О ВРЕДНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ ТРУБОК ЛЕНАРДА И РЕНТГЕНА.

Electrical Review-5 мая 1897 года.

Быстро растущее использование трубок Ленарда Рентгена и Крукса в качестве врачебных инструментов или инструментов для исследований в лабораториях делает желательным - особенно принимая во внимание вероятность определенных вредных воздействий на человеческие ткани - изучение природы этих воздействий. Это следует сделать, чтобы выяснить условия, при которых они наиболее вероятно имеют место, и (что особенно важно для практикующего врача) чтобы составить понятные и простые правила использования такой аппаратуры, дабы не нанести вред пациентам. Что-то наподобие существующих правил применения надежных лекарств.

Как я отметил в предыдущем сообщении (см. Electrical Review от 2 декабря 1896 года), ни одного экспериментатора не надо удерживать от свободного использования рентгеновских лучей из-за боязни их вредного воздействия. Совершенно неправильно распространять суждения, которые могут препятствовать прогрессу и вызывать предубеждение против очень полезного и многообещающего открытия.

Однако не будет похвальным и игнорирование опасностей теперь, когда мы уже знаем, что при определённых условиях они действительно существуют.

Я считаю, что необходимо быть осведомленным об этих опасностях, поскольку предвижу повсеместное применение новой аппаратуры, способной использовать лучи несравненно большей мощности. В научных лабораториях инструменты обычно находятся в руках персонала, квалифицированного в своих действиях и способного хотя бы примерно оценить размеры влияний, а недостаток осторожности персонала - при современном состоянии наших знаний - вполне можно уловить. Но есть и другая (весьма большая, кстати) группа людей, имеющих дело с названными выше приборами. Это прежде всего врачи, которые четко оценивают огромные выгоды, извлекаемые из правильного применения нового принципа. Это и многочисленные непрофессионалы, которые очарованы красотой новых демонстраций и увлеченно занимаются экспериментированием во вновь открытых областях. Многие из тех и других не вооружены специальными знаниями электрика, и все эти люди нуждаются в надежной информации от экспертов, и для них главным образом написаны следующие строки. Однако ввиду того, что мы пока еще далеко не все знаем о природе этих лучей, я бы хотел, чтобы последующие утверждения рассматривались как неофициальные, а базирующиеся на добросовестности моих научных работ и на доверии к безошибочности моих ощущений и наблюдений.

С тех пор как открытие профессора Рентгена было обнародовано, я проводил исследования в направлениях, указанных им, и с превосходной аппаратурой, производящей лучи значительно большей интенсивности, чем это возможно при использовании обычных приборов. Обычно мои трубки были способны показывать тень от руки на фосфоресцентном экране на расстоянии 40 или 50 футов и даже более; я и несколько моих ассистентов подвер гались воздействию этих колб по нескольку часов в течение рабочего дня, и хотя мы подвергались опасности ежедневно, не было замечено ни малейшего вредного воздействия, при условии что применялись определенные меры безопасности. Напротив, было ли это совпадение, или влияние лучей, или результат какой-то вторичной причины, присутствовавшей при работе с колбами - как, например, образование озона, - но мое собственное здоровье и здоровье еще двух человек, которые подвергались воздействию лучей ежедневно, более или менее улучшилось, и, какая бы ни была причина, но мучительный кашель, от которого постоянно страдал Z, полностью прекра- тился; аналогичные улучшения наблюдались и у другого моего сотрудника.

При получении фотографических изображений или при изучении лучей я использовал тонкую алюминиевую пластину или тонкую сетку из алюминиевой проволоки, которая ставилась между трубкой и человеком и подсоединялась прямо к земле или через конденсатор. Я принял это предостережение, поскольку мне было известно задолго до этого, что определенное раздражение кожи вызывается очень сильными потоками (стримерами), формирующимися на небольших участках на теле человека из-за электростатического влияния ввода переменного высокого потенциала. Я обнаружил, что появление этих стримеров и их вредные последствия можно предотвратить использованием в качестве защитного экрана пластины или проволочной сетки, расположенных и подсоединенных так, как было описано выше. Было замечено, однако, что упомянутое вредное влияние не убывает постепенно, по мере роста расстояния от ввода, а прекращается внезапно. Я не могу дать другого объяснения раздражению кожи, кроме влияния озона, который вырабатывался в большом количестве. Во всяком случае, такое объяснение выглядит вполне убедительным, и другого мы пока предложить не можем. Последняя упомянутая особенность также согласовывалась с этой точкой зрения, так как выработка озона прекращается внезапно на определенном расстоянии от ввода, делая очевидным тот факт, что абсолютно необходима определенная сила (интенсивность) воздействия, как в процессе электролитического разложения.

Выполняя последующие исследования, я постепенно изменил аппаратуру несколькими способами, и тотчас же у меня появилась возможность наблюдать вредное влияние, следовавшее за облучением.

Какие же изменения я ввел? Во-первых, не использовался алюминиевый экран; во-вторых, использовалась трубка, в которой вместо алюминия была платина либо в качестве электрода, либо в качестве отражательной пластины; и в-третьих, расстояние, на котором имело место воздействие, было меньше, чем обычно.

Не потребовалось много времени, чтобы убедиться: введенная алюминиевая пластина была очень эффективным средством против повреждений, поскольку рука могла находиться за ней долгое время, при этом кожа не краснела, а без этой пластины рука очень быстро и постоянно краснела. Этот факт убедил меня в том, что какая бы ни была природа вредного воздействия, оно в большой степени зависело либо от электростатического воздействия, либо от электризации, либо от вторичного воздействия первых двух, сопровождающегося образованием стримеров.

Эта мысль дала мне возможность объяснить, почему исследователь мог наблюдать колбу на протяжении любого отрезка времени, столько, сколько он держал руку перед телом, - как при эксперименте с флуоресцентным экраном - с превосходной невосприимчивостью всех частей тела. За исключением руки. Это также объясняло, почему ожоги в некоторых случаях возникали на противоположной стороне тела, примыкающей к фотографической пластине, в то время как участки тела, на которые было прямое воздействие и которые находились значительно ближе к колбе и соответственно подвергались более мощным лучам, оставались незатронутыми (без ожогов). Теперь можно объяснить, почему пациент испытывает ощущение покалывания на подвергаемой облучению части тела всякий раз, когда имеет место вредное воздействие. И, наконец, эта точка зрения согласуется с многочисленными наблюдениями, в ходе которых фиксировалось, что вредные воздействия имели место, когда присутствовал воздух, одежда, даже толстая, но не обеспечивавшая защиты, в то время как эти воздействия практически отсутствовали, когда был слой жидкости, через который легко проникали лучи, но исключались все контакты воздуха с кожей.

В дальнейшем, на втором этапе исследований, я сравнивал колбы, содержащие только алюминий, с теми, в которых сверх того присутствовала платина в качестве активного тела, и вскоре стало возможным с достаточной очевидностью рассеять все сомнения, поскольку последний из упомянутых металлов был значительно более вредным. В поддержку этого утверждения можно сослаться на один из экспериментов, который к тому же может проиллюстрировать необходимость принятия мер предосторожности при работе с колбами очень высокой мощности. Чтобы выполнить сравнительные тесты, были сделаны две трубки Ленарда улучшенной конструкции. Обе содержали вогнутый катод или отражатель 2 дюймов в диаметре, и обе были снабжены алюминиевой заглушкой. В одной из трубок был сделан катодный фокус для совмещения с центром крышки; в другой - катодный поток концентрировался на платиновой проволочной сетке, установленной на стеклянном стержне по оси трубки, на небольшом расстоянии перед окном. В каждом случае металл утончался в центральной части до таких размеров, что едва мог противостоять внутреннему давлению воздуха. Изучая действие трубок, я подносил одну руку к той, которая содержала только алюминий, а другую - к трубке с платиновой сеткой. Включив первую трубу, я с удивлением наблюдал, как алюминиевое окно издавало чистый (ясный) звук (сигнал), согласующийся с ритмическим импульсом катодного потока. Поместив руку достаточно близко к окну, я отчетливо почувствовал, что что-то теплое ударяло в нее. Ощущение было очевидное и, не говоря уже об ощущаемом тепле, очень сильно отличалось от чувства покалывания, возникающего от действия стримеров или незначительной искры. Затем я исследовал трубку с платиновой сеткой. Никакой звук не издавался около алюминиевого окна, вся энергия удара, по-видимому, тратилась на платиновую сетку, которая становилась раскаленной (светилась от нагрева). Материал, составлявший катодный поток, был настолько размельчен (раздроблен), что тонкий металлический лист не мог составить никакой материальной преграды для его прохождения. Если большие куски сильно стукаются о сетку с крупными ячейками, тогда на нее оказывается значительное давление; если, напротив, куски очень маленькие в сравнении с ячейкой, давление может не обнаруживаться вовсе. Но хотя стекло не вибрировало, я тем не менее снова отчетливо чувствовал, как что-то ударяло в руку, и чувство тепла было сильнее, чем в предыдущем случае. По воздействию на экран не было очевидных различий между двумя трубками - обе окрашивали его очень ярко, и четкость (резкость) изображения теней была одной и той же, насколько возможно было судить. Я смотрел через экран на вторую трубу несколько раз, только когда что-то отвлекало мое внимание, и лишь 20 минут спустя я обнаружил, что рука, которая подвергалась воздействию этой трубы, сильно покраснела и распухла. Думая, что это произошло из-за какого-то случайного повреждения, я снова обратился к изучению платиновой трубки. Пододвинув ту же руку близко к окну, я тотчас же почувствовал боль, которая стала более резко выраженной, когда я поместил руку повторно около алюминиевого окна. Отличительной чертой было то, что боль ощущалась не на поверхности, а глубоко в тканях руки или даже в костях. Хотя совокупное воздействие не превышало полуминуты, я несколько дней после этого страдал от сильной боли, а затем обнаружил, что повредились волосы, а ногти на поврежденной руке выросли заново.

Трубка, не содержащая платины, теперь исследовалась с большим вниманием, но вскоре стала очевидной ее сравнительная безвредность; например, при покраснении кожи вред был не таким тяжелым, как при использовании другой трубки. Таким образом, был получен ценный опыт:

- очевидность того, что что-то горячее ударяло подвергаемого испытанию человека;

- тотчас же испытываемая боль;

- повреждение появлялось сразу же после воздействия;

- возрастание силы повреждения, по всей видимости, связанное с присутствием платины.

Некоторое время спустя я исследовал другие удивительные действия на очень малых расстояниях от мощных трубок Ленарда. Например, на руке, которую держали около окна лишь несколько секунд, кожа становилась тугой (плотной), а мускулы - негибкими (жесткими), поскольку наблюдалось некоторое сопротивление при сжатии руки в кулак, но после раскрытия кулака и повторного многократного сжатия-разжатия это ощущение исчезало, явно не оставляя никакой болезненности. В дальнейшем я исследовал определенное влияние на выделения из носа, которые были схожи с симптомами простуды, которой только что заболел. Но самым интересным наблюдением было следующее: когда за такой мощной трубкой исследователь наблюдал в течение некоторого времени, близко придвинув к ней голову, вскоре после этого он испытывал чувство такое странное, что никто не сможет не заметить его, стоит лишь раз привлечь к нему внимание; оно почти такое же реальное, как прикосновение. Если кто-то может представить себя смотрящим на что-то, похожее на патрон, который собирается взорваться в непосредственной и опасной близости к нему, тогда у этого человека появится представление о полученном чувстве. При этом человек не отдает себе отчета в том, где точно располагается это чувство. Кажется, что оно распространяется по всему телу, что показывает, что это чувство исходит из общего осознания опасности от предыдущих и многообразных экспериментов, а не из ожидания неприятного впечатления, направленного на один из органов, как то глаз или ухо. Однако в случае с трубкой Ленарда человек может сразу же и точно определить местоположение этого чувства - это голова. Это исследование, может быть, не имеет никакой другой ценности (принимая во внимание специфичность и остроту этого чувства), кроме того, что это чувство точно такое же, как получаемое при работе в течение какого-то времени с очень шумным разрядником или при воздействии на слух резких шумов или взрывов. Поскольку кажется невозможным представить себе, как звук может вызвать такое чувство не иначе как через прямое воздействие на органы слуха, я заключаю, что рентгеновская трубка или трубка Ленарда, работающая в совершенной тишине, тем не менее производит сильные взрывы или импульсы, которые, хотя они и не слышны, но влияют на костную структуру головы.

Их бесшумность может быть объяснена убедительным предположением, что ни воздух, ни какая-либо другая среда не участвуют в их распространении.

На третьем этапе исследований природы этих вредных воздействий, а именно при изучении влияния расстояния, был обнаружен самый важный факт. Чтобы популярно это проиллюстрировать, я должен сказать, что рентгеновская трубка действует как источник интенсивного тепла. Если кто-то поместит руку около раскаленной докрасна печи, он немедленно обожжется. Если человек держит руку на определенном маленьком расстоянии, он сможет выдержать воздействие лучей в течение нескольких минут и может быть, тем не менее, травмирован длительным воздействием. Но если он отступит немного дальше, где тепла несколько меньше, тогда человек может выдержать его воздействие при любой длительности времени без всякого вреда; радиация на таком расстоянии становится слишком слабой для серьезного влияния на кожу. Абсолютно так же действует такая трубка. Свыше определенного расстояния любое вредное воздействие на кожу отсутствует, не имеет значения, насколько это воздействие длительно. Характер ожогов такой же, какой может быть от источника интенсивного нагрева. Я утверждаю, при всем уважении к мнению других, что те, кто отождествляет воздействие на безводные (сухие) кожные ткани с солнечными ожогами, неверно его (это воздействие) истолковывают. Между ними нет никакого сходства, кроме покраснения и шелушения кожи, что может быть вызвано многочисленными причинами. Легкие ожоги больше напоминают ожоги людей, которые работают рядом с открытым огнем. Но когда повреждение тяжелое, то оно по всем признакам напоминает ожог, полученный от контакта с открытым огнем или с горячим утюгом. Может вообще не быть инкубационного периода, что ясно демонстрируют наши наблюдения: лучи воздействуют мгновенно. В тяжелых случаях кожа глубоко окрашивается, местами чернеет и становится уродливой; образуются водяные пузыри; отпадают толстые слои кожи, обнажая живое мясо. Все это сопровождается болью от ожогов, лихорадкой и другими подобными симптомами. Одно-единственное повреждение такого рода в области живота у славного и усердного работника - единственный несчастный случай, который когда-либо произошел не с кем-то, а со мной во всей моей лабораторной практике - я имел несчастье наблюдать лично. Это произошло прежде, чем был наработан опыт подобных экспериментов.

Воздействие сильно заряженной платиновой трубки было направлено прямо на меня в течение пяти минут на достаточно безопасном расстоянии в 11 дюймов, защитный алюминиевый экран, к сожалению, отсутствовал, и меня переполняли самые мрачные предчувствия. К счастью, частые теплые ванны, неограниченное использование вазелина, очистка и общий уход за телом помогли избавиться от разрушительного действия вредного вещества, и я снова вздохнул свободно. Если бы я знал больше об этих вредных воздействиях, чем я знал тогда, такого неудачного эксперимента я бы не провел. Если бы я знал меньше, чем я знал тогда, эксперимент мог быть проведен на меньшем расстоянии, и тогда в результате могли бы быть серьезные и, возможно, неизлечимые повреждения.

Я сейчас использую первую возможность исполнить горькую обязанность описать этот несчастный случай. Надеюсь, что другие будут действовать подобным образом, и людям скоро станут известны самые полные знания об этих опасных воздействиях. Мои предчувствия привели меня к тому, что я стал думать, что произойдет в дальнейшем с внутренними тканями, которые были серьезно повреждены. Я пришел к следующему утешительному заключению: независимо от того, что собой, в конце концов, представляют лучи, практически вся их разрушительная энергия должна воздействовать на поверхность тела, а внутренние ткани, по всей вероятности, должны сохраняться невредимыми, если только колба не будет размещена в непосредственной близости к коже и при этом будут генерироваться лучи значительно большей интенсивности, чем сейчас. Существует много соображений, почему должно быть именно так, некоторые из них вытекают из моих предшествующих утверждений, относящихся к природе вредных факторов, но я, может быть, смогу сослаться на новые факты в поддержку этой точки зрения. Можно упомянуть о существенном обстоятельстве в описываемом случае. Было замечено, что в трех местах, закрытых толстыми костяными пуговицами, кожа совершенно не подверглась воздействию, в то время как она была полностью разрушена под каждой из маленьких пуговичных дырочек. Как показало исследование, лучи не могли достичь этих точек кожи прямым потоком, выходящим из трубки, и это могло бы указать на то, что не все повреждения происхо дят из-за лучей или радиации, которая распространяется прямолинейно, а по крайней мере частично из-за сопутствующих причин. Дальнейшая экспериментальная демонстрация этого факта может быть проведена следующим образом: экспериментатор может возбудить трубку до подходящего, достаточно малого уровня, так, чтобы осветить флуоресцентный экран до определенной интенсивности на расстоянии, скажем, семи дюймов. Он может расположить свою руку на этом расстоянии, и кожа покраснеет через некоторый период воздействия. После этого экспериментатор может добавлять больше энергии, до тех пор, пока на расстоянии 14 дюймов экран не осветится даже сильнее, чем это было до этого на половине этого расстояния. Лучи теперь, очевидно, мощнее на большем расстоянии, и экспериментатор может держать руку в течение очень долгого времени, и можно с уверенностью утверждать, что он не будет травмирован. Конечно, можно выдвинуть аргументы, которые могут лишить убедительности вышеупомянутую демонстрацию. Можно заявить, что воздействия на экран или фотографическую пластину не дают представления о плотности (концентрации) и других количественных характеристиках лучей, что эти воздействия носят качественный характер.

Предположим, что лучи сформированы из потоков материальных частиц. Что касается видимых следов на экране или пленке, нет большой разницы в том, триллион или только миллион частиц на квадратный миллиметр ударяется о чувствительный слой; но с воздействием на кожу ситуация другая; это воздействие непременно и существенным образом должно зависеть от плотности потока.

Как только вышеупомянутый факт был признан, а именно то, что свыше определенного расстояния даже самые мощные трубки не в состоянии причи- нить вред, независимо от того, как долго длится воздействие, стало важным установить это безопасное расстояние. Вспоминая все мои предыдущие опыты, я обнаружил, что очень часто у меня были трубки, которые на расстоянии в 12 футов давали четкое изображение грудной клетки человека с экспозицией в несколько минут; многократно люди подвергались воздействию лучей из этих трубок на расстоянии от 18 до 24 дюймов и с временем воздействия от 10 до 45 минут, и никогда ни малейшего следа вредного воздействия не наблюдалось. С такими трубками 248 я даже давал длительные экспозиции на расстоянии в 14 дюймов, всегда, конечно, через тонкий лист или алюминиевую сетку, соединенные с землей. В каждом случае соблюдалось условие, чтобы металл не искрил, когда человек касается его рукой, что иногда бывает, когда электрические колебания имеют чрезвычайно высокую частоту, при этом следует обратиться к заземлению через конденсатор подходящей емкости. Во всех этих примерах использовались трубки, содержащие только алюминий; и поэтому я испытываю недостаток в достаточном количестве данных для того, чтобы установить безопасное расстояние для платиновой трубки. Из предыдущего случая мы видим, что тяжелые повреждения имели место на расстоянии в 11 дюймов, но я убежден, что, если бы использовался защитный экран, повреждения - если бы и были - были бы очень легкими.

Собрав воедино все мои эксперименты, я убедился в том, что никаких серьезных повреждений не бывает на расстоянии больше чем 16 дюймов, и снимок делается таким образом, который я описал.

Успешно проведя ряд исследований, принадлежащих этому новому разделу науки, я в настоящее время могу сформулировать более широкий взгляд на работу трубок, который, я надеюсь, скоро примет вполне определенную форму. На настоящий момент может быть достаточным следующее короткое утверждение: согласно данным, которые я получил, работающая колба испускает поток мелких материальных частиц. Известны эксперименты, которые показывают, что эти частицы начинают движение от наружной стенки колбы; известны и другие эксперименты, которые доказывают, что существует проницаемость стенки, и в случае тонкого алюминиевого окна, я теперь не сомневаюсь в том, некоторое количество тонкоизмельченного (раздробленного) катодного вещества прорывается через стенку. Эти потоки могут просто перемещаться на большие расстояния с постепенным убыванием скорости без образования каких-либо волн или они могут вызы- вать удары (сотрясения) и продольные волны. На сегодняшний взгляд, это совершенно неважно, но, до- пуская наличие таких потоков частиц и пренебрегая такими воздействиями из-за свойств - химичес- ких или физических - переносимого вещества, мы должны принимать во внимание следующие особые воздействия.

Первое. Существует тепловой эффект. Температура электрода или соударяемого тела никаким образом не дает нам представления о степени нагрева частиц. Но если мы рассматриваем только вероятные скорости, они согласуются с температурами, которые могут возрастать до 1 000 000 °С. Этого может быть достаточно, чтобы частицы просто при высокой температуре совершали опасные воздействия, и на самом деле многие данные указывают на правильность этого предположения. Но пока мы не можем демонстрировать перенос тепла, и еще не найдены удовлетворительные объяснения, хотя, выполняя исследования в этом направлении, я получил некоторые результаты.

Второе. Существует чисто электрический эффект.

У нас есть подтвержденная результатами экспериментов абсолютная уверенность в том, что частицы или лучи переносят огромное количество электричества, и я даже нашел способ, как оценить и рассчитать это количество. Кроме того, наличие этих сильно наэлектризованных частиц является достаточным, чтобы вызвать разрушение ткани. Конечно, при контакте с кожей электрические заряды могут вызвать сильные и разрушительные местные токи в мельчайших линиях ткани. Экспериментальные результаты находятся в соответствии с этой точкой зрения и с исследованиями, проводимыми мной в этом направлении. Однако по моим прежним предположениям эта точка зрения объясняет наилучшим образом воздействие на чувствительный слой, эксперименты показывают, что, когда частицы пересекают заземленную пластину, они не лишаются полностью своей электризации, что не поддается удовлетворительному объяснению.

Третий эффект - электрохимический. Заряженные частицы вызывают обильную генерацию озона и других газов. Они, насколько мы знаем из экспериментов, разрушают такие вещи, как резина, и, таким образом, являются наиболее вероятными агентами при разрушении кожи, и в этом направлении доказательства самые веские, поскольку маленький слой жидкости, предотвращающий контакт газообразного вещества с кожей, по-видимому, прекращает все воздействие.

Последний эффект - чисто механический. Воз- можно, что материальные частицы, двигаясь с большой скоростью, могут за счет механических соударений и неизбежного нагревания при таких скоростях разрушать ткани. В этом случае могут повреждаться более глубокие слои, тогда как очень вероятно, что такого могло бы не произойти, если бы любое из предшествующих объяснений было принято во внимание.

Суммируя свой экспериментальный опыт и делая из него выводы, было бы целесообразно прежде всего отказаться от использования трубок, содержащих платину. Во-вторых, следовало бы заменить их на соответствующим образом сконструированную трубку Ленарда, содержащую только чистый алюминий.

Преимуществом этой трубки является, кроме всего прочего, возможность ее создания с большой механической точностью и, таким образом, возможность получения более четких изображений. В-третьих, использовать защитный экран из алюминиевого листа или вместо этого мокрую ткань или слой жидкости.

В-четвертых, проводить облучение на расстоянии по крайней мере 14 дюймов и лучше (предпочтительнее) облучать дольше, но на более дальнем расстоянии.