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Wie funktionieren Röntgenstrahlen?

Wussten Sie, dass Röntgenstrahlen völlig zufällig entdeckt wurden?

Möglicherweise hatten Sie irgendwann in Ihrem Leben eine Röntgenaufnahme, aber wussten Sie, dass diese lebensrettende Technologie tatsächlich zufällig erfunden wurde? Der deutsche Physiker Wilhelm Roentgen entdeckte die Technologie, als er Experimente mit Elektronenstrahlen durchführteund Gasentladungsröhren - Sie wissen, wie jeder tut ...

Erstentdeckung

Als er diese Tests durchführte, bemerkte er, dass ein fluoreszierender Bildschirm in seinem Labor anfing grün zu leuchten, während die Elektronenstrahlen liefen. Dies war an sich nicht überraschend, aber Röntgenbildschirm war durch schweren Karton abgeschirmt, was er dachtedie Strahlung blockieren.

Der interessante Teil dieser Entdeckung war, dass der anfängliche Aspekt von Röntgens Entdeckung einfach die Existenz einer Art durchdringender Strahlung war, aber als er versuchte herauszufinden, was geschah, legte er tatsächlich seine Hand zwischen den Bildschirm und den ElektronenstrahlDies erzeugte ein Bild der Knochen in seiner Hand auf dem Bildschirm, das die perfekte Verwendung von Röntgen unmittelbar nach ihrer Entdeckung enthüllte.

Diese doppelte Entdeckung war wohl einer der wichtigsten medizinischen Fortschritte in der gesamten Menschheitsgeschichte. Sie gab Fachleuten die Möglichkeit, Krankheiten im menschlichen Körper ohne invasive Operation zu erkennen. Sie konnten sogar Weichteile mit geringfügigen Veränderungen erkennen.

Niemand stellt in Frage, dass Röntgenstrahlen für die moderne Medizin wichtig sind, aber die meisten Menschen haben keine gute Vorstellung davon, was tatsächlich passiert, wenn Sie eine bekommen.

Wie Röntgenstrahlen funktionieren

Sie können sich Röntgenstrahlen als Lichtstrahlen vorstellen. Beide sind elektromagnetische Energie, die von Photonen in Wellen getragen wird. Der einzige Hauptunterschied zwischen diesen Arten von Strahlen ist das Energieniveau oder die Wellenlänge der Strahlen.

Wir haben die Fähigkeit, Lichtstrahlen in den Wellenlängen des sichtbaren Lichts zu erfassen, aber kürzere oder längere Wellenlängen fallen außerhalb unseres sichtbaren Spektrums. Röntgenstrahlen sind Wellen mit höherer Energie und Radiowellen sind längere Wellen mit niedrigerer Energie.

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Röntgenstrahlen werden durch die Bewegung von Elektronen innerhalb von Atomen erzeugt. Das spezifische Energieniveau eines bestimmten Röntgenstrahls hängt davon ab, wie weit das Elektron zwischen den Orbitalen eines Atoms gefallen ist.

Wenn ein bestimmtes Photon mit einem anderen Atom kollidiert, kann das Atom die Energie des Photons absorbieren und ein Elektron auf ein höheres Niveau bringen. In diesem Fall muss die Energie des Photons mit der Energiedifferenz zwischen den beiden Elektronen übereinstimmen. Wenn dies nicht der Fall isttritt nicht auf, dann kann sich das Photon nicht zwischen den Orbitalen verschieben.

Patient wird mit einem Fluoroskop untersucht. Quelle: Wikimedia / National Cancer Institute

Diese Funktion bedeutet, dass die Atome jedes Gewebes beim Durchgang von Photonen aus Röntgenstrahlen durch Ihren Körper Photonen unterschiedlich absorbieren oder auf diese reagieren.

Die Weichteile in Ihrem Körper bestehen aus kleineren Atomen, sodass sie Röntgenstrahlen aufgrund der hohen Energie der Photonen nicht gut absorbieren. Andererseits sind die Kalziumatome der Knochen viel größer und absorbieren daherdie Röntgenphotonen und führen somit zu einer anderen Sicht auf das Röntgenbild.

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Röntgengeräte

In Röntgengeräten befinden sich ein Elektrodenpaar, eine Anode und eine Kathode in einer Vakuumröhre, die normalerweise aus Glas besteht. Die Kathode besteht normalerweise aus einem erhitzten Filament, und die Anode besteht aus einer flachen ScheibeWolfram. Während die Kathode nach oben gerichtet ist, spritzen Elektronen aus dem Filament und finden ihren Weg zur Anode.

Die Spannungsdifferenz zwischen Anode und Kathode ist sehr hoch, wodurch sich die Elektronen mit hoher Geschwindigkeit durch die Luft bewegen können. Da sich diese Elektronen mit so hoher Geschwindigkeit durch die Röhre bewegen und auf die Wolframatome der Anode treffen,es stößt lose Elektronen in den unteren Orbitalen der Atome an. Wenn Elektronen von höheren Orbitalen auf diese niedrigeren Energieniveaus fallen, wird die zusätzliche Energie als Photon freigesetzt. Da dieser Tropfen groß ist, setzt es ein hochenergetisches Photon oder ein X- freiStrahl.

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So werden normale Röntgenstrahlen erzeugt und funktionieren, aber in Fällen, in denen Weichgewebe wie menschliche Organe untersucht werden müssen, müssen Kontrastmittel hinzugefügt werden. Kontrastmittel sind Flüssigkeiten, die Röntgenstrahlen absorbieren und sich dort ansammelnWeichteile. Um Blutgefäße zu untersuchen, injizieren Ärzte dieses Medium in Venen. In diesen Fällen der Betrachtung von Weichteilen verwenden Ärzte häufig auch Fluoroskope, um das Bild in Echtzeit zu sehen, und können mit diesen Geräten sogar Videos aufnehmen.

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Um das tatsächliche Bild von einem Extra zu erfassen, verwenden Ärzte einen Film oder Sensor auf der anderen Seite des Patienten. Diese Filme funktionieren nahezu identisch mit normalen fotografischen Filmen, und die Sensoren sind besonders röntgenempfindlich.

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Durch all diese Bildgebung können Ärzte aus Röntgenstrahlen eine Vielzahl wichtiger medizinischer Daten ableiten.

Selbst mit der Bedeutung von Röntgenstrahlen können sie in hohen Dosen gefährlich sein, da sie eine Form ionisierender Strahlung sind. Dies bedeutet, dass ein Röntgenstrahl, wenn er auf ein Atom trifft, tatsächlich Elektronen abschlagen kann, um ein zu bildenIonen oder ein elektrisch geladenes Atom. Die freien Elektronen kollidieren dann mit anderen Atomen, um mehr Ionen zu erzeugen. Ionen können unnatürliche chemische Reaktionen im Körper verursachen, die zu Mutationen in der DNA eines Patienten führen. Diese Mutation kann dann krebsartig werden.

Aus diesem Grund verwenden Ärzte Röntgenstrahlen sparsam oder zumindest nur dann, wenn dies unbedingt erforderlich ist. In niedrigen Dosen sind Röntgenstrahlen kein Grund zur Angst und können in der modernen Zeit eine lebensrettende Medizintechnik sein.

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Alternativen zu Röntgenstrahlen

Wenn Sie keine Röntgenaufnahme machen möchten, weil Sie sich Sorgen über die potenziell schädlichen Auswirkungen machen, gibt es nur wenige Lösungen. In vielen Fällen kann Ultraschall dazu beitragen, Beschwerden unter der Haut zu untersuchen, aber nicht immer.

Ultraschall, auch als Sonographie bezeichnet, ist im Wesentlichen die beste Option, um Röntgenstrahlen zu vermeiden. Diese Bildgebungstechniken senden Schallwellen mit höheren als hörbaren Frequenzen durch Ihren Körper. Gescannte Körper sind in keiner Weise von diesen Geräuschen betroffenWellen, was ein großer Vorteil ist.

Das Ultraschallgerät wartet dann auf Änderungen in der Schallwelle und überwacht verschiedene Renditen, um ein Livebild der darunter liegenden Elemente zu erstellen.

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