8 ноября исполняется 120 лет со дня открытия рентгеновского излучения

История открытия рентгеновского излучения

Через 50 дней учёный представил председателю Вюрцбургского физико-медицинского общества рукопись из 17 страниц, содержащую описание открытых им лучей. Этот день, 28 декабря 1895 г., вошёл в историю как официальная дата открытия рентгеновских лучей. Вместе с рукописью учёный представил также первую рентгенограмму, сделанную ранее, 22 декабря, на которой была запечатлена рука его жены Берты Рентген. После того как женщина увидела рентгеновский снимок своей руки, она, не разбираясь в тонкостях физики, была настолько впечатлена, что воскликнула: «Я видела свою смерть».

Вечером 23 января доктор Рентген прочитал лекцию в наполненной аудитории Вюрцбургского физико-медицинского общества. После дискуссии о проведённых экспериментах Рентген пригласил председателя общества Альберта фон Кёлликера, известного анатома, сделать снимок его руки с помощью новых X-лучей. Когда готовое изображение было продемострировано аудитории, она разразилась оглушительными овациями. Доктор фон Кёлликер, впечатлённый открытием, предложил назвать новые лучи рентгеновскими — его предложение аудитория встретила аплодисментами.

Открытие рентгеновских лучей вызвало широкий резонанс среди учёных всего мира, в том числе и среди российских учёных. В начале января 1896 г. брошюра Рентгена была опубликована. В течение нескольких недель она была переведена на русский, английский, французский и итальянский языки, и уже в конце января А. С. Попов изготовил первый в нашей стране рентгеновский аппарат, с помощью которого русские учёные повторили эксперимент Рентгена, сделав в России первую рентгенограмму. Фотография полученного снимка была размещена в русском переводе брошюры Рентгена, опубликованном в этом же месяце в Петербурге под названием «Новый род лучей».

Вильгельм Рентген продолжал изучать своё открытие, и к маю 1897 г. он окончательно сформулировал все основные свойства X-лучей, опубликовав ещё две научных статьи. Наиболее ценным практическим свойством рентгеновского излучения, нашедшем широкое применение в науке и медицине, оказалась его способность проникать через непрозрачные тела. В 1901 г. Вильгельм Рентген был удостоен за своё открытие первой Нобелевской премии в области физики. Впоследствии науку, изучающую воздействие рентгеновских лучей на организм, назвали рентгенологией.

Первый рентгеновский снимок, на котором запечатлена рука жены учёного, Берты Рентген, и её обручальное кольцо.

Годом рождения ветеринарной рентгенологии в России можно считать 1896 г., когда С.С. Лисовский впервые применил рентгеновские лучи для просвечивания собаки. В 1899 г. М.А. Мальцев помимо просвечивания произвёл также снимки головы, шеи и конечностей собаки, плюсны и пута лошади, а также пясти коровы; для фиксации животных во время исследования учёный применял наркоз. Спустя три года в лаборатории Харьковского ветеринарного института была собрана рентгеновская установка, с помощью которой диагностировали переломы костей и вывихи, определяли инородные тела, а также проводили исследования плодов у мелких домашних животных.

Однако эти исследования были единичными, они проводились на примитивных аппаратах, собранных своими силами. Лишь к 1924 г. в мастерских бывшего СССР было начато производство рентгеновских аппаратов, и благодаря Г.В. Домрачёву и А.И. Вишнякову из Казанского и Ленинградского ветеринарных институтов данный вид исследования получил широкое применение в ветеринарии.

Впоследствии мастерские по производству рентгеновских аппаратов превратились в рентгеновские заводы, которые к 1931 г. стали выпускать аппараты, пригодные для исследования не только мелких животных, но и крупных, благодаря чему в 1932 г. в Ленинградском, Харьковском и Казанском ветеринарных институтах, были оборудованы первые рентгеновские кабинеты.

С этого момента в бывшем СССР начинается интенсивное развитие ветеринарной рентгенологии, существенный вклад в которую внесли многие советские ветеринарные рентгенологи. Среди наиболее значимых открытий можно выделить следующие:

• В 1931 г. А. И. Вишняковым была написана первая книга по рентгенодиагностике болезней животных «Основы ветеринарной рентгенологии»
• В 1935 г. выходит книга проф. А. В. Синева «Клиническая диагностика внутренних болезней домашних животных»
• В 1939 г. появляется книга А. Ю. Тарасевича «Хромоты сельскохозяйственных животных»
• В 1940 г. издаётся объёмный учебник А. И. Вишнякова «Ветеринарная рентгенология», в котором описываются принципы рентгенофизики, рентгенотехники, а также приводится обширный и систематизированный материал по рентгенодиагностике различных заболеваний животных и рентгенотерапии
• А.А. Веллером опубликованы статьи по использованию рентгеновского исследования в армейских условиях. Веллер также изучал возможности диагностики заболеваний конечностей, холки и кишечника у лошадей
• Г. Г. Воккен опубликовал целый ряд работ по возрастной и сравнительной рентгеноанатомии животных, рентгеноостеологии, антропологии и ангиологии

Ветеринарные рентгенологи России и бывшего СССР внесли большой вклад в ветеринарную науку по таким вопросам, как определение минерального обмена у сельскохозяйственных животных и птиц, диагностика болезней органов дыхания крупных и мелких животных, диагностика болезней органов пищеварения, сравнительные рентгеноанатомические исследования у сельскохозяйственных животных, определение места и глубины залегания инородных тел.

В связи с появлением в настоящее время ещё более совершенных рентгеновских аппаратов возможности исследования животных значительно увеличились. Активно развивается цифровая рентгенография, которая благодаря многократному улучшению качества изображения постепенно вытесняет классическую, аналоговую рентгенографию.

Изобретение первого рентген-аппарата

Все началось с открытия рентгеновского луча. Произошло это в 1895 году. Автором открытия стал немецкий ученый Вильгельм Рентген, в честь которого и было названо необычное для тех времен явление. Уже год спустя особое излучение легло в основу работы специального медицинского оборудования. Первые шаги в развитии рентгенодиагностики также были положены Вильгельмом Рентгеном. Сам же ученый не считал свое открытие грандиозным, и в течение всей жизни так и не запатентовал его.

Первый рентгеновский аппарат по конструкции и принципу работы сильно отличался от того оборудования, которым пользуются современные врачи. Из-за недостаточной чувствительности пленки и низкого уровня приборов в начале ХХ века на создание рентгенограммы надо было потратить несколько часов. Для решения проблемы со временем в ходе исследований начали применяться специальные усиливающие экраны, располагающиеся по обе стороны пленки.

Достижения в сфере производства рентгенов в СССР и РФ

В 60-70 были выпущены одни из лучших рентген-аппаратов отечественного производства: РУМ-15, РУМ-18, РУМ-22 и другие аналоги. Зарубежных деталей и запчастей у этого оборудования не было.

РУМ-20

РУМ-20 считается одним из самых удачных комплексов для лучевой диагностики отечественного производства. Над данной моделью работали лучшие специалисты.

Специально для РУМ-20 были использованы гибкие высоковольтные кабели, кремниевые выпрямители, электронный усилитель изображения, а также рентгеновские трубки с вращающимся анодом.

Электрорентгенография

В 70-е советские ученые предложили инновацию, которая позволила в дальнейшем существенно экономить на расходных средствах. Специалисты разработали особую тактику для формирования рентгеновского снимка: они использовали светочувствительные селеновые пластины на простой бумаге. Технология получила название «метод электрорентгенографии».

Маммографы для диагностики онкологических заболеваний

Позднее накануне 90-х был организован еще один революционный проект, благодаря которому появился первый микрофокусный маммографический комплекс «Электроника-М».

В 1989-ом году разработчики получили премию за это выдающееся изобретение. Данный аппарат стал прорывом в сфере отечественного производства медицинской техники. «Электроника-М» использовался для диагностики рака молочной железы.

Переход на импортные детали

Если во времена СССР все используемые детали и элементы были строго отечественного производства, то уже в конце ХХ века стало больше деталей импортного производства (примерно 20-70%).

Цифровые и аналоговые рентгены для лучевой диагностики

Сегодня многие рентген-кабинеты не оснащаются специальным оборудованием для фотолаборатории и проявления пленочных снимков. Дело в том, что в большинстве современных клиник используются цифровые рентгеновские аппараты.

В настоящее время аналоговые рентгены все еще актуальны и остаются на мировом рынке. Они по-прежнему достаточно популярны в России благодаря ценовой доступности.

Однако последние годы цифрового оборудования становится больше. Согласно прогнозам ведущих экспертов, однажды цифровые рентгеновские аппараты полностью вытеснят пленочную технику.

Дальнейшее развитие рентген-аппаратов

Уже в начале ХХ века на смену громоздким установкам пришли мобильные агрегаты, созданные специально для флота и армии. Главный вклад в модернизацию оборудования внес Н.А. Вельяминов. Благодаря великому советскому деятелю компактные приборы быстро дополнили медицинское оснащение военно-полевых госпиталей.

Еще столетие назад с помощью рентген-аппаратов врачи на ранних стадиях могли диагностировать туберкулез и рак. Рентгенотерапия обретала все более широкое применение, и в некоторых моментах становилась модной блажью. Истории известно множество случаев, когда нецелесообразное и излишнее применение рентгеновского облучения становилось причиной громких скандалов. Но это неизбежная часть становления практически всех открытий, которые сегодня помогают врачам спасать миллионы жизней.

Исследование катодных лучей

В середине XIX в. многие физики занимались исследованиями электрических явлений. Одним из таких явлений был газовый разряд. Газ при низком давлении начинал светиться под действием высокого напряжения.

Одновременно было обнаружено, что катод в баллоне (катодной трубке) испускает невидимые лучи, которые были названы катодными. Катодные лучи вызывали свечение некоторых химических соединений, по этому свечению их и определяли. В конце XIX в. было доказано, что катодные лучи представляют собой поток отрицательно заряженных частиц (электронов).

Рис. 1. Катодные лучи.

Свойства рентгеновских лучей

Сразу возникло предположение, что рентгеновские лучи представляют собой электромагнитное излучение. В этом случае они должны демонстрировать волновые свойства и в частности способность к дифракции. Однако никакой дифракции на узких щелях обнаружить не удалось. Следовательно, рентгеновские лучи либо имели другую природу, отличную от электромагнитной, либо имели настолько малую длину волны, что расстояние между используемыми щелями было слишком большим.

Предположение о малой длине волны подтвердилось, когда в качестве дифракционной решетки были взяты кристаллы. Узкие пучки лучей, прошедшие сквозь кристаллическую решетку, демонстрировали на экране четкую дифракционную картину. Выяснилось, что длина волны рентгеновских лучей значительно меньше и сравнима с размерами атомов.

В настоящее границы диапазона рентгеновских лучей приняты за $0.005…10$нм (частота излучения — $3×10^{16}…6×10^{19}$Гц). В длинноволновой части рентгеновские лучи граничат с ультрафиолетовым излучением, в коротковолновой — с гамма-лучами.

Из-за более короткой длины волны энергия рентгеновских лучей выше энергии УФ-излучения, поэтому оно обладает высокой проникающей способностью, что обусловило его применение в медицине и научных исследованиях.

Спектр рентгеновского излучения бывает двух типов: непрерывный и линейчатый. Непрерывный спектр еще называют спектром торможения, поскольку он образуется при резком торможении быстрых электронов веществом. Линейчатый спектр образуется при переходах электронов в атомах с уровня на уровень и характеризует свойства самого вещества.