ett team av fysiker, ingenjörer och radiologer återupplivade nyligen en första generationens Röntgenenhet som hade samlat damm i ett holländskt lager. Den antika maskinen fortfarande utlöste och glödde som en rekvisita i en gammal science fiction-film, och används tusentals gånger mer strålning än sina moderna motsvarigheter för att göra en bild.,
den gamla maskinen byggdes ursprungligen 1896 av två forskare i Maastricht, Nederländerna, bara några veckor efter tysk fysiker Wilhelm Conrad Röntgen rapporterade sin upptäckt av röntgen-en prestation som vann honom det första Nobelpriset i fysik och utlöste ett utslag av copycat experiment.
H. J. Hoffmans, fysiker och gymnasielärare i Maastricht, och L. Th., van Kleef, chef för ett lokalt sjukhus, samlade systemet från utrustning som redan fanns på Hoffmans High school och använde det för att ta några av de första fotografierna av mänskliga ben genom huden, inklusive i van Kleefs 21-åriga dotters hand.
sedan dess har röntgenstrålar, som är rätt våglängd till tunnel genom muskler men saktas av tätare ben, blivit nästan synonymt med medicinsk bildbehandling. Men de flesta av de första Röntgensystemen gick förlorade i historien., Eftersom teknikerna och tekniken för att mäta stråldoser inte uppfanns förrän årtionden efter att de första Röntgenmaskinerna kom, vet ingen exakt hur kraftfulla dessa system var.
”det finns en lucka i kunskap om dessa gamla maskiner”, säger medicinsk fysiker Gerrit Kemerink från Maastricht University Medical Center. ”När de kunde mäta egenskaperna var dessa maskiner långt borta.,”
ungefär ett år sedan, när Kemerink kollega på sjukhuset grävde Hoffmans och van Kleefs åldrande maskin ur lagring för att använda i en lokal TV-program på historien om hälso-och sjukvård i regionen, Kemerink blev nyfiken på vad gadgeten kunde göra. I ett papper publicerat online i radiologi rapporterar Kemerink den första någonsin diagnostiken på en första generationens Röntgenenhet.
”jag bestämde mig för att försöka göra några mätningar på den här utrustningen, för att ingen någonsin gjorde det”, sa han.,
bortsett från ett modernt bilbatteri och vissa ledningar använde forskarna endast den ursprungliga utrustningen, inklusive en järncylinder insvept i tråd för att överföra elektrisk energi från en krets till en annan och en glaskolv med metallelektroder i varje ände.
glaslampan, tekniskt kallad ett Krokesrör, innehöll en liten bit luft, ungefär en miljonte normal lufttryck. När forskarna placerade en hög spänning över röret, blev elektronerna i gasen rippade från sina atomer och zippade över röret från en elektrod till den andra.,
elektroner avger naturligt röntgenstrålar när de påskyndar, saktar ner eller ändrar riktning. När elektronerna slog glasväggarna i Crookes-röret, kom de till ett skrikande stopp, vilket gav bort en spöklik grön glöd och osynliga röntgenstrålar.
maskinen tog lite coaxing innan det skulle glöda, sade Kemerink. Laget fiddled med det i en solid halvtimme utan framgång.
”vid den tiden tänkte vi att det skulle vara möjligt att vi inte skulle lyckas med våra planer”, sa han., ”Men plötsligt hände något, och vi var i affärer.”
Kemerink tror nu att gastrycket inuti glödlampan var för högt för elektronerna att resa genom röret. Men sedan smälte lite aluminium på en av elektroderna, sugande gaser från insidan av glödlampan.
”det är en teknik som används idag för att förbättra ditt vakuum: förånga metall och fånga några gaser”, sa han. ”Det är vad som hände, även om vi inte gjorde det med flit.,”
forskarna använde standard sjukhusstrålningsdetekteringsanordningar för att mäta mängden röntgenstrålar som behövs för att ta en bild av benen i en mänsklig hand (den här gången, ett prov lånat från anatomiavdelningen, inte från en levande person)., Den gamla maskinen tog överraskande tydliga bilder, men gav huden en dos av strålning 1500 gånger större än samma bild skulle kräva idag. En exponering som tar 21 millisekunder (tusendelar av en sekund) på en modern maskin tog upp till 90 minuter på det antika systemet.
”det var intressant att bildkvaliteten faktiskt var så bra”, säger radiologen Tom Beck of Quantum Medical Metrics, ett företag som undersöker sätt att få strukturell information från ben som använder medicinsk bildbehandling. ”Det var överraskande.,”
det här första generationens system gav inte tillräckligt med strålning för att orsaka hälsoproblem, även om Kemerink och kollegor alla stod bakom en transparent blysköld när maskinen var på, bara i fall. Men röntgenanordningar blev stadigt kraftfullare strax efter att Hoffmans och van Kleef byggde sin maskin, och tekniker tog inte alltid försiktighetsåtgärder mot skadlig strålning.
”inom några veckor rapporterade folk hudbrännskador, lite senare ännu mycket värre saker”, som blåsor och sår som inte skulle läka, sa Kemerink., Vissa arbetare var tvungna att ha fingrar eller till och med en hel arm amputerad. ”Många av dessa tidiga Röntgenarbetare utvecklade cancer, och många av dem dog otydligt, väldigt unga.”
skillnaden i fara belyser hur långt röntgenstrålar har kommit, sa han. I en annan studie publicerad online Feb. 15 I insikter i bildbehandling visade Kemerink och kollegor att med all den skärm som används idag känner moderna Röntgenarbetare mindre strålning på sjukhuset än de gör hemma.
”det finns så mycket att säga om hur långt vi har kommit”, sa Kemerink. ”Dessa maskiner när de började var de extremt farliga., Nu i alla dessa år, de förbättrade tekniken hittills att du verkligen kan försumma vad du får när du gör normala röntgenskanningar.”
arbeta med maskinen var ”mycket speciell, jag måste säga,” Kemerink tillade. Luften luktade Ozon, avbrytaren surrade, blixten sprakade i gnistgapet, och insidan av människokroppen visade sig.
”vår erfarenhet av den här maskinen”, skrev forskarna, ”var, även idag, lite mindre än magisk.,”
Video: Maastricht University Medical Center. Bilder: Artighet Gerrit Kemerink.
Se även:
- Video: The Scotch-Tape X-Ray Machine
- Video: New X-ray Camera Sees Through Melting Metal
- världens mest kraftfulla X-Ray Laser lyser dolda Protein världen
- världens mest intensiva X-Ray Laser tar första skott
- Röntgen upptäckt utlöste 19th-talet DIY vurm