Nikola Tesla și descoperirea razelor X

Introducere

Fiecare radiolog este conștient de cercetările lui Nikola Tesla în domeniul electromagnetismului. Unitatea Sistemului Internațional (SI) de densitate a fluxului magnetic, imagerul de rezonanță magnetică Teslacon (Technicare, Solon, Ohio) și agentul de contrast de mangan Teslascan (GE Healthcare, Waukesha, Wis) au fost numite după el. Fără alte invenții ale sale, cum ar fi alimentarea cu curent alternativ, generatorul Tesla-Knott și luminile fluorescente în cutiile de vizualizare, este imposibil să ne imaginăm chiar o zi de lucru într-un departament de radiologie contemporan (, 1). Dar dacă este menționată descoperirea razelor X, doar câțiva radiologi o asociază cu numele Tesla.

Early Days

Nikola Tesla (, Fig 1 ) s-a născut în 1856 în micul sat Smiljan, Croația. După terminarea liceului în Croația, și-a continuat studiile în inginerie la Graz, Austria, până în 1878. Patru ani mai târziu s-a mutat la Paris, Franța, și a început să lucreze pentru Continental Edison Company. În 1884 a emigrat în Statele Unite, unde a început să lucreze mai întâi cu Thomas Edison, dar la scurt timp după aceea și-a format propria corporație Tesla, ca concurență la compania Edison. El a brevetat aproximativ 300 de invenții la nivel mondial, dintre care multe sunt și astăzi celebre. Cu toate acestea, experimentele lui Tesla cu „shadowgraphs” și observațiile sale asupra efectelor biologice ale razelor X nu sunt bine cunoscute, chiar și în rândul radiologilor.

O descoperire misterioasă

esla a raportat că, determinat de observarea misterioasei pagube provocate de plăcile fotografice din laboratorul său, el a început investigarea razelor X (pe atunci încă necunoscute și nenumite) în 1894 (2). În afară de experimentele folosind Crookes a inventat propriul său tub de vid (, Fig 2), care era un bec special cu raze X unipolar. Acesta consta dintr-un singur electrod care emit electroni. Nu exista un electrod țintă; prin urmare, electronii au fost accelerați de vârfurile câmp produs de bobina Tesla de înaltă tensiune. Chiar și atunci, Tesla a realizat că sursa razelor X a fost locul primului impact al „curentului catodic” din bec (, 4), care a fost fie anodul într-un tub bipolar sau peretele de sticlă din tubul unipolar inventat de el. În prezent, această formă de radiații este cunoscută sub numele de Bremsstrahlung sau radiație de frânare. În același articol, el a afirmat că fluxul catodic era compus din particule foarte mici (adică electroni). Ideea sa că razele produse erau particule minuscule (, 5) nu era deloc greșită; mulți ani mai târziu, fizicienii au descris proprietățile particulelor ale cuantelor de radiații electromagnetice numite fotoni. Pentru a evita încălzirea și topirea peretelui de sticlă al becului său cu raze X, Tesla a proiectat un sistem de răcire bazat pe o explozie rece de aer de-a lungul tubului, precum și pe baia de ulei de azi acceptată pe scară largă care înconjoară tubul (, 6).

Primele imagini cu raze X

De asemenea, se pare că a produs prima imagine cu raze X în Statele Unite când a încercat să obțină o imagine a lui Mark Twain cu tubul de vid. În mod surprinzător, în loc să arate Twain, imaginea rezultată a arătat șurubul pentru reglarea obiectivului camerei (, 7). Mai târziu, Tesla a reușit să obțină imagini ale corpului uman, pe care le-a numit shadowgraphs (, Fig 3). Tesla și-a trimis imaginile lui Wilhelm Conrad Roentgen la scurt timp după ce Roentgen și-a publicat descoperirea pe 8 noiembrie 1895. Deși Tesla i-a acordat lui Roentgen tot creditul pentru descoperire, Roentgen l-a felicitat pe Tesla pentru imaginile sale sofisticate, întrebându-se cum a obținut rezultate atât de impresionante (, Fig 4 ) (, 7). Mai mult, Tesla a descris câteva beneficii clinice ale razelor X – de exemplu, determinarea poziției corpului străin și detectarea bolilor pulmonare (, 8) – remarcând faptul că corpurile mai dense erau mai opace față de raze (, 9).

Investigații ulterioare cu raze X

Tesla a experimentat, de asemenea, cu raze X reflectate, folosind diferite materiale ca suprafețe reflectante și descriind caracteristicile razelor transmise și reflectate (, 3,, 5,, 10) . El a crezut că scopul practic al razelor X reflectate a fost îmbunătățirea calității shadowgraph-ului prin creșterea distanței obiect-film și scăderea timpului de expunere. El a fost dezamăgit când a observat că lentilele nu au cauzat nici o refracție a razelor X (, 3). Ulterior, a ajuns să se înțeleagă că razele X nu pot fi refractate de lentilele optice datorită frecvenței lor ridicate. Cu toate acestea, Max von Laue a reușit să devieze razele X folosind lentile de cristal în 1912 (, 11). Tesla a explicat modificările caracteristicilor razelor X ca fiind cauzate de variațiile tuburilor de raze X și ale generatoarelor electrice (, 12). El a realizat corect că umbrele puternice pot fi produse numai la distanțe mari de film-obiect și cu timpi de expunere scurți (, 5). Mai mult, el a perceput că becurile cu pereți groși produc raze cu o putere de penetrare mai mare (, 8), ceea ce s-a explicat ulterior prin decelerarea mai lungă a electronilor de pe bariera mai groasă.

Tesla a fost, de asemenea, printre primii care au comentat asupra pericolelor biologice ale lucrului cu tuburi de raze X unipolare, atribuind efectele nocive asupra pielii ozonului și acidului azotat generat de raze, mai degrabă decât efectelor ionizante ale radiațiilor (, 8,, 13). El a descris modificări acute ale pielii, cum ar fi roșeață, durere și umflături, precum și consecințe tardive, cum ar fi căderea părului și creșterea unghiilor noi. El a comparat durerea bruscă și iritarea ochilor în timp ce lucra cu raze X cu experiența de a păși dintr-o cameră întunecată în lumina soarelui strălucitoare (, 5,, 8). Această durere și iritație a fost considerată a fi consecința oboselii oculare datorită observării de lungă durată a ecranului fluorescent în întuneric. Tesla a înțeles cele trei elemente principale ale protecției împotriva radiațiilor: distanța, timpul și ecranarea. El a descoperit că distanța adecvată de sursa de raze X a fost un factor de siguranță util. În loc să explice diminuarea bruscă a efectelor nocive ale radiațiilor pe baza legii pătratului invers, el a atribuit-o concentrațiilor mai mici de ozon (, 14). Tesla a sfătuit persoanele care lucrează la distanțe foarte mici de tub (de exemplu, chirurgi) să scurteze timpul de expunere la maximum 2-3 minute (, 15). De asemenea, a încercat să construiască un scut protector din fire de aluminiu conectate la sol.

O întorsătură nefericită

Motivul principal pentru care contribuția lui Tesla la descoperire de radiografii nu a devenit mai cunoscut este că o mare parte din munca sa a fost pierdută când laboratorul său din New York a ars pe 13 martie 1895 (, 16). Cu toate acestea, există multe mărturii care confirmă moștenirea sa a invenției de raze X. Începând cu 11 martie 1896 (, 12), Tesla a publicat o serie de articole pe tema razelor X și a pericolelor biologice ale acestora în Electrical Review, New York. Puține secrete au fost dezvăluite când a ținut o conferință în fața Academiei de Științe din New York în 1897 (, 2), în care și-a validat într-o oarecare măsură primatul în cercetarea cu raze X. El a confirmat public că a efectuat cercetări independente pe această temă încă din 1894, care, din păcate, a fost întreruptă de incendiul din laboratorul său. De asemenea, și-a exprimat regretul că a realizat prea târziu că, în ciuda faptului că a fost îndemnat de „spiritul său călăuzitor”, el nu a reușit să înțeleagă semnele sale misterioase …

Nikola Tesla a murit în 1943 la New York. să știm cine ar fi obținut premiul Nobel pentru descoperirea razelor X dacă lucrarea lui Tesla nu s-ar fi pierdut împreună cu laboratorul său din New York. Cel mai puțin pe care îl putem face este să apreciem munca de pionier Tesla în invenția și aplicarea razelor X.