How X-rays see through your skin - Ge Wang

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Tal Dekkers

In 1895, a physicist named Wilhelm Roentgen

ב 1895, פיזיקאי בשם וולהלם רנטגן

was doing experiments with a cathode tube,

עשה ניסויים עם שפופרת קטודית,

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

מיכל זכוכית בו קרן של אלקטרונים מאירה חלון פלואורסנטי.

He had wrapped cardboard around the tube

הוא עטף את השפופרת בקרטון

to keep the fluorescent light from escaping,

כדי לשמור שאור הפלואורסנט לא יברח,

when something peculiar happened.

כשמשהו מוזר קרה.

Another screen outside the tube was glowing.

מסך אחר מחוץ לשפופרת זהר.

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

במילים אחרות, קרניים בלתי נראות עברו דרך הקרטון.

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

לווילהלם לא היה מושג מה הקרניים האלה היו, אז הוא קרא להם קרני X,

and his discovery eventually won him a Nobel Prize.

והגילוי הזה לבסוף זיכה אותו בפרס נובל.

Here's what we now know was happening.

הנה מה שאנחנו יודעים עכשיו שמתרחש.

When high energy electrons in the cathode tube

כשאלקטרונים באנרגיה גבוהה בשפופרת הקטודית

hit a metal component,

פוגעים ברכיב מתכתי,

they either got slowed down and released extra energy,

הם או מאיטים ומשחררים אנרגיה נוספת,

or kicked off electrons from the atoms they hit,

או מועפים מאלקטרונים באטום בו הם פוגעים,

which triggered a reshuffling that again released energy.

מה שמפעיל ארגון מחדש ששוב משחרר אנרגיה.

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

בשני המקרים, האנרגיה שוחררה בצורה של קרני X,

which is a type of electromagnetic radiation

שזה סוג של קרינה אלקטרו מגנטית

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

עם אנרגיות גבוהות יותר מאור נראה, ונמוכות יותר מקרני גאמה.

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

קרני X הן חזקות מספיק כדי לעבור דרך הרבה סוגים של חומר

as if they are semi-transparent,

כאילו הם חצי שקופים,

and they're particularly useful for medical applications

והם בעיקר יעילות לשימושים רפואיים

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

מפני שהן יכולות ליצור תמונות של אברים, כמו עצמות, בלי לפגוע בהן,

although they do have a small chance

למרות שיש סיכוי זעיר

of causing mutations in reproductive organs,

לגרימת מוטציות באברים התרבותיים,

and tissues like the thyroid,

ורקמות כמו בלוטת התריס,

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

לכן סינרי עופרת הרבה פעמים משמשים לחסימתן.

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

כשקרני X פועלות על חומר, הן מתנגשות באלקטרונים.

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

לפעמים, קרני ה X מעבירות את כל האנרגיה שלהן לחומר ונספגות.

Other times, it only transfers some of its energy,

בפעמים אחרות, הן רק מעבירות חלק מהאנרגיה,

and the rest is scattered.

והשאר מתפזר.

The frequency of these outcomes

התדירות של התוצאות האלו

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

תלויה בכמה אלקטרונים יכולים קרני הX לפגוע.

Collisions are more likely if a material is dense,

הסיכוי להתנגשויות גבוה יותר עם חומרים דחוסים,

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

או שהוא עשוי מייסודות עם מספקים אטומיים גבוהים יותר,

which means more electrons.

מה שאומר יותר אלקטרונים.

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

עצמות הן דחוסות ומלאות סידן, שיש לו מספר אטומי די גבוה,

so they absorb X-rays pretty well.

אז הן סופגות קרני X די טוב.

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

רקמה רכה, מצד שני, לא דחוסה כל כך,

and contains mostly lower atomic number elements,

ומכילה בעיקר חומרים עם מספר אטומי נמוך יותר,

like carbon, hydrogen, and oxygen.

כמו פחמן, מימן, וחמצן.

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

אז יותר קרני X חודרות רקמה כמו ריאות ושרירים,

darkening the film.

מכהים את סרט הצילום.

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

התמונות הדו מימדיות יעילות רק עד נקודה מסויימת, עם זאת.

When X-rays travel through the body,

כשקרני X נעות דרך הגוף,

they can interact with many atoms along the path.

הן יכולות לפעול על הרבה אטומים בדרך.

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

מה שמוקלט על הפילם משקף את סכום כל ההתנגשויות.

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

זה כמו לנסות להדפיס 100 דפים של רומן על פיסת נייר אחת.

To see what's really going on,

כדי לראות מה באמת מתרחש,

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

תצטרכו לצלם מבטים עם קרני X מהרבה זויות סביב הגוף

and use them to construct an internal image.

ולהשתמש בהן כדי לבנות תמונה פנימית.

And that's something doctors do all the time

וזה משהו שרופאים עושים כל הזמן

in a procedure called a CT, Computed Tomography scan,

בתהליך שנקרא CT או סריקת טומוגרפיה ממוחשבת,

another Nobel Prize winning invention.

עוד המצאה זוכת פרס נובל.

Think of CT like this.

חשבו על CT כך.

With just one X-ray,

עם רק צילום רנטגן אחד,

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

אתם אולי תהיו מסוגלים לראות את שינוי הדחיסות בשל גידול מוצק בחולה,

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

אבל אתם לא תדעו כמה עמוק הוא מתחת לפני השטח.

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

עם זאת, אם תצלמו צילומים ממספר זוויות,

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

אתם תהיו מסוגלים למצוא את מיקום הגידול וצורתו.

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

סורק CT עובד על ידי שליחת מניפה או קונוס של קרני X דרך החולה

to an array of detectors.

למערך של גלאים.

The X-ray beam is rotated around the patient,

קרן קרני ה X מסתובבת סביב החולה,

and often also moved down the patient's body,

והרבה פעמים נעה במורד גוף החולה,

with the X-ray source tracing a spiral trajectory.

עם מקור קרני ה X שעוקב אחרי כיוון ספירלי.

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

סריקות CT ספירליות יוצרות מידע שיכול להיות מעובד לחתכים

detailed enough to spot anatomical features, tumors,

מפורטים מספיק כדי לזהות תכונות אנטומיות, גידולים,

blood clots, and infections.

קרישי דם, וזיהומים.

CT scans can even detect heart disease and cavities

סריקות CT יכולות אפילו לזהות מחלות לב וחורים בשיניים

in mummies buried thousands of years ago.

במומיות שנקברו לפני אלפי שנים.

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

אז מה שהתחיל כתאונה משמחת של רנטגן הפכה לפלא רפואי.

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

בתי חולים ומרפאות עכשיו מבצעות יותר מ 100 מליון סריקות כל שנה בעולם

to treat diseases and save lives.

כדי לטפל במחלות ולהציל חיים.