Открытия, которые изменили мир

К несчастью, годы незащищенного контакта с рентгеновскими лучами в итоге погубили первых исследователей. В 1921 г., после смерти двух знаменитых рентгенологов Европы, в New York Times появилась статья, посвященная опасности прямого рентгеновского облучения, со списком всех рентгенологов и техников, погибших и пострадавших в 1915–1920 гг. Многие из них, как и Дэлли, перенесли множество операций и ампутаций в тщетных попытках остановить распространение рака. Некоторые перед лицом неизбежного вели себя героически. Пострадавший от ожогов лица и перенесший ампутацию пальцев доктор Максим Менар, глава «электротерапевтического» отделения одной из больниц Парижа, по слухам, сказал: «Если икс-лучи прикончат меня, по крайней мере я буду знать, что с их помощью я спас других людей».

В итоге переосмысление природы рентгеновских лучей и их воздействия на живой организм помогло людям более трезво оценить степень риска. Как нам известно, рентгеновские лучи — разновидность световых волн (электромагнитного излучения). Они обладают запасом энергии, достаточным для отделения электронов от атомов и тем самым изменения клеточных функций на атомарном уровне. Таким образом, проходя сквозь тело, лучи могут воздействовать на клетки одним из двух основных способов: уничтожить либо повредить их структуры. Уничтожение клеток вызывает кратковременный неблагоприятный эффект: ожоги и выпадение волос. Но если рентгеновский луч «всего лишь» повредит ДНК, не уничтожив при этом саму клетку, та будет продолжать делиться и передаст мутировавшую ДНК дочерним клеткам. Годы или десятилетия спустя эти мутации могут привести к развитию опухоли.

К счастью, к 1910 г. скрытая опасность рентгеновских лучей была широко признана, и врачи и ученые начали активнее пользоваться защитными очками и фартуками. Оставив позади этот мрачный этап, рентгеновские лучи смогли устремиться к более ясному и безопасному будущему.

Веха № 6

Прыжок в современность: горячая трубка Кулиджа

Вскоре после того, как Рентген объявил о своем открытии, ученые, последовавшие по его стопам, начали обдумывать способы технического усовершенствования рентгеновского оборудования, чтобы получать более четкие снимки, уменьшить длительность облучения и сделать так, чтобы лучи глубже проникали в тело. Сделать снимок кисти было легко: рука сравнительно плоская, тонкая, и ее легко держать неподвижно длительное время. Однако запечатлеть органы, расположенные глубоко внутри, в грудной или брюшной полостях, намного сложнее. Технические усовершенствования позволили рентгенологам первого десятилетия получить снимки внутренних органов, но главными сдерживающими факторами оставались качество изображения и длительность облучения. А они зависели в основном от технических характеристик самой рентгеновской трубки.

Основной проблемой ранних трубок, вроде трубки Крукса, оказалось то, что они не были вакуумными. В них уже содержалось какое-то количество молекул газа. В этом были свои плюсы и минусы. С одной стороны, молекулы газа были необходимы для создания лучей, учитывая, что их столкновение с катодом создавало катодные лучи, которые, в свою очередь, сталкиваясь с анодом, создавали лучи рентгеновские. С другой стороны, остаточные молекулы газа обусловливали проблему: при многократном использовании они меняли состав самой стеклянной трубки и нарушали ее способность генерировать лучи. Чем больше лучей вырабатывала трубка, тем меньше становилась их интенсивность, что приводило к более низкому качеству изображения. В результате трубки со временем становились непредсказуемыми. Однажды Вильгельм Рентген даже отметил в письме: «Я не хочу связываться ни с чем, имеющим отношение к свойствам трубки, потому что эти предметы еще более капризны и непредсказуемы, чем женщины».

Для компенсации технических недостатков первых рентгеновских трубок было предложено немало остроумных изобретений, однако переломный момент — который некоторые специалисты называют «единственным важным событием в истории рентгенологии» — наступил лишь 20 лет спустя. В 1913 г. Уильям Кулидж, работавший в исследовательской лаборатории компании General Electric, разработал первую так называемую горячую рентгеновскую трубку, которую позже назвали трубкой Кулиджа. Опираясь на свои предыдущие исследования, Кулидж догадался, что можно сделать катод из вольфрама, имеющего самую высокую температуру плавления из всех металлов. При нагревании вольфрамового катода путем пропускания через него электрического тока низкого напряжения вокруг катода образовывались свободные электроны, которые при включении тока высокого напряжения с большой скоростью устремлялись к аноду в виде катодных лучей. Чем сильнее был нагрет катод, тем больше лучей можно было получить. Таким образом, создание катодных лучей с помощью тепла, а не столкновения молекул газа позволяло работать в идеальном вакууме.