X Işınının İcadı ve Bilgisayarlı Tomografi Çalışma Prensibi

1895 yılında Wilhelm Konrad Roentgen adlı bir fizikçi katot tüpüyle deney yapıyordu. (Katot tüpü, içinde elektron demetinin bir floresan ışık yarattığı cam şişedir.) Floresan ışığının dışarı çıkmasını engellemek için tüpün etrafına karton sardı ve beklenmedik birşey oldu. Tüpün dışındaki bir bölge ışıldıyordu. Başka bir deyişle görünmez ışınlar kartondan geçmişti. Wilhelm’in bu ışınlar hakkında hiçbir fikri yoktu. O yüzden bu ışınlara X ışınları adını verdi ve bu buluş sonunda ona Nobel ödülü kazandırdı.

İşin gerçeği katot tüpü içindeki yüksek enerjili elektronlar metal bir maddeye çarptığı zaman  ya yavaşlayarak ekstra enerji açığa çıkartırlar ya da çarptıkları atomdaki elektronlara vururlar. Bu da enerji açığa çıkmasını tetikler. İki durumda da saçılan enerji bir elektromanyetik radyasyon çeşidi olan X ray şeklinde saçılır. X ray görünen ışıkdan yüksek, gama ışınından düşük enerjiye sahip bir elektromanyetik radyasyon çeşididir.

X ışını birçok maddeden geçebilecek kadar güçlüdür. Sanki yarı saydammış gibi ve özellikle tıbbi uygulamalar için kullanışlıdırlar. Çünkü kemik gibi organların görüntülerini çekebilirler ve kemiklere zarar vermezler. Buna rağmen üreme organları ve tiroit gibi dokularda küçük mutasyon oluşturma riski vardır. Bu yüzden röntgen önlükleri (kurşun önlükler) bu bölgelerde x ray ışınlarını önlemek için kullanılır. X ışınları bir cisimle etkileştiğinde maddenin elektronları ile çarpışırlar. Bazen x ışınları bütün enerjisini çarptığı cisme iletir ve emilir. Diğer zamanlarda enerjisinin sadece bir kısmını iletir ve geri kalanı saçılır. Bu iki durumun oluşma sıklığı X ışınlarının kaç tane elektrona çarptığına bağlıdır. Eğer madde yoğunsa veya cisim yüksek atom numaralı elementlerden oluşmuş ise yani daha fazla elektronu varsa çarpışma olasılığı daha yüksektir.

Kemikler yoğundur ve kalsiyum ile doludur. Kalsiyum göreceli olarak daha yüksek atom numarasına sahiptir bu yüzden X ışınlarını iyi emerler. Öte yandan yumuşak doku o kadar yoğun değildir. Karbon, hidrojen, oksijen gibi daha düşük atom numaralı elementleri bulundururlar. X ışınlarının çoğu akciğer ve kas gibi dokuların içinden geçer ve filmde karartı oluşturur. Dolayısıyla bu 2 boyutlu resimler sadece bir noktaya kadar kullanışlıdır. X ışınları vücuttan geçerken bir sürü atomla etkileşebilir. Filmde kaydedilen ise bütün bu etkileşimlerin toplanmış halidir. Yani 100 sayfalık bir romanın tek bir sayfaya basılması gibi bir şeydir.

Ne olduğunu gerçekten anlamak için vücudun çeşitli yerlerinden çeşitli açılardan X ışını görüntüsü almak ve bunları dahili bir görüntü oluşturmak için kullanmak gerekir. Bu yöntemde Bilgisayarlı Tomografi (BT) yöntemidir. BT, bir başka Nobel ödülü kazandıran icattır. BT’yi şöyle düşünün. Sadece bir X ışını ile bir hastadaki tümör yüzünden dişinde oluşan yoğunluk farkını görebilirsiniz. Bu farkın ne kadar derinde olduğunuda anlayamazsınız. Fakat farklı açılardan x ışını görüntüsü aldığınızda tümörün yerini bulabilir ve şeklini anlayabilirsiniz. BT tarayıcısı X ışını tutamını hastadan dedektörlere yollar. X ışını kaynağı hastanın etrafında döner ve çoğu zaman hastanın altından da geçer. Bu sırada X ışını kaynağı spiral bir yörünge izleyebilir. Spiral BT taramaları çapraz bölmelere ayrılabilecek veriler üretir. Bu veriler anatomik yapıları, tümörleri, kan pıhtılarını ve iltihapları belirleyecek kadar detaylıdır. BT taramaları binlerce yıl önce gömülmüş olan mumyaların kalp hastalıklarını ve diş çürüklerini bile meydana çıkarabilir. Röntgen’in kazara yaptığı buluş kliniklerde hastaları tedavi etmek ve hayatları kurtarmak için günde 100 milyondan fazla tarama yapılmaktadır.