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X线应用的的先驱者们

时间:2021-06-29 13:06来源:未知 作者:admin

发现X射线后所引起社会反响


        毫不夸张地讲,伦琴的发现在社会上引起了空前的反响。单单在1896年就涌现了将近一千篇有关X射线的论文。大众化的书籍如《人人能懂的X射线》(Something About X Rays for Everybody),《X射线入门一二三》(The ABCs of X Rays)也在那一年的年初登场了。只要是拥有阴极射线管的人,都纷纷开始拍“X光片”。结果一些在工作中使用电的人士成为了最早的X射线爱好者,这些人士包括摄影师、物理学家和内科医生。伦琴宣布发现X射线之后的几年,在美国和欧洲开始出现X线工作室,开设这些工作室的要么是内科医生,要么是新技术的爱好者。但当时的X光设备功率小,不可靠,又难以校准,因此说的好听一点,设备之间连拍摄结果都不能做到统一。
 

继伦琴发现X射线之后的一年内,公众都认识到了这种“新的射线”。 Come in pleasure and have your hand x-rayed 请进,给你的手照张像
http://learningradiology.com/museum/hallofhypehome.html (google)



The public lines up for Thomas Edison's public demonstration of x-rays X射线工作室邀请客人参观,通过面向公众的荧光演示活动,爱迪生普及了X射线
(Google)http://learningradiology.com/museum/hallofhypehome.html


 
       当时对于X射线,群众对其趋之若鹜,始终热情高涨,其中美国最顶尖的发明家托马斯·爱迪生也起到了推波助澜的作用。1896年,爱迪生指使他的助手们拿差不多八千种物质来做试验,看哪一种暴露在X射线下的时候,发出的荧光最明亮。1896年5月,他为在纽约举行的国际电气化展览设计了一场伦琴射线演示活动,络绎不绝的客人们亲眼目睹自己的骨头在荧光屏上显示出来,个个儿都吃惊地张大了嘴(上图)。然而作为主办方的爱迪生,拿X射线作文章可不仅限于此,他做了一个小的荧光屏,上面覆盖能发射明亮荧光的钨酸钙,如同当天供人娱乐的实体镜一般大小。这种爱迪生放映机在1896年5月就能在市场上买到了(下图)。
 


可用于家庭荧光透视检查的爱迪生放映机 Bruwer A. J.,《Classic Descriptions in Diagnostic Roentgenology》

 
       与其说爱迪生支持X线摄影,倒不如说他支持的是X线透视成像。他在给凯尔文博士(Lord Kelvin)的一封电报中声称:“钨酸钙的荧光效果棒极了!……它使得摄影技术变得可有可无”。然而这一武断的宣言也没能阻止他制造和销售他的全套爱迪生X射线装置(图3.5),这一装置技能用于荧光成像也能用于X线拍照。
 

竞赛正在展开


       伦琴发现X射线后的几个月,大西洋两岸的调研人员疯狂地致力于重复他的发现以及拍摄X光片。历史上出现了这样的场景:大家为谁是继伦琴之后第一个拍出X射线照片的人而争得不可开交,当然这也不足为奇。苏格兰工程师阿兰·坎贝尔·斯温顿(Alan Campbell Swinton)于1896年1月16日展出了两张X线底片,而他声称他的第一张X线片是于1月7日拍摄的。1月13日,德国的精神病医师莫里茨·贾斯特罗伍兹(Moritz Jastrowitz)在柏林的一次讲座中出示了一张X线底片,而紧随其后的有俄国的N. G. 伊格罗夫(N. G. Egorov)(1月16日),法国人奥丁(Oudin)和巴泰勒米(Barthelemy)(1月20日)以及意大利人安吉洛·巴特力(Angelo Batteli)(1月25日)。
 
       在美国,第一张X线片之争在哈佛大学和耶鲁大学之间展开。1896年1月27日,耶鲁大学物理系的亚瑟·莱特(Arthur Wright)把一张覆有纸板的胶片放在阴极射线管下。他在纸板上放了一支铅笔,一把剪刀,和一枚二角五分的硬币。照射十五分钟之后,他获得了一张“放置的物体的极其清晰的影像”(图3.6)。关于他的成就的报道发表在2月1日的《工程和矿藏杂志》(Engineering and Mining Journal)上,距离该次实验仅4天。幸运的是在1896年,出版物的拖延还不是个大问题,因为哈佛大学的Jefferrson物理实验室的负责人约翰·特罗布里奇(John Trowbridge),于次日,也就是1896年2月2日,在《纽约日报》上记载了他成功拍摄X光片的事迹。
 
Arthur Wright画下了1896年他的放射影像装置的简图 Arthur W. Wright put various objects under an x-ray.
https://en.wikipedia.org/wiki/Arthur_Williams_Wright(google)

      正当哈佛大学和耶鲁大学在为实验室的排名一较高下时,另一所常春藤联盟的高校,达特茅斯,正在谱写新的医学史。一位熟知阴极射线管的天文学家Edwin Frost,在他弟弟,物理学家Gilman Frost的请求下,为他的一位病人骨折的手臂拍摄了X光片。因此,在1896年2月3日,Eddie McCarthy 的左前臂被暴露在射线管下长达20分钟。诊断结果(尽管有些模糊)标志着美国放射医学的起始。


 

 

放射学成为一门专业



       随着成功运用X线诊断骨骼急症,发现异物和治疗肿瘤的报道越来越多,X线用于医学诊断和治疗的价值也日益凸显。1896至1914年间,也就是所谓的“气管时代(Gas Tube Year)”,非医师人士操作X线拍照的比例日益减少。伦敦的 Sidney Rowland 被认为是第一个放射学家,早在1896年2月,他就建立了带有X射线装置的私人办公室。尽管直到1897年Rowland才开始活跃在放射医学领域,他的出名之处还在于他创办了第一本完全关于伦琴射线的杂志——《X射线照相术医学档案》(下图)。 



google 搜索中可以看到许多关于他的描述 众多有关X线研究书籍中的第一本

Sidney Rowland 第一个放射影像专业医师,第一个编辑放射学专著的人 


       竞争美国第一位放射学家头衔的人士中,还有一位是波士顿的Francis H. Williams 。被许多认为最有资格被冠以这一称号。他完美的背景使他足以胜任放射学应用先驱的使命。他获得过麻省理工学院的学位,还拥有医学学位。早年的放射学家很少有人精通物理学家或工程师的术语,而Williams完全适合充当一位跨学科的学者,将临床医学和物理学定理联系起来。证据就是,1896年5月,他在麻省理工学院的同事Charles Norton和Ralph Lawrence就已经为他提供了只需照射0.2秒的X线设备。

Francis H. Williams Francis H. Williams 在工作

       Williams 充分运用了这些强有力的工具,他详细描述了X线拍照和透视的技术要领,以便于内科医生在实践中使用(下图)。最令人印象深刻的是他对于正常和疾病状态的胸部透视进行了完整的基本描述。Williams还描述了肺炎、肺结核、动脉瘤、胸膜腔渗出、肺水肿、肺气肿和肿瘤(下图)。1897年他简练地回顾总结了自己的经验:

       在透视的荧光屏上我们可以看到正常肺的透亮度。通过对比可以发现偏离正常的两种情况。首先,胸部的某个特定区域可能比正常情况要暗,这是由于结核、肺炎、新生物或胸腔和心包积液导致的密度增高。第二,胸部的某个特定区域可能比正常情况要亮,这是由于密度降低,如肺气肿时肺内气体量增多,又或是气胸时,进入胸腔的气体量增多,压迫取代肺组织。


Francis H. Williams 正在进行他的其中一项专利胸腔透视检查


Francis H. Williams 手绘透视下肺炎示意图 Francis H. Williams 诊断并标记出一例胸主动脉瘤

 
 
       Williams在胸部透视成像方面的贡献具有里程碑的意义,除此之外他还在放射线异物定位、肾与膀胱结石的检出,以及放射安全等领域作出了杰出贡献。他在1901年出版的著作《The Roentgen Rays in Medicine and Surgery》(伦琴射线在内外科的应用),是美国放射学史上的第一本主流教材。继伦琴之后,医学界的著作提到他时,均称Williams 在放射学的经验,观察的精确度和阐释的清晰度方面,足以作为同行的表率。
 

Williams Rollins和放射安全的开端


       作为Francis H. Williams的姐夫,波士顿的内科医生及牙医Williams Rollins(下图)的事迹,说明早期的放射学先驱有的是一家人。他对于机械有着强烈的爱好,做出了牙科X线透视这一创举,还制订了很多方案来改进X线照片的质量,包括使用图像加强的屏幕,以及X线校准光圈等。

      “视-听结合”的伟大创意,也就是将透视显像屏与听诊器结合起来,正是他杰出创造能力的体现。然而说到他最卓有远见的贡献,当属放射安全性。尽管到1896年3月,已经有和X射线有关的烧伤样溃疡性皮炎的报道出现,科学界对于这种现象是否由X射线所造成各执一词,意见分歧极大。



Williams Rollins

 
       1896年,波士顿的X线设备生产商G. A. Frei提出了一个特别引人注意的理论。他声称皮肤损伤“绝非由X线照射所致”。他把这种损伤归咎于为激励射线管的电气设备。他的著作标题采用了决然的口吻,《X Rays Harmless with the Static Machine》(静电仪器绝不会造成X线损伤)。他断言,“我们的皮肤出现问题,完全是因为我们用了传导线圈…因为当我们使用静电设备的时候就观察不到这样的结果”。这种观点可真是相当实用,因为Frei的公司正是生产静电仪器的。与之相比,著名研究人员Nikola Tesla 可不会有这一类的偏见,可是他同样在1896年的晚些时候,坚称造成皮肤损伤的罪魁祸首是电场效应而非X射线。“关于对皮肤造成的损伤效应,与伦琴射线没有任何关系,只是由接触皮肤表面时产生的臭氧导致的”。
 
       X射线无害论在科学界成为了主流思想,依然竭力呼吁大家警惕X射线危害的先驱们,必须得有很高的声望,他们的呼声才会得到众人的重视。Elihe Thomson 就是这样一个先知,他于1896年11月有意将自己的小指暴露于静电X射线管下一个半小时,紧接着皮肤就被严重烧伤了。这件事使得Frei先生的论点再无出头之日。
 
       5年之后,Williams Rollins 给《Boston Medical and Surgical Journal》(波士顿内外科杂志,如今的《新英格兰医学杂志》)的主编写了一封短信,题目并不吉利:《X-Light Kills》(X射线是种杀人利器)。这着实给人们当时的观念造成了很大的撼动。在那封信中,他举了个例子:把豚鼠放在隔绝电场的密闭盒子里,用X射线照射,就能造成豚鼠死亡。这个实验结果不仅推翻了Nikola Tesla的论断,也把一个一直被人们忽略的严重问题摆到了众人面前:被X线杀死的豚鼠身上没有肉眼可见的烧伤。也就是说接受一定剂量的X射线,尽管没有造成皮肤损伤,也不见得就是安全的。
 
        来自放射学机构的反应十分迅速,两周之后同一专栏刊登了一封回信,一场对X射线危害程度各执己见的两派之间的文字之战就此展开。德高望重的放射学先驱Ernest Godman 曾经斥责过Elihe Thomson 的自我献祭式的实验,而他的文章的标题也同样让人感到不容置疑:《No Practical Danger from the X Ray》(X射线在实际操作中绝无危险性)。“像《X-Light Kills》(X射线是种杀人利器)这样耸人听闻的标题会给人留下错误的印象”,他在文中说道,“X射线在各大医院中每天都会被使用,也没人听说有什么损伤性的结果,这个论据比两只豚鼠的死亡可有力多了”。在他1902年的论文《The Cases of Accidental X-Ray Burns Hitherto Recorded》(迄今报道过的偶然性的X射线烧伤案例)中,他又重申了这一观点:

      “医学报刊中过分夸大了X线造成损伤的事故比例……X线损伤的机理至今为止人们还未完全了解。应该是和……密切相关的某种能量。从……末端辐射出的X射线和它的放射性……目前没有很好的证据证实皮肤表面未受创即可造成深部组织的损伤。”
 
      Williams Rollin 依然坚持他的观点,在他编纂的1904年版的《Notes on X-Light》(X射线注意事项)中,他整理出了他的“X线准则”(下图),认为用于照射病人的射线量应当尽可能的小,而观察者应当完全避免接受射线。不久之后降临到早期放射学家身上的噩运使他的警告变得极有说服力。
 

该书于1904年出版,但是并没有公开出版,威廉姆斯·罗林斯将其深入的观察和自己深刻的见解以及他本人对放射影像和放射安全的顾虑写进了此书。有后人撰文纪念这位放射安全防护的先驱

 

人们尝到了放射损伤的苦头



        对于某些人来说,这个劝告来得太迟了。Thomas Edison的助手Clarence Dally的悲惨命运已经广为人知。然而真正使刚起步的放射科学遭受重创的是许多内科医生的相继死亡,Walter Dodd 就是一个很典型的案例(下图)。他十八岁的时候,在哈佛大学的Boylston化学实验室做辅助管理工作。Thomas Edison边打工变边上学,1892年,他二十三岁的时候,被曼彻斯特总医院任命为助理药剂师。到了1896年他已经是该医院的总药剂师和权威的X射线摄影师了。

美国伦琴射线的殉道者的皮肤溃疡治疗方案非常悲惨,一次次的癌变和一次次的植皮,一次次的截指

 
 
       1896年初,第一台X射线球来到哈佛大学(下图)。后来成为知名神经外科医生,而当时还是实习医生的 Harvey Cushing),以及上文提到的,竭力鼓吹X线无危险性的Ernest Godman,两人拍了第一张X光片。Harvey Cushing 离开之后,X光机就归摄影系所有了,也就落到了Walter Dodd手上。仅仅八个月之后他就得了严重的放射性皮炎,随后数年内进展到了严重的溃疡。在之后的四年里,他的皮肤多处发生了癌变。伦琴射线的殉道者的治疗方案相当悲惨,包括一次又一次的皮肤移植,然后是一系列的截肢手术,把手指头和手掌一段一段地削掉。Walter Dodd在1900年,他三十二岁的时候进入医学院学习,于1908年获得了医学学位。随后他很快回到了曼彻斯特总医院担任放射学家,并成为哈佛医学院的‘X射线运用指导’。1915年,第一次世界大战时期,接受了更多次手指截除和愈合不良的手术的Walter Dodd自愿以放射学家的身份去了法国。他无私的精神,在他身前并没有得到回报。1916年12月,他死于癌症转移。
 
放射影像学来到了麻省总医院
 

 
        波士顿并非放射学早期工作和该工作造成悲惨结局的唯一城市。蒙特利尔的John Cox,圣路易斯的Russel Carman,他在后来又去了罗彻斯特和明尼苏达,纽约的Lewis Cole,芝加哥的Wolfram Fuchs,以及费城的George Pfahler,Mihran Kassabian和Charles Leonard,均致力于将X射线应用于到医学,使放射学家成为医学家族群的一份子。
 
     Charles Leonard(图3.19)在1908年的美国伦琴射线学会(ARRS)会议中报道了他本人亲身经历的放射线伤害,他曾经对X线的潜在危害性持怀疑态度,但到了1907年,剧烈疼痛的烧伤和皮肤溃疡使得他不得不改变了他的看法。他关于自身经历的报告充满了先知一般悲悯的宿命论观点,因而十分震撼人心。他对很多伦琴射线殉道者英勇地忍受多次手术的折磨一事提出质疑。“在死于X线导致的皮炎的人的名单中,我发现所有的人都多次接受过手术。他们全都不在人世了,这说明手术不能改善疾病的预后。这些手术只会使这些早期放射学家的精英的职业生涯和生活提前结束。”
 
Charles Lester Leonard American Martyre of radiology 美国放射学的殉道者


 

剑走偏锋的人


        正如 Emerson 所言,所谓历史只是一家之言。放射学家们在那羽毛未丰的年代也正是如此。William Morton是一位放射学家的先驱,他常常偏离自己的主要任务而打起擦边球来。William Morton生于一个著名的医生世家,他本人接受训练而成为了一名神经科医师。在电疗学方面说话很有分量。在他的《Electrostatic Currents and Cure of Locomotor Ataxia, Rheumatoid Arthritis, Neuritis, Migraine, Incontinence of Urine, Sexual Impotence, and Uterine Fibroids》(静电电流和运动性共济失调、风湿性关节炎、神经炎、偏头痛、尿失禁、性功能障碍和子宫纤维瘤的治疗)等论文中,他特别推崇静电的治疗效果。他对电气设备十分熟悉,这使得他能够轻易转变成一名放射学家。William Morton是一位很有远见的研究人员。他预见到这种新的射线可以被用于鉴别动脉和其他组织的钙化,还认识到胃肠道中的气体的重大意义——它们可以作为天然的对比剂。1896年,William Morton拍摄了美国第一张的牙科X光片,还写了一本关于X射线的著作,这是内科医生中的第一人。二十世纪初他把注意力转向了癌症的X线和放射治疗。

William James Morton (1845–1920). Author of America’s first X-ray textbook



William James Morton (1845–1920). Author of America’s first X-ray textbook


William Morton 和他的工程师

 
        1904年,各大报刊在标题中大肆鼓吹,宣称William Morton能够治愈癌症(图3.20a)。他由于发明了“闪光液疗法”而为人们所肯定。病人喝下一种在放射线照射下会发出荧光的液体,之后用X光或放射线照射靶器官,使之沐浴在内部生发的荧光中(图3.20b)。不幸的是这并不是威廉·莫顿唯一的糟糕主意,1913年他由于参与欺诈性的采矿计划而被投入监狱。

在“闪光液疗法”广受追捧荣耀下的William Morton “闪光液疗法”治疗操作示意。

  

后记



1910年,美国伦琴射线学会(ARRS)成员做了一项调查,结果显示绝大多数放射学家的先驱都是在1896年至1903年间获得医学学位的年轻人。X-ray已经从开始无论什么职业都可以“玩”的玩家。逐渐开始回归到医学本身。直至伦琴发现X线14年后,学会成员中只有百分之二十七公开宣布要限制自己在放射学领域的工作,而百分之四十的人依然在从事医疗实践。但正式训练怎么说也是草率匆忙的(图3.21)。

放射照相技术员、放射学家,以及放射治疗学家只需要6周

  
        早期的放射学家可供参考的教材和杂志少得可怜,他们只有依靠经验总结和反思来获得经验和技术。当透视或是X线平片给出的结果模棱两可时,放射学家就会参加接下来的手术或尸检。放射学研究在解剖学和病理学的支持下得到了深化。这条路走的如此艰辛,充满了反复尝试和失败的过程,而当时的工具与现在的相比就像远古时代的燧石刀具一样原始,因此早期放射学的先驱们能够创造出这么持久而充满活力的医学专业,不得不让我们从心底由衷地赞叹。
 
 

爱迪生和新的光源



       托马斯·爱迪生早在1895年1月就开始了关于X射线的实验,而然他的工作引起公众的注意是在1896年2月5日,在他收到了出版界巨头,纽约日报的William Randolph Hearst的电报之后。电报内容如下:“请允许我有个不情之请:您可否着手制造一张人脑的阴极射线图像呢?……”。成群结队的记者聚集到爱迪生在新泽西的West Orange的实验室。然而2月12日,他的助手的头部被暴露在阴极射线之下长达一个小时,产生的图片上只有一团轮廓弯弯曲曲的阴影。懊恼不已的发明家在2月14日的纽约日报分刊上解释说“头颅的骨性结构形成了难以透过的障碍”。即使是爱迪生先生也没能预见到将来的计算机断层扫描。
 
       家用透视机并不是托马斯·爱迪生关于把X射线向公众销售的唯一计划。他期待他的X射线灯泡(一个包裹了能发出荧光的钨酸钙外壳的标准X射线管)会更加吸引人们的眼球。不幸的是,爱迪生的得力助手Clarence Dally(下图),为了让X射线管火起来,并承担测试射线管的人,得到严重的放射性烧伤和皮肤溃疡。爱迪生先生用他特征性的实用主义口吻评价道:“……我开始着手制造一批这样的灯,可是我很愧疚发现这种射线对我的助手Dally先生产生了毒害作用。他的肌肉开始溃疡。随后我得出结论这种射线不会成为一种大众性的光源,因此我放弃了对它的研究。”Dally接受了144次失败的植皮手术,以及双臂的截肢手术,最终还是死于皮肤癌的转移。
 
 
Clarence Dally 有一个美国放射学的殉道者  


 
 
爱迪生为Clarence Dally(背后)进行X线照相。

 

 放射能量的阴暗面



        Williams Rollin被称为早期放射安全的“神圣保护人”再合适不过了,因为他极有远见地提出了告诫,认为病人和X射线工作者应该一视同仁地受到保护。不幸的是他从提出建议到后来并没有做到善始善终(下图)。当这种新射线的灭菌作用被发现之后,他把它当作一种改造基因组使之更符合自己意愿的理想和无痛的方式。关于放射优生学的论文一时间泛滥成灾,为早期放射学的光彩增添了些许污点。这种工艺学的“种族塑形”的观念于第二次世界大战之前在美国和德国有所复苏。
 
 
Williams Rollin 无法抵制社会上工程化地使用新射线的主张。


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