018版 科普

走进X光世界:揭秘医学影像学的奥秘

人口健康报 | 2024年09月26日

  □济宁市汶上县人民医院 束文博

  随着科学技术的飞速发展,医学领域正经历着前所未有的变革,其中医学影像学作为现代医学诊断与治疗的重要支柱,其地位日益凸显。医学影像学,通过非侵入性的方式,为医生提供了人体内部结构、功能及病理变化的直观图像,极大地提高了疾病的诊断准确率与治疗成功率。而在这一广阔领域中,X光技术无疑是先驱者与基石,它不仅开启了人类透视生命奥秘的大门,更为后续医学影像技术的发展奠定了坚实的基础。

  X光的发现与基本原理。1.X光的发现。X光的发现被誉为19世纪末物理学界的三大发现之一,它揭开了人类探索微观世界的新篇章。1895年11月8日,德国物理学家威廉·康拉德·伦琴在进行阴极射线研究时,意外地注意到了一种能够穿透普通物质并在荧光屏上留下痕迹的未知射线。这种射线起初被他称为“X射线”,因为当时他并不知道其本质,且在数学中常用“X”表示未知数。伦琴的这一发现迅速引起了科学界的轰动,不仅为他赢得了1901年的诺贝尔物理学奖,也开启了X射线在医学、工业、科研等多个领域的应用之门。2.X光的基本原理。X光,或称X射线,是一种电磁波,其波长比可见光短得多,大约在0.01至10纳米之间。X射线具有高穿透性,能够穿透大多数固体材料,包括人体组织。这一特性使得X射线在医学成像中发挥了关键作用。X射线的产生主要基于高能电子与物质的相互作用。在X射线管中,当高电压加速的电子束撞击到金属靶(如钨靶)上时,会发生一系列复杂的物理过程,包括电子的突然减速、原子内层电子的激发与跃迁等。这些过程中释放出的能量以X射线的形式向外辐射。X射线的能量取决于电子束的加速电压和靶材料的种类。X射线与物质的相互作用主要遵循光电效应、康普顿散射和电子对产生等物理规律。在医学成像中,X射线穿过人体组织时,会遇到不同密度和厚度的组织层。由于不同组织对X射线的吸收能力不同(如骨骼对X射线的吸收能力强于软组织),因此穿过人体后的X射线强度会发生变化。这些变化被探测器捕捉并转化为电信号,再经过计算机处理,最终生成人体内部的影像。

  X光在医学影像学中的应用。X光,作为医学影像学领域的重要技术手段,自其被发现以来,便在医疗诊断中发挥着不可替代的作用。其独特的穿透性和对不同物质吸收能力的差异,使得X光成像成为观察人体内部结构、诊断疾病的重要手段。以下是X光在医学影像学中的几个主要应用领域。骨折检测:X光成像在骨折检测中具有极高的应用价值。当人体骨骼发生骨折时,骨折部位的骨骼结构会发生变化,这些变化在X光片上能够清晰地显示出来。医生通过观察X光片,可以准确判断骨折的类型、部位和程度,为制定治疗方案提供重要依据。肺部疾病诊断:X光胸片是诊断肺部疾病的重要手段之一。通过拍摄胸部X光片,医生可以观察肺部的纹理、形态和密度等变化,从而诊断出肺炎、肺结核、肺气肿、肺癌等多种肺部疾病。此外,X光胸片还可以用于监测病情变化和治疗效果。消化道检查:虽然现代医学影像学技术中,消化道检查更多采用超声、CT或MRI等技术,但在某些情况下,X光仍被用于消化道检查,如钡餐造影。患者服用含有钡剂的造影剂后,X射线能够穿透人体组织,而钡剂则会在消化道内形成明显的对比影像,帮助医生观察消化道的形态、结构和功能。妇科检查:在妇科检查中,X光成像技术也具有一定的应用价值。例如,通过子宫输卵管造影术,医生可以观察子宫和输卵管的形态、位置和通畅情况,为不孕症、输卵管堵塞等疾病的诊断和治疗提供依据。其他应用:除了上述几个主要应用领域外,X光在医学影像学中还有许多其他应用。例如,在牙科领域,X光成像技术被用于观察牙齿的结构、诊断龋齿和牙周病等;在骨科领域,X光成像技术也被用于观察关节结构、诊断关节炎等疾病。