Nikola Tesla e la scoperta dei raggi X

Introduzione

Ogni radiologo è a conoscenza della ricerca di Nikola Tesla nel campo dellelettromagnetismo. Lunità di densità del flusso magnetico del Sistema Internazionale (SI), limager di risonanza magnetica Teslacon (Technicare, Solon, Ohio) e lagente di contrasto al manganese Teslascan (GE Healthcare, Waukesha, Wis) hanno preso il suo nome. Senza le sue altre invenzioni come lalimentazione a corrente alternata, il generatore di Tesla-Knott e le luci fluorescenti nelle finestre di visualizzazione, è impossibile persino immaginare una giornata lavorativa in un dipartimento di radiologia contemporaneo (, 1). Ma se si menziona la scoperta dei raggi X, solo pochi radiologi la associano al nome di Tesla.

Early Days

Nikola Tesla (, Fig 1 ) è nato nel 1856 nel piccolo villaggio di Smiljan, in Croazia. Dopo aver terminato il liceo in Croazia, continuò la sua formazione in ingegneria a Graz, in Austria, fino al 1878. Quattro anni dopo si trasferì a Parigi, in Francia, e iniziò a lavorare per la Continental Edison Company. Nel 1884 emigrò negli Stati Uniti, dove iniziò a lavorare con Thomas Edison, ma poco dopo formò la sua Tesla Corporation in concorrenza con la società di Edison. Ha brevettato circa 300 invenzioni in tutto il mondo, molte delle quali sono ancora famose oggi. Tuttavia, gli esperimenti di Tesla con gli “shadowgraph” e le sue osservazioni sugli effetti biologici dei raggi X non sono ben noti, nemmeno tra i radiologi.

Una scoperta misteriosa

Tesla riferì che, spinto dalla sua osservazione di misteriosi danni alle lastre fotografiche nel suo laboratorio, iniziò la sua indagine sui raggi X (a quel tempo ancora sconosciuti e senza nome) nel 1894 (, 2). A parte gli esperimenti con i Crookes tubo, ha inventato il proprio tubo a vuoto (, Fig 2), che era uno speciale bulbo a raggi X unipolare. Consisteva in un singolo elettrodo che emetteva elettroni. Non cera un elettrodo bersaglio; pertanto, gli elettroni erano accelerati dai picchi campo prodotto dalla bobina di Tesla ad alta tensione. Anche allora, Tesla si rese conto che la sorgente dei raggi X era il sito del primo impatto del “flusso catodico” allinterno del bulbo (, 4), che era lanodo in un tubo bipolare o la parete di vetro nel tubo unipolare da lui inventato. Al giorno doggi, questa forma di radiazione è nota come Bremsstrahlung o radiazione di frenata. Nello stesso articolo, ha affermato che il flusso catodico era composto da particelle molto piccole (cioè elettroni). La sua idea che i raggi prodotti fossero particelle minute (, 5) non era affatto sbagliata; molti anni dopo, i fisici descrissero le proprietà delle particelle dei quanti di radiazione elettromagnetica chiamati fotoni. Per evitare il riscaldamento e lo scioglimento della parete di vetro della sua lampadina a raggi X, Tesla progettò un sistema di raffreddamento basato su un getto daria fredda lungo il tubo, nonché sul bagno dolio oggi ampiamente accettato che circonda il tubo (, 6). / p>

Prime immagini a raggi X

Sembra anche che abbia prodotto la prima immagine a raggi X negli Stati Uniti quando ha tentato di ottenere unimmagine di Mark Twain con il tubo a vuoto. Sorprendentemente, invece di mostrare Twain, limmagine risultante mostrava la vite per regolare lobiettivo della fotocamera (, 7). Successivamente, Tesla riuscì a ottenere immagini del corpo umano, che chiamò shadowgraph (, Fig 3). Tesla inviò le sue immagini a Wilhelm Conrad Roentgen poco dopo che Roentgen pubblicò la sua scoperta l8 novembre 1895. Sebbene Tesla avesse dato a Roentgen il pieno merito della scoperta, Roentgen si congratulò con Tesla per le sue immagini sofisticate, chiedendosi come avesse ottenuto risultati così impressionanti (, Fig 4 ) (, 7). Inoltre, Tesla ha descritto alcuni vantaggi clinici dei raggi X, ad esempio la determinazione della posizione di un corpo estraneo e lindividuazione di malattie polmonari (, 8), sottolineando che i corpi più densi erano più opachi ai raggi (, 9).

Ulteriori indagini a raggi X

Tesla ha anche sperimentato i raggi X riflessi, utilizzando diversi materiali come superfici riflettenti e descrivendo le caratteristiche dei raggi trasmessi e riflessi (, 3,, 5,, 10) . Pensava che lo scopo pratico dei raggi X riflessi fosse quello di migliorare la qualità dellombra grafica aumentando la distanza oggetto-pellicola e diminuendo il tempo di esposizione. È rimasto deluso dallosservare che le lenti non hanno causato la rifrazione dei raggi X (, 3). Successivamente, si è capito che i raggi X non possono essere rifratti dalle lenti ottiche a causa della loro alta frequenza. Tuttavia, Max von Laue riuscì a deviare i raggi X usando lenti di cristallo nel 1912 (, 11). Tesla ha spiegato che i cambiamenti nelle caratteristiche dei raggi X sono causati da variazioni nei tubi a raggi X e nei generatori elettrici (, 12). Si rese conto correttamente che ombre forti possono essere prodotte solo a grandi distanze oggetto-pellicola e con tempi di esposizione brevi (, 5). Inoltre, ha percepito che le lampadine con pareti spesse producevano raggi con maggiore potere di penetrazione (, 8), che è stato successivamente spiegato dalla decelerazione più lunga degli elettroni sulla barriera più spessa.

Anche Tesla fu tra i primi a commentare sui rischi biologici derivanti dal lavoro con tubi a raggi X unipolari, attribuendo gli effetti nocivi sulla pelle allozono e allacido nitroso generati dai raggi, piuttosto che agli effetti ionizzanti della radiazione (, 8,, 13). Ha descritto cambiamenti cutanei acuti come arrossamento, dolore e gonfiore, nonché conseguenze tardive come perdita di capelli e nuova crescita delle unghie. Ha paragonato il dolore improvviso e lirritazione degli occhi mentre si lavora con i raggi X allesperienza di passare da una stanza buia a una luce solare intensa (, 5,, 8). Questo dolore e irritazione erano considerati la conseguenza dellaffaticamento della vista dovuto allosservazione di lunga durata dello schermo fluorescente nelloscurità. Tesla capì i tre elementi principali della protezione dalle radiazioni: distanza, tempo e schermatura. Ha scoperto che una distanza adeguata dalla sorgente di raggi X era un utile fattore di sicurezza. Invece di spiegare limprovvisa diminuzione degli effetti nocivi delle radiazioni sulla base della legge dellinverso del quadrato, tuttavia, lha attribuita a concentrazioni di ozono più basse (, 14). Tesla consigliava alle persone che lavoravano a distanze molto brevi dal tubo (ad es. Chirurghi) di ridurre il tempo di esposizione a un massimo di 2-3 minuti (, 15). Ha anche provato a costruire uno scudo protettivo fatto di fili di alluminio collegati a terra.

Una svolta sfortunata

Il motivo principale per cui il contributo di Tesla alla scoperta dei raggi X non è diventato più noto è che gran parte del suo lavoro è andato perso quando il suo laboratorio a New York è andato a fuoco il 13 marzo 1895 (, 16). Tuttavia, ci sono molte testimonianze che confermano la sua eredità dellinvenzione dei raggi X. A partire dall11 marzo 1896 (, 12), Tesla pubblicò una serie di articoli sul tema dei raggi X e dei loro rischi biologici in Electrical Review, New York. Pochi segreti furono svelati quando tenne una conferenza davanti allAccademia delle scienze di New York nel 1897 (, 2), in cui convalidò in una certa misura il suo primato nella ricerca sui raggi X. Confermò pubblicamente di aver condotto ricerche indipendenti su questo argomento dal 1894, che purtroppo erano state interrotte dallincendio nel suo laboratorio. Ha anche espresso rammarico per aver realizzato troppo tardi che, nonostante fosse stato spinto dal suo “spirito guida”, non era riuscito a comprendere i suoi segni misteriosi …

Nikola Tesla morì nel 1943 a New York. Non lo faremo mai so chi avrebbe vinto il premio Nobel per la scoperta dei raggi X se il lavoro di Tesla non fosse andato perso insieme al suo laboratorio di New York. Il minimo che possiamo fare è apprezzare il lavoro pionieristico di Tesla nellinvenzione e nellapplicazione dei raggi X.