História da radiografia
Os raios X foram descobertos em 1895 por Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923), que foi professor na Universidade de Wuerzburg, na Alemanha. Trabalhando com um tubo de raios catódicos em seu laboratório, Roentgen observou um brilho fluorescente de cristais em uma mesa perto de seu tubo. O tubo com o qual Roentgen estava trabalhando consistia em um envelope de vidro (bulbo) com eletrodos positivo e negativo encapsulados nele. O ar no tubo foi evacuado e, quando uma alta voltagem foi aplicada, o tubo produziu um brilho fluorescente. Roentgen protegeu o tubo com papel preto grosso e descobriu uma luz fluorescente de cor verde gerada por um material localizado a poucos metros de distância do tubo.
Ele concluiu que um novo tipo de raio estava sendo emitido pelo tubo. Este raio foi capaz de passar pelo papel grosso que cobre e excitar os materiais fosforescentes da sala. Ele descobriu que o novo raio poderia passar através da maioria das substâncias lançando sombras de objetos sólidos. Roentgen também descobriu que o raio pode atravessar o tecido dos humanos, mas não ossos e objetos de metal. Uma das primeiras experiências de Roentgen no final de 1895 foi um filme da mão de sua esposa, Bertha. É interessante que o primeiro uso dos raios X foi para uma aplicação industrial (não médica), já que Roentgen produziu uma radiografia de um conjunto de pesos em uma caixa para mostrar aos seus colegas.
A descoberta de Roentgen foi uma bomba científica e foi recebida com extraordinário interesse por cientistas e leigos . Cientistas de toda parte podiam duplicar seu experimento porque o tubo catódico era muito conhecido durante este período. Muitos cientistas abandonaram outras linhas de pesquisa para buscar os raios misteriosos. Jornais e revistas da época forneciam ao público inúmeras histórias, algumas verdadeiras, outras fantasiosas, sobre as propriedades dos raios recém-descobertos.
A fantasia pública foi capturada por este raio invisível com a capacidade de atravessar matéria sólida e, em conjunto com uma chapa fotográfica, fornecer uma imagem de ossos e partes internas do corpo. A fantasia científica foi capturada pela demonstração de um comprimento de onda mais curto que a luz. Isso gerou novas possibilidades na física e para investigar a estrutura da matéria. Muito entusiasmo foi gerado sobre as aplicações potenciais dos raios como um auxílio na medicina e cirurgia. Um mês após o anúncio da descoberta, várias radiografias médicas foram feitas na Europa e nos Estados Unidos, que foram usadas por cirurgiões para orientá-los em seu trabalho. Em junho de 1896, apenas 6 meses após Roentgen anunciar sua descoberta, os raios X estavam sendo usados por médicos do campo de batalha para localizar balas em soldados feridos.
Antes de 1912, os raios X eram pouco usados fora dos domínios da medicina e da odontologia, embora algumas imagens de metais fossem produzidas. A razão pela qual os raios X não foram usados em aplicações industriais antes desta data foi porque os tubos de raios X (a fonte dos raios X) quebraram sob as tensões necessárias para produzir raios de poder de penetração satisfatório para fins industriais. No entanto, isso mudou em 1913, quando os tubos de raios-X de alto vácuo projetados por Coolidge tornaram-se disponíveis. Os tubos de alto vácuo eram uma fonte de raios X intensa e confiável, operando com energias de até 100.000 volts.
Em 1922, a radiografia industrial deu mais um passo à frente com o advento do tubo de raios X de 200.000 volts isso permitiu que radiografias de peças de aço grossas fossem produzidas em um período de tempo razoável. Em 1931, a General Electric Company desenvolveu geradores de raios-X de 1.000.000 volts, fornecendo uma ferramenta eficaz para radiografia industrial. No mesmo ano, a Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) permitiu a aprovação de raios-X de vasos de pressão soldados por fusão que abriram ainda mais as portas para aceitação e uso industrial.
Uma segunda fonte de radiação
Pouco depois da descoberta dos raios X, outra forma de raios penetrantes foi descoberta. Em 1896, o cientista francês Henri Becquerel descobriu a radioatividade natural. Muitos cientistas do período estavam trabalhando com raios catódicos, e outros cientistas estavam reunindo evidências sobre a teoria de que o átomo poderia ser subdividido. Algumas das novas pesquisas mostraram que certos tipos de átomos se desintegram por si próprios. Foi Henri Becquerel quem descobriu esse fenômeno enquanto investigava as propriedades dos minerais fluorescentes. Becquerel estava pesquisando os princípios da fluorescência, em que certos minerais brilham (fluorescem) quando expostos à luz solar. Ele utilizou placas fotográficas para registrar essa fluorescência.
Um dos minerais com que Becquerel trabalhou foi um composto de urânio. Em um dia em que estava muito nublado para expor suas amostras à luz direta do sol, Becquerel guardou parte do composto em uma gaveta com suas chapas fotográficas.Mais tarde, quando ele revelou essas placas, ele descobriu que elas estavam embaçadas (exibiam exposição à luz). Becquerel questionou o que teria causado esse embaçamento. Ele sabia que havia embrulhado bem as placas antes de usá-las, de modo que o embaçamento não era devido à luz difusa. Além disso, ele notou que apenas as placas que estavam na gaveta com o composto de urânio estavam embaçadas. Becquerel concluiu que o composto de urânio emitia um tipo de radiação que poderia penetrar em papel pesado e expor filmes fotográficos. Becquerel continuou testando amostras de compostos de urânio e determinou que a fonte de radiação era o elemento urânio. A descoberta de Bacquerel foi, ao contrário da dos raios X, virtualmente despercebida por leigos e cientistas. Relativamente poucos cientistas estavam interessados nas descobertas de Becquerel. Somente com a descoberta do rádio pelos Curie, dois anos depois, o interesse pela radioatividade se espalhou.
Enquanto trabalhava na França na época da descoberta de Becquerel, a cientista polonesa Marie Curie ficou muito interessada em seu trabalho. Ela suspeitou que um minério de urânio conhecido como pitchblende continha outros elementos radioativos. Marie e seu marido, O cientista francês Pierre Curie começou a procurar esses outros elementos. Em 1898, os Curie descobriram outro elemento radioativo na pechblenda, e o chamaram de “polônio” em homenagem à terra natal de Marie Curie. Mais tarde naquele ano, os Curie descobriram outro elemento radioativo que chamaram de rádio, ou elemento brilhante. Tanto o polônio quanto o rádio eram mais radioativos do que o urânio. Desde essas descobertas, muitos outros elementos radioativos foram descobertos ou produzidos.
O rádio se tornou a fonte industrial inicial de raios gama. O material permitiu a radiografia de peças fundidas de até 25 a 30 cm de espessura. Durante a Segunda Guerra Mundial, a radiografia industrial cresceu tremendamente como parte do programa de construção naval da Marinha. Em 1946, fontes de raios gama artificiais, como cobalto e irídio, tornaram-se disponíveis. Essas novas fontes eram muito mais fortes do que o rádio e eram muito mais baratas. As fontes artificiais substituíram rapidamente o rádio e o uso de raios gama cresceu rapidamente na radiografia industrial.
Preocupações com a saúde
A ciência da proteção contra radiação, ou “física da saúde”, como é mais adequada chamado, surgiu das descobertas paralelas de raios-X e radioatividade nos anos finais do século 19. Experimentadores, médicos, leigos e físicos configuraram aparelhos geradores de raios-X e prosseguiram em seus trabalhos sem se preocupar com perigos potenciais. Essa falta de preocupação é perfeitamente compreensível, pois não havia nada na experiência anterior que sugerisse que os raios X seriam de alguma forma perigosos. Na verdade, o caso era o oposto, para quem suspeitaria que um raio semelhante a leve, mas invisível, não sentido ou de outra forma indetectável pelos sentidos, seria prejudicial para uma pessoa? Mais provavelmente, ou assim parecia a alguns, os raios X poderiam ser benéficos para o corpo.
Inevitavelmente, o uso generalizado e irrestrito de raios-X levou a ferimentos graves. Freqüentemente, os ferimentos não eram atribuídos à exposição aos raios-X, em parte por causa do início lento dos sintomas e porque simplesmente não havia razão para suspeitar dos raios-X como a causa. Alguns dos primeiros pesquisadores vincularam a exposição aos raios X e as queimaduras na pele. O primeiro aviso sobre os possíveis efeitos adversos dos raios-X veio de Thomas Edison, William J. Morton e Nikola Tesla, que relataram irritações nos olhos devido à experimentação com raios-X e substâncias fluorescentes.
Hoje, pode-se dizer que a radiação está entre as causas de doenças mais investigadas. Embora ainda haja muito a ser aprendido, mais se sabe sobre os mecanismos dos danos da radiação no sistema molecular, celular e orgânico do que para a maioria dos outros agentes estressores da saúde. Na verdade, é precisamente esse vasto acúmulo de dados quantitativos de dose-resposta que permite aos físicos da saúde especificar os níveis de radiação para que os usos médicos, científicos e industriais da radiação possam continuar em níveis de risco não maiores e frequentemente menores do que os níveis risco associado a qualquer outra tecnologia.
Os raios X e os raios gama são radiação eletromagnética exatamente da mesma natureza da luz, mas com comprimento de onda muito menor. O comprimento de onda da luz visível é da ordem de 6.000 angstrom, enquanto o comprimento de onda dos raios X está na faixa de um angstrom e o dos raios gama é de 0,0001 angstrom. Este comprimento de onda muito curto é o que dá aos raios X e raios gama seu poder de penetrar materiais que a luz não consegue. Essas ondas eletromagnéticas são de alto nível de energia e podem quebrar ligações químicas em materiais que penetram. Se a matéria irradiada for tecido vivo, a quebra de ligações químicas pode resultar em alteração da estrutura ou na função das células. As primeiras exposições à radiação resultaram na perda de membros e até mesmo vidas.Homens e mulheres pesquisadores coletaram e documentaram informações sobre a interação da radiação com o corpo humano. Essas informações iniciais ajudaram a ciência a entender como a radiação eletromagnética interage com o tecido vivo. Infelizmente, muitas dessas informações foram coletadas com grandes despesas pessoais.