CC BY
377
Литература 2. Клиническая онкогематология II Под ред. проф.
, Андреева Н.Е. Диагностика и лечение множест- М.А. Волковой. -М., 2001. - С.423-448.
венной миеломы. - М., 2001. - 27 с. 3. Руководство по гематологии // Под ред. акад.
А.И. Воробьева. - М., 2003. - Т.2. - С.151-173.
Страницы истории науки и здравоохранения
О ШЕВЧЕНКО Е.В., КОРЖУЕВ А.В., ХЛОПЕНКО Н.А. -
В.К. РЕНТГЕН, ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ РАДИОАКТИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ЕГО В МЕДИЦИНЕ
Е.В. Шевченко, А.В. Коржуев, Н.А. Хлопенко.
(Иркутский государственный медицинский университет, ректор - д.б.н., проф. А.А. Майборода, кафедра медицинской и биологической физики, зав. кафедрой - проф. Е.В. Шевченко)
Резюме. В статье обсуждаются важнейшие фрагменты истории открытия рентгеновских лучей и их применения в медицине, применение традиционных методик рентгеновского снимка, метода импульсной рентгенографии, а также история возникновения идеи о послойном рентгенологическом исследовании.
Ключевые слова: ВК рентген, радиоактивное излучение, история открытия, медицина.
Конец XIX века ознаменовался крупнейшими открытиями, повлёкшими за собой пересмотр ряда основополагающих представлений классической физики - среди них было и открытие профессором Вюрцбурского университета Вильгельмом Конрадом Рентгеном Х-лучей.
8 ноября 1895 года Рентген, как обычно, работал в своей лаборатории, изучая катодные лучи. Около полуночи он собрался уходить, окинул взглядом лабораторию, погасил свет и заметил в темноте какое-то светящееся пятно. Оказалось, что светился экран из синеродистого бария. Но к этому моменту солнце давно зашло, электрический свет не мог вызвать свечения, катодная трубка была выключена и вдобавок закрыта черным чехлом из картона. Рентген ещё раз посмотрел на катодную трубку и упрекнул себя: оказывается, он забыл её выключить. Нащупав рубильник, учёный выключил трубку. Исчезло и свечение экрана; включил трубку вновь - и вновь появилось свечение. Значит, свечение вызывает катодная трубка.
Оправившись от минутного изумления, Рентген начал изучать обнаруженное явление и новые лучи, названные им Х-лучами. Оставив футляр на трубке, чтобы катодные лучи были закрыты, он с экраном в руках начал двигаться по лаборатории. Оказывается, полтора-два метра для этих неизвестных лучей не преграда. Они легко проникают через книгу, стекло, станиоль... А когда рука учёного оказалась на пути неизвестных лучей, он увидел на экране силуэт её костей! Фантастично и жутковато! Но это только минута, ибо следующим
шагом Рентгена был шаг к шкафу, где лежали фотопластинки: надо увиденное закрепить на снимке. Так начался новый ночной эксперимент. Учёный обнаруживает, что лучи засвечивают пластинку, что они не расходятся сферически вокруг трубки, а имеют определённое направление...
Утром, обессиленный Рентген ушёл домой, чтобы немного передохнуть, а потом вновь начать работать с неизвестными лучами.
Пятьдесят суток - дней и ночей - были принесены на алтарь небывалого по темпам и глубине исследования. Были забыты на это время семья, здоровье, ученики и студенты. Он никого не посвящал в свою работу до тех пор, пока не разобрался во всём сам. Первым человеком, кому Рентген продемонстрировал своё открытие, была его жена Берта. Именно снимок её кисти, с обручальным кольцом на пальце, был приложен к статье Рентгена "О новом роде лучей", которую он 28 декабря 1895 г. направил председателю Физико-медицинского общества университета. Статья была быстро выпущена в виде отдельной брошюры, и Рентген разослал её ведущим физикам Европы.
А 20 января 1896 г. американские врачи с помощью лучей Рентгена уже впервые увидели перелом руки человека. С тех пор открытие немецкого физика навсегда вошло в арсенал медицины. Росла и слава Рентгена, хотя учёный относился к ней с полным равнодушием. Он не стал брать патент на своё открытие, отказался от почетной, высокооплачиваемой должности члена академии наук, от кафедры физики в Берлинском университе-
тс, от дворянского звания. Вдобавок ко всему он умудрился восстановить против себя самого кайзера Германии Вильгельма II.
Только одну награду принял он с радостью и волнением. Это была Нобелевская премия по физике. Р.К. Рентген стал в 1901 г. первым Нобелевским лауреатом.
О своём открытии и о проведённом изучении Х-лучей Рентген сообщил в трёх небольших статьях "О новом роде лучей", опубликованных в 1895-1897 гг. В статьях излагались и анализировались итоги тщательно и всесторонне проведённых опытов с новыми лучами, позволивших Рентгену установить основные их свойства. Характерно, что на протяжении более десяти лет, прошедших со времени написания статей Рентгеном, несмотря на проводившиеся интенсивные исследования Х-лучей, ничего существенно нового внесено в описание свойств лучей, которые были даны самим учёным, не было. Ниже приведены выдержки из первых двух статей Рентгена.
Первое сообщение 28 декабря 1895 г.
"1. Если пропускать разряд ... через трубку ..., то наблюдается следующее явление. Кусок бумаги, покрытый платиносинеродистым барием, при приближении к трубке, закрытой достаточно плотно прилегающим к ней чехлом из тонкого чёрного картона, при каждом разряде вспыхивает ярким светом: начинает флюоресцировать...
2. По поводу этого явления проще всего предположить, что чёрный картон, непрозрачный ни для видимых и ультрафиолетовых лучей Солнца, ни для лучей электрической дуги, пронизывается каким-то агентом, вызывающим энергичную флюоресценцию. В таком случае нужно прежде всего исследовать, обладают ли этим свойством и другие тела.
Легко найти, что все тела проницаемы для этого вида агента, но в различной степени. Я приведу несколько примеров. Бумага обладает большой проницаемостью: за переплетённой книгой приблизительно в 1000 страниц я ещё вполне свободно различал свечение флюоресцирующего экрана; типографская краска не представляет заметного препятствия. Такова же была флюоресценция за двойной колодой игральных карт. Одна карта, помещённая между трубкой и экраном, производит почти незаметное для глаза действие. Лист станиоля также почти незаметен. И если сложить вместе несколько листов, то на экране ясно видна их тень. Толстые куски дерева ещё проницаемы. Еловые доски толщиной от двух до трёх сантиметров поглощают очень мало. Алюминиевая пластинка около 15 мм толщиной сильно ослабляла, но ещё не вполне уничтожала флюоресценцию. Диски из эбонита толщиной в несколько сантиметров ещё пропускают Х-лучи. ... Если держать между разрядной трубкой и экраном руку, то видны тёмные тени костей в слабых очертаниях тени самой руки. Вода, сероуглерод и различные другие жидкости были исследованы в слюдяных сосудах. Они поглощают очень слабо. Я не мог найти, чтобы водород был более
проницаем, чем воздух. За пластинками из меди, свинца, золота и платины, если толщина их невелика, флюоресценция ещё ясно заметна. Платина толщиной в 0,2 мм ещё проницаема. Серебро и медь проницаемы в более толстых слоях. Свинец толщиной в 1,5 мм совершенно непрозрачен ...
3. Приведенные экспериментальные данные, а также и ряд других приводят к заключению, что проницаемость различных веществ, предполагая слои одинаковой толщины, обусловлена преимущественно плотностью ...
4. С увеличением толщины проницаемость всех тел уменьшается ...
6. Флюоресценция платиносинеродистого бария не есть единственный результат действия X-лучей. Следует упомянуть, что флюоресцируют и другие вещества, например известные под именем фосфоров соединения кальция, затем урановое стекло, обыкновенное стекло, известковый шпат, каменная соль и т.д.
... Фотографические пластинки чувствительны к Х-лучам. Этим свойством можно пользоваться для регистрации многих явлений ...
7. Установив проницаемость тел довольно большой толщины, я поспешил исследовать поведение Х-лучей при прохождении через призму: отклоняются они ею или нет. Опыты с водой и сероуглеродом в слюдяных призмах с преломляющим углом около 30° не дали никакого отклонения ... С призмами из эбонита и алюминия с преломляющим углом также в 30° и получил на фотографической пластинке снимки, на которых как будто можно заметить отклонение. Но это весьма неясно...
10. ... С помощью фотометра Л. Вебера (лучшего у меня не было) я сравнил в атмосферном воздухе интенсивность флюоресценции моего экрана на двух расстояниях от разрядной трубки: в 100 см и 200 см. Из трёх очень хорошо согласующихся друг с другом опытов я нашёл, что интенсивность приблизительно обратно пропорциональна квадрату удаления от трубки ...
11. Следующее очень существенное различие в поведении катодных и Х-лучей заключается в том, что мне не удавалось, несмотря на все усилия, получить отклонение Х-лучей магнитом даже в очень сильных магнитных полях.
Отклонение же магнитным полем было до сих пор характерным признаком катодных лучей ...
12. Из специально для этой цели поставленных опытов следует вполне ясно, что ... Х-лучи исходят из того места, где по данным различных исследователей катодные лучи встречают стеклянную стенку ... Я прихожу к тому решению, что X-лучи не идентичны с катодными лучами, но возбуждаются ими в стеклянных стенках разрядной трубки.
13. Это возбуждение имеет место не только в стекле. Я мог наблюдать его в трубке, закрытой алюминиевой пластинкой толщиной в 2 мм, также и в этом металле. Другие вещества будут исследованы позднее.
14. ... Я наблюдал, а частью сфотографировал большое количество таких теневых картин, получение которых доставляет иногда совсем особого рода удовольствие. У меня есть, например ... фотография тени костей руки, тени проволоки, намотанной на деревянную катушку, запертого в ящике набора разновесок, компаса, магнитная стрелка которого окружена со всех сторон металлом, куска металла, неоднородность которого делается заметной с помощью Х-лучей, и т.д." [1].
Второе сообщение 9 марта 1896 г.
"18. Ко времени моего первого сообщения мне уже было известно, что Х-лучи могут разряжать наэлектризованные тела ... Я, однако, отложил опубликование своих исследований до получения вполне безупречных результатов ...
20. ... Для возбуждения по возможности интенсивных Х-лучей по моим опытам лучше всего годится платина. Я несколько недель с успехом пользуюсь разрядной трубкой следующего устройства. Катодом её является вогнутое зеркало из алюминия, в центре кривизны которого под углом в 45° к оси зеркала помещается платиновая пластинка, служащая анодом" [1].
Изучение рентгеновских лучей, их свойств и методов их практического применения прошло длинный и сложный путь.
Как отмечают Ю.Н. Андреев и М.С. Дзюбенко [1], всю историю развития учения о рентгеновских лучах можно разделить на несколько периодов. Первый период начался с момента открытия Х-лучей и продолжался несколько лет, в течение которых изучались физические свойства новых лучей. Использовались они в основном только в медицине. Одним из первых русских учёных, который занялся изучением рентгеновских лучей, был изобретатель радио А.С. Попов. Он сконструировал трубку нового образца, давшую ему возможность шире изучить свойства открытых лучей.
Почти одновременно с А.С. Поповым рентгеновские лучи изучали П.Н. Лебедев, Б.Б. Голицин и др. Профессор университета П.Н. Лебедев решил применить рентгеновские лучи не только для медицинских целей, но и для изучения строения кристаллов. В этой области применения рентгеновских лучей П.Н. Лебедев открыл явления, называемые дифракцией (1910). При осуществлении этой работы П.Н. Лебедев изобрёл и сконструировал рентгеновскую трубку с раскалённым катодом. Аналогичные трубки были изготовлены Ку-лиджем в Англии в 1913 г.
Второй период изучения рентгеновских лучей начался накануне первой мировой войны. К этому времени была изучена дифракция рентгеновских лучей, и было доказано, что они обладают также свойствами видимого излучения.
В эти годы появились усовершенствованные трубки с раскалённым катодом, которые позже называли электронными. Электронные трубки получили своё название оттого, что ток в них осуществлялся потоком электронов. Существенной
их деталью является раскалённый катод, служащий источником электронов.
Одновременно с этим появились специальные так называемые конденсаторные установки, позволявшие использовать гораздо более высокое напряжение в рентгеновской трубке. Было установлено, что приложение повышенного напряжения к трубкам приводит к получению рентгеновских лучей с повышенной способностью проникновения через различные вещества.
В дело усовершенствования рентгеновской аппаратуры ценный вклад внесли теоретические работы русских учёных Ю.В. Вульфа и Н.Е. Успенского. Одновременно русский инженер В.А. Витка осуществил схему значительного повышения напряжения при подводе электрического тока в рентгеновской трубке. Эта схема в настоящее время известна как схема Витка.
После революции 1917 г. получили развитие сначала медицинская рентгенология, а затем и техническая, в частности, рентгеновские лучи были применены для изучения строения вещества. Знаменитый русский учёный Е.К. Фёдоров в конце прошлого и в начале этого столетия разработал математическую теорию строения кристаллов. Рентгенографическое изучение кристаллов подтвердило теорию Е.К. Фёдорова.
В 1920 г. в Москве на съезде металлургов А.Ф. Иоффе и Н.Е. Успенский поставили вопрос о возможности широкого практического использования рентгеновских лучей в металлургии и станкостроении.
Однако, наибольшего развития достигло использование рентгеновских лучей в медицине как с целью диагностики, так и с целью воздействия на болезненный процесс - рентгенотерапии.
В конце 40-х - 50-х гг. XX века для производства снимков органов человеческого тела, обладающих некоторой подвижностью (сердце, лёгкие и др.), способностью менять форму и величину, начали применять метод импульсной рентгенографии. Как известно, при обычной методике снимков подвижных органов контуры и рисунок их получались недостаточно чёткими, так как приходилось делать довольно длительную экспозицию (выдержка, во время которой делают снимок), и за это время происходило изменение величины и формы органа (например, сердца). При применении импульсного рентгенографического метода экспозиция была весьма незначительной и исчислялась долями секунды. Орган не успевал изменить свою форму и величину, и поэтому снимок получался с чёткими контурами и рисунком. Этот метод открывал большие возможности в медицине для изучения нормальных функций и патологических изменений в подвижных органах, а также дал возможность более точно измерять величину сокращения сердца и т.д.
При импульсной рентгенографии лёгких также получался чёткий рисунок со многими деталями, обычно не фиксировавшимися на простых снимках.
Большое распространение и возможности приобрел введённый в медицину метод флюорографии. Заключался он в том, что фотографирование светящихся изображений с рентгеновского экрана производилось на фотопластинки маленького размера. Этим достигались фиксация данных, получаемых при рентгеновском просвечивании, и возможность более объективного анализа полученных данных, особенно при сравнении в динамике, в отличие от субъективной оценки врача, производящего рентгеноскопию.
Кроме того, метод флюорографии требовал меньшей затраты времени на каждого больного, в результате чего стало возможным производить массовые обследования населения в целях раннего выявления заболеваний.
Мысль о фотографировании изображений, получаемых на экране, возникла вскоре после открытия рентгеновских лучей, но практически это тогда не было осуществлено из-за несовершенной маломощной аппаратуры. Советские специалисты Я.Л. Шик, К.В. Помельцев, Н.Ф. Заркевич, В.Ф. Куприянов и др. уже в 1938-1941 гг. добились производства фотографических снимков и изображений.
Обязательным техническим условием для флюорографии является максимальная яркость свечения изображений на экране и большая светочувствительность фотоэмульсии. Ранее применявшиеся рентгеновские экраны покрывались слоем солей бария, калия и т.д. и давали недостаточно яркие изображения (более яркие получись на цинк-кадмий-сульфатных экранах).
И, наконец, следует обязательно отметить, что уже в 1917-1921 гг. в медицине возникла идея о послойном рентгенологическом исследовании -этот метод был основан на том, что все элементы какого-либо слоя объекта дают на рентгенограмме чёткое изображение, а элементы слоёв, расположенных позади или впереди этого слоя (при вертикальном положении тела), не отображаются на ней. Принцип получения снимка исследуемого слоя основан на перемещении фокуса рентгеновской трубки, объекта и плёнки с таким расчётом, чтобы один из этих элементов был неподвижен, а два других в это время синхронно перемещались. При обычных же методах рентгенологического исследования они остаются неподвижными.
Вопрос о послойном рентгенологическом исследовании был выдвинут ещё в 1917-1921 гг., но практическое применение томографии относится к концу 30-х годов. В Советском Союзе первый томограф был сконструирован в 1935 г. В.И. Феоктистовым; в последующие годы рядом авторов (Р.Я. Гасуль, С.П. Яншек и др.) были предложены другие конструкции томографов. При томографии имеет значение так называемое размазывание мешающих теней, толщина исследуемого слоя, "шаг томографирования" и т.д. (Мешающими тенями называли получаемые на томограмме размазанные тени от участков, расположенных вне исследуемого слоя). Было установлено, что чем больше ве-
личина размазывания, тем больше томографический эффект. Толщина томографического слоя является условным понятием, "образом" объекта, имеющим длину и ширину и практически на томограмме получается не срез, а тонкий слой, имеющий небольшую толщину. Имелось несколько предложений, что считать за толщину слоя (томографического); например, Е.Л. Кевеш обозначал его как слой такой толщины, при которой тени всех элементов его при движении томографа перемещались не более чем на 0,2 мм.
Для производства послойного рентгенологического исследования имелись различные конструкции томографов, например, томограф системы С.П. Яншека. Указанный томограф имел неподвижный каркас, на котором помещалась поворотная площадка для исследуемого человека, которая могла поворачиваться в ту или иную сторону на 15° от среднего положения. К указанной площадке была прикреплена рама, имевшая упорную доску. Исследуемый человек плотно прижимался к упорной доске. С вышеописанной рамой одновременно была связана тягой другая рама для кассеты или просвечивающего экрана. Вторая рама вместе с кассетой совершала также движения, синхронные движениям площадки. Поворотная площадка, на которой стоял человек, а также рама с кассетой при производстве снимка совершали вращательное движение в горизонтальной плоскости на угол 30°, каждая вокруг своей оси. При этом одновременно с движением томографа синхронно включалось и выключалось питание рентгеновской трубки. В томографе С.П. Яншека положение упорной доски и исследуемого объекта относительно оси вращения площадки отмечается на шкале и указывает на глубину исследуемого слоя. Рекомендовалось делать снимки с толщиной исследуемого слоя 2 см при шаге томографирования 5 см. При томографировании больной плотно прижимался к упорной доске, после чего делали снимки нескольких слоёв. Перед этим больному измеряли передне-задний диаметр грудной клетки.
Теперь скажем несколько слов о рентгеноки-мографии. Рентгенокимография является одним из методов рентгенологического исследования. Она представляет собой метод графической регистрации колебательных движений того или иного органа при помощи рентгеновских лучей. Рентгенокимография сердца регистрирует колебательные движения сосудов сердца в момент его работы.
Рентгенокимография дыхания регистрирует колебательные движения грудной клетки в целом и различных её отделов, представляя большую ценность при изучении механизма дыхательных движений (главным образом движения диафрагмы, рёбер).
Впервые метод рентгенокимографии был предложен для исследования сердца, сосудов и диафрагмы в 1911 г. (В. Собот), снимки производились с помощью однощелевого кимографа. Од-
нако тогда этот метод не получил распространения. В 1928 г. был предложен многощелевой рентгенокимограф широко применяемый в последствии.
Многощелевой рентгенокимограф представлял собой решётку, состоящую из 23 свинцовых пластин, каждая высотой 12 мм. Между свинцовыми пластинками имелись 22 щели. Ширина каждой щели 1 мм. Кассета и решётка были укреплены в раме с таким расчётом, чтобы могла двигаться кассета или решётка, что производилось с помощью специального поршня, соединённого с масляным тормозом, расположенным в нижнем отде-
ле решётки. Кимограф был соединён с рентгеновским аппаратом таким образом, что в момент пуска кимографа, автоматически включалось и выключалось высокое напряжение, подающееся на аппарат.
Этот метод дал возможность выявлять нарушения ритма и глубины сокращений сердца и отдельных его участков, позволял распознавать увеличение границ сердца, давал представление о дыхательном ритме, амплитуде дыхательных колебаний и о ряде других важных физиологических показателей.
RENTGEN ВК, THE HISTORY OF OPENING RADIOACTIVE EXPOSURE AND ITS USE IN MEDICINE
E.V. Shevchenko, A.V. Korhzuev, H.A. Khlopenko
(Irkutsk State Medical University)
The important fragments of history of opening X-ray and its application in medicine are discussed.
Литература
1. Андреев Ю.Н., Дзюбенко М.С. Физика в современной медицине. -М.: Медгиз, 1953. - 140 с.
2. Аркусский Ю.Н. Рентгенодиагностика заболеваний сердца и сосудов. - М.: Медгиз, 1948. - С.40-67.
3. Зодиев В.В. Флюорография как метод выявления сердечно-сосудистых заболеваний при групповых исследованиях. - М.: Медгиз, 1950. - 70 с.
4. Помельцев К.В. Флюорография грудной клетки. -М.: Медгиз, 1948. -4 8 с.
5. Попов М.Ф., Лихтиштейн Е.А. Импульсный метод рентгенологии. Докл. АН СССР, новая серия. - М., 1 949.-Т.3.-С.35-38.
6. Фанарджян В.А. Руководство по рентгенодиагностике. - М.: Медгиз, 1947. - 80 с.
Лекции
О КОЛЕСНИЧЕНКО Л. С. -
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ЭЛЕМЕНТОВ (ЛЕКЦИЯ №1)
А. С. Колесниченко.
(Иркутский государственный медицинский университет, ректор - д.б.н., проф. А.А. Майборода, кафедра бионеорганической и биоорганической химии, зав. - проф. Л.С. Колесниченко)
Резюме. Лекция посвящена общим вопросам: классификации, биологической роли, источникам элементов, их всасыванию, депонированию и выведению; элементозам.
Ключевые слова: элементы, элементозы.
В природе встречается 81 стабильный химический элемент, все они найдены в составе живых организмов. Однако для различных форм живого необходимо несколько более 20 элементов. Соотношение этих элементов в живых организмах совсем иное, чем в земной коре. В живых организмах в наибольших количествах встречаются 4 элемента: кислород, водород, углерод и азот. Относительное содержание трех из них - Н, С и N -в живом веществе гораздо выше, чем в земной коре. Различие становится еще более резким при расчете на сухой остаток. Вместе с тем. 8 из 10
элементов, содержащихся в организме человека в наибольшем количестве, входят в число 10 элементов, которые в наибольших количествах присутствуют в морской воде. Исходя из этих данных, можно сделать два рабочих допущения: 1)
химические соединения, содержащие С, Н, О и N были отобраны в процессе эволюции благодаря их особой приспособленности для участия в процессах жизнедеятельности; 2) морская вода была именно той жидкой средой, в которой живые организмы впервые появились на ранних этапах развития Земли.
