How X-rays see through your skin - Ge Wang

Translator: Thu Ha Tran Reviewer: Lê Anh

Vào năm 1985, nhà vật lý Wilhelm Roentgen

In 1895, a physicist named Wilhelm Roentgen

was doing experiments with a cathode tube,

làm thí nghiệm với ống ca-tốt thủy tinh,

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

chứa chùm hạt electron chiếu sáng tấm chắn huỳnh quang.

Ông bọc ống bằng bìa các-tông

He had wrapped cardboard around the tube

to keep the fluorescent light from escaping,

để ngăn ánh sáng huỳnh quang thoát ra ngoài,

when something peculiar happened.

và điều kỳ lạ đã xảy ra.

Another screen outside the tube was glowing.

Tấm chắn ngoài ống ca-tốt phát sáng.

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

Nói cách khác, những tia vô hình đã đi xuyên qua tấm các-tông.

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

Wilhelm không biết đó là gì, nên ông gọi chúng là tia X,

and his discovery eventually won him a Nobel Prize.

và phát minh này đã mang về cho ông giải Nobel.

Here's what we now know was happening.

Sau đây là những gì ta biết về hiện tượng trên.

When high energy electrons in the cathode tube

Khi các hạt electron mang năng lượng cao trong ống ca-tốt

hit a metal component,

chạm vào tấm kim loại,

they either got slowed down and released extra energy,

chúng hoặc vừa giảm tốc độ và giải phóng năng lượng

or kicked off electrons from the atoms they hit,

hoặc đẩy electron khỏi các nguyên tử mà chúng va phải,

which triggered a reshuffling that again released energy.

gây ra sự xáo trộn mà một lần nữa giải phóng năng lượng.

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

Trong cả 2 trường hợp, năng lượng được giải phóng dưới dạng tia X,

which is a type of electromagnetic radiation

một loại sóng điện từ với năng lượng cao hơn

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

của ánh sáng nhìn thấy và thấp hơn của tia Gamma.

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

Tia X có thể đâm xuyên qua rất nhiều loại vật chất

as if they are semi-transparent,

and they're particularly useful for medical applications

và đặc biệt có ích trong ứng dụng y học bởi nó có thể

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

cho thấy hình ảnh của các cơ quan như xương mà không làm hại đến chúng,

although they do have a small chance

mặc dù tia X vẫn có thể, ở tỷ lệ thấp, gây ra đột biến ở cơ quan sinh sản,

of causing mutations in reproductive organs,

and tissues like the thyroid,

và tuyến giáp,

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

đó là lí do người ta dùng tấm chắn bằng chì để cản tia X.

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

Khi tia X tương tác với vật chất, chúng va chạm với các electron.

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

Đôi khi, tia X truyền tất cả năng lượng vào vật chất và bị hấp thụ.

Other times, it only transfers some of its energy,

Khi khác, nó chỉ truyền một ít năng lượng

and the rest is scattered.

và phần năng lượng còn lại bị phân tán.

The frequency of these outcomes

Tần số của tia X

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

phụ thuộc vào số lượng electron mà tia X va chạm.

Collisions are more likely if a material is dense,

Sự va chạm dễ xảy ra hơn khi vật chất ở dạng cô đặc

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

hoặc được cấu tạo từ các nguyên tố có số hiệu hạt nhân lớn,

which means more electrons.

nghĩa là vật chất chứa nhiều electron.

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

Xương ở dạng cô đặc, có cấu tạo từ canxi- nguyên tố có số hiệu hạt nhân khá lớn,

so they absorb X-rays pretty well.

vì thế, hấp thụ tốt tia X.

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

Trong khi đó, các mô mềm ít đặc hơn

and contains mostly lower atomic number elements,

và được cấu tạo từ các nguyên tố có số hiệu hạt nhân nhỏ,

like carbon, hydrogen, and oxygen.

như cacbon, hidro và ôxy.

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

Vì thế, tia X đâm xuyên qua các mô như phổi, cơ,

darkening the film.

làm đen phim X-quang.

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

Thế nên, những bức ảnh 2D này chỉ có ích ở một mức độ nào đó.

When X-rays travel through the body,

Khi tia X đâm xuyên qua cơ thể,

they can interact with many atoms along the path.

chúng tương tác với nhiều nguyên tử trên đường đi.

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

Hình ảnh trên phim phản chiếu tất cả sự tương tác ấy.

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

Điều này giống như việc cố gắng in 100 trang tiểu thuyết trên 1 trang giấy trắng.

To see what's really going on,

Để xem được toàn bộ cơ thể,

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

ta phải chụp X-quang ở mọi góc độ

and use them to construct an internal image.

và dùng các bức ảnh đó tạo thành một bức tổng thể.

And that's something doctors do all the time

Đó là công việc mà bác sĩ vẫn thường làm,

in a procedure called a CT, Computed Tomography scan,

sử dụng phương pháp chụp CT, chụp cắt lớp,

another Nobel Prize winning invention.

và phương pháp này đã được trao tặng giải Nobel.

Think of CT like this.

Hãy tưởng tượng CT như thế này.

With just one X-ray,

Với một tia X,

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

bạn chỉ có thể thấy được sự thay đổi về mật độ khối u trong cơ thể bệnh nhân

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

nhưng không thể biết được độ sâu của nó so với bề mặt cơ thể.

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

Tuy nhiên, khi chụp X-quang ở nhiều góc độ,

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

bạn sẽ tìm được vị trí và hình dạng khối u.

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

Máy chụp cắt lớp sẽ bắn tia X xuyên qua bệnh nhân theo hình nón hoặc hình quạt

to an array of detectors.

đến các máy dò.

The X-ray beam is rotated around the patient,

Chùm tia X xoay xung quanh bệnh nhân

and often also moved down the patient's body,

và đôi khi di chuyển xuống người bệnh nhân

with the X-ray source tracing a spiral trajectory.

với quỹ đạo xoắn ốc.

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

CT hình xoắn ốc sẽ cho ra thông tin của nhiều đoạn cắt

detailed enough to spot anatomical features, tumors,

đủ chi tiết để ta biết được các đặc điểm giải phẫu, khối u

blood clots, and infections.

cục máu đông và sự nhiễm trùng.

CT scans can even detect heart disease and cavities

Chụp CT còn có thể phát hiện bệnh tim và các lỗ sâu răng

in mummies buried thousands of years ago.

ở các xác ướp được chôn cất từ hàng ngàn năm trước.

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

Vậy nên, phát hiện ngẫu nhiên của Roetgen đã trở thành một thành tựu y học ngày nay.

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

Hơn 100 triệu lượt chụp cắt lớp được thực hiện mỗi năm

tại các bệnh viện và phòng khám trên thế giới

to treat diseases and save lives.

để chữa bệnh và cứu người.