How X-rays see through your skin - Ge Wang

Tłumaczenie: Beata Wasylkiewicz-Jagoda Korekta: Marta Konieczna

In 1895, a physicist named Wilhelm Roentgen

W 1895 roku fizyk Wilhelm Roentgen

was doing experiments with a cathode tube,

przeprowadzał eksperymenty z tubą katodową,

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

szklanym pojemnikiem, w którym strumień elektronów powoduje świecenie.

He had wrapped cardboard around the tube

Żeby zatrzymać światło,

to keep the fluorescent light from escaping,

owinął tubę kartonem

when something peculiar happened.

i wtedy zdarzyło się coś szczególnego.

Another screen outside the tube was glowing.

Ekran znajdujący się poza tubą zaczął świecić.

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

Innymi słowy, niewidzialne promienie przeszły przez karton.

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

Wilhelm nie wiedział, co to za promienie, więc nazwał je promieniami X.

and his discovery eventually won him a Nobel Prize.

Dzięki temu odkryciu, otrzymał wkrótce Nagrodę Nobla.

Here's what we now know was happening.

A oto, co zaszło w katodowej tubie.

When high energy electrons in the cathode tube

Gdy elektrony wysokiej energii

hit a metal component,

uderzają w metalowy element,

they either got slowed down and released extra energy,

to albo zostają spowolnione i wydzielają nadwyżkę energii,

or kicked off electrons from the atoms they hit,

albo wybijają elektrony z atomów, w które uderzą,

which triggered a reshuffling that again released energy.

co z kolei znowu wyzwala energię.

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

W obu przypadkach energia jest emitowana w postaci promieni X,

which is a type of electromagnetic radiation

czyli promieniowania elektromagnetycznego

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

o wyższej energii niż światło widzialne i niższej niż promienie Gamma.

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

Promienie X mogą przenikać przez różne rodzaje materii,

as if they are semi-transparent,

jakby były półprzezroczyste.

and they're particularly useful for medical applications

Promienie te mają szczególne zastosowanie w medycynie,

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

bo umożliwiają robienie zdjęć organów, np: kości, bez uszkadzania ich.

although they do have a small chance

Choć prawdopodobnie

of causing mutations in reproductive organs,

mogą powodować mutacje w organach rozrodczych

and tissues like the thyroid,

i tkankach, na przykład w tarczycy.

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

Żeby je chronić, używa się ołowianych fartuchów.

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

Oddziałując na materię, promienie X uderzają w elektrony.

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

Czasem oddają całą energię i są pochłaniane.

Other times, it only transfers some of its energy,

Kiedy indziej, przekazują tylko jej część,

and the rest is scattered.

a reszta ulega rozproszeniu.

The frequency of these outcomes

To zależy od tego,

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

w jak wiele elektronów są w stanie trafić.

Collisions are more likely if a material is dense,

Zderzenia są bardziej prawdopodobne, jeśli materiał jest gęsty

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

lub zbudowany z pierwiastków o wyższej liczbie atomowej,

which means more electrons.

czyli posiadających więcej elektronów.

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

Kości są gęste i pełne wapnia, które ma stosunkowo wysoką liczbę atomową,

so they absorb X-rays pretty well.

więc dobrze pochłaniają promienie X.

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

Z kolei miękkie tkanki nie są aż tak gęste

and contains mostly lower atomic number elements,

i składają się z pierwiastków o niższej liczbie atomowej,

like carbon, hydrogen, and oxygen.

takich jak węgiel, wodór i tlen.

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

Więc większość promieni X przenika tkanki, np. płuca czy mięśnie,

darkening the film.

zaciemniając zdjęcie.

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

Te dwuwymiarowe zdjęcia są użyteczne tylko do pewnego stopnia.

When X-rays travel through the body,

Promienie X wędrujące po ciele

they can interact with many atoms along the path.

oddziałują po drodze na wiele atomów.

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

Zdjęcie przedstawia sumę tych interakcji.

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

To jak drukowanie książki o 100 stronach na jednej kartce papieru.

To see what's really going on,

Żeby zobaczyć, co dzieje się wewnątrz,

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

trzeba by zebrać zdjęcia zrobione pod różnymi kątami

and use them to construct an internal image.

i za ich pomocą stworzyć obraz całości.

And that's something doctors do all the time

Ale zaraz, tak właśnie działa

in a procedure called a CT, Computed Tomography scan,

tomografia komputerową, w skrócie TK,

another Nobel Prize winning invention.

wynalazek, który także został nagrodzony Noblem.

Think of CT like this.

Pomyślcie o TK w taki sposób.

With just one X-ray,

Dzięki zwykłemu prześwietleniu

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

można zobaczyć zmianę nowotworową u pacjenta,

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

ale nie da się powiedzieć, gdzie dokładnie się znajduje.

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

Ale jeśli prześwietlić pacjenta promieniami X pod różnymi kątami,

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

można poznać zarówno pozycję, jak i kształt nowotworu.

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

Tomograf wysyła wiązkę promieniowania przez ciało pacjenta

to an array of detectors.

w kierunku zestawu detektorów.

The X-ray beam is rotated around the patient,

Promienie X wirują wokół pacjenta,

and often also moved down the patient's body,

poruszają się też wzdłuż jego ciała,

with the X-ray source tracing a spiral trajectory.

przy czym źródło promieniowania porusza się spiralnie.

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

Spiralna tomografia komputerowa pozwala na uzyskanie

detailed enough to spot anatomical features, tumors,

danych na tyle szczegółowych, by dostrzec cechy anatomiczne,

blood clots, and infections.

nowotwory, zakrzepy i infekcje.

CT scans can even detect heart disease and cavities

Dzięki tomografowi można wykryć wady serca i ubytki

in mummies buried thousands of years ago.

w mumiach pogrzebanych tysiące lat temu.

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

To, co przypadkiem zapoczątkował Roentgen, stało się medycznym cudem.

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

Co roku na całym świecie szpitale i kliniki wykonują setki milionów skanów,

to treat diseases and save lives.

dzięki którym leczą choroby i ratują życie.