How X-rays see through your skin - Ge Wang

Come i raggi X vedono la pelle - Ge Wang

Traduttore: Carmela Napolitano Revisore: Anna Cristiana Minoli

In 1895, a physicist named Wilhelm Roentgen

Nel 1985, il fisico Wilhelm Roentgen

was doing experiments with a cathode tube,

stava facendo esperimenti con un tubo catodico,

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

un contenitore di vetro

nel quale un fascio di elettroni illumina una finestra fluorescente.

He had wrapped cardboard around the tube

Aveva ricoperto il tubo con del cartone per trattenere la luce fluorescente

to keep the fluorescent light from escaping,

when something peculiar happened.

quando qualcosa di particolare accadde.

Another screen outside the tube was glowing.

Un secondo schermo fuori dal tubo cominciò a splendere.

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

In altre parole, raggi invisibili avevano attraversato il cartone.

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

Wilhelm non sapeva che raggi fossero, e li chiamò raggi X,

and his discovery eventually won him a Nobel Prize.

e la sua scoperta gli fece vincere un premio Nobel.

Here's what we now know was happening.

Ora sappiamo cosa era successo.

When high energy electrons in the cathode tube

Quando elettroni ad alta energia nel tubo catodico

hit a metal component,

collidevano con un pezzo di metallo,

they either got slowed down and released extra energy,

venivano rallentati e rilasciavano energia,

or kicked off electrons from the atoms they hit,

o provocavano l'espulsione di elettroni dagli atomi che urtavano,

which triggered a reshuffling that again released energy.

innescando un rimescolamento, di nuovo responsabile di un rilascio di energia.

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

In entrambi i casi, l'energia veniva emessa sotto forma di raggi X,

which is a type of electromagnetic radiation

un tipo di radiazione elettromagnetica

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

a più alta energia rispetto alla luce visibile,

ma a più bassa energia rispetto ai raggi Gamma.

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

I raggi X sono abbastanza potenti da attraverare diversi tipi di materia

as if they are semi-transparent,

come se fossero semi-trasparenti,

and they're particularly useful for medical applications

e sono particolarente utili in medicina

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

poiché possono ricreare immagini di organi, per esempio ossa,

senza danneggiarli,

although they do have a small chance

sebbene ci sia un piccola possibilità di mutazioni negli organi riproduttivi,

of causing mutations in reproductive organs,

and tissues like the thyroid,

e in tessuti quali la tiroide,

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

motivo per il quale spesso vengono usati mantelli di piombo per bloccarli.

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

Quando i raggi X interagiscono con la materia,

collidono con gli elettroni.

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

A volte il raggio X trasferisce tutta la sua energia alla materia

e viene assorbito.

Other times, it only transfers some of its energy,

In altri casi, trasferisce solo una parte della sua energia,

and the rest is scattered.

e il resto è diffuso.

The frequency of these outcomes

La frequenza di questi comportamenti

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

dipende da quanti elettroni colpiscono i raggi X.

Collisions are more likely if a material is dense,

Le collisioni sono più probabili se il materiale è denso,

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

o se è composto da elementi a pù alto numero atomico,

which means more electrons.

che vuol dire più elettroni.

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

Le ossa sono dense e ricche di calcio,

elemento a numero atomico relativamente alto,

so they absorb X-rays pretty well.

quindi assorbono i raggi X abbastanza bene.

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

Il tessuto morbido, invece, non è così tanto denso,

and contains mostly lower atomic number elements,

e contiene per lo più elementi a più basso numero atomico,

like carbon, hydrogen, and oxygen.

quali carbonio, idrogeno ed ossigeno.

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

Di conseguenza, i raggi X per lo più penetrano i tessuti,

ad esempio polmoni e muscoli, scurendo la pellicola.

darkening the film.

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

Queste immagini 2D, però, sono utili solo fino ad un certo punto.

When X-rays travel through the body,

Quando i raggi X attraversano il corpo,

they can interact with many atoms along the path.

possono interagire con molti atomi lungo il percorso.

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

Ciò che viene registrato su pellicola riflette tutte queste interazioni.

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

È come cercare di stampare 100 pagine di un racconto su un solo foglio di carta.

To see what's really going on,

Per vedere cosa succede davvero,

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

bisognerebbe prendere radiografie ottenute da diverse angolazioni del corpo

and use them to construct an internal image.

e usarle per costruire un'immagine interna.

And that's something doctors do all the time

Questo è ciò che fanno i dottori,

in a procedure called a CT, Computed Tomography scan,

in una procedura denominata TC, tomografia computerizzata,

another Nobel Prize winning invention.

un'altra invenzione vincitrice di un premio Nobel.

Think of CT like this.

Pensate alla TC in questo modo.

With just one X-ray,

Con una sola radiografia, potreste vedere il cambiamento di densità

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

dovuto alla presenza di un tumore solido in un paziente,

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

ma non potreste sapere

quanto sia profondamente situato sotto la superficie.

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

Invece, registrando scansioni da diverse angolazioni,

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

si dovrebbe poter determinare la posizione e la forma del tumore.

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

Un tomografo computerizzato funziona

indirizzando un ventaglio o cono di raggi X attraverso il paziente

to an array of detectors.

ad un sistema di rivelatori.

The X-ray beam is rotated around the patient,

Il fascio di raggi X viene ruotato attorno al paziente,

and often also moved down the patient's body,

e spesso anche indirizzato longitudinalmente sul paziente

with the X-ray source tracing a spiral trajectory.

in modo che la sorgente di raggi X descriva una traiettoria a spirale.

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

I tomografi spiroidei producono dati che possono essere processati in sezioni

detailed enough to spot anatomical features, tumors,

sufficientemente dettagliate da mostrare caratteristiche anatomiche, tumori,

blood clots, and infections.

coaguli di sangue ed infezioni.

CT scans can even detect heart disease and cavities

Le scansioni TC possono anche mostrare malattie cardiache e cavità

in mummies buried thousands of years ago.

in mummie seppellite migliaia di anni fa.

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

Così il felice incidente di Roentgen è diventato un prodigio della medicina.

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

Ospedali e cliniche

eseguono più di 100 milioni di scansioni ogni anno nel mondo

to treat diseases and save lives.

per curare malattie e salvare vite.