El descubrimiento de los rayos X

El descubrimiento de los rayos X (una forma de radiación invisible que puede atravesar objetos, incluido el tejido humano) revolucionó la ciencia y la medicina a finales del siglo XIX. Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923), científico alemán, descubrió los rayos X o radiación Röntgen en noviembre de 1895. Este descubrimiento le valió el primer Premio Nobel de Física en 1901.

La emoción del descubrimiento se mezcló con la obsesión por los fantasmas y la fotografía a finales de la época victoriana. Los rayos X podían "fotografiar" la carne invisible y penetrante, exponiendo los huesos y el esqueleto humano. Los "retratos de huesos" se hicieron populares, y los fotógrafos abrieron estudios para un público fascinado por las inusuales imágenes de esqueletos.

Uno de los primeros usos médicos de los rayos X se produjo en 1896, cuando John Francis Hall-Edwards (1858-1926), un médico británico, vio una aguja incrustada en la mano de un compañero de trabajo. La tecnología de rayos X pronto dejó de ser vista como una nueva forma de fotografía y se convirtió en una herramienta de diagnóstico moderna utilizada por hospitales y médicos.

Wilhelm Conrad Röntgen era un científico meticuloso, pero el descubrimiento de los rayos X puede haber sido un resultado no deseado de su trabajo con rayos catódicos en su laboratorio de Würzburg en Baviera, Alemania.

Primeros años

Wilhelm Conrad Röntgen nació en Lennep, Prusia (Remscheid-Lennep, Alemania) el 27 de marzo de 1845, de padre comerciante textil alemán y madre holandesa. Hijo único, pasó sus primeros años en Apeldoorn, en los Países Bajos. Su padre, Friedrich Conrad Röntgen (1801-1884), regentaba una empresa de fabricación de telas en Apeldoorn. La familia se había mudado debido a los disturbios políticos en Prusia.

Röntgen asistió a la Escuela Técnica de Utrecht de 1861 a 1863, pero fue expulsado cuando un compañero de clase caricaturizó a un profesor. Röntgen estaba implicado, pero se negó a nombrar al estudiante responsable. A pesar de sus excelentes calificaciones, no obtuvo un diploma técnico y no pudo obtener un título en los Países Bajos. En 1865 fue admitido en la División de Ingeniería Mecánica de la Escuela Politécnica Federal en Suiza, donde obtuvo el título de ingeniero mecánico y, en 1869, el doctorado en física con su tesis Estudios sobre los gases.

El físico experimental alemán August Kundt (1839-1894) fue el tutor de Röntgen. En 1866, Kundt diseñó el tubo de Kundt, un aparato de vidrio que medía la velocidad del sonido en los gases. Kundt influyó de manera significativa en Röntgen y su carrera investigadora.

Röntgen siguió a Kundt a la Universidad de Würzburg en 1870, donde trabajó como asistente voluntario durante una época de rápidos avances en la física experimental. El matemático escocés James Clerk Maxwell (1831-1879) investigaba la radiación electromagnética y estableció la conexión entre la luz y la radiación electromagnética. Maxwell también hizo la primera fotografía en color en 1861, basándose en su teoría de los tres colores, la cual sostiene que el ojo humano ve el color a través de una combinación de luz azul, roja y verde. Samuel Morse (1791-1872), nacido en Massachusetts, desarrolló el telégrafo eléctrico, que transmitía mensajes a largas distancias, y el código Morse para codificar mensajes, mientras que Alexander Graham Bell (1847-1922) inventó el teléfono.

Los trabajos del físico alemán Heinrich Hertz (1857-1894) y del químico británico William Crookes (1832-1919) fueron de especial interés para Röntgen. Ambos científicos estudiaron los rayos catódicos, flujos invisibles de electrones cuyo comportamiento se puede observar cuando pasa una corriente eléctrica entre dos electrodos (cátodo y ánodo) de un tubo de vacío. Hablamos de rayo catódico porque los electrones se emiten desde el cátodo (o electrodo negativo) cuando una corriente eléctrica lo calienta y la corriente de electrones brilla. Johann Wilhelm Hittorf (1824-1914) fue el primero en detectar rayos catódicos verdes en la pared de vidrio de un tubo de vacío en 1869, pero no se percató de que durante sus experimentos se habían producido rayos X.

Röntgen estaba fascinado con la fluorescencia causada por los rayos catódicos que inciden en ciertos materiales, del tipo sales como el platinocianuro de bario, que brillan con un color amarillo verdoso cuando se exponen a los rayos catódicos. Fue esta fascinación la que llevó al descubrimiento de los rayos X.

Etapas del descubrimiento

En 1895, Röntgen era profesor de física en la Universidad de Würzburg y, a los 50 años, se encontraba en la cima de su carrera. Durante los siglos XVIII y XIX, muchos científicos experimentaron con la electricidad y los tubos de vacío y estuvieron a punto de descubrir los rayos X. Sus experimentos fueron pasos decisivos que llevaron al descubrimiento de Röntgen.

En 1705, el científico británico Francis Hauksbee (1660-1713) investigó la producción de electricidad estática. Extrajo la mayor parte del aire de una esfera de cristal y produjo un brillo al girarlo y frotarlo con las manos. Hauksbee vio una luz violeta azulada en la habitación oscura, la suficiente como para ver el contorno de su mano cuando la colocaba sobre la esfera, pero no tenía una explicación teórica para la luz. Hauksbee había inventado, sin saberlo, la luz de neón y demostró que los fenómenos eléctricos podían generar luz.

En febrero de 1890, el físico estadounidense Arthur Willis Goodspeed (1860-1943) tomó la primera imagen de rayos X. Experimentaba con descargas eléctricas en un tubo de Crookes (uno de los primeros tubos de vacío) en la Universidad de Pensilvania. Se expusieron a la radiación de rayos X del tubo de Crookes unas placas fotográficas no expuestas a la luz y unas monedas. Goodspeed se quejó ante el proveedor de las placas fotográficas porque apareció una forma sombreada en una de las imágenes reveladas. Goodspeed no se dio cuenta de que había tomado una fotografía de rayos X de las monedas y simplemente la archivó. Solo cuando Röntgen anunció el descubrimiento de los rayos X en su artículo On a New Kind of Rays (Sobre un nuevo tipo de rayos, publicado el 28 de diciembre de 1895), Goodspeed comprendió que había observado rayos X casi seis años antes. En febrero de 1896, durante una conferencia en la Sociedad Filosófica Estadounidense, Goodspeed afirmó:

Señores, queremos dejar bien claro que no nos atribuimos ningún mérito por lo que parece haber sido un accidente sumamente interesante, pero la evidencia parece bastante convincente de que la primera imagen de la sombra obtenida por Röntgen se produjo, a esta noche, hace casi exactamente seis años, en la sala de conferencias físicas de la Universidad de Pensilvania. (Goodspeed, 24)

El alumno y asistente de Heinrich Hertz, el húngaro Philipp Lenard (1862-1947), estuvo a punto de descubrir los rayos X y resintió de Röntgen por haberse llevado todos los honores. Afirmó que sus experimentos con rayos catódicos condujeron directamente al descubrimiento de Röntgen y que él era la "madre de los rayos X" porque había inventado el tubo de vacío que Röntgen utilizó en sus numerosos experimentos.

Hertz había demostrado que los rayos catódicos podían atravesar una fina lámina metálica y, en 1892, Lenard diseñó un tubo de vidrio mejorado con una ventana de aluminio en el extremo, llamada Ventana de Lenard, que permitiría que los rayos catódicos salieran del tubo para poder estudiarlos fuera del propio tubo. Cubrió una placa con el compuesto químico cetona, y vio que los rayos catódicos oscurecían partes de la placa a una distancia de 8 centímetros (3,1 pulgadas) y que otras áreas brillaban. Esto significaba que los rayos catódicos tenían suficiente energía para producir luz visible, pero Lenard no se dio cuenta de que se había producido otro tipo de rayo.

Röntgen se enteró del experimento de Lenard y quiso replicarlo. Los dos intercambiaron cartas y Röntgen pidió cetona, que tardó en llegar del fabricante. En su lugar, Röntgen utilizó platinocianuro de bario, un compuesto químico conocido en aquella época por su capacidad de emitir fluorescencia bajo luz ultravioleta. La sustitución del compuesto químico, combinada con la observación rigurosa y la experimentación repetida de Röntgen, probablemente llevaron a que se le reconociera como el descubridor de los rayos X, en lugar de los muchos científicos que antes de él habían observado sin saberlo la radiación invisible.

El viernes 8 de noviembre de 1895 por la tarde, en su oscuro laboratorio de la Universidad de Würzburg, Röntgen cubrió un tubo de vacío con cartón negro y envió una corriente eléctrica de alta velocidad desde el cátodo hasta el ánodo. Cubrir el tubo bloqueó cualquier brillo que pudiera emitirse. Una placa recubierta de platinocianuro de bario emitía un tenue brillo amarillo verdoso y Röntgen comprendió que los rayos que salían del tubo tenían un efecto luminiscente.

Röntgen se encerró en su laboratorio e incluso durmió allí. Durante varias semanas, tomó imágenes de rayos X, la más famosa fue "Hand mit Ringen" ("Mano con anillo"), tomada en diciembre de 1895 de la mano izquierda de su mujer. Anna Bertha Röntgen (1839-1919), con quien Röntgen se había casado en 1872, fue la primera persona en experimentar una radiografía, y la imagen mostraba su anillo de boda y los huesos de su mano. Después de mirar la radiografía, Anna Röntgen exclamó que había visto la muerte.

Aunque el término común es rayos X (donde X representa una cantidad desconocida en matemáticas), fueron denominados principalmente como rayos Röntgen en el momento de su descubrimiento. Röntgen demostró que los rayos X podían atravesar el vidrio, el papel, el metal y el tejido humano. El físico británico y presidente de la Royal Society, Lord Kelvin (1824-1907), se mostró escéptico y rápidamente declaró que los rayos X eran un engaño, como ya se dijera antes en otras declaraciones. Una de ellas especialmente angustiosa para Röntgen fue la de Philipp Lenard, que se creía el legítimo descubridor de los nuevos rayos. Lenard le había enviado a Röntgen uno de sus tubos de vacío de vidrio especialmente diseñados y también le había revelado información crucial de sus experimentos de rayos catódicos de 1892. Sin esto, argumentó Lenard, Röntgen no habría podido lograr su histórico avance.

El resentimiento de Lenard creció aún más cuando Röntgen recibió el Premio Nobel en 1901, y su rencor perduró hasta bien entrada la década de 1930, cuando Lenard se vio envuelto en el nacionalismo y el antisemitismo alemanes. A pesar de recibir el Premio Nobel en 1905 por su trabajo sobre los rayos catódicos, Lenard continuó intentando desacreditar el descubrimiento de Röntgen. El Tercer Reich apoyó la afirmación de Lenard de que los rayos de alta frecuencia, como él los llamaba, no habían sido descubiertos por Röntgen.

Retratos óseos y efectos nocivos

Inicialmente, los rayos X fueron vistos como una nueva y maravillosa forma de fotografía que capturaba la imaginación del público victoriano. Como los rayos X podían ver a través de la ropa y producir un contorno del cuerpo humano, existían preocupaciones sobre la modestia y la privacidad. En un número de 1896 de Electrical World, una empresa londinense anunciaba ropa interior con plomo como medio de protección. Sin embargo, los estudios fotográficos y los recintos feriales aprovecharon la locura de los rayos X de 1896. La gente hacía cola para fotografiar sus esqueletos en retratos óseos. "Hand mit Ringen" se considera el primer retrato óseo.

Se radiografiaron momias egipcias a las que se les había quitado sus vendas. Los espiritistas fraudulentos se aprovecharon del conocimiento limitado del público sobre la nueva tecnología, particularmente la confusión sobre la diferencia entre rayos catódicos y rayos X. Utilizaron procesos especiales para engañar a la gente haciéndoles creer que un esqueleto de aspecto fantasmal en una fotografía era su ser querido fallecido.

Los médicos derivaban a sus pacientes a los fotógrafos antes de que se descubriera el valor diagnóstico de los rayos X. Sin embargo, en 1898 el interés del público había disminuido y la tecnología de rayos X entró en el campo médico, y los hospitales ofrecían tratamientos radiológicos. El estadounidense Émil Grubbé (1875-1960) fue posiblemente el primer oncólogo del mundo. En 1896 trató a una paciente con cáncer de mama durante una hora mediante radiación.

Los efectos nocivos de la exposición a la radiación se hicieron evidentes a principios del siglo XX, con casos reportados de quemaduras y picazón en la piel (conocidos en la época como dermatitis por rayos X). El asistente de Thomas Edison (1847-1931), Clarence Dally (1865-1904), sufrió hinchazón de las manos y descamación de la piel después de haber estado expuesto a los rayos X durante ocho años. Tras enterarse del descubrimiento de Röntgen, Edison experimentó con rayos X y desarrolló el fluoroscopio, una máquina que utilizaba rayos X para mostrar los órganos internos en movimiento, como en una película. Dejó sus experimentos cuando a Dally le amputaron ambos brazos debido a la exposición prolongada a la radiación. Dally murió en 1904 por un cáncer a la edad de 39 años.

Hall-Edwards también perdió el brazo izquierdo y cuatro dedos de la mano derecha para evitar la propagación de la necrosis inducida por la radiación. Émil Grubbé sufrió un cáncer inducido por la radiación, sometiéndose antes de morir a más de 90 operaciones para tratar las quemaduras graves y sus complicaciones. La legislación sobre seguridad no se introdujo en Inglaterra y Estados Unidos hasta 1921, pero muchos de los pioneros de los rayos X ya habían muerto. Röntgen falleció de un cáncer intestinal poco después, en febrero de 1923.

El campo médico ahora sabe que ciertos tipos de radiación pueden alterar el ADN y provocar que las células cancerosas se multipliquen rápidamente. Sin embargo, desde la década de 1920 hasta mediados de la década de 1950, en las zapaterías se utilizaba habitualmente un dispositivo que funcionaba con monedas llamado Foot-O-Scope. Una imagen de rayos X de los huesos del pie y un contorno del zapato ayudaban a los padres a comprobar si el zapato era adecuado para el niño. La máquina se llamaba Pedoscopio en Inglaterra y utilizaba fluoroscopia. El vendedor de zapatos se exponía varias veces al día a una exposición emitida por el fluoroscopio. En 1950, 10.000 máquinas funcionaban sin regulación en los Estados Unidos. En 1957, Pensilvania prohibió el fluoroscopio para ajustar el calzado, convirtiéndose en el primer estado de EE. UU. en tomar medidas. La fluoroscopia también se utilizó durante la Primera Guerra Mundial para radiografiar los pies de los soldados heridos sin que tuvieran que quitarse las botas.

Los últimos años de Röntgen

A Wilhelm Conrad Röntgen no le gustaba ser el centro de atención. No asistió ni dio una conferencia en la ceremonia de entrega del Premio Nobel de 1901, ni buscó sacar provecho de su descubrimiento solicitando una patente. Creía que la tecnología de rayos X debía estar disponible gratuitamente y donó el dinero del Premio Nobel (unos 40.000 dólares estadounidenses) a la Universidad de Würzburg. Röntgen era independiente y gozaba de una buena posición económica, gracias al negocio textil de su padre.

Se trasladó a la Universidad de Múnich en 1900, donde ocupó la cátedra de física experimental hasta su jubilación en 1920. Anna Bertha Röntgen murió en 1919 tras una larga enfermedad. Cuando la hiperinflación azotó Alemania en 1921, Röntgen perdió gran parte de su fortuna. Estipuló en su testamento que la mayoría de sus notas de laboratorio y su correspondencia fueran destruidas. Esto plantea la cuestión de si Röntgen estaba preocupado por los rumores que circulaban sobre el verdadero descubridor de los rayos X.

El inventor serbio-estadounidense Nikola Tesla (1856-1943) afirmó haber estado trabajando con rayos X (a los que llamó "gráficos de sombras") desde principios de la década de 1890. Un incendio en su laboratorio de Nueva York en marzo de 1895 provocó la pérdida de sus anotaciones y fotografías, por lo que sus afirmaciones no pudieron fundamentarse. Como el rencor de Philipp Lenard siguió atormentando a Röntgen, es posible que sus documentos personales fueran destruidos para evitar que cayeran en manos de rivales o fueran utilizados indebidamente.

Cualquiera que fuese el motivo por el que Röntgen ordenó que se destruyeran sus documentos científicos, la historia recuerda que en 1895, Wilhelm Conrad Röntgen, trabajando en un oscuro laboratorio, descubrió un nuevo tipo de rayo desconocido que revolucionó la imagenología médica.