Конец слепоты медицины — Вильгельм Рентген и открытие рентгеновских лучей

Пятничная ночь 8 ноября 1895 года в Вюрцбурге: темная лаборатория, самопроизвольно светящийся экран и невидимый луч — Вильгельм Рентген, рентгеновские лучи и первый взгляд медицины внутрь тела

Человек, исключенный из школы за чужую шалость

Вильгельм Конрад Рентген родился 27 марта 1845 года в Леннепе, в Рейнской области Германии; сегодня это часть Ремшайда, где расположен Deutsches Röntgen-Museum. Его отец был торговцем тканями. Когда Вильгельму было три года, семья переехала на родину матери — в Апелдорн в Нидерландах. Во время учебы в Утрехтской технической школе юный Рентген отказался выдать ученика, нарисовавшего карикатуру на учителя, и был исключен из школы. Это несчастье преследовало его всю жизнь: без официального аттестата средней школы он не мог обычным путем поступить в нидерландские или немецкие университеты.

Решение нашлось в Цюрихе. Швейцарская ETH Zurich (Eidgenössische Polytechnische Schule) принимала студентов по вступительному экзамену, а не по аттестату. Рентген изучал там машиностроение, а в 1869 году получил докторскую степень по физике в Цюрихском университете. Он стал ассистентом своего преподавателя, известного физика Августа Кундтаи работал вместе с ним в Вюрцбургском и Страсбургском университетах. Интересно, что отсутствие аттестата некоторое время мешало академическому назначению в Вюрцбурге, однако его талант был неоспорим и в итоге он был принят. В 1888 году он стал профессором физики и директором Физического института Вюрцбургского университета . В 1894 году его избрали ректором университета.

Трубка Крукса: звезда физических лабораторий 1890-х годов

Прибор, с которым Рентген работал в 1895 году, был одним из самых популярных объектов физических лабораторий того времени: катодная трубка (трубка Крукса или Гитторфа). Это была стеклянная трубка с откачанным воздухом, то есть вакуумом. Когда между двумя электродами внутри проходил ток высокого напряжения, видимое свечение распространялось от отрицательного электрода, катода, к положительному, аноду. Это свечение называли «катодными лучами»; впоследствии стало ясно, что это поток электронов (J.J. Thomson, 1897).

К 1895 году катодные лучи изучали многие европейские физики: Филипп Ленард в Германии, Уильям Крукс в Англии и другие. Рентген также работал в этой области, пытаясь измерить, как далеко катодные лучи выходят за пределы трубки. Ироничная историческая деталь: несколько физиков, особенно Ленард и даже Никола Тесла в США, до открытия уже неосознанно наблюдали эффекты рентгеновских лучей, но не поняли их значения. Рентгена отличало то, что он серьезно отнесся к неожиданному наблюдению и систематически его исследовал.

Темная лаборатория и самопроизвольно светящийся экран

Следующие шесть-семь недель Рентген провел в одном из самых интенсивных периодов научного наблюдения в истории. В одиночку, систематически он определил основные свойства рентгеновских лучей: они проходят через бумагу, дерево, ткань и тонкий металл; задерживаются свинцом и толстыми металлами; затемняют фотопластинки; распространяются прямолинейно; не отклоняются магнитом, то есть отличаются от катодных лучей — электронов.

Первый медицинский рентгеновский снимок в истории человечества

Поняв, что рентгеновские лучи проходят через человеческое тело, Рентген решил получить самое убедительное доказательство. 22 декабря 1895 года он пригласил жену Анну Берту Людвиг в лабораторию. Положил ее левую руку на фотопластинку и пропускал лучи между трубкой и рукой примерно пятнадцать минут .

После проявления пластинки появилось одно из самых знаменитых изображений в истории медицины: кости кисти Анны были отчетливо видны, мягкие ткани — как бледные тени, а обручальное кольцона безымянном пальце лежало темным непрозрачным ободком поверх костей. Впервые человек увидел собственный скелет при жизни.

Реакция Анны передает эмоциональную сущность рождения современной визуализации. Для человека викторианской эпохи увидеть собственный скелет означало не просто научное любопытство, а прямое, потрясающее напоминание о смерти и смертности — memento mori. В искусстве и религии скелет всегда символизировал смерть, а теперь женщина смотрела на свой скелет, будучи живой. Когда новость о рентгеновских лучах распространялась по миру, изображение многократно печаталось в газетах и захватило воображение публики.

Самое быстро распространившееся открытие в истории науки

Рентген быстро, но тщательно описал наблюдения. 28 декабря 1895 годаон представил Вюрцбургскому физико-медицинскому обществу первую научную статью: «Über eine neue Art von Strahlen» («О новом виде лучей»). 1 января 1896 годаон отправил копии статьи и несколько рентгеновских изображений ведущим физикам Европы; среди них был Людвиг Цендер во Фрайбурге.

Далее последовало невиданное по скорости явление в истории науки:

Эта скорость не имела аналогов в современной истории науки. Практическая ценность рентгеновских лучей была настолько очевидной, а аппаратура настолько простой — трубка Крукса уже была в каждой физической лаборатории, — что всего через несколько недель после открытия врачи по всему миру начали визуализировать переломы и инородные тела. Для сравнения: полное признание антисептики Листера (день 80) заняло 13 лет, признание эфира Лонга — 7 лет. Рентгеновские лучи стали мировой практикой за недели.

Первая в истории Нобелевская премия по физике — Рентгену

В 1901 году, когда Нобелевские премии вручались впервые, первую Нобелевскую премию по физике получил Вильгельм Конрад Рентген «за выдающиеся заслуги перед наукой благодаря открытию рентгеновских лучей». Он принял награду, но настолько избегал публичности, что отказался произносить торжественную речь в Стокгольме. Денежную премию пожертвовал Вюрцбургскому университету и никогда не патентовал открытие.

Два великих пути диагностики и лечения рака

Открытие Рентгена открыло в онкологической медицине два отдельных огромных пути: один — к диагностике, другой — к лечению.

От рентгеновских лучей к радиоактивности: следующее звено

Открытие Рентгена в 1895 году непосредственно вызвало другое великое открытие. В Париже физик Анри Беккерельисследовал, возникают ли рентгеновские лучи из фосфоресцирующих веществ, когда в 1896 году обнаружил, что соли урана излучают самопроизвольно — без внешнего стимула: радиоактивность. Молодая польско-французская исследовательница, углубившая работу Беккереля, Мария Склодовская-Кюри, вместе с мужем Пьером Кюри открыла в 1898 году два новых радиоактивных элемента: полоний (в честь родины Марии, Польши) и радий.

Радий вскоре стал первым настоящим радиоактивным оружием против рака — «кюри-терапией», или брахитерапией, при которой радиоактивный источник помещают прямо в опухоль. Мария Кюри стала первым и долгое время единственным человеком, получившим Нобелевские премии и по физике (1903, с Беккерелем и Пьером Кюри), и по химии (1911). В Первую мировую войну она разработала передвижные рентгеновские установки для обследования раненых на фронте, «petites Curies», и сама доставляла их туда. Но Мария Кюри также заплатила цену радиации: после многолетней незащищенной работы с радиоактивными веществами в 1934 году она умерла от апластической анемии, вероятнее всего связанной с радиационной недостаточностью костного мозга. Ее история будет подробно рассмотрена позднее в серии.

Приход рентгеновских лучей в османскую медицину

Новость о рентгеновских лучах достигла османского Стамбула с той же скоростью, что и остального мира. В течение 1896 года — спустя лишь месяцы после открытия — первые опыты с рентгеновскими лучами провели в физическом отделении Mekteb-i Tıbbiye-i Şahane, Императорской медицинской школы. Здесь видна скорость модернизации османской медицины: каждая новая технология, входившая в европейскую практику, достигала Стамбула все быстрее — полтора года для эфира, месяцы для хлороформа и для рентгеновских лучей.

Первые документированные радиологические применения в Османской империи начались с аппаратов в военной хирургии во время Османо-греческой войны 1897 года, затем Балканских войн (1912-1913), чтобы находить пули и осколки в раненых солдатах. В республиканскую эпоху современная турецкая радиология сложилась на медицинских факультетах Стамбула и Анкары; радиационная онкология развивалась в середине 20-го века сначала с радиевыми трубками, затем с линейными ускорителями. Сегодня путь диагностики и стадирования каждого онкологического пациента в Турции — PET/CT, MR, CT — напрямую наследует ночь 8 ноября 1895 года в Вюрцбурге.

Эта статья — день 81 серии «История рака за 365 дней». Открытие рентгеновских лучей Вильгельмом Конрадом Рентгеном 8 ноября 1895 года является свидетельством рождения современной медицинской визуализации и косвенно радиационной онкологии. После того как анестезия (дни 78-79) и антисептика (день 80) сделали современную хирургию возможной, рентгеновские лучи добавили способность «видеть внутри тела» и начали диагностическую революцию. То же открытие заложило основы диагностики рака через радиологию, лечения через лучевую терапию и, трагическим образом, понимания, что излучение может быть причиной рака. Эта тройственная природа находится в этическом и техническом центре радиационной науки. Сегодня путь диагностики, стадирования и наблюдения каждого онкологического пациента основан на визуализации, а первое звено цепи — ночь 8 ноября 1895 года в Вюрцбурге. Статья подготовлена в историко-популярном ключе и не содержит рекомендаций по медицинскому лечению. Трагическая ранняя цена радиации — Кларенс Далли, мученики радиологии, Мария Кюри — заложила основы современной радиационной безопасности. Тема представлена с информационной целью для читателей, обеспокоенных излучением. Все даты, биографические сведения и места в статье проверены по оригинальной работе Рентгена 1895 года, классической биографии Глассера 1934 года, официальным записям Nobel Foundation, биографическим материалам Linda Hall Library и American Physical Society, архиву Deutsches Röntgen-Museum и современным источникам истории медицины.