Röntgenstraling & röntgenfoto's

Op 8 November 1895 ontdekt Wilhelm Röntgen, een professor fysica in Würzburg, een vreemde soort straling. Tijdens experimenten met elektronen in een vacuümbuis merkt Röntgen op dat fluorescerende materialen in de buurt opgloeiden als de stroom aanstond. Verdere experimenten toonden dat er op een fluorescentieplaat een schaduwbeeld verschijnt van dingen die je tussen de buis en de plaat zet. Hij dacht dat het opgloeien kwam omdat een onbekend soort straling uit de buis kwam. Dat was juist. Hij noemde ze X-stralen.

Later verving hij de fluorescentieplaat door een fotografische film. Zo nam hij bijvoorbeeld een röntgenfoto van de hand van zijn vrouw.

Nog geen twee maand na de ontdekking van Wilhelm Röntgen, waren er al artsen die de röntgenfoto’s maakten voor medische doeleinden

In februari 1896 maakt uitvinder Michael Pupin al een medische radiografie van de hand van een advocaat uit New York. Die had een schot hagel in zijn hand gekregen. (Het was een ongeluk.)

Hoe komt het dan dat je dat typische zwart-wit beeld krijgt?
We gaan even uit van de klassieke fotografische film. Die wordt zwart als er röntgenstraling op valt want de energie van die straling zorgt voor een snelle oxidatie van het zilver dat op de film is aangebracht.

Botweefsel houdt redelijk veel X-stralen tegen. En alle straling die wordt tegengehouden, kan niet op de film vallen. Je krijgt dus een wit schaduwbeeld.

De zachte weefsel houden minder straling tegen. Die verschijnen dus grijs op de film.

De lucht in de longen laat de straling goed door. Op de plaats van de longen valt dus veel straling op de film. Die wordt daar zwart van.

Dit toestel bevat een röntgenbuis (boven) en, aan de andere kant van de c-arm, een fluorescentieplaat. Een camera maakt beelden van de oplichtende fluorescentieplaat en stuurt die naar een beeldscherm (en een computer die het beeld digitaal opslaat). →

Mooie truc: digitale subtractie

Je maakt 2 röntgenopnamen van hetzelfde lichaamsdeel: 1 zonder contrastmiddel en 1 mét contrastmiddel. Een computer zet de twee beelden over elkaar en laat alleen het verschil zien!

Bij het maken van een CT-beeld maken ze gebruik van een mooie wiskundige truc: RETROPROJECTIE.

CT-scanners maken beelden van een dunne schijf van je lichaam. Je kan dat vergelijken met een getallenrooster waarbij je de (zwarte) getallen horizontaal en verticaal optelt. De rode getallen in de afbeelding linkse zijn dan de projectie. Bij een CT-scanner zijn dat dan de röntgenbeelden van een schijf.

Maar omgekeerd gaat ook! Als je beschikt over de (zwarte) getallen van de projectie (in de rechtse afbeelding), dan kan je wiskundig een retroprojectie maken waarmee je de (rode) getallen vindt in het raster.

Als je een CT scan van een stuk van je lichaam laat maken, zit er een volledig driedimensionaal model van dat stuk in de computer.

Een arts kan dan aan de computer vragen om bijvoorbeeld alleen de botstructuur te laten zien samen met de bloedvaten. Die afbeelding kan dan meteen ook worden geroteerd. Handig als je een moeilijke chirurgische ingreep moet voorbereiden!

Je kan met behulp van CT beelden ook een ingreep simuleren of zelfs een echt model maken met een 3D-printer!