1、朝陽科技大學 波錠紀念圖書館電子報 第 181 期1/5X 射線(X Ray)簡介李銘純朝陽科技大學波錠紀念圖書館當一般人每年進行例行性健康檢查時，一定會安排有一項胸部 X 光檢查，您可知道在人類歷史上，任何的發明或發現，很少能像 1895 年德國物理學家侖琴 (Wilhelm Conrad Rontgen)發現 X 射線那樣，在發表之後，馬上被各大報紙爭相以頭條新聞刊出，而且立即被社會大眾、科學家、攝影師、工程師及醫學界所接受，數年間就傳遍全世界，直到今日 X 射線仍是醫院最主要的診斷工具之一。本文將為大家淺介日常生活中常常會聽到，或者是曾被照攝過的X 射線。發展歷程X 射線 (俗稱 X 光
2、) 是在 1895 年 11 月 8 日，由德國物理學家侖琴 (Wilhelm Rontgen)在匹茲堡研究通過低壓氣體放電而產生陰極射線的效應時發現：置於放電管外面的塗有氰亞鉑酸鋇的表面會發螢光，而當時已經把氣體放電的可見光和紫外線都屏蔽掉了，於是他推斷有一種不可見輻射從管中穿過空氣並在屏上產生螢光。由於當初不知道此射線為何物，侖琴就用未知數X 來命名，稱它為 X 射線。後來侖琴發現 X 光可以穿透人體，於 12 月 22 日拍攝其夫人的手掌，發現照片上手骨清晰可見，連戒指也可以顯示在影片上。侖琴因發現 X 射線，獲 1901 年諾貝爾物理獎。侖琴夫人的手骨與戒指經過研究侖琴定性地描述了 X
3、 射線的下述性質：1.除氰亞鉑酸鋇外，還有許多物質受到 X 射線照攝也會產生螢光；2.X 射線對照相乳膠有影響；3.X 射線能使帶電物體失去其電荷；4.它能不同程度地透視各種物質；5.X 射線能由針孔準直，說明是直線傳播；6.磁場不能使 X 射線偏轉，因而它不是帶電粒子流；7.每當有高能陰極射線轟擊物體時，都會產生 X 射線；8.重元素比輕元素能更高效地產生 X 射線；9.看不到 X 射線的反射和折射(後來觀察到了，但很弱)。朝陽科技大學 波錠紀念圖書館電子報 第 181 期2/5X 射線的發現，在當時掀起了史無前例的熱潮。醫院用它來診斷疾病，攝影師把它當做另一種照相工具，此外也激發許多科學家
4、的新發現和發明，最引人注意的是美國的愛迪生與法國的居禮夫人。發明家愛迪生在 1896 年就製造出X 光透視螢光屏，並製造商業用的 X 光機出售給醫院，1897 年美西戰爭期間並設計移動型 X 光機供戰地使用。另一位是法國科學家居禮夫人，她在第一次世界大戰期間，設計活動的 X 光車巡迴各戰地，並設立二百個野戰醫院 X 光站，對傷兵的救治幫忙極大。X 射線在 1920 年代以前被廣泛使用，甚至濫用，逐漸人們才發現，經常照射 X 射線的部位會出現皮膚灼傷、汗毛脫落，接著頭髮、眉毛掉落，皮膚出現惡性潰瘍，尤其以 X 射線工作人員的傷害最明顯，直到 1920 年代之後，才知道使用鉛衣、鉛手套來防護。原理
5、X 射線肉眼是看不到的，它對物體的穿透力很強，人體構造中密度較高的部分，如骨骼，能吸收較多的光，所以會在感光底片上留下陰影，也就是說，人體組織密度的不同，會在感光底片上留下深淺不一的陰影。用加速後的電子撞擊金屬靶。撞擊過程中，電子突然減速，其損失的動能會以光子形式放出，形成 X 光光譜的連續部分，稱之為制動輻射。通過加大加速電壓，電子攜帶的能量增大，則有可能將金屬原子的內層電子撞出。於是內層形成電洞，外層電子躍遷回內層填補電洞，當原子外層電子移向內層電子空軌道時，放出的能量是移動兩個能階的能量差，這個能量差所形成射線，就是 X 射線。醫療應用自從侖琴發現 X 光可以顯示人的骨骼結構，它就被應用
6、於醫學成像 .。放射醫學是醫學的一個專門領域，它使用放射線照相術和其他技術產生診斷圖像，這可能是 X 射線技術應用最廣泛的地方。X 光在人體因為折射率非常接近 1，因此 X 光在人體內只走直線不會偏射。而人體不同組織對 X 光有不一樣的吸收，就像骨骼對 X 光的吸收較肌肉大許多，所以可以藉著 X 光透視肌肉，清楚看到骨骼。目前 X 光機在牙科、骨科、胸腔科的檢查使用頻繁。常見的光攝影有胸部光檢查，以觀察病人的肺部是否有異常陰影，診斷出肺部疾病，如肺炎，肺癌或肺氣腫；而腹腔 X 光攝影則用來檢測腸道梗塞；還有用在骨折病患的骨骼攝影，以找出骨折的位置，並觀察他們每一根骨骼及骨頭相連的關節部位。另外
7、，近年來女性罹患乳癌的比率逐年增加，光乳房攝影也益顯其重要性，由多個角度攝影的結果來判別微小鈣化群或是其他細部乳腺組織的變化，對婦女乳癌篩檢的助益很大。目前使用 X 光攝影診斷還存在朝陽科技大學 波錠紀念圖書館電子報 第 181 期3/5爭議，例如：結石（對 X 光幾乎沒有阻擋效應）或腎結石（一般可見，但並不總是可見） 。此外，傳統純 X 光攝影較少用於大腦或肌肉（雖然也是軟組織之顯像） 。這類軟組織大多採用電腦斷層掃描(CT 掃描 )，核磁共振成像(MRI) 或醫學超聲波檢查法。其它造影技術名詞介紹及比較CTComputed Tomography，電腦斷層掃瞄。一種結合 X 光與電腦科技的診
8、斷工具，以一組 X 光射源由身體不同的角度照射，並利用電腦將資料組合成身體橫切面的影像，這些橫切面的影像可再進一步重組成精細的 3D 立體影像。MRIMagnetic Resonance Imaging，核磁共振。利用磁場原理，激發人體組織內的氫原子核。由於人體內的許多分子都含有氫原子核，這些氫原子核本身又具有磁場特性，如同一個小小的磁鐵。若使儀器改變體內氫原子核的旋轉排列方向，原子核就會釋放吸收的能量，能量激發後放出電磁波信號，再經由電腦分析組合成影像，這就是一般所看到的 MRI 影像。超聲波也就是所謂的超音波，利用聲波頻率造出影像，其探頭內的晶片具有壓電效應，可把機械能（音波）與電能相互轉
9、換。超音波探頭的晶片受電擊時，發射出音波在介質中行進，當音波經過兩個不同阻抗物質形成的界面時，部分音波會反射回探頭。這反射波或回音經收訊晶片轉換成電子訊號，再經儀器數位化處理後形成影像。PETPositron Emission Tomography，正子放射斷層攝影。 PET 和放射科常見的 CT 與 MRI 基本上並不相同，它必須依賴放射性同位素藥物在 衰變過程中放出帶正電荷的正子得到影像。正子在人體組織中運行不到一毫米的距離，即會與帶負電荷的電子撞擊而相互抵銷毀滅，過程中質量不見了，於是以能量的形式放出來，而放出來的能量是以兩道方向相反的加馬射線呈現。正子放射斷層造影儀可同時偵測這些成對的
10、加馬射線，並利用電腦重組正子同位素在組織或器官內分布的圖像。 朝陽科技大學 波錠紀念圖書館電子報 第 181 期4/5表 1：各種類造影技術比較表X 射線 X 射線1.低成本2.侵入性小（視機型與程序而定）1.無法獲得所有器官及組織的影像2.游離輻射3.無法獲得後方骨骼的影像1.骨折2.胸部 / 肺結核3.癌症4.乳房攝影5.牙科診療超音波 聲波1.低成本2.非侵入性3.即時造影1.無法獲得肺臟附近的影像2.影像不清晰1.胎兒2.心臟3.乳房4.早產兒5.腎臟CT(電腦斷層掃瞄)X 射線 1.快速2.掃瞄硬骨及軟骨1.高成本2.應用範圍有限3.只能用於有限的組織4.游離輻射1.血塊2.骨折3.
11、手術房 / 急診室4.腦瘤MRI(核磁共振 ) 磁場1.軟組織2.骨組織內部3.非侵入性1.高成本2.無法獲得骨骼影像3.耗時1.腦部疾病 / 腫瘤2.腦下垂體瘤3.多發性硬化症 /髓鞘質惡化4.軟組織5.膝蓋PET(正電子放射斷層攝影 )正子1.評估代謝功能2.即時造影3.使用多種放射性追蹤劑1.高成本2.研究導向3.空間資訊少4.需要迴旋加速器1.癲癇 / 抽搐2.惡性腫瘤3.癌症4.柏金森氏症5.艾滋海默氏症6.腦部功能定位研究X 射線優缺點人體不同組織對 X 光有不一樣的吸收程度，像骨骼對 X 光的吸收度比肌肉大許多，因此 X 光可以較其他醫學影像攝影更容易得到硬組織的影像，例如牙齒，
12、以及軟組織及硬組織之間的對比的影像，例如人類手的骨頭與皮膚的影像。朝陽科技大學 波錠紀念圖書館電子報 第 181 期5/5但 X 光對分辨不同的軟組織就不太在行，例如一般細胞及乳癌細胞，而在遺傳上或生理上也會產生不良的影響。在遺傳方面，它可能會導致遺傳因子突變，因而產生一些罹患遺傳缺陷的下一代；在生理方面，它會令細胞不正常的生長，更有可能導致癌症，不過這些影響是不會遺傳給下一代的。參考資料：1. 凱維勒斯著；楊玉齡譯， 露骨-X 射線檔案 ，天下遠見，民 89 年。2. 臺灣中華書局股份有限公司、美國大英百科全書公司聯合編輯， 簡明大英百科全書 ，臺灣中華書局，民 78 年。3. 慈濟大學醫學
13、資訊學系影像處理實驗室，上網日期：2009/4/26，網址：http:/www.iplab.tcu.edu.tw。4. X 射線維基百科，上網日期：2009/4/26，網址：http:/zh.wikipedia.org/w/index.php?title=X%E5%B0%84%E7%B7%9A editor, F. Elizabeth Prichard on behalf of ACOL索書號 QD96.X2 W576 19874. 書名/作者：Scanning electron microscopy and x-ray microanalysis / Joseph I. Goldstein . et al.索書號 QH212.S3 S283 20035. 書名/作者：X-ray diffraction studies on the deformation and fracture of solids / edited by Keisuke Tanaka, Shotaro Kodama, Toru Goto.索書號 TA417.25 X7 19936. 本校圖書館尚擁有多本”X 射線(X ray)” 電子書，歡迎利用館藏查詢系統查詢使用。網址：http:/163.17.17.188/search*c ht/t?SEARCH=X 射線 (or X ray)
