tiroida. De aceea, se folosesc tunici de plumb pentru a le bloca.

Când razele X interacționează cu materia, acestea se lovesc de electroni. Uneori, razele X își transferă toată energia materiei și sunt absorbite. Alteori, doar o parte din energie este absorbită, iar restul este împrăștiată. Frecvența acestor evenimente depinde de cât de mulți electroni lovesc razele X. Aceste coliziuni sunt mai dese dacă materialul este mai dens sau dacă este alcătuit din elemente cu un număr atomic ridicat, adică cu mai mulți electroni. Oasele sunt dense și pline de calciu, element cu un număr atomic mare, așadar absorb o cantitate mare de raze X. Țesutul moale, în schimb, nu este atât de dens și conține, în principal, elemente cu număr atomic mic precum carbonul, hidrogenul și oxigenul. Așadar, mai multe raze X trec prin țesuturi moi, ca plămânii și mușchii, înnegrind filmul.

Aceste imagini 2D sunt utile doar până la un punct. Când razele X trec prin corp, ele interacționează cu mulți atomi în calea lor. Ceea ce apare pe film este doar rezultatul acelor interacțiuni. Este ca și cum ai imprima un roman de 100 de pagini pe una singură. Pentru a vedea ce se întâmplă cu adevarat, ar trebui să obținem imagini ale razelor X din multe unghiuri din jurul corpului și să le folosim pentru a construi o imagine internă a corpului.

Este o procedură care se numește TC – Tomografie Computerizată, altă invenție pentru care s-a acordat Premiu Nobel. Gândiți-vă la TC așa: cu o singură rază X ai putea vedea densitatea unei tumori solide al unui pacient, dar nu ai ști cât este de adâncă. Dacă faci radiografii din mai multe unghiuri, ar trebui să poți determina poziția și forma tumorii. Un scanner TC trimite un con de raze X prin corpul unui pacient către o rețea de senzori. Razele X sunt rotite în jurul pacientului și, de multe ori, mișcate în josul corpului, razele urmând o traiectorie spiralată.

Scanările TC produc informații ce pot fi procesate în secțiuni diagonale, suficient de detaliate, pentru observarea trăsăturilor anatomice, a tumorilor, a cheagurilor de sânge și a infecțiilor. Scanarile TC pot evidenția chiar și boli ale inimii și ale cavității în mumii îngropate acum mii de ani. Ceea ce a început ca un accident fericit a devenit o minune medicală. Spitale și clinici realizează acum peste 100 de milioane de astfel de scanări pe an, tratând boli și salvând vieți în toata lumea.