Медицинская радиология. Основы лучевой диагностики и лучевой терапии - часть 1

1. ЧТО ТАКОЕ «МЕДИЦИНСКАЯ РАДИОЛОГИЯ»

Определите значение слов, и Вы избавите свет от поло-

вины его заблуждений.

Рене Декарт

Мы — жители планеты Земля. Все живое на ней существует и развива-

ется в постоянном взаимодействии с излучениями и упругими колебания-
ми. Излучения и жизнь неразрывны!

Медицинская радиология — область медицины, разрабатывающая тео-

рию и практику применения излучения в медицинских целях. Меди-
цинская радиология включает в себя две основные медицинские дис-
циплины: лучевую диагностику (диагностическую радиологию) и лучевую

терапию (радиационную терапию).

Лучевая диагностика — наука о применении излучений для иссле-

дования строения и функций нормальных и патологически изменен-

ных органов и систем человека с целью профилактики и распознава-
ния заболеваний.

В состав лучевой диагностики входят рентгенодиагностика, радио-

нуклидная диагностика, ультразвуковая диагностика и магнитно-резо-
нансная визуализация. К ней также относят такие нечасто применяемые
методы исследования, как термография, СВЧ-термометрия, магнитно-
резонансная спектрометрия. Еще одно очень важное направление лу-
чевой диагностики — интервенционная радиология: выполнение лечеб-
ных вмешательств под контролем лучевых исследований.

Роль лучевой диагностики в подготовке врача и медицинской практике

непрерывно возрастает. Это связано с созданием в стране диагностических
центров, вводом в строй крупных городских, областных и республиканских
больниц, оснащенных новейшей аппаратурой, а также быстрым развитием
компьютерных технологий, которые создают предпосылки для получения
высококачественных изображений внутренних органов, включая объемные
(так называемые трехмерные) изображения. Указанные обстоятельства спо-
собствуют созданию новой системы медицинской диагностики, объединяю-
щей все существующие способы получения изображения органов человека.

Лучевая терапия — это наука о применении ионизирующих излучений
для лечения болезней. Лучевая терапия располагает большим набором
источников квантового и корпускулярного излучений, обеспечиваю-

щих облучение нужного объема тканей в оптимальной лечебной дозе.
В связи с этим лучевая терапия стала важнейшей составной частью
комплексного лечения злокачественных заболеваний, а лучевые тера-
певты работают в тесном контакте с онкологами, хирургами, химиоте-
рапевтами.

Без радиологии сегодня не могут обойтись никакие медицинские дис-

циплины. Лучевые методы широко используют в анатомии (лучевая нор-

мальная и патологическая анатомия), физиологии (лучевая физиология и па-

тофизиология), биохимии (радиационная биохимия). Изучением действия

ионизирующих излучений на живые объекты занимается радиационная био-

логия - важное направление биологической науки. В связи с развитием

ядерных технологий и широким применением излучений в медицинской

практике, народном хозяйстве и научных исследованиях все большее зна-

чение приобретает радиационная гигиена. К смежным специальностям ра-

диологии можно отнести также все основные клинические дисциплины:

кардиологию, пульмонологию, остеопатологию, гастроэнтерологию, эндо-

кринологию и т.д. Это и понятно: уже давно не найти области изолирован-

ного использования законов и методов патологической анатомии и физио-

логии, терапии и хирургии, стоматологии и радиологии, есть лишь сфера их

взаимного действия.

В этом содружестве дисциплин медицинская радиология занимает об-

ширную территорию. В учебнике мы постарались очертить ее контуры, из-

ложить главные теоретические построения, описать наиболее распростра-

ненные методики и тем самым дать Вам, читатель, в руки путеводитель для

клинической практики. А уж обходить эту страну — «•Медицинскую радио-

логию» — Вам придется самостоятельно. Некоторые захотят стать специа-

листами и заглянут во все углы. Другие будут врачами обшей практики, для

них главное — сведения по радиологии, необходимые в повседневной дея-

тельности врача. Одним словом, «судьба твоих грядущих дней, мой сын, в

твоей отныне воле» (АС. Пушкин).

2. «МИНУВШЕЕ ПРОХОДИТ ПРЕДО МНОЮ...»

Взобравшись на плечи своих предшественников, мы увидим

оттуда, как со сторожевых башен, дальше и яснее.

Амбруаз Паре

Неторопливо, по нынешним меркам, сменялись столетия и неторопли-

во развивалась медицина. И во все времена, в продолжение многих веков

основой врачевания оставался осмотр больного. «Глаз — тот орган чувств,

который приносит нам более всего удовлетворения, ибо позволяет постичь

суть природы...» (Аристотель). Великий Гете в старости уже не мог совер-

шать экскурсии на гору Брокен, описанную им в «Фаусте», но зато часами

созерцал свою коллекцию минералов. Он писал Шиллеру: «Возникает...

мир глаза, который исчерпывается формой и цветом... Если внимательно

последить за собой, я мало пользуюсь помощью других органов чувств». Те-

перь мы знаем, что на зрительный анализатор работают едва ли не три чет-

верти головного мозга.

2.1. Открытие странного мира

Мгновенье длился этот миг,
Но он и вечность бы затмил.

Б. Пастернак

Поразительно, но факт: день рождения медицинской радиологии точно

обозначен в истории - 8 ноября 1895 г. Вечером этого дня в баварском горо-

де Вюрцбурге, в физической лаборатории местного университета профессор

Вильгельм Конрад Рентген, работая с

катодной трубкой, случайно заметил

свечение, исходившее от банки с крис-

таллами платиносинеродистого бария.

Он не мог тогда знать, что начинал про-

рыв научного фронта, прорыв из нашего

зримого мира в невидимый мир фантас-

тических скоростей и энергий, исчезаю-

ше малых длительностей и необычных

превращений, но предчувствие велико-

го, очевидно, охватило ученого. Он не

ушел в тот вечер из лаборатории и на

ближайшие недели стал ее доброволь-

ным узником. В короткий срок с помо-

щью самодельных приборов и остроум-

ных приемов, которые затем были ис-

пользованы в других областях физики,

Рентген настолько полно изучил новое

излучение, что до 1908 г. к установлен-

ным им данным не было добавлено ни-

чего существенного.

В.К. Рентген (1845-1923)

Остановитесь, читатель, и задумай-

тесь над происшедшим! Случайны ли

крупные открытия? Датский физик Эрстед «случайно» установил взаимо-

связь электричества и магнетизма, когда работавший с ним студент заметил

отклонение намагниченной стрелки при пропускании тока по проводнику.

Майкл Фарадей «случайно» заметил отклонение стрелки прибора и сфор-

мулировал закон электромагнитной индукции. Серебряная ложка француз-

ского художника Дагерра «случайно» оказалась на полированной металли-

ческой поверхности, и полученное изображение назвали дагерротипом

(прообраз нынешней фотографии).

И все же прав Луи Пастер: «Случай выбирает подготовленный ум».

Многие ученые до Рентгена работали с катодными лучами, замечали свече-

ние экранов и непонятные темные полосы на фотопластинках (например,

преподаватель физики Бакинского реального училища Е.С. Каменский,

профессор из Праги И.П. Пулюй). Однако открытие совершил Рентген.

Объяснение можно найти в воспоминаниях его ученика, в будущем извест-

ного российского физика А.Ф. Иоффе. Рентген вышел из блестящей клас-

сической школы Кундта в Страсбурге (вот она — роль Учителя!). Воспитан-

никами этой школы были крупные физики, в том числе замечательный

русский ученый П Н . Лебедев, открывший давление света. В школе Кундта

развил свой талант экспериментатора Рентген, здесь он научился тщатель-

ному анализу возможных ошибок и строго продуманной постановке опыта,

стал лучшим экспериментатором своего времени (рис. 1.1).

Историческая заслуга Рентгена состоит в том, что он не прошел мимо

случайно замеченного факта, как многие его коллеги, а подверг его всесто-

роннему анализу и доискался до его причины. Как сказал известный русский

физиолог А.А. Ухтомский, «...бесценные вещи и бесценные области реально-

го бытия проходят мимо наших ушей и мимо наших глаз, если не подготов-

лены уши, чтобы слышать, и не подготовлены глаза, чтобы видеть...».

Рис. 1.1. Лаборатория В.К. Рентгена в университете г. Вюрцбурга.

Легенда о «случайном» открытии рентгеновского излучения весьма жи-

вуча. Однако ее нетрудно поколебать. В июле 1896 г. Рентген объяснил

своему коллеге, почему он использовал экран, покрытый платиносинеро-

дистым барием: «В Германии мы пользуемся этим экраном, чтобы найти

невидимые лучи спектра, и я полагал, что платиносинеродистый барий

окажется подходящей субстанцией, чтобы открыть невидимые лучи, кото-

рые могли бы исходить от трубки».

Любопытно, что общественность узнала об открытии Рентгена из газет-

ной статьи. Рентген представил научному обществу первое сообщение о

новых лучах, но доклад ученого был отложен в связи с рождественскими

каникулами. Однако он не удержался и вместе с рождественским поздрав-

лением разослал сослуживцам открытки с рентгеновским изображением

кошелька с монетами, связки ключей в деревянном ящике и кисти руки.

Снимок кисти своей жены Рентген сделал 22 декабря 1895 г. Сохранилось

письмо одного из профессоров, получивших поздравление. Он писал:

«Какой фантазер Рентген, мы давно знаем, но теперь он, по-видимому, со-

всем с ума сошел. Он утверждает, что видел скелет собственной руки».

Один предприимчивый молодой человек выпросил эти фотофафии и отвез

их в Вену, где его отец был редактором газеты «Die Presse», и 5 января

1896 г. на первой полосе этой газеты появилась большая статья «Сенсаци-

онное открытие».

23 января 1896 г. Рентген выступил с докладом на заседании местного

научного общества. Он сообщил о своем открытии и тут же сделал рентге-

новский снимок кисти председателя заседания — известного анатома

А.Р. фон Кё'лликера. Подумайте, как символично! Делая этот снимок,

Рентген как бы передавал открытие в руки медика. И старик Кёлликер, по-

трясенный, встал и заявил, что за 48 лет пребывания в научном обществе

он впервые присутствует при столь великом открытии. Он провозгласил

троекратное «ура» в честь ученого и предложил назвать новые лучи его име-

нем. Небезынтересно, что на этом историческом заседании присутствовал

русский студент — народоволец В.И. Яковенко, который впоследствии стал

известным земским врачом, а позже — крупным деятелем отечественной

медицины.

После сообщения Рентгена разразилась подлинная научная буря.

Свыше 1200 публикаций появилось только в 1896 г. История науки еще не

знала подобного бума. Имя Рентгена сразу стало известно всему миру, но

он не изменил ни своим занятиям, ни своему относительно замкнутому об-

разу жизни. Он отказался от места президента научного общества, звания

академика Прусской академии наук, дворянства и различных орденов, а

сами лучи до последних лет жизни называл Х-лучами. Он не согласился по-

лучить патент, предложенный Берлинским всеобщим электрическим обще-

ством, заявив, что его открытие принадлежит всему миру и не может быть

закреплено за одним предприятием.

Уместно отметить благородные качества Рентгена, характеризующие

его как выдающегося ученого и человека: глубокий ум, тонкую наблюда-

тельность, скромность, отсутствие корыстолюбивых замыслов. В 1901 г.

Рентгену была присуждена первая Нобелевская премия по физике. Ее де-

нежную часть — 50 000 крон — Рентген передал Вюрцбургскому универси-

тету. Мы можем гордиться тем, что правительство нашей страны первым

увековечило имя ученого. 29 января 1920 г. в Петрофаде на маленькой

улочке, которая называлась Лицейской, а затем получила имя Рентгена,

был открыт первый памятник ученому.

1895 год был весьма примечательным. Вначале А.С. Попов изобрел

радио, летом на улицах европейских городов появились первые автомоби-

ли, а в декабре в Париже загорелся экран первого кинематофафа братьев

Люмьер. Не правда ли, целая серия открытий! Объяснялось это тем, что

вторая половина XIX столетия ознаменовалась бурным развитием естест-

венных наук. Открытие Рентгена было одним из звеньев революционной

цепи и в свою очередь сыграло революционизирующую роль, показав чело-

вечеству путь в атомную эру.

Однако остановимся, читатель. Подобно тому, как Шехерезада при

восходе солнца прерывала свой рассказ на самом интересном месте,

мы на время отвлечемся от прошлого, чтобы рассмотреть предмет от-

крытия Рентгена — рентгеновское излучение — и напомнить о его свой-

ствах.

2.2. Лучи имени Рентгена

Открытие рентгеновских лучей было первым великим

прорывом в область, куда ни один человеческий ум не дер-
зал проникнуть.

Артур Кларк

Рентгеновское излучение занимает область электромагнитного спектра
между гамма- и ультрафиолетовым излучением и представляет собой

поток квантов (фотонов), распространяющихся со скоростью света
(300 000 км/с). Эти кванты не имеют электрического заряда. Масса
кванта составляет ничтожно малую часть атомной единицы массы.
Энергию квантов измеряют в джоулях (Дж), но на практике часто ис-
пользуют внесистемную единицу электрон-вольт (эВ).

Один электрон-вольт — это энергия, которую приобретает один элек-

трон, пройдя в электрическом поле разность потенциалов в 1 вольт. 1 эВ =

1,6 ΙΟ-'

Дж. Производными являются кшюэлектрон-вольт (кэВ), равный

1 тыс. эВ, и мегаэлектрон-вольт (МэВ), равный 1 млн эй.

Рентгеновское излучение возникает при торможении быстрых элек-

тронов в электрическом поле атомов вещества (тормозное излучение) или
при перестройке внутренних оболочек атомов (характеристическое излу-
чение). Тормозное излучение имеет непрерывный спектр, зависящий от
анодного напряжения на рентгеновской трубке. Средняя эффективная
энергия квантов составляет приблизительно V} от максимального напря-
жения, приложенного к трубке. Например, при максимальном напряже-
нии 50 киловольт (кВ) средняя энергия рентгеновских квантов около
30 кэВ, при 100 кВ — 65 кэВ, при 150 кВ — 100 кэВ. Рентгеновское излу-
чение именно в данном диапазоне энергий используют в рентгенодиаг-
ностике.

Рентгеновское излучение обладает рядом свойств, обусловливающих
его значительные отличия от видимого света. Оно проникает через

тела и предметы, не пропускающие свет; вызывает свечение ряда хи-
мических соединений (на этом, кстати, основана методика рентгенов-
ского просвечивания); разлагает галоидные соединения серебра, в том
числе находящиеся в фотоэмульсиях, что позволяет получать рентге-
новские снимки. Важнейшим свойством рентгеновского излучения яв-
ляется способность вызывать распад нейтральных атомов на положи-
тельно и отрицательно заряженные частицы (ионизирующее действие).

В связи с этим понятно, что это излучение не безразлично для живых

организмов, поскольку обусловливает определенные изменения в био-
субстрате.

Рентгеновское излучение широко используют в науке, технике и про-

мышленности, но наибольшее значение приобрело это излучение в меди-
цине, где оно легло в основу одного из ведущих методов клинического
обследования. Однако это «уже совсем другая история», как любил повто-
рять датский сказочник Х.Андерсен, и мы вернемся к ней позже.

2.3. Звездный час Беккереля

Как бы ни было разнообразно воображение человека, при-

рода еще в тысячу раз богаче.

А.Пуанкаре

Стокгольм, 10 декабря 1903 г. В зале Шведской академии наук, на том

месте, где 2 года назад стоял Рентген, находился невысокий человек, тоже

физик, но из Франции — Анри Беккерель. Король Швеции вручал ему дип-
лом лауреата Нобелевской премии. О чем думал Анри Беккерель в эти ми-
нуты душевного волнения, когда перед человеком порой проходит вся его
жизнь?

Может быть, в памяти Анри Беккереля возник на мгновение образ деда —

члена парижской Академии наук Антуана Беккереля. Красота светящегося
ночного моря в Венеции заставила его еще в молодости задуматься над уди-
вительным явлением люминесценции — способности некоторых веществ
светиться в темноте после воздействия на них видимого света. С тех пор эта
проблема стала чуть ли не фамильным достоянием семьи Беккерелей. Или
мысль Анри Беккереля обратилась к тем уже далеким дням, когда вместе с
отцом — профессором физики Александром Беккерелем он ставил первые
опыты по изучению люминесценции солей урана. Уже тогда он знал, что
эти соли светятся в темноте, если их предварительно подвергнуть действию
солнечных лучей. А может быть, ему вспомнился период научного поиска и
вдохновения, охватившего физиков всего мира после открытия Рентгена и
побудившего многих ученых возвратиться к загадочному явлению люмине-
сценции. Научный мир тогда был словно заражен лихорадкой открытий —
поиском таинственных излучений. Именно Анри Беккерель вместе с дру-
гим французским ученым — физиком, математиком и философом Анри

Пуанкаре — предположил, что «Х-лучи» могут испускаться фосфоресциру-
ющими веществами.

Для своих опытов Беккерель выбрал кристаллы калийуранилсульфа-

та — одного из наиболее сильных фосфоресцирующих веществ. Беккерель
был страстный, но строгий искатель, и даже сильное волнение не могло

нарушить педантичность экспериментатора. Проследите за чистотой его

опытов! Он ставит исходный эксперимент: в полной темноте берет фото-
пластинку, заворачивает ее в два слоя черной бумаги, не пропускающей

видимый свет, и выставляет в окно: пусть весеннее солнце заливает ее лу-
чами. Затем он проявляет пластинку и убеждается, что она не экспониро-
вана. На следующий день Беккерель повторяет опыт, но сверху на плас-

тинку помещает металлический крест, покрытый солью урана. Под дейст-

вием солнечных лучей соль должна сильно светиться. Если она, кроме ви-

димого света (фосфоресценции), испускает невидимое излучение, то

через несколько часов... Скорее проявим пластинку... Успех! На пластин-
ке получено изображение креста, следовательно, урановая соль дает излу-
чение, проходящее через черную бумагу и разлагающее соли серебра в фо-
тоэмульсии, подобно рентгеновскому излучению. Значит, фосфоресци-
рующие вещества испускают не только видимый свет, но и невидимое из-
лучение?

24 февраля 1896 г. Анри Беккерель доложил результаты своих опытов

на заседании Парижской академии наук. Это было предварительное сооб-

щение казалось бы, подтверждающее предположение А. Беккереля и

А Пуанкаре Однако дальше события приняли иной оборот. 2 марта дол-

жен был состояться основной доклад Беккереля Готовясь к нему, ученый

наметил провести новую серию опытов, но 26 и 27 февраля в Париже было

пасмурно и пластинки, подготовленные для эксперимента, пролежали два

дня на полке вместе с кристаллами калийуранилсульфата. 1 марта, нако-

нец выглянуло солнце и, хотя это был воскресный день, Беккерель пришел

в лабораторию, чтобы закончить опыт. Однако основимся на мгновение,

ибо здесь кульминация драмы и торжество мастера! - он не выставляет

пластинки в окно, а проявляет их. Ведь они пролежали долгое время вместе

с солями урана, а это не соответствует условиям прежних опытов. Вот

оно - господство над случаем! Впрочем, Беккерель скажет позднее: «Я сде-

лал новый опыт, который все равно провел бы рано или поздно, когда я

систематически изучил бы формы действия и их продолжительность для

фосфоресцирующих веществ через непрозрачные тела на фотографическую

пластинку». Значит, и случай может быть пойман в ловушку искусного по-

следовательного экспериментатора.

Начал Беккерель с того, что проявил пластинки, полагая, что увидит на

них лишь легкую вуаль. Каково же было его удивление, когда оказалось,

что пластинки засвечены, причем очень сильно. Что это могло означать?

Только то, что соли урана способны самостоятельно, без возбуждения

извне засвечивать фотопластинки. Благодаря чему? Очевидно, вследствие

того, что они испускают невидимые лучи особого рода, проникающие через

черную бумагу. Бесконечной вереницей тянутся новые и новые опыты.

Беккерель устанавливает, что источником излучения является сам уран.

23 ноября 1896 г. на заседании Парижской академии наук Беккерель окон-

чательно прощается с мыслью о связи фосфоресценции и открытого им из-

лучения и называет последнее урановыми лучами. Так теоретическая догад-

ка, пусть и не до конца правильная, послужила толчком к познанию неве-

домого естественного явления природы. «Гипотезы,— писал В. Гете,— это

леса, которые возводят перед зданием и сносят, когда здание готово,— они

необходимы для работника: он не должен только принимать леса за зда-

ние».

Гипотеза о специфических «урановых лучах» была вскоре развенчана.

Оказалось, что способностью испускать проникающее излучение обладает

также торий. Об этом сообщили 4 февраля 1898 г. Берлинскому научному

обществу Г. Шмидт и 12 апреля того же года Парижской академии наук

Мария Склодовская-Кюри. А Резерфорд установил, что так называемые

урановые лучи — это на самом деле смесь излучений. Стало известно, что в

их состав входят а-, β-частицы и γ-излучение.

Итак, Беккерель открыл явление естественной радиоактивности. От-

крытие рентгеновского излучения и естественной радиоактивности —

звенья одной цепи, первые камни фундамента, на котором были постро-

ены и современная ядерная физика, и современная медицинская радио-

логия.

В следующем разделе мы познакомимся со свойствами γ-излучения,

а- и β-частиц.

2.4. Что скрывалось за «беккерелевыми

лучами»?

Глаза, вы видали так много прекрасных

мгновений... Скажите, что краше всего?. —

Шаг вперед — без сомненья

Расул Гамзатов

Излучение, открытое Рентгеном, было названо рентгеновским, поэто-

му излучение, обнаруженное Беккерелем, стали первоначально именовать
беккерелевыми лучами. Однако, возможно, к неудовольствию Беккереля,
это название скоро было оставлено. Оказалось, что новое излучение не-
однородно и представляет собой смесь трех излучений, которым дали
новые «имена» — по первым трем буквам греческого алфавита: α-частица,
Р-частица и γ-излучение.

Альфа-частица (

) — как бы голое ядро атома гелия, состоящее из

двух протонов (р) и двух нейтронов (п). Следовательно, она имеет двойной

положительный заряд и относительно большую массу, равную 4 атомным
единицам массы. Эта частица возникает при α-распаде естественных ра-

диоактивных элементов. В тканях человеческого тела α-частицы пробегают
лишь несколько десятков микрон.

Бета-частица — это либо электрон (е~'), либо позитрон (е

+ 1

). Каждая

β-частица обладает одним элементарным электрическим зарядом: элек-
трон — отрицательным, позитрон — положительным. Масса β-частицы не-
велика, всего '/1840 массы ядра атома водорода. Позитроны образуются при
распаде некоторых искусственных радионуклидов. Происхождение элек-
тронов может быть двояким. С одной стороны, они могут возникать при
распаде радионуклидов. В этом случае энергетический спектр β-излучения
непрерывный с максимумом до 2 МэВ. В мягких тканях человека такие
электроны распространяются всего на несколько миллиметров. С другой
стороны, электроны могут быть получены в ускорителях заряженных час-
тиц в результате термоэлектронной эмиссии. Такие электроны не принято
называть β-частицами. Их энергия может достигать 50—100 МэВ, и они об-
ладают большим пробегом в тканях.

Гамма-излучение — электромагнитное излучение, испускаемое при ра-

диоактивном распаде и ядерных реакциях. В отличие от тормозного из-
лучения спектр γ-излучения дискретный, так как переход ядра атома из

одного энергетического состояния в другое осуществляется скачкооб-
разно. Свойства γ-излучения, как и других электромагнитных излуче-
ний, определяются длиной волны (λ) и энергией квантов (Е). Энергия
γ-квантов находится в пределах от десятков кэВ до десятков МэВ, по-
этому они характеризуются высокой проникающей способностью и

выраженным биологическим действием.

Излучение, содержащее а-, β-частицы и γ-лучи, испускают естествен-

ные радионуклиды — уран, радий, торий, актиний, радон, поэтому на заре
радиологии их использовали в качестве радиоактивных препаратов для ле-
чения больных. Впрочем, их биологическое действие не сразу было оцене-
но. В апреле 1902 г. Беккерель по просьбе Пьера Кюри подготовил пре-

парат радия для демонстрации его свойств на конференции. Он положил
стеклянную трубочку с радием в карман жилета, где она находилась почти

6 ч Спустя 10 дней на коже под карманом появилась эритема, а еще через
несколько дней образовалась язва, которая долго не заживала. Встретив-
шись с Пьером и Марией Кюри, Беккерель сказал: «Я очень люблю радий,
но я на него в обиде».

Шутка Беккереля не была случайной. Остроумие находится в родстве с

научной мыслью. Юмор свойствен ученым, в том числе физикам и меди-

кам-радиологам. «Веселый куплет может опрокинуть трон и низвергнуть
богов»,— говорил Анатоль Франс.

Ученые шутят

Рентген не был лишен чувства юмора. Однажды он

получил письмо, автор которого просил выслать ему

•несколько рентгеновских лучей» и инструкцию, как

ими пользоваться. В прошлом он был ранен револь-

верной пулей, но для поездки к Рентгену у него, ви-

дите ли, не было времени. Рентген ответил так: «К

сожалению, в настоящее время у меня нет Х-лучей. К

тому же пересылка их — дело очень сложное. Посту-

пим проще: пришлите мне вашу грудную клетку».

2.5. Наступление продолжается.

Врачи следуют за физиками

Самое большое достоинство хорошо выполненной работы

в том, что оно открывает путь другой, еще лучшей рабо-

те... Цель научно-исследовательской работы — продви-

жение не ученого, а науки.

А.Лоуэлл

В течение полувека после открытия рентгеновского излучения и естест-

венной радиоактивности стремительно развивалось наступление физиков
на тайны микромира. Одно открытие влекло за собой другое. Сообщение

А. Беккереля определило научную судьбу Марии Склодовской-Кюри. Она
установила странный факт: урановая и ториевая руды оказались более «ра-
диоактивными» (предложенный ею термин), чем чистый уран или торий.

М.Склодовская-Кюри предположила, что в урановой руде должны содер-

жаться очень радиоактивные примеси.

В оборудованной на собственные средства примитивной лаборатории

М. Склодовская-Кюри и ее муж Пьер Кюри в продолжение 2 лет с порази-

тельным упорством вели работу по выявлению этих примесей. «В этом
скверном сарае,- вспоминала М. Склодовская-Кюри,- прошли лучшие,
счастливые годы нашей жизни, целиком посвященные работе Часто я тут

же готовила себе и Пьеру что-нибудь поесть, чтобы не прерывать опытов.
К вечеру я падала от усталости». Урановая руда была получена супругами
Кюри в небольшом чешском городке Якимово. Она имела сложный состав

и содержала большое количество элементов: серебро, висмут, барий, сви-

нец и др. Каково же было изумление ученых, когда выяснилось, что выде-

ленные ими из руды фракции бария и висмута также были радиоактивны-

ми, хотя чистый барий и висмут такими свойствами не обладают. Дальней-

шую гигантскую работу супругов Кюри историки охарактеризовали как ве-

личайший научный подвиг. Переработав около 7 τ руды, они получили

около 1 г нового элемента, который оказался в I млн раз активнее урана.

Этот элемент был назван ими «радий», что в переводе на русский язык оз-

начает «лучистый». Открытие радия и исследование его излучения явились

новым этапом в развитии атомной физики. «Великий революционер —

радий»,— так называли его ученые в начале XX в. Супруги Кюри были

удостоены Нобелевской премии по физике. Затем ими был открыт элемент,

испускавший еще более интенсивное излучение, чем уран (в 10 млрд раз).

Он был назван полонием в честь Польши — родины М. Склодовской-

Кюри. В 1911 г. ей была присуждена вторая Нобелевская премия, на этот

раз по химии. В последующие годы были обнаружены все другие элементы,

способные к самопроизвольному распаду. Они были названы естественны-

ми радиоактивными веществами.

А следом за авангардом физиков продвигался фронт врачей, инженеров

и конструкторов, пытавшихся использовать новейшие достижения теории

для практических медицинских целей. Применение в медицине рентгенов-

ского излучения, как уже указывалось выше, началось в 1896 г. Первона-

чально рентгеновские снимки производили главным образом для распозна-

вания металлических инородных тел, переломов и болезней костей. В даль-

нейшем были разработаны способы рентгенологического исследования

сердца, легких, желудка и других органов. Одновременно исследователи

приступили к глубокому изучению биологического действия рентгеновско-

го излучения и излучения радиоактивных веществ. В 1896—1899 гг. появи-

лись первые сообщения об успешном применении рентгеновского излуче-

ния для эпиляции (удаления волос) и лечения некоторых дерматозов, а

также о попытках провести рентгенотерапию опухолей различных внутрен-

них органов.

Дальнейшие физические и радиобиологические изыскания открыли

новые возможности для развития медицинской радиологии. Исключитель-

ное значение имели работы Э. Резерфорда. В 1919 г. путем бомбардировки

ядер атомов азота α-частицами он добился превращения их в ядра атомов

кислорода, т.е. превращения одного химического элемента в другой. Полу-

шутя, полусерьезно мы можем назвать Э. Резерфорда алхимиком XX в.

Ученик Э. Резерфорда академик П.Капица вспоминал, что его шефа про-

звали крокодилом. По-видимому, потому, что он всегда целеустремленно

продвигался вперед и не мог, как и крокодил, двигаться назад. В 1920 г.

Э. Резерфорд на заседании Британской ассоциации содействия развитию

наук высказал предположение, которое, как это нередко случается в науке,

не было понято и оценено современниками. Ученый предположил, что в

созданной им модели ядра атома существует некая гипотетическая частица,

которая по массе равна протону (протон тоже был открыт Э. Резерфордом),

но в отличие от него не имеет заряда. Эту частицу Э. Резерфорд предложил

назвать нейтроном. В эксперименте нейтрон обнаружил Д. Чедвик — уче-

ник Э. Резерфорда. Открытие нейтрона позволило немецкому ученому

В. Гейзенбергу и независимо от него российскому ученому Д.Д. Иваненко

создать теорию строения ядра, которую в течение многих лет использовали
в физике и радиологии.

Поворотным пунктом в развитии ядерной физики явилось открытие

искусственной радиоактивности супругами Ирен и Фредериком Жолио-
Кюри С целью получения нейтронов они облучали α-частицами различ-

ные элементы. При облучении алюминия было установлено, что наряду с
нейтронами он испускает еще одну частицу - позитрон. Последующие
опыты показали, что при облучении ряда элементов α-частицами рож-

даются новые химические элементы, которые обладают радиоактивнос-
тью. Впервые появилась возможность получать радиоактивные элементы
искусственным путем. В 1934 г. супругам Жолио-Кюри за открытие ис-
кусственной радиоактивности была присуждена Нобелевская премия по
химии.

Кстати, о роли юмора и случайности в науке. Акаде-

мик А.С. Боровик-Романов рассказывал: «...Долгое

время не удавалось напылить франций на германий.

Тогда нидерландский физик Хендрик Казимир пред-

ложил в качестве промежуточного слоя использовать

рений. Логика его предложения состояла в том, что...

между Францией и Германией в качестве «скрепляю-

щего» природного элемента протекает река Рейн.

Результат превзошел все ожидания». Добавим, что

эта работа способствовала открытию сверхпроводи-

мости при относительно высоких температурах.

Еще один важный шаг на пути становления радиологии сделал амери-

канский физик Э.Лоуренс. В 30-е годы он предложил использовать ускоре-
ние элементарных частиц для придания им высоких энергий. Вскоре Э. Ло-

уренс воплотил эту идею в жизнь, построив циклотрон, за что был удостоен
в 1939 г. Нобелевской премии

. Циклотрон стал одним из основных источ-

ников получения искусственных радиоактивных элементов и генерации
электромагнитных излучений высоких энергий. Появились даже специаль-
ные циклотроны медицинского назначения.

Другой физик - итальянец Э. Ферми предложил эффективный способ

получения радиоактивных элементов посредством облучения стабильных
элементов нейтронами. Удостоенный за это открытие Нобелевской премии
аФерми вынужден был эмигрировать из фашистской Италии в США, где в

1944 г. запустил первый в мире атомный реактор. В настоящее время мно-

гие радионуклиды получают в атомных реакторах.

' гаавиоп

»»^^™

10 и

т е

С С Н 0

з н а т ь

· что на золотой Нобелевской медали вы-

р Т Л н Т о т к ^ и я м и Г ^

Н а с Л а ж д е н и с

™*"" -еловеческую жизнь, облаго-

содержание .. 1 2 ..