Miloš Prelić Miloš Prelić

RENDGENSKO ZRAČENJE

Otkriće rendgenskih zraka

Rendgenske zrake je otkrio nemački fizičar Rendgen i za to je dobio Nobelovu nagradu, 1901. godine. On je primetio da katodni zraci koji se dobijaju u Kruksovoj cevi (lampa iz koje je izvucen vazduh, koja ne svetli) uslovljavaju sjaj njenih unutrašnjih zidova. Rendgen je nastojao da ispita zašto sjaji zid Kruksove cevi. Uvio je lampu crnom hartijom pa je njene nevidljive zrake usmerio ka ekranu premazanom fluorescentnim materijalom: ekran je zasvetleo. To je značilo da su zraci prošli kroz hartiju, i da se inače nevidljivi, opažaju na fluorescentnom ekranu. Tada je Rendgen stavio ruku izmedju cevi i ekrana: na ekranu su se ocrtale njegove kosti, tamne na svetloj pozadini. Zraci su prošli kroz kožu, delimicno kroz mišiće, ali ne i kroz čvrsto i gusto tkivo kostiju. Zatim je uspeo da snimi šaku svoje supruge i napravi prvi “ rendgen aparat“.

Mehanizmi nastajanja rendgenskog zračenja

Ovo zračenje nastaje na dva načina:

- kočenjem elektrona pri udaru u anodu ( antikatodu ) - zakočno zračenje- izbijanjem elektrona iz K ili L sloja elektronskog omotača ( iz dubljih slojeva elektronskog omotača atoma) – karakteristično zračenje.

ZAKOČNO ZRAČENJEZakočno zračenje nastaje tako što se elektron, ubrzan naponom od 50000 do 200000 Volti, pri

ulasku u antikatodu usporava dejstvom odbojne sile i pri tome zrači elektromagnetne talase x-zrake. Ako se problem posmatra sa aspekta Ajnštajnove teorije fotoefekta nalazi se da kvant x-zraka ima maksimalnu energiju kad se sva kinetička energija elektrona emituje u vidu x-zraka. To znači da fotoni imaju različite talasne dužine jer svaki elektron ima različiti stepen kočenja, tj. spektar je kontinualan.

KARAKTERISTIČNO ZRAČENJEMoguće je da x-zraci nastaju izbijanjem elektrona iz K ili L sloj elektronskog omotača

atoma antikatode. Nastala prazna mesta se popunjavaju elektronima iz viših ( daljih ) slojeva L, M, N... elektronskog omotača. Emitovani kvanti x-zraka, pri ovom prelasku, obrazuju spektralne serije K, L, M... Dakle, talasne dužine x-zraka su odredjene prelazima atoma antikatode sa viših na niže energetske nivoe. Posto su svojstva x-zraka koji nastaju na ovaj način zavisna od atoma od kojih je gradjena antikatoda, nazvani su karakteristični, a njihov spektar-diskretan (linijski).

Kompjuterska tomogtafija ( CT ) - skeneri

CT uređajima – skenerima, prethodilo je otkrivanje nove metode rendgenske pretrage koja se uvodi dvadesetih godina 20. veka i dobiva naziv tomografija. Tomografsko ili slojevito snimanje omogućava prikaz određenog sloja bolesnikova tela pomoću rendgenskih zraka. Daljem razvoju ove dijagnostičke metode su doprineli A. M. Cormack i G. N. Hounsfield. Njihova je zasluga u tome što su prvi izveli tomografsko snimanje pomoću računara koji rekonstruiše sliku i za taj izum dobili Nobelovu nagradu za medicinu 1979. godine. U početku se snimala samo glava, a nekoliko godina kasnije CT-uređaj koristi se za preglede svih delova tela.

Glavni delovi CT-uređaja su pokretni sto na kome leži bolesnik, kućište u kojem se nalazi rendgenska cev i detektori, potom generator, komandni sto i radni sto s monitorom i računarom. Za vrijeme pregleda rendgenska cev rotira oko bolesnika. Rendgensko zračenje koje emituje rendgenska cev prolazi kroz zadani sloj bolesnikovog tela. Rendgenski zraci prolaskom kroz različita tkiva nejednako slabe, zavisno od gustine, sastava i debljine tkiva. Tako nejednako oslabljeno rendgensko zračenje pada na detektore, a računar sintetizuje sliku nakon prethodne analize podataka dobivenih s detektora. Danas je u primjeni nekoliko generacija CT-uređaja. Zahvaljujući napretku tehnike, na CT-uređaje priključuju se radne stanice s različitim programskim paketima (software), prilagođenim za prikaz pojedinih organa i organskih sastava. Takvi uređaji omogućavaju nam dvodimenzionalni i trodimenzionalni prikaz snimanog dela, što značajno unapređuje dijagnostiku.

Glavna je prednost kompjutorske tomografije pred klasičnim radiološkim metodama u mogućnosti mjerenja gustine pojedinog patološkog procesa, tačnoj proceni veličine i odnosa sa susednim anatomskim strukturama. Upotrebom kontrastnih sredstava omogućen je prikaz krvnih sudova.

Dzepni rendgen-aparat ( liksiskop )

Od dana kada je Vilhelm Konrad Rendgen 1895. godine otkrio x-zrake do izrade prvog rendgen-aparata nije proteklo mnogo vremena. Svet je u ovom aparatu dobio jedan od najdragocenijih medicinskih i naučnih instrumenata koji je spasio mnoge živote i doveo do značcajnih otkrića u nauci, a Rendgen je 1901. godine primio prvu Nobelovu nagradu za fiziku.

Pored mnogih odlika koje ga krase, ovaj jedinstveni aparat ima i ozbiljne nedostatke. Glomazan je, zavisi od izvora električne energije, zbog intenzivnog zracenja može da bude opasan po zdravlje rukovaoca, skup je... O svemu tome razmišljao je Lo Jin, saradnik Godardovog centra za vasionske letove u S AD, koji je konstruisao “liksiskop”, minijaturni rendgen-aparat koji moze da se drži u ruci i nosi u dzepu! Pronalaskom liksiskopa otklonjeni su mnogi nedostaci klasičnog rendgen-aparata. Liksiskop je, takodje, aparat u kome se stvaraju iks-zraci. Ali, za razliku od rendgen-aparata, u liksiskopu iks-zraci nastaju zahvaljujući radioaktivnom izvoru koji zamenjuje rendgensku cev. I ovde iks-zraci prolaze delom kroz posmatrani predmet ili čovekovo telo i izazivaju svetlucanje na jednom malom ekranu koji je veoma sličan ekranu sićušnog televizijskog prijemnika. Uz ovaj ekran prislonjen je svetlosni pojačavač - cev minijaturnih razmera koju je pronalazač Lo Jin ranije koristio u astronomskoj opservatoriji kada je tragao za veoma slabim izvorima iks-zračenja u Svemiru. Svetlosni pojačavač predstavlja jedan od najvažnijih elemenata liksiskopa. On pojačava slabašna svetlucanja izazvana iks-zracima čak do 40.000 puta! Tako pojačanu sliku baca na ekran na kome se može videti prelom kosti, metak u telu, struktura tranzistora i mnogo šta drugo - kao i rendgen-aparatom.

Liksiskop za rad koristi malu bateriju od 2,5 volta, staje oko 10 puta manje od običnog rendgen-aparata i, što je možda najvažnije, ozračuje pacijente ili predmete hiljadu puta slabijom dozom zračenja. On predstavlja idealan instrument za brz pregled zuba, za otkrivanje stranih tela u organizmu, može da se upotrebi na mestu udesa, u kolima hitne pomoci. Veoma je mali i lak, pa ga mogu nositi i “lekari pešaci”, medicinske sestre i tehničari koji obilaze udaljena područja u siromašnim zemljama da bi stigli do svojih bolesnika.

O Rendgenu Vilhem Konrad Rendgen je rodjen 27. marta 1845. godine u Lenepu u Pruskoj. Otac Fridrih i majka

Šarlota su ga zbog nemira 1848. godine poslali u Apeldurn, gde je završio osnovnu školu. Srednju školu je pohadjao u Utrehtu, ali je pred samu maturu bio isključen iz škole, zbog nestašluka.

Nije mogao na univerzitet, pa je otišao na Politehniku u Cirih, gde je položio doktorat 1869. godine. Zavoleo je fiziku, pristao da bude asistent profesora Kunta. Oženio se Bertom Ludvig. Sledeće godine Rendgen je zajedno sa profesorom Kuntom otišao na Univerzitet u Vircburgu. Tu je kao asistent štampao svoj prvi naucni rad " O odnosu specijalnih toplota vazduha". Medjutim, nasuprot sposobnostima koje je tako rano pokazao, Univerzitet u Vircburgu mu je osporavao pravo da dobije katedru zato što nije imao položenu maturu. On odlazi u Strazbur, gde prvo postaje privatni docent 1874, a zatim 1876. vanredni profesor fizike. Posle tri godine postaje redovan profesor i upravnik Fizickog instituta u Gisenu, a od 1888. u Vircburu. Vircburški univerzitet bio je ponosan sto je njihov profesor Rendgen 1895. godine pronašao x-zrake.

Prilikom svog predavanja 1896. godine u Fizičko- hemijskom društvu u Vircburgu, pokazao je prvi snimak načinjen pomoću konstruisanog " Rendgenovog aparata“. Medjutim, ubrzo su se u mnogim državama vec fabrički proizvodili rendgenski aparati, pošto Rendgen svoj proizvod nije patentirao. Prilikom svečanosti održane u njegovu čast u svojstvu dobitnika Nobelove nagrade, Rendgen je rekao: " Prema unutrašnjem zadovoljstvu zbog uspešno rešenog problema, svako spoljašnje priznanje je bez značaja." Za njega je najveće zadovoljstvo bila bakljada koju su mu priredili njegovi učenici u Vircburgu posle pronalaska x-zrakova. Da nije mario za počasti i titule, vidi se i po tome što je odbio da primi titulu plemića koja mu je dodeljena kao državnom savetniku. Ali, 1901. godine Rendgen je postao prvi nobelovac za fiziku.

Već za života imao je veliki broj sledbenika koji su se isticali naučnim radovima iz oblasti rendgenskog zračenja, kao sto su: Laue, Fridrih, Kniping, Zender, Debaj, Serer, otac i sin Breg i drugi. Osim x-zrakova, ispitivao je i objavljivao radove o specifičnim toplotama gasova; obrtajima polarizacione ravni u pari sumpor-ugljenika, ispitivao je i piezo-elektricitet, elektromagnetna dejstva dielektrične polarizacije itd.