Radiografía

La radiografía utiliza rayos invisibles y penetrantes que atraviesan el cuerpo y llegan a una placa o a un detector, de modo que los huesos y los tejidos densos proyectan su sombra. Wilhelm Röntgen descubrió esos rayos en Wurzburgo el 8 de noviembre de 1895, y a comienzos de 1896, pocas semanas después de su anuncio, médicos de Europa y América los usaban para localizar fracturas y balas.

Qué es

Los rayos X son ondas electromagnéticas como la luz, pero con una longitud de onda mucho más corta, de unos 0,01 a 10 nanómetros frente a 400 a 700 en la luz visible, lo que les permite atravesar materiales que detienen la luz. La materia densa absorbe más que la ligera, así que un objeto colocado entre una fuente de rayos X y una placa sensible deja en ella una imagen en sombra de su interior: el hueso, que contiene calcio, destaca con claridad sobre la carne que lo rodea.

El aparato de la lámina es del tipo usado en 1896 y en los años siguientes. Una bobina de inducción convierte la baja tensión de una pila en decenas de miles de voltios. Dos cables llevan esa tensión a un tubo «focus», una ampolla de vidrio casi vacía de aire, con un cátodo cóncavo de aluminio en un extremo y, en el centro, una pequeña placa de platino, el anticátodo, inclinada 45 grados. Bajo el tubo descansa una placa fotográfica envuelta en papel negro, con el objeto que se va a radiografiar encima.

Cómo funciona

El tubo conserva una traza de gas. La alta tensión lo ioniza, y los iones positivos, al chocar con el cátodo, le arrancan electrones que la tensión lanza después a través del tubo. Estos rayos catódicos, como se los llamaba entonces, son corrientes invisibles de electrones, y la cantidad de gas que queda en el tubo determina su comportamiento. El cátodo cóncavo los concentra en una pequeña mancha del anticátodo de platino. Cuando los electrones rápidos se frenan en el metal, una pequeña parte de su energía sale en forma de rayos X; casi todo lo demás se convierte en calor. Los rayos X salen del blanco en muchas direcciones; como está inclinado, un haz útil sale de lado a través del vidrio hacia la placa fotográfica, mientras el resto se dispersa por la sala si no hay blindaje.

El tubo de Coolidge de 1913: un filamento de tungsteno caliente aporta los electrones, de modo que la emisión puede regularse con precisión.

Los rayos salen en línea recta de esa pequeña mancha, y por eso importa: cuanto más pequeña, más nítidas las sombras. Donde los rayos pasan con facilidad, por el aire o la carne, ennegrecen la emulsión fotográfica; donde el hueso o el metal los absorben, la placa queda más clara. Positivada o mirada directamente, la placa muestra el esqueleto de una mano, una moneda en un monedero o una bala en un miembro.

Los primeros tubos de gas eran caprichosos: su comportamiento cambiaba a medida que se agotaba el gas que quedaba. En 1913, William Coolidge, de General Electric, hizo un tubo de alto vacío cuyo cátodo era un filamento de tungsteno caliente. La corriente, y con ella la cantidad de rayos X, se regulaba ahora con la temperatura del filamento, y su poder de penetración con la tensión, lo que hizo repetibles las dosis. Los tubos modernos siguen ese principio.

Cómo construirlo

Un aparato de rayos X no puede construirse con seguridad en casa, y en la mayoría de los países manejarlo exige una licencia. Los rayos X dañan las células vivas sin que se note; los primeros operadores lo aprendieron con quemaduras, amputaciones y cánceres mortales. Esta sección describe cómo se fabricaban las primeras máquinas en los laboratorios y propone después dos experimentos sencillos que muestran los mismos principios.

Cómo se hacía en 1896. Los fabricantes de instrumentos devanaban kilómetros de hilo fino forrado de seda sobre un núcleo de hierro, alimentaban las bobinas con pilas a través de un interruptor vibrante y las conectaban a tubos hechos por sopladores de vidrio. Los tubos se vaciaban durante horas con bombas de mercurio, se sellaban y se iban ajustando hasta que daban rayos estables. Bajo el tubo se ponía un chasis envuelto en papel negro; una mano necesitaba al principio varios minutos de exposición, a veces muchos más, y menos a medida que mejoraban los tubos.

Ver sombras con luz. En una habitación a oscuras, fije una linterna potente a unos 2 m de una pared y sostenga un lápiz a medio camino. Tape la linterna con una cartulina con un agujero de 5 mm y luego quítela para que alumbre toda la lente: la fuente pequeña da una sombra nítida y la grande bordes borrosos, igual que una mancha focal pequeña en un tubo de rayos X. Luego apoye la linterna contra la yema de un dedo: la yema brilla en rojo, porque la luz roja atraviesa un centímetro de carne.

Ver la fluorescencia. Röntgen se fijó en los rayos porque una pantalla cubierta de platinocianuro de bario se iluminaba. Con un adulto a cargo y siguiendo las instrucciones de seguridad de la lámpara, ilumine a oscuras un vaso de agua tónica con una linterna ultravioleta de baja potencia, de tipo «UV-A» de 365 nm: la quinina que contiene absorbe esa luz invisible y brilla en azul. La tinta de los rotuladores fluorescentes y algunos detergentes hacen lo mismo.

Seguridad. No conecte nunca válvulas de vacío antiguas ni tubos de rayos catódicos a alta tensión: cuando los electrones chocan con el vidrio o el metal de su interior, pueden emitir rayos X. Las bobinas de inducción y otras fuentes de alta tensión pueden dar descargas peligrosas o mortales. La luz ultravioleta daña ojos y piel: no mire nunca dentro de la linterna, mantenga el haz lejos de ojos y piel, use gafas que bloqueen el UV y elija una linterna de baja potencia vendida solo para UV-A. Las radiografías médicas las hace personal formado, con la dosis más baja que permita la exploración.

Historia y evolución

El descubrimiento de Röntgen: un tubo envuelto en cartón negro y, al lado, una pantalla fluorescente que brilla de todos modos.

La tarde del 8 de noviembre de 1895, Wilhelm Conrad Röntgen, catedrático de física en Wurzburgo, estudiaba una descarga eléctrica en un tubo envuelto en cartón negro. Una pantalla de papel cubierta de platinocianuro de bario, colocada a cierta distancia, se iluminaba cada vez que conectaba el tubo, aunque ninguna luz podía salir del cartón. En las semanas siguientes, trabajando solo, demostró que aquellos rayos desconocidos atravesaban el papel, la madera y la carne, pero el hueso y metales como el plomo los absorbían con mucha más fuerza. El 22 de diciembre fotografió la mano de su esposa, Anna Bertha, en la que se ven los huesos y su anillo. Su artículo «Sobre una nueva clase de rayos» apareció a finales de mes.

Desde principios de 1896, la placa mostraba al cirujano dónde estaba una aguja o una bala antes de operar.

La noticia se difundió a una velocidad extraordinaria, y en un año aparecieron unas mil publicaciones sobre los rayos X. A comienzos de 1896, Herbert Jackson en Londres y otros construyeron tubos «focus» con cátodo cóncavo y blanco metálico inclinado, que daban imágenes mucho más nítidas. Los cirujanos los usaron para localizar balas y agujas; los hospitales montaron salas de rayos X. Röntgen recibió en 1901 el primer Premio Nobel de Física.

Al principio no se comprendió el peligro. Ya en 1896 se informó de quemaduras y caída del cabello, y muchos de los primeros operadores sufrieron lesiones desfigurantes; Clarence Dally, ayudante de Thomas Edison, murió en 1904 tras años de exposición. Llegaron después las pantallas de plomo, los límites de dosis y la formación. En 1912, el equipo de Max von Laue demostró que los rayos X son ondas al difractarlos en cristales, lo que abrió el estudio de las estructuras cristalinas. La tomografía computarizada, que reconstruye cortes a partir de muchas medidas con rayos X, valió el Premio Nobel de 1979 a Godfrey Hounsfield y Allan Cormack.