几千年来,接骨师和医生无法准确诊断骨折,也无法将这种损伤与关节脱位和韧带撕裂区分开来。几乎正好在125年前,一个偶然的发现改变了这一切。随后,也许是懊恼和启迪并重,医生们开始利用这项新发现来推翻他们之前的假设,并准确地诊断骨骼疾病。
1895年11月8日,在他昏暗的实验室里,一位德国机械工程师和物理学家Wilhelm Röntgen给真空管通电,并碰巧观察到从附近的卡片上发出奇怪的光,他在卡片上涂了一种光敏化学物质。他关掉了电源。光芒消失了。他把它打开,把手放在卡片前面。他的手的影子出现了。随着周末的到来,Röntgen重复并改变了实验。在接下来的几个星期里,他在实验室里吃饭睡觉,研究这种未知的射线,他给它贴上了“X”的标签,这是表示未知的数学符号。
他了解到x射线可以穿透书籍,无论多么厚,硬币会在感光板上投下阴影。六周后,Röntgen把这个秘密告诉了他的妻子,她允许他给她的手拍了15分钟的照片,这是第一次做整形x光片。当她看到自己手骨的影像时,她惊呼道:“我看见了我的死。”更广泛地说,她见证了放射诊断学和现代整形外科的出现。
一周后,Röntgen在一篇题为《关于一种新型射线》的论文中发表了他的发现。这立即引起了物理学家的注意,并引起了外行媒体的注意。这个发现在Röntgen的公开发布一周内就成为了头版头条新闻。
当时,真空管是众所周知的,很容易制造。Röntgen的发现和公布后,许多研究者对x射线的理解和实际应用做出了贡献。世界杯欧洲预选赛积分榜人们兴趣浓厚,技术进步迅速。在Röntgen的公告发布后不到三个月,一个富有进取心的电气承包商和狂热的摄影师开了一家提供诊断服务的实验室。
Röntgen于1901年获得诺贝尔奖,这是第一个授予物理学的奖项。Röntgen不仅把奖金给了他的大学,而且他还拒绝为他的发现申请专利,以便广泛应用。
我想,在x光刚刚出现的时候,病人们会问:“现在你已经完成了详尽的病史,进行了仔细的身体检查,并告诉我你很有把握地知道哪里出了问题,医生,你不打算给我拍张x光片吗?”这个问题暗示了人们对医生的诊断缺乏信任,除非医生提供高科技的、现代化的x光检查。渐渐地,医生和病人开始理解x光检查何时有助于诊断或计划治疗,何时多余。例如,今天的直觉告诉我们,牙齿疼痛最有可能需要拍x光片,而喉咙疼痛则不需要。一般来说,x射线显示的是富含钙的结构——那些含有足够的钙在x射线束中投下阴影的结构。例如骨骼、牙齿、硬化的动脉和肾结石。
医生们已经学会谨慎地安排x光检查,因为辐射会损害活组织及其DNA。这一事实需要发现,而早期x光检查的有害影响却迟迟没有显现出来。由于x射线看不见也感觉不到,调查人员没有理由认为它们有害。尼古拉·特斯拉和托马斯·爱迪生都用x光做过实验,他们都观察到自己的眼睛变得过敏;但两者都没有发现辐射和他们的症状之间的联系。
为了方便起见,牙医最初在拍牙科x光片时用手指把胶片夹在病人的嘴里。几十年后,他们手上的皮肤变干、开裂并癌变。我很幸运,没有遇到类似的问题。20世纪50年代,我在西尔斯百货(Sears)的鞋履部,看着自己的脚趾骨在透视镜下摇摆;20世纪60年代,我接受了大量治疗痤疮的辐射,结果让我“晒伤”。如今,在拍摄电影之前,放射学技术需要在铅盾后面进行检查,对于一个人每年和一生中在不产生不当风险的情况下可以接受多少辐射,已经有了普遍接受的标准。
Röntgen的光线的制作、发送、接收和解释都在不断改进,以减少曝光和提高图像质量。大约在Röntgen被发现的75年后,一个重要的进步出现了——计算机断层扫描,或CT扫描,也被称为计算机轴向断层扫描- cat扫描。这个概念很简单。当x射线的部分光线被打断时,就会产生阴影,就像太阳在龙虾笼的木板上投下可见的阴影一样。如果你对锅感兴趣,这没问题,但如果你对想象里面的龙虾感兴趣呢?从任何给定的角度,你都看不到整个龙虾。要做什么吗?绕着龙虾笼走一圈,每三十度拍一张照片——一点钟,两点钟,等等,要知道格子会从某些位置遮住部分或全部龙虾。尽管如此,通过组合这12张图片,你可以准确估计龙虾缺失的轮廓和尺寸。CT扫描仪从100多个均匀间隔的位置拍摄照片。 CT scanning became practical because of the advent of high-speed computers, which process the X-ray images taken from all the angles and construct images of the area of interest unobscured by overlying structures. At first, it took hours for the computer to acquire the raw data and create images. Now acquiring and processing the image takes seconds. Development of computed tomography rewarded Godfrey Houndsfield, working in England, and Allan Cormack, working in the United States, with Nobel Prizes in 1979.
在骨科中,CT扫描在两种情况下最有帮助。第一种是当感兴趣的软组织区域被骨头包围时,例如,神经根从脊柱生长出来的地方。另一种是当骨折涉及到关节或复杂的解剖区域时,如骨盆。计算机生成的CT扫描三维渲染图可以帮助外科医生可视化损伤,并计划重建。尽管这些图像令人印象深刻,但CT扫描使患者暴露在相当大的辐射中。
当病人和我一起看他们的x光或CT图像时,他们经常会问:“我的骨头看起来怎么样?”我有骨质疏松症吗?”记住两个事实。首先,骨质疏松症意味着骨质疏松,脆弱,容易骨折,因为它的钙含量减少。随着年龄的增长和缺乏运动,这种情况会自然发生,在女性绝经后会加速。其次,常规x光检查并不能揭示骨质疏松症的存在与否。正常的x光检查无法显示骨密度的因素包括周围软组织的厚度和x光束的持续时间和强度。
DXA扫描,比双能x线骨密度仪简单得多,解决了这个问题,可以准确地判断骨质疏松症的存在和严重程度。两束标准的x射线,一束低射线,一束高能射线,对准同一区域的骨头,通常是下背部和臀部。之所以选择这些部位,是因为当它们因钙支持不足而崩溃时,会造成最严重的破坏。软组织吸收了大部分低强度射线,所以减去高强度射线的影响,剩下的就是骨头吸收的x射线量。这有点像有人说开车去上班要花十分钟。如果他们还告诉你走到那里需要多长时间,这个测量就有更多的意义。
尽管我们尽了最大努力,我们还是无法完全避免辐射。有些天然来自太阳,有些来自地面。我们在飞机飞行中得到的更多,因为高空稀薄的空气阻挡的太阳辐射更少。这一事实为星际旅行提出了一个尚未解决的重大问题,因为地球上没有屏蔽辐射的大气层,而且用铅装甲宇宙飞船是不切实际的。继续关注,或者就待在地球上吧。即便如此,作为参考,100次DXA扫描相当于一次胸部x光的辐射,这大约是一个人在地球上仅停留12天所接受的辐射量,约为乳房x光检查的四分之一,约为下背部CT扫描的6%。
然而,大多数人都同意,及时进行胸部x光或乳房x光检查的潜在好处远远大于风险。即使是偶尔进行一次精心安排的CT扫描也可能有助于维持或恢复你的健康,但要避免这样的建议:“我不知道哪里出了问题,还是去做个CT扫描吧。”第二种意见更安全。记住,牙医体内受损的DNA转变成皮肤癌需要几十年的时间。同样地,避免成为你自己的医生,并宣称:“医生,如果你叫我做个CT扫描,我会感觉更好。”
Röntgen在全身麻醉引入和无菌外科技术被接受的几十年后发现了他的新型射线。这些发展,连同不锈钢的发明,引领骨科手术和骨折手术固定的实用性进入了现代。展望未来125年,裂缝仍然会存在。到那时,关节炎和骨质疏松症可能完全可以预防。骨成像技术将比目前使用的技术更加复杂。x射线成像可能已经过时,完全被磁共振成像、超声或一些尚未被发现的替代方法所取代。然而,Röntgen的发现及其长达125年的不朽遗产值得肯定。
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