Historia de la radiografía
Los rayos X fueron descubiertos en 1895 por Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923), quien fue profesor en la Universidad de Wuerzburg en Alemania. Trabajando con un tubo de rayos catódicos en su laboratorio, Roentgen observó un brillo fluorescente de cristales en una mesa cerca de su tubo. El tubo con el que estaba trabajando Roentgen consistía en una envoltura de vidrio (bulbo) con electrodos positivos y negativos encapsulados en él. Se evacuó el aire del tubo y, cuando se aplicó un alto voltaje, el tubo produjo un brillo fluorescente. Roentgen protegió el tubo con un pesado papel negro y descubrió una luz fluorescente de color verde generada por un material ubicado a unos pocos metros del tubo.
Llegó a la conclusión de que el tubo emitía un nuevo tipo de rayo. Este rayo era capaz de atravesar el pesado papel que cubría y excitar los materiales fosforescentes de la habitación. Descubrió que el nuevo rayo podía atravesar la mayoría de sustancias proyectando sombras de objetos sólidos. Roentgen también descubrió que el rayo podía atravesar el tejido de los humanos, pero no los huesos ni los objetos metálicos. Uno de los primeros experimentos de Roentgen a fines de 1895 fue una película de la mano de su esposa, Bertha. Es interesante que el primer uso de rayos X fue para una aplicación industrial (no médica), ya que Roentgen produjo una radiografía de un conjunto de pesas en una caja para mostrárselas a sus colegas.
El descubrimiento de Roentgen fue una bomba científica y fue recibido con extraordinario interés tanto por científicos como por legos . Los científicos de todas partes pudieron duplicar su experimento porque el tubo de cátodo era muy conocido durante este período. Muchos científicos abandonaron otras líneas de investigación para perseguir los misteriosos rayos. Los periódicos y revistas de la época proporcionaron al público numerosas historias, algunas verdaderas, otras fantasiosas, sobre las propiedades de los rayos recién descubiertos.
La imaginación del público fue captada por este rayo invisible con la capacidad de atravesar materia sólida y, junto con una placa fotográfica, proporcionar una imagen de los huesos y las partes internas del cuerpo. La fantasía científica fue capturada por la demostración de una longitud de onda más corta que la luz. Esto generó nuevas posibilidades en física y para investigar la estructura de la materia. Se generó mucho entusiasmo sobre las posibles aplicaciones de los rayos como ayuda en la medicina y la cirugía. Un mes después del anuncio del descubrimiento, se habían realizado varias radiografías médicas en Europa y Estados Unidos, que fueron utilizadas por los cirujanos para guiarlos en su trabajo. En junio de 1896, solo 6 meses después de que Roentgen anunciara su descubrimiento, los médicos del campo de batalla estaban utilizando rayos X para localizar balas en soldados heridos.
Antes de 1912, los rayos X se usaban poco fuera del ámbito de la medicina y la odontología, aunque se produjeron algunas imágenes de rayos X de metales. La razón por la que los rayos X no se usaron en aplicaciones industriales antes de esta fecha fue porque los tubos de rayos X (la fuente de los rayos X) se rompieron bajo los voltajes requeridos para producir rayos de poder penetrante satisfactorio para fines industriales. Sin embargo, eso cambió en 1913 cuando los tubos de rayos X de alto vacío diseñados por Coolidge estuvieron disponibles. Los tubos de alto vacío eran una fuente de rayos X intensa y fiable que funcionaba a energías de hasta 100.000 voltios.
En 1922, la radiografía industrial dio un paso más con la llegada del tubo de rayos X de 200.000 voltios. que permitió producir radiografías de piezas gruesas de acero en un tiempo razonable. En 1931, General Electric Company desarrolló generadores de rayos X de 1.000.000 de voltios, que proporcionan una herramienta eficaz para la radiografía industrial. Ese mismo año, la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) permitió la aprobación por rayos X de recipientes a presión soldados por fusión, lo que abrió aún más la puerta a la aceptación y el uso industrial.
Una segunda fuente de radiación
Poco después del descubrimiento de los rayos X, se descubrió otra forma de rayos penetrantes. En 1896, el científico francés Henri Becquerel descubrió la radiactividad natural. Muchos científicos de la época estaban trabajando con rayos catódicos, y otros científicos estaban reuniendo pruebas sobre la teoría de que el átomo podía subdividirse. Algunas de las nuevas investigaciones mostraron que ciertos tipos de átomos se desintegran por sí mismos. Fue Henri Becquerel quien descubrió este fenómeno mientras investigaba las propiedades de los minerales fluorescentes. Becquerel estaba investigando los principios de la fluorescencia, donde ciertos minerales brillan (fluorescen) cuando se exponen a la luz solar. Utilizó placas fotográficas para registrar esta fluorescencia.
Uno de los minerales con los que trabajaba Becquerel era un compuesto de uranio. Un día en el que estaba demasiado nublado para exponer sus muestras a la luz solar directa, Becquerel guardó parte del compuesto en un cajón con sus placas fotográficas.Más tarde, cuando desarrolló estas placas, descubrió que estaban empañadas (exhibían exposición a la luz). Becquerel cuestionó qué habría causado este empañamiento. Sabía que había envuelto las placas con fuerza antes de usarlas, por lo que el empañamiento no se debía a la luz parásita. Además, notó que solo las placas que estaban en el cajón con el compuesto de uranio estaban empañadas. Becquerel concluyó que el compuesto de uranio desprendía un tipo de radiación que podía penetrar el papel pesado y exponer películas fotográficas. Becquerel continuó analizando muestras de compuestos de uranio y determinó que la fuente de radiación era el elemento uranio. El descubrimiento de Bacquerel fue, a diferencia del de los rayos X, prácticamente inadvertido tanto para los legos como para los científicos. Relativamente pocos científicos estaban interesados en los hallazgos de Becquerel. No fue hasta el descubrimiento del radio por los Curie dos años más tarde que el interés por la radiactividad se generalizó.
Mientras trabajaba en Francia en el momento del descubrimiento de Becquerel, la científica polaca Marie Curie se interesó mucho en su trabajo. Ella sospechaba que un mineral de uranio conocido como pitchblenda contenía otros elementos radiactivos. Marie y su esposo, El científico francés Pierre Curie, comenzó a buscar estos otros elementos. En 1898, los Curie descubrieron otro elemento radiactivo en la pitchblenda, y lo llamaron «polonio» en honor a la tierra natal de Marie Curie. Más tarde ese año, los Curie descubrieron otro elemento radiactivo al que llamaron radio o elemento brillante. Tanto el polonio como el radio eran más radiactivos que el uranio. Desde estos descubrimientos, se han descubierto o producido muchos otros elementos radiactivos.
El radio se convirtió en la fuente de rayos gamma industrial inicial. El material permitió radiografiar piezas moldeadas de hasta 10 a 12 pulgadas de espesor. Durante la Segunda Guerra Mundial, la radiografía industrial creció enormemente como parte del programa de construcción naval de la Armada. En 1946, se dispuso de fuentes de rayos gamma artificiales como el cobalto y el iridio. Estas nuevas fuentes eran mucho más fuertes que el radio y mucho menos costosas. Las fuentes artificiales reemplazaron rápidamente al radio y el uso de rayos gamma creció rápidamente en la radiografía industrial.
Problemas de salud
La ciencia de la protección radiológica, o «física de la salud», como se dice más propiamente llamado, surgió de los descubrimientos paralelos de los rayos X y la radiactividad en los últimos años del siglo 19. Experimentadores, médicos, legos y físicos por igual instalaron aparatos de generación de rayos X y procedieron a sus labores sin preocuparse por peligros potenciales. Tal falta de preocupación es bastante comprensible, ya que no había nada en la experiencia previa que sugiriera que los rayos X fueran de alguna manera peligrosos. De hecho, sucedió lo contrario, porque ¿quién sospecharía que un rayo similar a ¿Ligero pero invisible, no sentido o indetectable por los sentidos sería dañino para una persona? Es más probable, o eso les pareció a algunos, que los rayos X pudieran ser beneficiosos para el cuerpo.
Inevitablemente, el uso generalizado y desenfrenado de los rayos X provocó lesiones graves. A menudo, las lesiones no se atribuían a la exposición a los rayos X, en parte debido a la lenta aparición de los síntomas y simplemente porque no había razón para sospechar que los rayos X fueran la causa. Algunos de los primeros experimentadores vincularon la exposición a los rayos X y las quemaduras de la piel. La primera advertencia de posibles efectos adversos de los rayos X provino de Thomas Edison, William J. Morton y Nikola Tesla, quienes informaron irritaciones en los ojos por la experimentación con rayos X y sustancias fluorescentes.
Hoy en día, se puede decir que la radiación se encuentra entre las causas de enfermedad más investigadas. Aunque aún queda mucho por aprender, se sabe más acerca de los mecanismos de daño por radiación en el sistema molecular, celular y de órganos que lo que se conoce sobre la mayoría de los otros agentes que causan estrés en la salud. De hecho, es precisamente esta gran acumulación de datos cuantitativos de dosis-respuesta lo que permite a los físicos de la salud especificar los niveles de radiación para que los usos médicos, científicos e industriales de la radiación puedan continuar a niveles de riesgo no mayores que, y frecuentemente menores que, los niveles de riesgo asociado con cualquier otra tecnología.
Los rayos X y los rayos gamma son radiación electromagnética de exactamente la misma naturaleza que la luz, pero de longitud de onda mucho más corta. La longitud de onda de la luz visible es del orden de 6000 angstroms, mientras que la longitud de onda de los rayos X está en el rango de un angstrom y la de los rayos gamma es de 0,0001 angstrom. Esta longitud de onda muy corta es lo que da a los rayos X y los rayos gamma su poder para penetrar materiales que la luz no puede. Estas ondas electromagnéticas tienen un alto nivel de energía y pueden romper los enlaces químicos en los materiales que penetran. Si la materia irradiada es tejido vivo, la ruptura de enlaces químicos puede resultar en una estructura alterada o un cambio en la función de las células. Las exposiciones tempranas a la radiación resultaron en la pérdida de miembros e incluso vidas.Hombres y mujeres investigadores recopilaron y documentaron información sobre la interacción de la radiación y el cuerpo humano. Esta primera información ayudó a la ciencia a comprender cómo la radiación electromagnética interactúa con los tejidos vivos. Desafortunadamente, gran parte de esta información se recopiló con un gran gasto personal.