How X-rays see through your skin - Ge Wang

كيف تعمل الأشعة السينية؟ - جي وانغ

المترجم: Nada Qanbar المدقّق: Nawar Altrk

In 1895, a physicist named Wilhelm Roentgen

في عام 1895، كان عالم فيزيائي يدعى (ويلهلم رونتجن)

was doing experiments with a cathode tube,

يقوم بتجارب مع أنبوب الكاثود،

a glass container in which a beam of electrons lights up a fluorescent window.

وعاء زجاجي فيه شعاع من الإلكترونات تضيء نافذة الفلورسنت.

He had wrapped cardboard around the tube

وقام بتغليف الأنبوب بورق مقوى

to keep the fluorescent light from escaping,

للحفاظ على ضوء الفلورسنت من التسرب.

when something peculiar happened.

عندما حدث شيء غريب.

Another screen outside the tube was glowing.

توهجت شاشة أخرى خارج الأنبوب.

In other words, invisible rays had passed through the cardboard.

وبعبارة أخرى، مرت أشعة غير مرئية عبرالورق المقوى.

Wilhelm had no idea what those rays were, so he called them X-rays,

لم يكن لدى (ويلهلم) أي فكرة ماهي تلك الأشعة، فدعاها الأشعة السينية،

and his discovery eventually won him a Nobel Prize.

قاده هذا الإكتشاف أخيرا إلى فوزه بجائزة نوبل.

Here's what we now know was happening.

إليكم ما نعرفه الآن عما حدث.

When high energy electrons in the cathode tube

عند اصطدام الإلكترونات ذات الطاقة العالية في أنبوب الكاثود

hit a metal component,

بشيئ معدني،

they either got slowed down and released extra energy,

إما تتباطأ وتطلق طاقة اضافية،

or kicked off electrons from the atoms they hit,

أو تطلق إلكترونات من الذرات التي تصطدم بها

which triggered a reshuffling that again released energy.

والتي تسبب إعادة خلط من شأنها اطلاق طاقة مرة أخرى.

In both cases, the energy was emitted in the form of X-rays,

وفي كلتا الحالتين، تنبعث الطاقة في شكل أشعة سينية.

which is a type of electromagnetic radiation

وهو نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي

with higher energy than visible light, and lower energy than Gamma rays.

مع طاقة أعلى من الضوء المرئي، وطاقة أقل من أشعة غاما.

X-rays are powerful enough to fly through many kinds of matter

الأشعة السينية قوية بما فيه الكفاية لتعبر خلال أنواع كثيرة من المواد

as if they are semi-transparent,

كما لو كانت شبه شفافة،

and they're particularly useful for medical applications

وهي مفيدة بشكل خاص للاستخدامات الطبية

because they can make images of organs, like bones, without harming them,

لأنها يمكن أن تعطينا صور عن الأعضاء، مثل العظام، دون إلحاق الأذى بهم،

although they do have a small chance

على الرغم من أن لديهم فرصة ضئيلة

of causing mutations in reproductive organs,

في تسبب طفرات في الأعضاء التناسلية،

and tissues like the thyroid,

وفي الأنسجة مثل الغدة الدرقية،

which is why lead aprons are often used to block them.

وهذا هو السبب في ارتداء أغطية في كثير من الأحيان لحجبها.

When X-rays interact with matter, they collide with electrons.

عندما تتفاعل الأشعة السينية مع المادة، تصطدم مع الإلكترونات.

Sometimes, the X-ray transfers all of its energy to the matter and gets absorbed.

أحياناً، تنقل الأشعة السينية جميع ما لديها من الطاقة لهذه المادة، ويتم امتصاصها.

Other times, it only transfers some of its energy,

مرات أخرى، تنقل فقط بعض من احتياجاتها من الطاقة،

and the rest is scattered.

وتتبعثر البقية.

The frequency of these outcomes

وتيرة هذه النتائج

depends on how many electrons the X-rays are likely to hit.

يتوقف على كمية الإلكترونات المحتمل أن تصطدم بها الأشعة السينية.

Collisions are more likely if a material is dense,

تكون الاصطدامات أكثر عرضة إذا كانت المادة كثيفة،

or if it's made of elements with higher atomic numbers,

أو إذا كانت مصنوعة من عناصر أعدادها الذرية أعلى،

which means more electrons.

وهو ما يعني المزيد من الإلكترونات.

Bones are dense and full of calcium, which has a relatively high atomic number,

العظام كثيفة ومليئة بالكالسيوم، الذي لديه عدد ذري مرتفع نسبيا،

so they absorb X-rays pretty well.

لذلك فهي تمتص الأشعة السينية بشكل جيد.

Soft tissue, on the other hand, isn't as dense,

الأنسجة اللينة، من ناحية أخرى، ليست كثيفة كالعظام،

and contains mostly lower atomic number elements,

ومعظمها يحتوي على عناصر ذات عدد ذري أقل،

like carbon, hydrogen, and oxygen.

مثل الكربون والهيدروجين والأكسجين.

So more of the X-rays penetrate tissues like lungs and muscles,

كثير من الأشعة السينية تخترق الأنسجة مثل الرئتين والعضلات،

darkening the film.

تجعل الفيلم مظلماً.

These 2-D pictures are only useful up to a point, though.

لكن هذه الصور ذات الأبعاد الثنائية مفيدة فقط إلى حد ما.

When X-rays travel through the body,

عندما تنتقل الأشعة السينية عبر الجسم،

they can interact with many atoms along the path.

يمكنها أن تتفاعل مع العديد من ذرات على طول المسار.

What is recorded on the film reflects the sum of all those interactions.

ما هو مسجل في الفيلم يعكس مجموع كل تلك التفاعلات.

It's like trying to print 100 pages of a novel on a single sheet of paper.

إنها مثل محاولة لطباعة 100 صفحة من رواية على ورقة واحدة من الورق.

To see what's really going on,

لمعرفة ما يحدث حقاً،

you would have to take X-ray views from many angles around the body

قد تضطر إلى أخذ صورلللأشعة السينية من زوايا عديدة في جميع أنحاء الجسم

and use them to construct an internal image.

واستخدامها لتكوين صورة داخلية.

And that's something doctors do all the time

وهذا شيء يفعله الأطباء في كل وقت

in a procedure called a CT, Computed Tomography scan,

في إجراء يسمى الأشعة المقطعية، تصوير مقطعي محوسب،

another Nobel Prize winning invention.

اختراع آخر حائز على جائزة نوبل.

Think of CT like this.

فكر في الأشعة المقطعية مثل هذا.

With just one X-ray,

مع أشعة سينية واحدة فقط،

you might be able to see the density change due to a solid tumor in a patient,

يمكنك أن ترى تغيير الكثافة بسبب وجود ورم صلب في المريض،

but you wouldn't know how deep it is beneath the surface.

ولكنك لن تعرف مدى عمقه تحت السطح.

However, if you take X-rays from multiple angles,

ومع ذلك، إذا أخذت الأشعة السينية من زوايا متعددة،

you should be able to find the tumor's position and shape.

ستكون قادرا على رؤية موضع الورم وشكله.

A CT scanner works by sending a fan or cone of X-rays through a patient

يعمل ماسح التصوير المقطعي عبر إرسال مخروط من الأشعة عبر المريض

to an array of detectors.

لمجموعة من أجهزة الكشف.

The X-ray beam is rotated around the patient,

يتم تدوير شعاع الأشعة السينية حول المريض،

and often also moved down the patient's body,

وكثيرا ما تنتقل أيضا إلى أسفل جسم المريض،

with the X-ray source tracing a spiral trajectory.

مع تعقب مصدر الأشعة السينية لمسار حلزوني.

Spiral CT scans produce data that can be processed into cross sections

الاشعة المقطعية الحلزونية تنتج البيانات التي يمكن معالجتها في المقاطع العرضية

detailed enough to spot anatomical features, tumors,

مفصلة بما فيه الكفاية لتحديد الخصائص التشريحية، والأورام،

blood clots, and infections.

وجلطات الدم، والالتهابات.

CT scans can even detect heart disease and cavities

يمكن حتى للأشعة المقطعية كشف أمراض القلب وتسوس الأسنان

in mummies buried thousands of years ago.

في مومياوات دفنت منذ آلاف السنين.

So what began as Roentgen's happy accident has become a medical marvel.

لهذا ما بدأ كحادث سعيد لـ(رونتجن) أصبح أعجوبة طبية.

Hospitals and clinics now conduct over 100 millions scans each year worldwide

تجري المستشفيات والعيادات أكثر من 100 مليون مسح سنويا في العالم

to treat diseases and save lives.

لعلاج الأمراض وإنقاذ الأرواح.