物理學家倫琴發現了X射線,引發了一場醫學革命

2021-01-10 騰訊網

1895年,離聖誕節還有三天,一位50歲的教授想給妻子一個特別的聖誕禮物。於是,他神秘兮兮地把妻子帶到了自己的實驗室。

然後,他讓妻子把手放在實驗室的一臺儀器前,過了一會兒,他興衝衝地拿著下面這張照片給妻子看,滿心期待妻子驚喜的表情,沒成想聽到的卻是妻子驚嚇的回應:「我看到了死亡!

這隻戴著婚戒的手,已經撒狗糧120多年了

是的,這個把驚喜搞成驚嚇的教授就是偉大的物理學家,倫琴(Wilhelm Rontgen)

而這張照片就是倫琴的妻子安娜(Anna Bertha Rontgen)的手部X射線照片,這張照片開啟了用X射線觀察人體的歷史新篇章,也引發了一場浩蕩的醫學革命。

全世界的狂歡

其實早在1895年的11月8日,倫琴就已經發現了X-射線,只是當時他也不能確定這是一種新射線。所以,他獨自一人花了6個周的時間進行了大量的研究,甚至還吃住在實驗室[1]。(別問為什麼,誰還不想當個第一名呢!)

就在倫琴給妻子送上這個特別禮物後的第六天,也就是1895年12月28日,他向維爾茨堡物理和醫學學會提交了一篇名為《一種新射線——初步報告》的論文[1]。在這篇德文論文中,倫琴把這種新射線命名為X射線(X就經常用來表示未知的麼)。

Wilhelm Rontgen

1896年1月5日,這個大發現被奧地利的一家報紙報導了[1]。很快,這個爆炸性新聞就經由電報傳遍了世界各地,人們知道德國的物理學家發現了一種新射線,可以穿透人體看到骨骼,這簡直太神奇了!

倫琴似乎一夜之間成了德意志的驕傲。1896年1月13日,倫琴就成為了德皇威廉二世的座上賓,並被授予了普魯士二級皇冠勳章[1]。當然,倫琴也因此在1901年成為了第一個諾貝爾物理學獎得主。

這個大發現也讓遠在大西洋彼岸的美國充滿了好奇。《紐約時報》在1896年1月16日的文章中激動地寫道:「這座城市中的科學家們,正急不可耐地等待著英文期刊,能夠給出倫琴教授這一攝影技術的全部細節!」[1]

他們還在文章結尾寫道:「這將讓外科醫生們發現患者體內的異物,變革現代外科手術!」[1]

倫琴用過的用來產生X射線的陰極管

《紐約時報》的期待很快就得到了回應,《柳葉刀》雜誌作為第一個英文醫學期刊對這一發現進行了報導,雖然一開始持懷疑態度,但到1896年1月底時就對此充滿了熱情[2]。

而且,《紐約時報》的預測一點也沒有錯!

1896年1月12日,德國牙醫Otto Walkhoff就身先士卒,接受了25分鐘的X射線照射,拍下了自己牙齒的照片[3]。

牙醫的牙縫有點大……

1896年2月5日,蘇格蘭醫生在格拉斯哥皇家醫院展示了X光機,並在同一年內建立了世界上第一個放射科[4]。

1896年2月7日,一名腿部中彈的加拿大男子在麥吉爾大學接受了45分鐘的X射線照射,他的醫生藉此幫他成功取出了位於脛骨和腓骨之間的子彈[4]。

X射線以迅雷不及掩耳之勢紅遍了世界,而那時的中國也不例外。

1896年3月《萬國公報》就做了相關報導:「今有專究光學之博士,曰朗得根,能使光透過木質及人畜皮肉,略如玻璃透光之類。」[5]

相傳,當年李鴻章在出訪歐洲期間,還在德國感受了一把X射線技術,看到了留在他左臉頰的子彈(這顆子彈是馬關談判期間日本刺客幹的)。

甚至,還有這樣的選美大賽

總之,世界人民對這項技術的狂熱,簡直到達了難以描述的程度……

先行者和殉道者

受倫琴發現X射線的啟發,19世紀的最後幾年裡,法國物理學家亨利?貝克勒爾(Henri Becquerel)、居裡夫婦(Pierre Curie/ Marie Curie)先後發現了鈾、釙和鐳的放射性[6]。

而這又給醫學點了一把火!醫生們不再滿足於X射線的診斷,而是將其用到了治療上。

1896年12月24日,奧地利醫生Leopold Freund開始採用X射線給一個5歲的小姑娘治療背部的黑痣,結果是治好了!Freund把自己的這個試驗性治療方案總結得有理有據,並於1897年發表了論文,提供了X射線治療的第一份科學證據[7]。

1897年,德國醫生Hermann Gocht把X射線用到了乳腺癌的治療上,貌似見效了。這讓Gocht非常興奮,緊接著他又把X射線用到了三叉神經痛的治療上,結果治療了2天之後,患者的疼痛就明顯減輕了[8]。

更為傳奇的一幕是,1908年法國醫生Antoine Béclère給一名16歲的子宮肌瘤患者採取了X射線治療。這名女性患者不但把病治好了,而且還健康地長大了。到1931年的時候,Béclère得知這位女性已為人母[9]!

還有一個感人的故事是,在一戰中,居裡夫人發明了車載X射線設備[10],可以讓法國軍醫在戰場上藉助X射線給傷兵及時取出體內的子彈。此外,她還招募並培訓了一批女性志願者操作X射線設備,這也可以算作是戰場上的一道風景。

居裡夫人發明的車載X射線設備

可以說在19世紀末20世紀初,人們狂熱地利用著X射線,而且這股熱情還讓人們把X射線的安全性拋到了九霄雲外,甚至,沒有人相信X射線會有副作用,所以那個時候的X射線操作幾乎沒有任何防護設備!

儘管如此,還是有許多人提到了X射線照射之後的不適,而更多的人卻成為了X射線的殉道者。

比如,上文提到的德國牙醫Otto Walkhoff就表示,接受X射線照射的那25分鐘簡直是一種折磨。後來,他發現有些接受X射線照射的患者,頭髮掉得很嚴重[3]。

大發明家愛迪生(Thomas Edison)在開發X射線螢光管時發現,X射線會刺激眼睛,他提醒大家在用X射線時要小心[3]。

只是,這個提醒來的太晚了!

愛迪生的助手Clarence Dally就因為過量暴露於X射線先是皮膚潰瘍,最終在經歷了144次植皮手術和雙側手臂截肢之後,於1904年死於轉移性皮膚癌[11],年僅39歲。

Clarence Dally

上文提到的那個用X射線治療三叉神經痛的德國醫生Hermann Gocht因為常年接觸X射線,最後死於癌症[8]。

居裡夫人最後也因為輻射所致的再生障礙性貧血去世了[12]。

1936年,德國倫琴射線協會專門在漢堡聖喬治醫院樹立了一塊紀念碑[13],紀念那些為了X射線和鐳研究而逝去的人們,石碑上刻著15個國家的169個人的名字,Hermann Gocht、居裡夫人的名字赫然在列……

紀念碑的銘文[13]如下:

致所有國家的倫琴學家、放射科醫生,

致那些為了抗擊疾病而獻出生命的醫生、物理學家、化學家、技術人員、實驗室助理和護士,

他們是X射線和鐳在醫學上安全有效使用的英勇先驅,

他們永垂不朽!

瘋狂過後的清醒

這些悲慘的事例並沒有引起普羅大眾對X射線輻射的足夠重視。更為誇張的是,X射線的商業化應用一度達到了瘋狂的程度

20世紀上半葉,凡是跟X射線扯上關係的商品,都搖身一變成為了熱銷商品。就連鞋店都為顧客提供X射線設備,以便顧客觀察穿上鞋之後的腳部形狀。

不過,科學界在狂熱過後還是最先清醒了過來。

上文提到的法國醫生Antoine Béclère在使用X射線的過程中,很早就發現「少量多次(「fractional and repeated doses」)」使用X射線治療的效果要比「大劑量(massive doses)」效果好[9]。

1927年,美國遺傳學家赫爾曼?穆勒(Hermann Muller)在研究果蠅突變體時發現,X射線可以誘導果蠅的基因突變、增加突變率。這個發現讓科學界意識到X射線照射的副作用不僅僅是脫髮、刺激眼睛和皮膚那麼簡單,更可怕的是導致基因突變[11]。

Hermann Muller

20世紀30年代,鉛衣、鉛手套等防護設備開始用到了臨床上,緊接著鉛圍脖、鉛眼鏡也成為了介入科醫生的必備品[14]。

二戰期間,在日本廣島和長崎上空爆炸的兩顆原子彈,讓人們徹底認識到了輻射問題的嚴重性。

70年代,國際放射防護委員會(ICRP)提出了輻射防護的三個基本原則:正當化(justification)、最優化(optimization)和劑量限制(dose limitation)。其中的最優化就要求所有放射性暴露應保持在合理可行的最低水平[11]。

誠然,如今的放射醫學已經不再單單是X射線了,但毫無疑問X射線帶來了一場醫學診療的大革命。

不過,回顧過去一百多年的歷史,我們似乎應該再次認真思考一下:新技術到來之時,我們真的準備好了嗎?

Dr. Why 突然想到

年輕的醫生和科研工作者們,莫著急啊!你看,倫琴到了50歲才有那麼大的成就,快算算你離50歲還有多少年,慢慢堅持下去吧!

參考資料:

[1] Assmus A. Early history of X rays[J]. Beam Line, 1995, 25(2): 10-24.

[2] Lentle B, Aldrich J. Radiological sciences, past and present[J]. The Lancet, 1997, 350(9073): 280-285.

[3] Sansare K, Khanna V, Karjodkar F. Early victims of X-rays: a tribute and current perception[J]. Dentomaxillofacial Radiology, 2011, 40(2): 123-125.

[4] Donya M, Radford M, ElGuindy A, et al. Radiation in medicine: Origins, risks and aspirations[J]. Global Cardiology Science and Practice, 2015: 57.

[5] 徐生忠. 近代中國報刊對X射線知識的傳播[J]. 莆田學院學報, 2012, 19(4):83-87.

[6] Reed A B. The history of radiation use in medicine[J]. 2011.

[7] Kogelnik H D. Inauguration of radiotherapy as a new scientific speciality by Leopold Freund 100 years ago[J]. Radiotherapy and oncology, 1997, 42(3): 203-211.

[8] Artico M, De Caro G M F, Fraioli B, et al. 1897—celebrating the centennial—Hermann Moritz Gocht and radiation therapy in the treatment of trigeminal neuralgia[J]. Acta neurochirurgica, 1997, 139(8): 761-763.

[9] Androutsos G. Antoine Beclere (1856-1939): founder of radiotherapy[J]. JOURNAL-BALKAN UNION OF ONCOLOGY, 2002, 7: 169-174.

[10] Magiorkinis E, Vladimiros L, Diamantis A. The early history of military radiology (1896–1916): from Wilhelm Conrad R?ntgen to the first world war[J]. Balkan Mil Med Rev, 2010, 13: 163-9.

[11] Bui-Mansfield L T, Sutcliffe J B. Nobel prize laureates who have made significant contributions to radiology[J]. Journal of computer assisted tomography, 2009, 33(4): 483-488.

[12]https://theconversation.com/marie-curie-and-her-x-ray-vehicles-contribution-to-world-war-i-battlefield-medicine-83941

[13]https://en.wikipedia.org/wiki/Monument_to_the_X-ray_and_Radium_Martyrs_of_All_Nations

[14] Scatliff J H, Morris P J. From R?ntgen to Magnetic Resonance Imaging The History of Medical Imaging[J]. North Carolina medical journal, 2014, 75(2): 111-113.

和Dr.Why一起,發現醫學之美

本文作者 | WXY707

說X射線引發了整個科學界的大革命,應該也不為過吧

相關焦點

  • 開啟了現代物理學的大門—倫琴發現X射線
    蒼蠅吃蚊子/文1995年是偉大的德國物理學家威廉·康拉德·倫琴(1845年3月27日一1923年2月10日)誕辰150周年,也是他發現X射線100周年。為了宣揚和紀念倫琴為人類醫學及物理學做出的巨大貢獻,德國政府專門發行了面值為10馬克的紀念幣。
  • 1895年1月5日:德國著名物理學家倫琴發現X射線
    1895年1月5日:德國著名物理學家倫琴發現X射線   1895年1月5日,德國著名物理學家倫琴發現 X 射線。
  • 1月5日:倫琴發現 X 射線
    圖為2001年3月27日,在澳大利亞雪梨大學,一名工作人員在審視手中的X射線照片。X射線照片反映出一具12歲男童木乃伊的生理構造,並推翻了人們過去對其性別的錯誤判斷。新華社發  1895年1月5日,德國著名物理學家倫琴發現 X 射線。他因此於1901年獲第一次諾貝爾物理學獎金。這一發現宣布了現代物理學時代的到來,使醫學發生了革命。  1990年1月5日,國家體委、國家教委宣布,《國家體育鍛鍊標準施行辦法》開始實施。國家體委1982年公布的《國家體育鍛鍊標準》同時廢止。
  • 1月5日:德物理學家倫琴發現X射線 翻譯家葉君健實施
    新華網北京1月4日電歷史上的今天 1月5日1895年1月5日,德國著名物理學家倫琴發現 X 射線。他因此於1901年獲第一次諾貝爾物理學獎金。這一發現宣布了現代物理學時代的到來,使醫學發生了革命。1990年1月5日,國家體委、國家教委宣布,《國家體育鍛鍊標準施行辦法》開始實施。國家體委1982年公布的《國家體育鍛鍊標準》同時廢止。
  • 第一個諾貝爾物理學獎獲得者倫琴發現X射線的故事
    這個新發現令物理學界普遍大吃一驚,原來還有不為人所知的東西存在,物理學並沒有完結!從這個新發現為起點,科學家們很快就又發現了一系列其他諸如α、β、和γ射線等新的天然輻射,由此導致物理學進入到了原子內部和物質結構的研究,為新物理學革命的到來積累了大量新鮮題材。所以現代物理學的歷史,一般都是從X射線的發現開始書寫。
  • X射線成就醫學影像醫療器械
    □記者胡炳俊楊璐通訊員餘冬    X射線的發現距今已有上百年,它的發現為人類打開了探索這個世界的新紀元。X射線是重大科學發現,在現代社會中被廣泛應用,很多地方都離不開它,特別是在醫學領域,出現了大量以X射線為原理的醫學影像醫療器械,成為醫學診斷和治療的核心。
  • 倫琴發現X射線123周年之你不知道的故事
    ——倫琴   正是在這種精神的指引下,倫琴在1895年發現了X射線,揭開了20世紀物理學革命的序幕。今天是國際放射日,是倫琴發現X射線123周年的日子,在這個特殊的日子裡,我們來聊一聊倫琴和他發現X射線的故事。
  • 倫琴是怎樣發現x射線的
    可是當他切斷電源後,卻意外地發現一米以外的一個小工作檯上有閃光,閃光是從一塊螢光屏上發出的。然而陰極射線只能在空氣中進行幾個釐米,這是別人和他自己的實驗早已證實的結論。於是他重複剛才的實驗,把屏一步步地移遠,直到2米以外仍可見到屏上有螢光。倫琴認為這不是陰極射線了。倫琴經過反覆實驗,確信這是種尚未為人所知的新射線,便取名為X射線。
  • 倫琴是怎麼發現X光線的?
    一八九五年十一月八日發現了X射線,為開創醫療影像技術鋪平了道路 ,這一發現對醫學診斷有重大影響,對於倫琴教授來說,這一天是他終生難忘的日子。就是在科學史上,這一天也是永遠值得紀念的。這是因為,倫琴在這天發現了X射線。
  • 124年前的今天 X射線打開了所有人的「腦洞」
    0 1當人類第一次發現「透視外掛」1895年11月8日的晚上德國物理學家威廉·康拉德·倫琴也就是下面這位↓對空氣放電管進行實驗時他注意到不遠處的一塊小水晶感應發光說明水晶收到了放電管放出的射線但是水晶和放電管之間明明有多個固體阻礙啊
  • X射線不足以透視的人生:倫琴在貧困中死於癌症
    尤其是1895年11月8日之後,倫琴甚至把床都搬進了實驗室,埋頭做了6個星期的實驗。他的妻子還發現丈夫的情緒異常激動,但激動的原因,丈夫始終緘口不言。這些都讓妻子不滿。實際上,這個50歲的男人在11月8日那天,偶然發現了一種射線。「如果把手置於放電裝置和螢光屏之間,就可以看到在較淡的手影裡露出深暗的骨骼陰影。」
  • 科學網—偶然中的必然——X射線的發現
    ②X射線下的花   ③倫琴   圖片來源:百度圖片 1845年3月27日,德國物理學家倫琴(Wilhelm Rntgen)出生。他因發現X射線而獲得1901年第一屆諾貝爾物理學獎。 X射線又名「倫琴射線」,是一種波長很短的電磁波。波長大約0.01~10納米,和原子大小相比擬。由於它的波長短、能量大,可以輕易穿過紙板、肌肉等組織,但可以被密度較大物體如金屬、骨骼所阻擋。因此在醫學上X光可以用來做透視成像,是檢查疾病的常規手段。
  • 第一屆諾貝爾物理學獎獲得者倫琴,以及他的X射線簡介
    倫琴(Wilhelm Conrad Rontgen, 1845 ~ 1923)因發現倫琴射線(即通常所說的X射線)以及對倫琴射線性質的研究,獲得了第一屆(1901年度)諾貝爾物理學獎。他分別用紙和書本遮住紙屏,紙屏仍然發光,使倫琴更為驚訝的是,當他把手放在紙屏前時,紙屏上留下了手骨的陰影。經過反覆的實驗,倫琴認為從克魯克斯管中放出的是一種穿透力極強的射線,並把它命名為&34;射線(因為當時倫琴並不明白這種射線的本質,故用數學上經常使用的未知數符號x來命名。現在我們知道,x射線就是波長大約在0.01~50埃之間的電磁波)。
  • 新編世界上下五千年,門捷列夫,x射線的發現者
    x射線的發現者—倫琴18仍年,倫琴發現了X射線。X射線的發現,撼動了經典物理學的理論基礎,使人們看到了揭示微觀物理世界的奧秘的曙光。1845年,倫琴生於德國魯爾的一個小鎮上。他在瑞士蘇黎世學的是機械工程。在那裡,他遇到了德國物理學家孔特。
  • 第一個獲得諾貝爾物理學獎金的人,也是X射線的發現者
    第一個獲得諾貝爾物理學獎金的人,就是名噪一時的X射線的發現者德國物理學家威廉·康拉德·倫琴。1895年,倫琴正在德國沃慈堡大學的實驗裡研究一種名為克魯克斯管的放電過程。一天,他關閉門窗,用黑紙把這個梨狀的放電管包起來,當接通高壓時,奇蹟就出現了,只見一絲綠光映入眼帘,倫寫定這種綠光是某種射線射在一塊氰亞酸上發出的螢光。這個發現使他欣喜若狂,他連好幾天不回家,呆在實驗室裡反覆研究他企圖用各種物質來阻擋這種射線,結果大多物質都被它穿透。因為對這種射線一無所知,倫琴就給它取名為X射線。
  • "X"射線這個神奇東西的由來
    倫琴教授他就是該校的校長,著名的物理學家倫琴教授。最近一段時間內,他一直在實驗一個經過改良的陰極射線管。於是倫琴教授在漆黑的實驗室劃拉了一個一根火柴點燃油燈檢查試驗臺上有什麼其它東西,發現試驗臺上有鍍有一層氰亞鉑酸鋇晶體材料的硬紙板,神秘的綠光就是它發出來的。這紙板如何能發光的呢,這光又有什麼用呢?難道這光電管中有某種特殊東西發出來?
  • 勇於探索的人——X射線的發現
    X射線的發現源於對陰極射線的研究。19世紀末,關於陰極射線本質問題的研究吸引了眾多科學家。德國維爾茨堡大學的校長倫琴就是眾多研究者之一。1895年,倫琴在實驗室內研究陰極射線時,發現了一件奇怪的事:一包用黑紙包裹的很好的相機底片全部感光了。
  • 勇於探索的人——X射線的發現
    X射線的發現源於對陰極射線的研究。19世紀末,關於陰極射線本質問題的研究吸引了眾多科學家。德國維爾茨堡大學的校長倫琴就是眾多研究者之一。1895年,倫琴在實驗室內研究陰極射線時,發現了一件奇怪的事:一包用黑紙包裹的很好的相機底片全部感光了。他試驗了多次,都得到了相同的結果。
  • 改變世界的「X射線」是誰發明的?
    在1895年以前,由陰極射線管產生的X射線在實驗裡已經存在了30多年,在射線發現前,不斷有人抱怨,放在陰極射線管附近的照片底片模糊或感光如1879年的克魯克斯,1890年的古德斯比德等人,但發現X射線的卻是德國物理學家「威廉-倫琴」1895年11月8
  • 教授Science新作顛覆傳統,史上第一個物理諾獎迎來新革命
    同年,德國物理學家倫琴(Wilhelm Röntgen)發現X射線。1901年,倫琴因發現X射線獲得史上第一次諾貝爾物理學獎。能否將非線性過程從光學拓展到X射線領域,成為了物理學家心心念念的事情。本質上而言,X射線對原子的破壞是從內到外的,原子中深度結合的電子將被驅逐,留下一個「核心孔」。