Nikola Tesla e a descoberta dos raios X

Introdução

Todo radiologista está ciente da pesquisa de Nikola Tesla no campo do eletromagnetismo. A unidade International System (SI) de densidade de fluxo magnético, o gerador de imagens de ressonância magnética Teslacon (Technicare, Solon, Ohio) e o agente de contraste de manganês Teslascan (GE Healthcare, Waukesha, Wis) foram todos nomeados em sua homenagem. Sem suas outras invenções como o fornecimento de corrente alternada, gerador Tesla-Knott e luzes fluorescentes nas caixas de visualização, é impossível até mesmo imaginar um dia de trabalho em um departamento de radiologia contemporâneo (, 1). Mas se a descoberta dos raios X for mencionada, apenas alguns radiologistas a associam ao nome de Tesla.

Primeiros dias

Nikola Tesla (, Fig 1 ) nasceu em 1856 na pequena aldeia de Smiljan, Croácia. Depois de terminar o ensino médio na Croácia, ele continuou seus estudos em engenharia em Graz, Áustria, até 1878. Quatro anos depois mudou-se para Paris, França, e começou a trabalhar para a Continental Edison Company. Em 1884, ele emigrou para os Estados Unidos, onde começou a trabalhar com Thomas Edison, mas logo depois formou sua própria Tesla Corporation como concorrente da empresa de Edison. Ele patenteou cerca de 300 invenções em todo o mundo, muitas das quais ainda são famosas hoje. No entanto, os experimentos de Tesla com “gráficos de sombra” e suas observações dos efeitos biológicos dos raios X não são bem conhecidos, mesmo entre os radiologistas.

Uma descoberta misteriosa

Tesla relatou que, impulsionado por sua observação de danos misteriosos em placas fotográficas em seu laboratório, ele começou sua investigação de raios-X (na época ainda desconhecidos e sem nome) em 1894 (, 2). Além de experimentos usando os Crookes tubo, ele inventou seu próprio tubo de vácuo (Fig. 2), que era um bulbo especial de raios X unipolar. Consistia em um único eletrodo que emitia elétrons. Não havia eletrodo alvo; portanto, os elétrons eram acelerados por picos de campo produzido pela bobina de Tesla de alta tensão. Mesmo assim, Tesla percebeu que a fonte de raios-X era o local do primeiro impacto da “corrente catódica” dentro do bulbo (, 4), que era o ânodo em um tubo bipolar ou a parede de vidro do tubo unipolar que ele inventou. Hoje em dia, essa forma de radiação é conhecida como Bremsstrahlung ou radiação de frenagem. No mesmo artigo, ele afirmou que a corrente catódica era composta de partículas muito pequenas (ou seja, elétrons). Sua ideia de que os raios produzidos eram partículas minúsculas (, 5) não estava errada; muitos anos depois, os físicos descreveram as propriedades das partículas dos quanta de radiação eletromagnética chamados fótons. Para evitar o aquecimento e o derretimento da parede de vidro de sua lâmpada de raios-X, Tesla projetou um sistema de resfriamento baseado em uma rajada de ar frio ao longo do tubo, bem como no banho de óleo amplamente aceito em torno do tubo (, 6). / p>

Primeiras imagens de raio-X

Também parece que ele produziu a primeira imagem de raio-X nos Estados Unidos quando tentou obter uma imagem de Mark Twain com o tubo de vácuo. Surpreendentemente, em vez de mostrar Twain, a imagem resultante mostrou o parafuso para ajustar a lente da câmera (, 7). Mais tarde, Tesla conseguiu obter imagens do corpo humano, que chamou de shadowgraphs (Fig. 3). Tesla enviou suas imagens para Wilhelm Conrad Roentgen logo após Roentgen publicar sua descoberta em 8 de novembro de 1895. Embora Tesla deu a Roentgen todo o crédito pela descoberta, Roentgen parabenizou Tesla por suas imagens sofisticadas, perguntando-se como ele havia alcançado resultados tão impressionantes ) (, 7). Além disso, Tesla descreveu alguns benefícios clínicos dos raios-x – por exemplo, determinação da posição do corpo estranho e detecção de doenças pulmonares (, 8) – observando que corpos mais densos eram mais opacos aos raios (, 9).

Investigações adicionais de raios-X

Tesla também fez experiências com raios-X refletidos, usando diferentes materiais como superfícies refletoras e descrevendo características de raios transmitidos e refletidos (, 3,, 5,, 10) . Ele pensava que o propósito prático dos raios X refletidos era melhorar a qualidade do gráfico de sombra, aumentando a distância objeto-filme e diminuindo o tempo de exposição. Ele ficou desapontado ao observar que as lentes não causavam nenhuma refração dos raios X (, 3). Mais tarde, veio a ser entendido que os raios X não podem ser refratados por lentes ópticas devido à sua alta frequência. No entanto, Max von Laue conseguiu desviar os raios X usando lentes de cristal em 1912 (, 11). Tesla explicou as mudanças nas características dos raios-X como sendo causadas por variações nos tubos de raios-X e geradores elétricos (, 12). Ele percebeu corretamente que sombras fortes podem ser produzidas apenas em grandes distâncias objeto-filme e com tempos de exposição curtos (, 5). Além disso, ele percebeu que lâmpadas com paredes grossas produziam raios com maior poder de penetração (, 8), o que mais tarde foi explicado pela desaceleração mais longa dos elétrons na barreira mais espessa.

Tesla também foi um dos primeiros a comentar sobre os perigos biológicos de trabalhar com tubos de raios X unipolares, atribuindo os efeitos nocivos na pele ao ozônio e ao ácido nitroso gerados pelos raios, e não aos efeitos ionizantes da radiação (, 8,, 13). Ele descreveu alterações cutâneas agudas como vermelhidão, dor e inchaço, bem como consequências tardias, como queda de cabelo e novo crescimento de unhas. Ele comparou a dor repentina e a irritação nos olhos enquanto trabalhava com raios-x à experiência de sair de um quarto escuro para a luz do sol (5, 8). Essa dor e irritação foram consideradas consequências da fadiga ocular devido à observação prolongada da tela fluorescente no escuro. Tesla compreendeu os três elementos principais da proteção contra radiação: distância, tempo e proteção. Ele descobriu que a distância adequada da fonte de raios-X era um fator de segurança útil. Em vez de explicar a diminuição repentina dos efeitos nocivos da radiação com base na lei do inverso do quadrado, no entanto, ele atribuiu isso a concentrações mais baixas de ozônio (, 14). Tesla aconselhou as pessoas que trabalham em distâncias muito curtas do tubo (por exemplo, cirurgiões) para encurtar o tempo de exposição para um máximo de 2-3 minutos (, 15). Ele também tentou construir um escudo protetor feito de fios de alumínio conectados ao solo.

Uma virada infeliz

A principal razão pela qual Tesla contribuiu para a descoberta dos raios X não se tornou mais conhecido é que muito de seu trabalho foi perdido quando seu laboratório em Nova York pegou fogo em 13 de março de 1895 (, 16). No entanto, existem muitos testemunhos que confirmam seu legado da invenção dos raios-x. A partir de 11 de março de 1896 (, 12), Tesla publicou uma série de artigos sobre o tema dos raios X e seus riscos biológicos na Electrical Review, Nova York. Poucos segredos foram revelados quando ele deu uma palestra na Academia de Ciências de Nova York em 1897 (, 2), na qual validou até certo ponto sua primazia na pesquisa de raios-x. Ele confirmou publicamente que vinha conduzindo pesquisas independentes sobre o assunto desde 1894, que infelizmente foram interrompidas pelo incêndio em seu laboratório. Ele também lamentou ter percebido tarde demais que, apesar de ser induzido por seu “espírito-guia”, ele não conseguiu compreender seus sinais misteriosos …

Nikola Tesla morreu em 1943 em Nova York. Nós nunca iremos saber quem teria recebido o prêmio Nobel pela descoberta de raios-x se o trabalho de Tesla não tivesse sido perdido junto com seu laboratório de Nova York. O mínimo que podemos fazer é apreciar o trabalho pioneiro de Tesla na invenção e aplicação de raios-X.