奇点

1895年,离圣诞节还有三天,一位50岁的教授想给妻子一个特别的圣诞礼物。于是,他神秘兮兮地把妻子带到了自己的实验室。

795194934788859478然后,他让妻子把手放在实验室的一台仪器前,过了一会儿,他兴冲冲地拿着下面这张照片给妻子看,满心期待妻子惊喜的表情,没成想听到的却是妻子惊吓的回应:“我看到了死亡!

是的,这个把惊喜搞成惊吓的教授就是伟大的物理学家,伦琴(Wilhelm Röntgen)

而这张照片就是伦琴的妻子安娜(Anna Bertha Röntgen)的手部X射线照片,这张照片开启了用X射线观察人体的历史新篇章,也引发了一场浩荡的医学革命。

全世界的狂欢

其实早在1895年的11月8日,伦琴就已经发现了X-射线,只是当时他也不能确定这是一种新射线。所以,他独自一人花了6个周的时间进行了大量的研究,甚至还吃住在实验室[1]。(别问为什么,谁还不想当个第一名呢!)

就在伦琴给妻子送上这个特别礼物后的第六天,也就是1895年12月28日,他向维尔茨堡物理和医学学会提交了一篇名为《一种新射线——初步报告》的论文[1]。在这篇德文论文中,伦琴把这种新射线命名为X射线(X就经常用来表示未知的么)。

1896年1月5日,这个大发现被奥地利的一家报纸报道了[1]。很快,这个爆炸性新闻就经由电报传遍了世界各地,人们知道德国的物理学家发现了一种新射线,可以穿透人体看到骨骼,这简直太神奇了!

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Wilhelm Röntgen

伦琴似乎一夜之间成了德意志的骄傲。1896年1月13日,伦琴就成为了德皇威廉二世的座上宾,并被授予了普鲁士二级皇冠勋章[1]。当然,伦琴也因此在1901年成为了第一个诺贝尔物理学奖得主。

这个大发现也让远在大西洋彼岸的美国充满了好奇。《纽约时报》在1896年1月16日的文章中激动地写道:“这座城市中的科学家们,正急不可耐地等待着英文期刊,能够给出伦琴教授这一摄影技术的全部细节!”[1]

他们还在文章结尾写道:“这将让外科医生们发现患者体内的异物,变革现代外科手术!”[1]

《纽约时报》的期待很快就得到了回应,《柳叶刀》杂志作为第一个英文医学期刊对这一发现进行了报道,虽然一开始持怀疑态度,但到1896年1月底时就对此充满了热情[2]。

而且,《纽约时报》的预测一点也没有错!

1896年1月12日,德国牙医Otto Walkhoff就身先士卒,接受了25分钟的X射线照射,拍下了自己牙齿的照片[3]。

1896年2月5日,苏格兰医生在格拉斯哥皇家医院展示了X光机,并在同一年内建立了世界上第一个放射科[4]。

牙医的牙缝有点大……
牙医的牙缝有点大……

1896年2月7日,一名腿部中弹的加拿大男子在麦吉尔大学接受了45分钟的X射线照射,他的医生借此帮他成功取出了位于胫骨和腓骨之间的子弹[4]。

X射线以迅雷不及掩耳之势红遍了世界,而那时的中国也不例外。

1896年3月《万国公报》就做了相关报道:“今有专究光学之博士,曰朗得根,能使光透过木质及人畜皮肉,略如玻璃透光之类。”[5]

相传,当年李鸿章在出访欧洲期间,还在德国感受了一把X射线技术,看到了留在他左脸颊的子弹(这颗子弹是马关谈判期间日本刺客干的)。

甚至,还有这样的选美大赛

总之,世界人民对这项技术的狂热,简直到达了难以描述的程度……

先行者和殉道者

受伦琴发现X射线的启发,19世纪的最后几年里,法国物理学家亨利•贝克勒尔(Henri Becquerel)、居里夫妇(Pierre Curie/ Marie Curie)先后发现了铀、钋和镭的放射性[6]。

而这又给医学点了一把火!医生们不再满足于X射线的诊断,而是将其用到了治疗上。

1896年12月24日,奥地利医生Leopold Freund开始采用X射线给一个5岁的小姑娘治疗背部的黑痣,结果是治好了!Freund把自己的这个试验性治疗方案总结得有理有据,并于1897年发表了论文,提供了X射线治疗的第一份科学证据[7]。

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居里夫人发明的车载X射线设备

1897年,德国医生Hermann Gocht把X射线用到了乳腺癌的治疗上,貌似见效了。这让Gocht非常兴奋,紧接着他又把X射线用到了三叉神经痛的治疗上,结果治疗了2天之后,患者的疼痛就明显减轻了[8]。

更为传奇的一幕是,1908年法国医生Antoine Béclère给一名16岁的子宫肌瘤患者采取了X射线治疗。这名女性患者不但把病治好了,而且还健康地长大了。到1931年的时候,Béclère得知这位女性已为人母[9]!

还有一个感人的故事是,在一战中,居里夫人发明了车载X射线设备[10],可以让法国军医在战场上借助X射线给伤兵及时取出体内的子弹。此外,她还招募并培训了一批女性志愿者操作X射线设备,这也可以算作是战场上的一道风景。

可以说在19世纪末20世纪初,人们狂热地利用着X射线,而且这股热情还让人们把X射线的安全性抛到了九霄云外,甚至,没有人相信X射线会有副作用,所以那个时候的X射线操作几乎没有任何防护设备!

尽管如此,还是有许多人提到了X射线照射之后的不适,而更多的人却成为了X射线的殉道者。

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Clarence Dally

比如,上文提到的德国牙医Otto Walkhoff就表示,接受X射线照射的那25分钟简直是一种折磨。后来,他发现有些接受X射线照射的患者,头发掉得很严重[3]。

大发明家爱迪生(Thomas Edison)在开发X射线荧光管时发现,X射线会刺激眼睛,他提醒大家在用X射线时要小心[3]。

只是,这个提醒来的太晚了!

爱迪生的助手Clarence Dally就因为过量暴露于X射线先是皮肤溃疡,最终在经历了144次植皮手术和双侧手臂截肢之后,于1904年死于转移性皮肤癌[11],年仅39岁。

上文提到的那个用X射线治疗三叉神经痛的德国医生Hermann Gocht因为常年接触X射线,最后死于癌症[8]。

居里夫人最后也因为辐射所致的再生障碍性贫血去世了[12]。

1936年,德国伦琴射线协会专门在汉堡圣乔治医院树立了一块纪念碑[13],纪念那些为了X射线和镭研究而逝去的人们,石碑上刻着15个国家的169个人的名字,Hermann Gocht、居里夫人的名字赫然在列……

纪念碑的铭文[13]如下:

299544117774987700致所有国家的伦琴学家、放射科医生,

致那些为了抗击疾病而献出生命的医生、物理学家、化学家、技术人员、实验室助理和护士,

他们是X射线和镭在医学上安全有效使用的英勇先驱,

他们永垂不朽!

疯狂过后的清醒

这些悲惨的事例并没有引起普罗大众对X射线辐射的足够重视。更为夸张的是,X射线的商业化应用一度达到了疯狂的程度

20世纪上半叶,凡是跟X射线扯上关系的商品,都摇身一变成为了热销商品。就连鞋店都为顾客提供X射线设备,以便顾客观察穿上鞋之后的脚部形状。

不过,科学界在狂热过后还是最先清醒了过来。

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Hermann Muller

上文提到的法国医生Antoine Béclère在使用X射线的过程中,很早就发现“少量多次(“fractional and repeated doses”)”使用X射线治疗的效果要比“大剂量(massive doses)”效果好[9]。

1927年,美国遗传学家赫尔曼•穆勒(Hermann Muller)在研究果蝇突变体时发现,X射线可以诱导果蝇的基因突变、增加突变率。这个发现让科学界意识到X射线照射的副作用不仅仅是脱发、刺激眼睛和皮肤那么简单,更可怕的是导致基因突变[11]。

20世纪30年代,铅衣、铅手套等防护设备开始用到了临床上,紧接着铅围脖、铅眼镜也成为了介入科医生的必备品[14]。

二战期间,在日本广岛和长崎上空爆炸的两颗原子弹,让人们彻底认识到了辐射问题的严重性。

70年代,国际放射防护委员会(ICRP)提出了辐射防护的三个基本原则:正当化(justification)、最优化(optimization)和剂量限制(dose limitation)。其中的最优化就要求所有放射性暴露应保持在合理可行的最低水平[11]。

这么多年过去了,相信多数人已经知道辐射的危害了。但是,那位爱包如命、爬进安检机的大妈又是怎么想的呢?

诚然,如今的放射医学已经不再单单是X射线了,但毫无疑问X射线带来了一场医学诊疗的大革命。

不过,回顾过去一百多年的历史,我们似乎应该再次认真思考一下:新技术到来之时,我们真的准备好了吗?

参考资料:

[1] Assmus A. Early history of X rays[J]. Beam Line, 1995, 25(2): 10-24.

[2] Lentle B, Aldrich J. Radiological sciences, past and present[J]. The Lancet, 1997, 350(9073): 280-285.

[3] Sansare K, Khanna V, Karjodkar F. Early victims of X-rays: a tribute and current perception[J]. Dentomaxillofacial Radiology, 2011, 40(2): 123-125.

[4] Donya M, Radford M, ElGuindy A, et al. Radiation in medicine: Origins, risks and aspirations[J]. Global Cardiology Science and Practice, 2015: 57.

[5] 徐生忠. 近代中国报刊对X射线知识的传播[J]. 莆田学院学报, 2012, 19(4):83-87.

[6] Reed A B. The history of radiation use in medicine[J]. 2011.

[7] Kogelnik H D. Inauguration of radiotherapy as a new scientific speciality by Leopold Freund 100 years ago[J]. Radiotherapy and oncology, 1997, 42(3): 203-211.

[8] Artico M, De Caro G M F, Fraioli B, et al. 1897—celebrating the centennial—Hermann Moritz Gocht and radiation therapy in the treatment of trigeminal neuralgia[J]. Acta neurochirurgica, 1997, 139(8): 761-763.

[9] Androutsos G. Antoine Beclere (1856-1939): founder of radiotherapy[J]. JOURNAL-BALKAN UNION OF ONCOLOGY, 2002, 7: 169-174.

[10] Magiorkinis E, Vladimiros L, Diamantis A. The early history of military radiology (1896–1916): from Wilhelm Conrad Röntgen to the first world war[J]. Balkan Mil Med Rev, 2010, 13: 163-9.

[11] Bui-Mansfield L T, Sutcliffe J B. Nobel prize laureates who have made significant contributions to radiology[J]. Journal of computer assisted tomography, 2009, 33(4): 483-488.

[12]https://theconversation.com/marie-curie-and-her-x-ray-vehicles-contribution-to-world-war-i-battlefield-medicine-83941

[13]https://en.wikipedia.org/wiki/Monument_to_the_X-ray_and_Radium_Martyrs_of_All_Nations

[14] Scatliff J H, Morris P J. From Röntgen to Magnetic Resonance Imaging The History of Medical Imaging[J]. North Carolina medical journal, 2014, 75(2): 111-113.

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