کشف اشعه ایکس را می توان سراغاز بوجود امدن رشته تخصصی در زمینه تصویربرداری پزشکی به نام ” رادیولوژی ” دانست . سال ۱۸۹۵ ویلهلم رونتگن ، دانشمند آلمانی ، زمانی که مشغول کار بر روی پرتوهای الکترون در لوله خلاء بود ، این اختراع را به نام خود توانست به ثبت بر ساند .
اشعه ایکس در واقع شبیه همین نوری است که ما در زندگی روزمره بارها و بارها ان را میبینم و با مفهوم ان اشنایی داریم . کار هر دوی این ها، حمل انرژی الکترومغناطیسی توسط فوتون ها می باشد . بهتر است که بدانید فوتون ها باتغییر مکان الکترونها در اتم بوجود می ایند .
اما ایا می دانید تنها تفاوت نوری که ما می بینیم و اشعه ایکس در چیست ؟!
تنها تفاوت میان نورمرئی و اشعه ایکس ، طول موج انهاست .اشعه ایکس دارای طول موجی است که چشم ما قادر به دیدن ان نیست .
دستگاه اشعه x : قلب این دستگاه از دو الکترود (کاتد و آند) تشکیل شده که داخل لوله خلاء شیشه ای قرار دارند. کاتد یک رشته بسیار داغی است( شبیه آنچه در لامپ های مهتابی یا فلورسنت دیده اید.)
با عبور جریان اکتریکی، کاتد به حدی ملتهب می شود که الکترونها از سطح آن به خارج پرتاب می شوند. در آن سو یک صفحه مسطح بنام آند (قطب مثبت) از جنس فلز تنگستن وجود دارد.
اختلاف ولتاژ بالای بین کاتد و آند باعث می شود تا الکترونها از سطح آند بطرف کاتد پرتاب شوند و با برخورد الکترونها به اتم های تنگستن (بخاطر انرژی فوق العاده زیادی که دارند )،اتم تنگستن یکی از الکترونهای سطح پایین خود (نزدیک به هسته) را از دست می دهد.
سپس هسته اتم مجبور می شود تا یکی از الکترونهای سطح بالا را بطرف خود جذب کند و این الکترون با افتادن از سطح بالاتر به پایین تر مجبور می شود تا انرژی اضافی خود را بصورت فوتونهای نور آزاد کند. این فوتونها همان اشعه x هستند.
الکترونهای آزاد بدون اصابت به اتم نیز می توانند فوتون تولید کنند. در این روش الکترونی که از مرکز اتم عبور می کند به طرف هسته جذب می شود. این نزدیکی باعث می شود تا سرعت عبور الکترون کم شود ، تغییر مسیر دهد و بعلاوه مقداری از انرژی خود را بصورت فوتون آزاد کند.
برخورد الکترونها به سطح تنگستن گرمای زیادی تولید می کند. موتور الکتریکی صفحه تنگستن را می چرخاند تا از ذوب شدن بخشی از آن جلوگیری کند. روغن خنکی هم دور تا دور لوله خلاء وظیفه خنک کردن سیستم را برعهده دارد. کل دستگاه در یک محفظه ضخیم قرار دارند تا از خروج و پخش اشعه x به اطراف جلوگیری شود . یک سوراخ فیلتردار هم برای هدایت اشعه تولید شده بطرف بدن بیمار تعبیه شده است. در طرف دیگر یک صفحه مثل فیلم عکاسی، اشعه ها را ضبط می کند (نحوه کار مثل دوربین های عکاسی است). پزشکان به این صفحه نگاتیو می گویند. روی نگاتیو، بافتهای سخت مثل استخوان به رنگ سفید و بافتهای نرم به رنگ سیاه دیده می شوند و پزشکان با بررسی این نگاتیو محل دقیق و نوع شکستکی استخوان را پیدا می کنند.
آیا اشعه x برای انسان ضرر دارد؟ تا مدتها پزشکان و بیماران از اشعه x بدون محافظ استفاده می کردند ولی آنها بعد از مدتی به سرطان تشعشع دچار شدند. بروز مشکل به این دلیل است که اشعه x حاوی نوعی پرتو تجزیه کننده (یونیزاسیون) است . برخورد پرتوهای نور مرئی به بافتهای بدن، آسیبی به آنها وارد نمی سازد ولی اشعه x بخاطر قدرت فوق العاده ای که دارد ( به هنگام برخورد به بافت بدن) الکترونهای بافت را جدا می کند و اتم را تبدیل به یون (نوعی اتم حاوی الکتریسیته) می کند. الکترونهای آزاد با برخورد به اتم های دیگر ، آنها را هم تبدیل به یون می کنند.
یون ها باعث بروز مشکلاتی در سلولهای بدن و DNA می شوند . با مرگ یا خرابی DNA ها ، مشکل سرطان بروز می کند و حتی این مشکل توسط اسپرم یا تخم به نسل های بعدی منتقل می شود. باتمام این احوال دستگاههای تولید اشعه x از گرانبهاترین ابزار پزشکی به حساب می روند و اغلب تحقیقات و معالجات به این وسیله ارزشمند وابسته اند.
حال که با اشعه ایکس و همچنین دستگاه ان اشنا شدید ، در ادامه این مطلب به تاریخچه رادیولوژی می پردازیم :
کشف اشعه ایکس توسط , ویلهلم کنراد رونتگن و همزمان با آغاز Musculoskeleta Radiology بود. بطوریکه اولین رادیوگرافی از انسان ، از دست خانم Bertha ، همسر رونتگن ، در ۲۲ دسامبر ۱۸۹۵ بعمل آمد . رونتگن دراولین روز سال ۱۸۹۶ گزارشی از تحقیقات اولیه خود و اولین تصویر X-Ray به دانشگاه های اروپا فرستاد که باعث شور و هیجان خاصی شد . در ۱۳ ژانویه در یک نمایش اختصاصی و غیر رسمی دستاورد خود را به نمایش گذاشت.
بعداز اصرارهای زیاد از طرف دانشگاه ها، رونتگن ، در ۲۳ ژانویه ۱۸۹۶ درسالن سخنرانی انستیتو فیزیک Wurzburg درهمان ساختمانی که در ۱۸ نوامبر ۱۸۹۵ اشعه ایکس راکشف کرده بود درمورد کشف خود سخنرانی کرده از دست پرفسور آناتومی آقای von Kolliken ، رادیوگرافی کرد که باعث شد پرفسور، رونتگن را مورد تمجید و ستایش قرار بدهد و پیشــنهاد کــرد که پــدیـده جدید را اشعه رونتگن بنامند. بــنابراین توسط تصویربرداری از دست با استفاده از اشعه ایکس، رشته تخصصی پزشکی رادیولوژی و زیر رشته تخصصی Musculoskeleta Radiology همزمان بوجود آمدند.
بعد ازچندین هفته ازواقعه ، اهمیت کاربرد اشعه X درپزشکی سریعا” آشکار شد و اولین گزارش درمورد آن درمجله Nation در صفحه ۱۰۱ ،۳۰ژانویه ۱۸۹۶ چاپ نیویورک منتشر شد. اولین اشعه X ازلوله کروکس که دیواره آن شیشه ای بود، تولید می شد که این لوله ها آند نداشتند. اگر چه نتایج شگفت انگیز بود ولی تقریبا” غیر رضایت بخش بودند. درعرض چندین هفته محققان زیادی برای بهبود تکنیک ها وتصاویر حاصل از استخوان ، تلاش و کوشش کردندکه درطول ماههای آخر سال ۱۸۹۶ دو تکنولوژی مهم بوجود آمد. اولی طراحی تیوب توسط Sil Habert Jackson بود که یک صفحه پلاتینیوم را درمرکز لوله کروکس با کاتد خمیده ، قرار دارد. که اشعه های کاتد یک رابر روی یک نقطه کوچک در Target فوکوس می کرد که سریعا” مورد پذیرش همگان قرار گرفت که ازاین تیوب تصاویر شفاف رادیوگرافی حاصل می شد از این نوع تیوب ها در بازار لندن درهمان سال فروخته شد. دومی ، اسکرین های فلوروسنت بود. Thomas A.Edison با سعی در گسترش تکنولوژی اسکرین ، اعتبار زیادی به ان بخشید.
او هزاران کریستال رامورد آزمایش قرار داد و نهایتا” تنگستات کلسیم را پیشنهاد نمود البته بعلت دانه دانه بودن تصاویر که سبب غیر یکنواختی اسکرین می شد سریعا” مورد پذیرش قرار نگرفت . البته دراین زمان افراد زیادی بصورت مستقل روی صفحات اسکرین کارمی کردند. برای مثال فردی که دراثر شلیک توپ مجروح شده است، بااستفاده از تیوب کروکس و زمان اکسپوژر ۲۰ دقیقه و تصویر با استفاده از اسکرین رادیوگرافی شده است. ( رادیوگرافی ها در دادستانی نیویورک آرشیو شده است )
درماههای اول بعد از کشف اشعه X یک فیلد دامنه دار در سطح بین المللی برای تهیه تصاویر دست بوسیله اشعه ایکس بوجود آمد.علت آن این بود که دستگاههای آن زمان فقط می توانستند از دست تصویر تهیه نمایند وقادر به تهیه تصویر از سایر قسمتهای بدن نبودند. خیلی از افراد قدرتمند و صاحب مقام آرزو داشتند ازدستشان تصویر X-Ray داشته باشند.تصاویردیگری از اشیاء کوچک ، موجوداتی مثل ماهی ها, دوزیستان و پرندگان تهیه شد .البته دراین زمان هنوز تصاویر نرمال و غیر نرمال شناخته نشده بودند. بعد از کشف اشعه X هردو ارگان نظامی و غیر نظامی برای درمان مجرحان Musculoskeletal همکاری می کردند بعنوان مثال بخش درمان ارتش انگلیس درسال ۱۸۹۶ دو دستگاه به همراه هیئت مربوطه به بخش ارتش مصری – سودان در آفریقا، اعزام کرد. صلیب سرخ جهانی درجنگ ترکیه – یونان در سال ۱۸۹۷ ازدستگاههای رادیولوژی استفاده کرد. و در سال ۱۸۹۸ از ۱۷ دستگاه رادیولوژی در بیمارستان های عمومی و کشتی بیمارستانی ، درجنگ بین آمریکا- اسپانیا، استفاده شد که در بدو شروع جنگ جهانی رادیولوژی هنوز به بلوغ کامل نرسیده بود جنگ باعث شد تا تلاش و کوشش های فراوانی برای تربیت رادیولوژیست بعمل آید و نیز باعث اســتانداردشدن ، قابل دسترس بودن و ایمنی تجهیزات شد و نهــایــتا” مــنجر به گسترش تکنولوژی فلوروســکوپی شــد.
دراواخر ۱۸۹۷ ، ton , Mo مــوفــق به تهیــه یک کلیشـه رادیوگرافی از کل بــدن شد -( Whole Skeleton ) کل زمان تهیه فیلم ۳۰ دقیقه بود که چندین مرحله جهت خنک شدن تیوپ قطع می شد که دراین رادیوگرافی از تیوب فوکوس دار استفاده شد . آقـای Arthur Wolfram Fuchs کارمند Eastmankodak درسال ۱۹۳۰ بوسیله بکار بردن فیلتر و اسکرین موفق به تهــیه تــصویر Whole – body درمدت زمان ۲-۱ثانیه شد ولی از Kvp75 و ۱۰۰ ma = استفاده کرد. درحالیکه اولین تصویر Whole – body توسط مواد رادیواکـتیو در ســال ۱۹۷۰ بوسیله Michael B.D Cooke و Errin Daplam با استفاده از Technetium- 99m – Pertechnetate ضمن بررسی یک مریض که دچار رومـاتــوئــید آرتـریت بـود بوجود آمد .Raymond Damadian درسال ۱۹۸۶ موفق به تهیه تصویر از کل بدن بوسیله MRI شد که کل زمان ۴٫۲ دقیقه و با Thicknet ، ۵mm بود .
بعد از ماههای اولیه کشف اشعه X که همراه با تجربیات مجذوب کننده و کاربردی بود بعضی ار کاربران متوجه تغییرات در پوست به سبب کاربرد زیاد اشعه X شدند . این تغییرات پوستی، دردست بوجود آمد چون پـرتـوکاران اولـیه ازدســت بعنــوان وسیله ای برای بخــش میــزان قــدرت نــفوذپــذیری تیــوب استفــاده می کردند. چنــدین نفــر دراوایل جان خود را از دست دادند که یکی از آنها Mihran Krikor kassabian از فیلادلفیا بود که وی یکی از پیشــکسوتان رادیولوژی و فردی محــقق دانشــمند بود که از وی بعنوان اولین شهید رادیـولوژی اسم برده شده است . اولین کتابی که درآن راجع به X-Ray نوشته شـده اسـت در سـال ۱۸۹۶ چاپ شد ه است که دربــاره اســـاس X-Rayو تکنیــک هـای اولیــه آن زمــان بحث شــده اســـت و نــیز دارای چنــدین تصویر از دســت و پــای انســان است . سومین سری انتشارات در فاصـله زمانــی ۱۹۱۰-۱۹۰۰ بوجود آمـد که مــی تــوان گــفت اولین کتابهای textرادیولوژی می باشـندکه برای استفاده پــزشـکانــی که با X-Ray کــار می کردنــد ، منتــشر شــد.
تاریخچه کوتاهی از اولین دستگاه رادیولوژی
پروفسور حسابی پدر علم فیزیک و مهندسی نوین ایران، برای آنکه بتوانند، پدیده های نوین را ، به دانشجویان خود تدریس نمایند، و آنان را با دست یافته های جدید جهانی، آشنا کنند، اولین دستگاه پرتو ایکس را در آزمایشگاه دانشسرای عالی (دارالمعلمین وقت)، با ابعاد بسیار کوچک، در سال ۱۳۰۹ هـ ش. راه اندازی نمودند.
به گفته دکتر سیّد محمد حسابی ، ایشان حدود یک سال فقط به امر مطالعه، پژوهش، طراحی و محاسبه این دستگاه پرداختند، و در این زمینه، از پروفسور ژانه، پروفسور میشل، یعنی اساتیدشان در اکول سوپریور دو الکتریسیته (پلی تکنیک فرانسه، که مدرسه مهندسی برق ایشان در پاریس بود)، و نیز از راهنمایی های پروفسور فابری(استاد ایشان در دانشگاه سوربن)، راهنمایی مهمی را دریافت کردند، و حتی آنها هر یک چند قطعه از وسایل مورد نیاز ساخت دستگاه رادیولوژی را، از دانشگاه های خود برای استاد هدیه فرستادند.
ایشان به خاطر می آورند که برای پیچیدن بوبین هایی که در ساخت ترانسفورماتورها برای تولید برق با ولتاژ بالای این دستگاه به کار می رفت ماهها در تنها تراشکاری آن روز تهران و با کمترین امکانات و تجهیزات اقدام به ساخت این سیم پیچ ها نمودند.
آقای دکتر حسابی تصمیم به ساخت یک دستگاه رادیولوژی بیمارستانی(کاربردی) در کشور در ابعاد غیر آزمایشگاهی گرفتند.
به همین منظور برادرشان را برای گذراندن یک دوره تخصصی رادیولوژی به مدت یک سال به فرانسه (دانشگاه پاریس) فرستادند.
زیرزمین بیمارستان گوهرشاد که طول آن تقریباً ۴۵ متر و عرض آن تقریباً ۴ متر بود برای انجام پروژه ساخت اولین دستگاه رادیولوژی کاربردی بیمارستانی در نظر گرفته شد.
جرقه هایی که بین مقره های به کار رفته در این زیرزمین جهش میکرد به طول تقریبی ۷۰ سانتیمتر و با صدای بسیار زیاد بود که به واسطه وجود ولتاژ بالا بین سیم ها می جهید که از شدت نور و صدای آنها کسی جراًت نمیکرد وارد این زیرزمین شود.
