How X-rays see through your skin - Ge Wang

เอ็กซเรย์ให้ภาพทะลุผ่านผิวหนังคุณได้อย่างไร จี หวัง

Translator: Thitiporn Ratanapojnard Reviewer: Pakawat Wongwaiyut

In 1895, a physicist named Wilhelm Roentgen

ในปีคศ. 1895 นักฟิสิกส์ชื่อ วิลเฮล์ม เริงเกนต์

was doing experiments with a cathode tube,

กำลังทำการทดลองด้วยหลอดคาโธด

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

ภาชนะแก้วที่ลำแสงอิเล็กตรอน ทำให้จอฟลูออเรสเซนต์สว่างขึ้น

He had wrapped cardboard around the tube

เขาพันกระดาษแข็งไว้รอบหลอดแก้ว

to keep the fluorescent light from escaping,

เพื่อกันไม่ให้แสงฟลูออเรสเซนต์ออกมา

when something peculiar happened.

แล้วก็มีสิ่งประหลาดเกิดขึ้น

Another screen outside the tube was glowing.

จออีกอันข้างนอกหลอดแก้ว เรืองแสงขึ้น

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

พูดอีกอย่างก็คือ รังสีที่มองไม่เห็น ได้ทะลุผ่านกระดาษแข็งออกมา

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

วิลเฮล์มไม่รู้ว่ารังสีนั้นคืออะไร เขาจึงเรียกมันว่า รังสีเอ็กซ์

and his discovery eventually won him a Nobel Prize.

และการค้นพบนี้ก็ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบล

Here's what we now know was happening.

ตอนนี้เรารู้แล้วว่า มีอะไรเกิดขึ้นในตอนนั้น

When high energy electrons in the cathode tube

เมื่ออิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูง ในหลอดคาโธด

hit a metal component,

ชนกับวัตถุที่เป็นโลหะ

they either got slowed down and released extra energy,

มันอาจจะช้าลง และปล่อยพลังงานออกมา

or kicked off electrons from the atoms they hit,

หรือไม่ก็ผลักอิเล็กตรอนอื่นๆ ออกจากอะตอมที่มันพุ่งชน

which triggered a reshuffling that again released energy.

ซึ่งจะกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนสถานะ และปล่อยพลังงานออกมาเช่นกัน

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

ในทั้งสองกรณี พล้งงานถูกปล่อยออกมา ในรูปรังสีเอ็กซ์

which is a type of electromagnetic radiation

ที่เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง

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

ซึ่งมีพลังงานสูงกว่าแสงที่ตามองเห็น แต่มีพลังงานต่ำกว่ารังสีแกมมา

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

รังสีเอ็กซ์ มีอานุภาพมากในการทะลุทะลวง วัตถุหลายชนิด

as if they are semi-transparent,

ราวกับว่าวัตถุนั้นกึ่งโปร่งแสง

and they're particularly useful for medical applications

และมันมีประโยชน์อย่างยิ่ง ในทางการแพทย์

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

เพราะมันสามารถทำให้เห็นภาพอวัยวะ เช่น กระดูก โดยไม่ทำให้เกิดอันตราย

although they do have a small chance

แม้ว่าจะมีโอกาสเพียงเล็กน้อย

of causing mutations in reproductive organs,

ที่จะทำให้เกิดการผ่าเหล่า ในอวัยวะสืบพันธุ์

and tissues like the thyroid,

และเนื้อเยื่ออย่าง ต่อมไธรอยด์

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

นี่เป็นเหตุผลว่าทำไม จึงต้องใช้เสื้อตะกั่วป้องกันมัน

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

เมื่อรังสีเอ็กซ์ทำปฏิกิริยากับวัตถุ มันชนกับอิเล็กตรอน

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

บางครั้งรังสีเอ็กซ์ส่งผ่านพลังงานทั้งหมด ไปยังวัตถุและถูกดูดซับเข้าไป

Other times, it only transfers some of its energy,

บางครั้งมันเพียงส่งผ่านพลังงานบางส่วน

and the rest is scattered.

และส่วนที่เหลือก็กระจายออก

The frequency of these outcomes

ผลที่ว่านี้จะเกิดบ่อยแค่ไหน

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

ขึ้นอยู่กับว่าจำนวนอิเล็กตรอนที่ถูกชน โดยรังสีเอ็กซ์มีมากเพียงใด

Collisions are more likely if a material is dense,

การชนนี้จะเกิดขึ้นได้บ่อยกว่า ถ้าวัตถุนั้นมีความหนาแน่นสูง

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

หรือทำมาจากสารที่มีเลขอะตอมสูง

which means more electrons.

ซึ่งหมายถึงมีจำนวนอิเล็กตรอนมาก

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

กระดูกมีความหนาแน่นสูงและเต็มไปด้วย แคลเซียมซึ่งมีเลขอะตอมค่อนข้างสูง

so they absorb X-rays pretty well.

มันจึงดูดซับรังสีเอ็กซ์ได้ดี

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

แต่เนื้อเยื้อไม่ได้มีความหนาแน่นแบบนั้น

and contains mostly lower atomic number elements,

และประกอบด้วยสสารที่มี เลขอะตอมน้อยเสียเป็นส่วนใหญ่

like carbon, hydrogen, and oxygen.

เช่น คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน

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

ดังนั้นรังสีเอ็กซ์จึงทะลุทะลวง ผ่านเนื้อเยื่อ เช่น ปอดและกล้ามเนื้อ

darkening the film.

ทำให้ฟิล์มเอกซเรย์มีสีดำ

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

ภาพ 2 มิตินี้มีประโยชน์ ในระดับหนึ่งเท่านั้น

When X-rays travel through the body,

เมื่อรังสีเอ็กซ์ผ่านเข้าไปในร่างกาย

they can interact with many atoms along the path.

มันจะทำปฏิกิริยากับอะตอม จำนวนมากระหว่างทาง

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

สิ่งที่ปรากฏอยู่บนฟิล์มแสดงให้เห็นถึง ผลรวมของปฏิกิริยาเหล่านี้

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

มันเหมือนกับการจะพิมพ์นิยาย 100 หน้า บนกระดาษแผ่นเดียว

To see what's really going on,

การที่จะดูว่ามีอะไรเกิดขึ้นกันแน่

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

คุณจะต้องดูเอ็กซเรย์จากหลายมุม รอบตัว

and use them to construct an internal image.

และใช้มันมาสร้างเป็นภาพ ที่ทำให้เห็นภายใน

And that's something doctors do all the time

และนั่นเป็นสิ่งที่แพทย์ทำอยู่ตลอดเวลา

in a procedure called a CT, Computed Tomography scan,

ในการตรวจที่เรียกว่า ซีทีสแกน "การทำเอ็กซเรย์คอมพิวเตอร์"

another Nobel Prize winning invention.

สิ่งประดิษฐ์อีกอันหนึ่ง ที่ได้รับรางวัลโนเบล

Think of CT like this.

ลองนึกภาพเอ็กซเรย์คอมพิวเตอร์แบบนี้

With just one X-ray,

ด้วยเอ็กซเรย์เพียงภาพเดียว

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

คุณอาจจะเห็นความผิดปกติในภาพเอ็กซเรย์ ที่เกิดจากก้อนมะเร็งในคนไข้

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

แต่คุณจะไม่รู้ว่ามันอยู่ลึกลงไป ใต้ผิวหนังแค่ไหน

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

อย่างไรก็ตาม ถ้าคุณถ่ายเอ็กซเรย์ จากหลายๆมุม

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

คุณจะสามารถบอกตำแหน่ง และรูปร่างของก้อนมะเร็ง

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

เครื่องเอ็กซเรย์คอมพิวเตอร์ทำงานโดย ปล่อยแถบรังสีรูปพัดหรือโคนทะลุผ่านผู้ป่วย

to an array of detectors.

ไปยังแถบตัวตรวจจับรังสี

The X-ray beam is rotated around the patient,

ลำแสงเอ็กซ์เรย์นี้ จะหมุนรอบตัวผู้ป่วย

and often also moved down the patient's body,

และมักเคลื่อนที่จากบนลงล่างตัวผู้ป่วยด้วย

with the X-ray source tracing a spiral trajectory.

ด้วยเครื่องฉายเอ็กซเรย์ ที่หมุนวนรอบผู้ป่วย

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

เครื่องเอ็กซเรย์แบบหมุนวนนี้ จะให้ข้อมูลที่นำไปประเมินผลเป็นภาพตัดขวาง

detailed enough to spot anatomical features, tumors,

ละเอียดพอที่จะบอกลักษณะทางกายภาพ มะเร็ง

blood clots, and infections.

ก้อนเลือดและการติดเชื้อ

CT scans can even detect heart disease and cavities

เอ็กซเรย์คอมพิวเตอร์ยังสามารถตรวจหา โรคหัวใจ และโพรงในซี่ฟัน

in mummies buried thousands of years ago.

ในมัมมี่ที่ถูกฝังมาหลายพันปี

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

การค้นพบโดยบังเอิญของเริงเกนต์ ได้กลายมาเป็นความมหัศจรรย์ทางการแพทย์

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

โรงพยาบาลและคลินิกทั่วโลกทำ เอ็กซเรย์มากกว่า 100 ล้านครั้งในแต่ละปี

to treat diseases and save lives.

เพื่อรักษาโรคและช่วยชีวิตผู้ป่วย