揭秘X射线:各行各业的小帮手
「READING」
1895年的某一天(11月8日),德国物理学家威廉·康拉德·伦琴在实验室里摆弄着他的阴极射线管,结果一不小心,发现了一种敏锐的射线——X射线!这种射线不仅能穿透衣服,还能看到骨骼和身体的内部结构!
X射线是一种电磁波,它的波长在0.01到10纳米之间,频率就像你刷手机时的心跳,快得让人目不暇接(10^16到10^19赫兹)
其产生原理主要是在一个真空管中,当高速电子撞击到金属靶(如钨靶)时,电子会突然减速。根据经典电磁学理论,带电粒子加速或减速时会发射出电磁波,这些电磁波就是X射线。从量子力学角度解释,电子在与靶原子相互作用时,其能量状态发生跃迁,会产生能量量子化的X射线光子。
在穿透物质方面,X射线的光子能量较高。当它穿过物体时,一部分X射线会被物质吸收,吸收程度和物质的密度、原子序数等因素有关。像骨骼等高密度物质对X射线吸收较多,而软组织吸收相对较少,所以X射线穿过人体后,能在成像设备上显示出骨骼和软组织的不同影像,从而实现透视功能。
X射线的超能力:临床应用:
多层螺旋CT与多排螺旋CT:
多层螺旋CT和多排螺旋CT都是现代医学成像技术的重要形式。多层螺旋CT是指在一次扫描中能够获取多层图像的设备,例如,4层CT可以在一次旋转中获得四幅图像;而多排螺旋CT则是指由多排探测器组成的CT设备。这些CT设备的一个共同特点是X射线管和探测器阵列沿着螺旋轨迹围绕人体旋转,能在每一次旋转中快速捕捉多幅断面图像,从而显著提高了扫描速度。在临床应用中,虽然这两者有所不同,我们通常将它们统称为多层螺旋CT。
双源源螺旋CT:
双源CT是一种先进的医学成像技术,它将两套影像系统结合在一起,实现了同时扫描的功能。这种方式大大提高了扫描速度,时间分辨率可达到83毫秒,使得在几秒钟内完成心脏研究成为可能。这项技术特别适用于心率过快、不规律或呼吸困难的患者,并且在急诊情况下也能快速进行CT检查。此外,双源CT的放射剂量减少了一半,非常适合儿童检查。
正电子发射体层/多层螺旋CT融合全扫描装置:
正电子发射体层扫描与多层螺旋CT图像融合装置,简称PET-CT,是一种将CT和PET两种不同成像技术有机结合的先进设备。它能够同时展示人体的解剖结构和分子代谢情况,充分发挥两种技术的优势,互相补充各自的不足。PET-CT结合了高灵敏度和高特异性的核医学技术与高清晰度的多层螺旋CT,提供了一种全面的影像。
X射线的超能力:其他领域:
工业界的“侦探”:
无损检测:就像在看电影时找漏洞,X射线帮助工业人员检测焊接和铸造过程中的隐患,确保产品“安全上岗”。
科学界的“探险家”:
X射线晶体学:科学家用X射线来研究材料的结构,像是在解密分子的小秘密,这对新材料和药物的开发至关重要。
1
END
1
排版:余洪波
图文:成电医学网络文化工作室、E光志愿队
一审一校:孙颢桉
二审二校:李 玺
三审三校:万丽娟
医学院和物理学院共推