Medizinische Technologie

Wie funktionieren Röntgenaufnahmen?

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Wahrscheinlich 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 und Gasentladungsröhren durchführte - wissen Sie, wie jeder ...

Erste Entdeckung

Als er diese Tests durchführte, bemerkte er, dass ein fluoreszierender Bildschirm in seinem Labor anfing grün zu leuchten, während die Elektronenstrahlen liefen. Das war an sich nicht überraschend, aber Röntgens Bildschirm war von schwerem Karton abgeschirmt, von dem er glaubte, dass er die Strahlung blockieren würde.

Der interessante Teil dieser Entdeckung war, dass der erste 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 Elektronenstrahl. Dies erzeugte ein Bild der Knochen in seiner Hand auf dem Bildschirm und enthüllte die perfekte Verwendung von Röntgen unmittelbar nach ihrer Entdeckung.

Diese doppelte Entdeckung war wohl einer der wichtigsten medizinischen Fortschritte in der gesamten Geschichte der Menschheit. Es gab Fachleuten die Möglichkeit, Krankheiten im menschlichen Körper ohne invasive Operation zu sehen. Es erlaubte ihnen sogar, Weichteile mit leichten Modifikationen zu sehen.

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. Beides ist 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.

VERBINDUNG: 5 Mythen über Röntgenstrahlen und warum wir sie brauchen

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 auftritt, kann das Photon nicht zwischen den Orbitalen wechseln.

Diese Funktionalität bedeutet, dass die Atome jedes Gewebes beim Durchgang von Röntgenphotonen durch Ihren Körper Photonen unterschiedlich absorbieren oder darauf reagieren.

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

Röntgengeräte

In Röntgengeräten befinden sich ein Elektrodenpaar, eine Anode und eine Kathode in einer Vakuumröhre, die normalerweise aus Glas besteht. Die Kathode ist normalerweise ein erhitztes Filament, und die Anode ist eine flache Scheibe aus Wolfram. 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. Wenn diese Elektronen mit so hoher Geschwindigkeit durch die Röhre wandern und auf die Wolframatome der Anode treffen, stößt sie lose Elektronen in die unteren Orbitale der Atome. Wenn Elektronen von höheren Orbitalen auf diese niedrigeren Energieniveaus fallen, wird die zusätzliche Energie als Photon freigesetzt. Da dieser Tropfen groß ist, setzt er ein hochenergetisches Photon oder eine Röntgenstrahlung frei.

Auf diese Weise 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 in Weichgeweben sammeln. Um Blutgefäße zu untersuchen, injizieren Ärzte dieses Medium in Venen. In diesen Fällen der Weichteilbetrachtung 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 arbeiten nahezu identisch mit normalen fotografischen Filmen, und die Sensoren sind besonders röntgenempfindlich.

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 Ion oder ein elektrisch geladenes Atom zu bilden. 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.

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 dienen, Beschwerden unter der Haut zu untersuchen, jedoch 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 Schallwellen betroffen, was ein großer Vorteil ist.

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


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Bemerkungen:

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