W.C.Roentgen

Inca din cele mai vechi timpuri s-a pus problema structurii materiei. Fara posibilitati de investigare adecvate, s-a presupus doar existenta unor entitati (elemente) primordiale, care prin asamblare, sa conduca la diversitatea materiei, dar, in acelasi timp, si la unitatea ei. Atomismul antic a fost doctrina ce a capatat constanta de-a lungul istoriei, avandu-i ca reprezentanti pe Anaxagora, Leucip si Democrit (sec. VI V i.e.n.). In conceptia anticilor, atomii reprezinta caramizile fundamentale ale materiei, fiind indivizibili, impenetrabili si eterni. Diversitatea lumii materiale rezulta din combinarea unui numar finit de atomi. Pentru ca teoria nu avea sustinere experimentala, multa vreme atomismul a fost considerat doar o speculatie.
Treptat, odata cu dezvoltarea industriei, s-a revenit la conceptia atomista, de aceasta data pe baze solide, experimentale. Astfel, atomismul este acceptat de catre mari oameni de stiinta ca Galilei, Huygens, Newton, Gassendi, Bacon, Bernuolli, Lomonosov si folosit de catre chimisti pentru a explica o serie de aspecte cantitative ale fenomenelor chimice.
Inca din secolul al XVIII lea, abatele Nollet a observat fenomenele luminoase ce se produc intr-un tub de sticla in care se face vid cu o pompa pneumatica. Tubul avea la capete cate un electrod metalic, ambii fiind in legatura cu cate un pol al unei masini de electricitate prin frecare. In mod obisnuit, aerul din tub opune rezistenta trecerii curentului electric, fiind rau conducator de electricitate. Daca se aplica la bornele tubului o tensiune ridicata, la un moment dat scantei in zigzag unesc cei doi electrozi. Acest fenomen prezinta aspecte variabile, dupa tensiunea aplicata la borne si dupa gradul de scadere a presiunii gazului din tub.
Treptat, datele experimentale duc la concluzii care impun o schimbare in modul de a privi atomul. O serie de fenomene sugereaza existenta unei structuri interne a atomilor: invelis electric si nucleu. Pe baza acestor noi descoperiri se incearca imaginarea unor modele de atomi.
Astfel:
· Perrin, 1902 atomul ca un sistem solar in miniatura;
· Tomson, 1904 atomul o sfera de electricitate pozitiva in care electronii plutesc;
· Nagaoka, tot in 1904, - atomul identic cu planeta Saturn in care miezul greu atrage particulele mai usoare care alcatuiesc inelul inconjurator.
Aceste modele nu au avut succes, deoarece din teoria lui Maxwell rezulta ca electronii care s-ar roti in jurul unui nucleu central, ar pierde energie prin radiatie, ceea ce ar face ca ei sa se apropie treptat si sa sfarseasca prin a cadea pe nucleu.
In 1911 Rutherford revine la ideea atomului similar unui sistem solar in urma studierii deviatiei particulelor alfa la trecerea lor prin straturi de substanta. M odelul atomic al lui Rutherford nu explica cum un atom astfel costituit poate emite radiatii de frecventa bine determinata si, totodata, sa ramana stabil.
Niels Bohr s-a bazat pe ideea cuantelor de lumina introduse in 1900 de catre Max Planck. In 1903 Bohr a presupus ca modelul planetar al lui Rutherford, sugerat direct de experienta, nu poate fi explicat in cadrul teoriei electrodinamicii clasice, ca acest model poate fi inteles numai daca se introduc sistematic ideile teoriei cuantelor. Bohr a postulat ca sistemul atomic poate exista numai in stari stationare, cuantificate, in care electronul, miscandu-se pe orbita sa, nu pierde energie prin radiatie.
Bohr a stabilit prin calcul, starile cuantificate ale unui atom de hidrogen, deducand frecventa radiatiilor din spectrele acestui atom. Pe aceasta cale a regasit formula empirica a lui J. Balmer din spectroscopia optica, cunoscuta de multa vreme, a carei interpretare teoretica nu putuse fi data pana atunci.

Niels Bohr

Teoria lui Bohr, bazata pe teoria cuantelor, a devenit astfel unul din primele succese ale fizicii atomice. Aceasta teorie, atingandu-si limitele de aplicabilitate, s-a dovedit incapabila sa explice fenomene in care intra in joc spinul, cum ar fi, de exemplu, efectul Zeeman anormal, structura fina si hiperfina a spectrelor luminoase sau de radiatii X si altele. Din necesitate, a aparut astfel o noua ramura a fizicii: mecanica cuantica.
Huygens si Fresnel au admis ca lumina are natura ondulatorie, ceea ce venea in contradictie cu conceptia corpusculara a luminii.
Rezolvarea a adus-o Louis de Broglie in 1924, care a asociat o unda fiecarei particule materiale in miscare. Lungimea l a undei asociate miscarii unei particule este legata de valoarea impulsului p al particulei prin relatia l=h / p, unde h este constanta lui Planck.
În anul 1895 a fost facuta una din cele mai remarcabile descoperiri din istoria stiintei mondiale. Wilhelm Conrad Roentgen, profesor de fizica la Universitatea din Wurzburg, facand experiente cu raze catodice a observat un fenomen neobisnuit si necunoscut pana atunci: trecand un curent de inalta tensiune printr-un tub din care fusese aspirat aerul, pana la 1:100000 din presiunea atmosferica, a observat ca în momentul trecerii curentului, un ecran care se afla in apropiere devenea fluorescent chiar si atunci cand tubul era invelit in hartie neagra, care nu permitea trecera razelor de lumina.
Reproducand de nenumarate ori acest fenomen, Roentgen a ajuns la concluzia ca in tub se produce un nou tip de energie radianta, un nou tip de raze, pe care le-a denumit X data fiind la acea vreme natura lor oarecum misterioasa. Meritul deosebit al lui Roentgen ca experimentator consta in exceptionalul sau spirit de observatie, datorita caruia el a putut sa aprecieze acest fenomen pe care probabil l-au mai vzut si predecesorii si contemporanii sai.
Luna noiembrie a anului 1895 reprezinta pentru Roentgen o perioada de munca intensa, nemaiparasind laboratorul sau, reluand experintele lui Lenard si Hittorff asupra razelor catodice. Hittorff descop erise în 1882, ca intr-un tub cu vid foarte avansat si ai carui electrozi sunt legati de o bobina Ruhmkorff, catodul produce o emisiune de raze alternative (umbre si lumini) care sunt raze catodice. Lenard demonstrase ca aceste raze se raspandesc în toate directiile.
Roentgen studiind temeinic razele catodice invizibile, descopera razele X; observand tuburile Crooks si bobina Ruhmkorff, constata cu uimire luminescenta ecranului cu platinocianura de bariu. Interpunand mana sa intre ecran si sursa de raze, a avut surpriza de a vedea diferentiindu-se umbra opaca osoasa de aceea a partilor moi. Aceasta i-a dat ideea de a face radiografii cand razele X erau proiectate asupra corpurilor opace.
Unul din contemporanii lui Roentgen, Sylvanus Thompson fondator al British Roentgen Society (1897) descrie astfel aceasta descoperire epocala: 8 noiembrie 1895 va ramane o data memorabila in istoria stiintelor. In acea zi, o lumina care nu mai fusese niciodata vazuta a fost pentru prima oara recunoscuta prin observatia unui om. Observatorul a fost profesorul W. C. Roentgen; locul descoperirii, Institutul de cercetari fizice al Universitatii din Wurzburg in Bavaria; ceea ce a vazut cu ochii sai: o slaba iluminare verde si tremuratoare pe o bucata de carton acoperit cu un produs chimic fluorescent. El a mai vazut pe ecranul slab luminat si o linie de umbra.Toate acestea s-au petrecut într-o sala riguros obscura, în care patrunderea oricaror raze de lumina era exclusa. In aceasta sala, un tub Crookes, excitat de descarcarile unei bobine de inductie, era acoperit cu ecrane de carton negru, opac pentru lumina cunoscuta chiar cea mai intensa. În aceasta obscuritate, special creata pentru a permite ochiului de a receptiona orice fenomen luminiscent, nu era nimic luminos, pana cand acele radiatii, inca neidentificate si emanand fara dubiu din tubul Crookes, au traversat carapacea de carton, cazand pe ecranul fluorescent; ele si-au pus in evidenta existenta luminand, intr-o oarecare masura, obs-curitatea. Sa vada ca ecranul s-a luminat sub influenta unor radiatii invizibile, sa remarce o linie de umbra traversand ecranul, sa identifice obiectul care a produs acea umbra, sa verifice ca sursa de radiatii este cu certitudine tubul Crookes, toate acestea nu i-au luat cercetatorului experimentat care era Roentgen, decat cateva minute.Aceste radiatii, care nu apar vizibile decat atunci cand cad pe un ecran, s-au dovedit a avea o putere de patrundere de neimaginat pana atunci. Ele strabat cu usurinta cartonul, lemnul, stofa; ele strabat tablia unei mese subtiri, o carte de doua mii de pagini si fac sa straluceasca in continuare ecranul plasat in calea lor. Numai metalele, arama, fierul, argintul, plumbul par a fi mai putin penetrabile, cele mai dense dintre ele fiind practic opace. Cel mai ciudat însa, dintre toate acestea era faptul ca, daca pielea era foarte transparenta, oasele erau mai putin transparente. Cercetatorul, interpunandu-si mana intre sursa de radiatii si ecran, a vazut proiectat conturul osos, pe viu, al mainii sale. Marea descoperire se înfaptuise.
La 28 decembrie 1895 Roentgen depune la Societatea Fizico-Medicala din Wurzbrug lucrarea intitulata Despre un nou gen de radiatii, lucrare ce constituie primul document de studiu al radiatiilor X si care contine doua radiografii - mana sotiei sale si o plas de zinc
ambele reprezentand simbolic cele doua orientari in utilizarea rezelor X: radiodiagnosticul in medicina si defectoscopia in industrie.
Roentgen prezinta descoperirea sa la 13 ianuarie 1896 imparatului Wilhelm al II -lea, dar punctul culminant al lucrarii sale îl reprezinta comunicarea pe care a facut-o în fata Societatii Fizico-Medicale din Wurzburg la 23 ianuarie 1896, când efectueaza, în timpul sedintei, radiografia mainii profesorului de anatomie von Koelliker. Acesta propune ca noile raze sa poarte numele descoperitorului si în aclamatiile generale ale oamenilor de stiinta care formau auditoriul, le denumeste raze Roentgen.
Asupra acestui moment au existat o serie de variante si speculatii, mai mult sau mai putin romantate, datorita în principal punctului din testamentul lui Roentgen, prin care dorea ca dupa moartea sa, toate hartiile, inclusiv notele de laborator sa fie arse, fara a fi citite.
Varianta cea mai acceptata este cea a ziaristului H. Dam, care i-a luat lui Roentgen în 1896, un interviu pe care l-a publicat in revista Mc. Clures.
Hotararea de a se recunoaste in Roentgen descoperitorul acestor radiatii si nu pe asistentul care a constat fluorescenta determinata de aceste radiatii asupra platinocianurii de bariu, s-a datorat descrierii i mai degraba demonstrarii motivului pentru care se intampla acest fenomen si mai ales modului de interpretare al acestuia.
Se cunosc multe cazuri in care nenumarati oameni de stiinta au trecut pe langa fenomene deosebit de interesante si importante pe care le-au descris, dar nu au stiut sa le interpreteze, le-au ignorat sau chiar le-au negat.
Roentgen a fost unul dintre putinii privilegiati ai soartei care au inteles importanta fenomenului observat si i-a gasit utilitatea practica.
La baza acestei mari descoperiri au stat unele studii premergatoare ale unor savanti, precum profesorul J.W. Hittorf, de la universitatea din Manster (care a studiat razele catodice), sau profesorul H.D. Rhumkorff, care a inventat bobina de inductie, fara de care probabil experientele lui Rontgen nu se puteau produce.
Ph. Lenard a fost cel care a construit în 1892 un tub de raze directionate spre un diafragm de aluminiu, ceea ce a permis studiul razelor catodice in afara tubului in care erau produse.
Dintre toti contemporanii lui Roentgen, se pare ca Lenard a fost cel care prin descoperirea sa, a avut cea mai mare importanta in succesul lui Roentgen; acesta a fost probabil sursa scandalului vremii, izbucnit între cei doi, Lenard nesfiindu-se s-l fac pe Roentgen moa, moasa care a extras produsul de conceptie razele X, al caror parinte se considera Lenard.
In cele din urma, comitetul Nobel i-a decernat si lui Lenard premiul Nobel pentru fizica in anul 1905, punandu-se capat controverselor pe aceasta tema.
Lucrarea lui Roentgen este tiparita in Anglia la 23 ianuarie in revista Nature si la 14 februarie in revista Science, iar in Franta la 8 februarie in LÉclairage Électrique.
La aproximativ o luna dupa prezentarea comunicarii lui Roentgen, savantul roman fizicianul doctor S.D. Hurmuzescu, care lucra atunci la Paris in loboratorul de cercetari fizice de la Sorbona, impreuna cu profesorul Benoit, a inceput sa studieze proprietatile si efectele razelor X, cu ajutorul unei instalatii improvizate de ei. Tot in acelasi timp, la aceasta instalatie profesorul Gheorghe Marinescu s-a folosit de aceeasi instalatie pentru a efectua radiografierea unor cazuri interesante (acromegalie). La noi in tara in laboratorul de fizica al Scolii de Poduri si Sosele din Bucuresti, sub conducerea profesorului Many, s-au facut in luna martie 1896 primele demonstratii cu razele X. Intors in tara in aprilie 1896, profesorul Hurmuzescu tine la data de 10 iunie 1896 o conferinta despre razele Roentgen.
La spitalul Coltea, in serviciul de chirurgie al profesorului C. Severeanu au inceput din anul 1896 sa se faca primele radiografii in tara noastra.
Rezultatele obtinute au fost comunicate la Congresul International de Medicina de la Moscova din anul 1897.
Din 1899, Laboratorul de Radiologoie care functiona ca o anexa a Clinicii Chirurgicale Coltea, este condus de doctorul D. Gerotta, care in afara de activitatea practica din spital, a popularizat inventia lui Roentgen prin numeroase conferinte.
La Spitalul Brancovenesc, in 1901 se realizeaza o alta instalatie de producere a razelor X. La Iasi, profesorul Hurmuzescu in calitate de director al Liceului Internat iesean reuseste sa-l doteze cu o instalatie de raze X. In acelasi timp, invatamantul de radiologie s-a extins si s-a organizat tot mai puternic. La Facultatea de Medicina din Iasi, este numit profesor de radiologie Emil Radu, iar la Cluj profesorul Dimitrie Negru, intemeietorul invatamantului radiologic din Transilvania si al primului Institut de Radiologie din Romania, fiind totodata autorul primului tratat complet de radiologie : Radiodiagnostic, radiofizica, radioterapie. In drumul sau glorios, radiologia romaneasca a strabatut in general aceleasi perioade, aceleasi caracteristici ca si in alte tari, nivelul radiologiei romanesti fiind pe aceeasi treapta ca in toate tarile avansate. Catedrele si bazele de invatamant radiologic s-au extins nu numai in Bucuresti, ci si la Timisoara, Targu-Mures, Craiova, Constanta etc.
In 1900 Roentgen este ales profesor si director al Institutului de Fizica al Universitatii din Munchen, iar un an mai tarziu, primeste premiul Nobel pentru fizica (1901).
In continuarea activitatilor sale stiintifice Roentgen colaboreaza cu intreprinderi electrotehnice (Siemens) si aduce perfectionari tuburilor si aparatelor; abia in 1910 se realizeaza primul tub de 60 000 V.
A urmat o perioada in care aceste raze au cucerit lumea, fiecare centru universitar cautand sa-si procure un astfel de aparat cu care sa poata face fotografii ale corpului omenesc. La un an de la descoperirea radiatiilor X exista un astfel de aparat si in Romania. Au inceput sa apara lucrari care tratau aspecte generale, dar mai ales cele particulare ale diferitelor sisteme ale corpului omenesc : osos, digestiv etc.
Centrul acestor experimentari se pare ca a fost Viena, de unde s-au ridicat numerosi radiologi, o serie dintre ei au platit cu viata lucrand cu aparatele existente la acea vreme, total neprotejate, unii dintre ei avand descendenti malformati. In memoria lor, la Hamburg a fost ridicat un monument pentru cinstirea tuturor victimelor cazute prada razelor X.
In timpul vietii Roentgen a fost ales membru de onoare si corespondent la mai mult de 50 de societati si academii din întreaga lume : membru de onoare al Societatii de Radiologie din Londra (1897), Berlin (1903), Germania (1905), Elvetia (1913), New York (1921).
Printul regent al Bavariei a vrut sa-l innobileze dar a refuzat, acceptand doar decoratia. A suferit extrem de mult in momentul in care a izbucnit primul razboi mondial, suferinta care s-a accentuat in 1919, cand moare sotia sa Bertha, acest motiv îl face sa renunte in 1920 la sefia disciplinei de fizica, acceptand doar functii de directoriat la Munchen.
La 10 februarie 1923 Wilhelm Conrad Roentgen a murit la Munchen de carcinom intestinal si a fost inmormantat alaturi de sotia sa la Giessen.
Astfel s-a stins o stea de prima marime in constelatia medicala, care desi nefiind medic de profesie a determinat un salt urias in diagnosticul si tratamentul bolilor. El a fost acela care a deschis calea unor alti cercetatori in materie de radiatii, ceea ce a dus la obtinerea unui insemnat numar de premii Nobel in domeniile respective.
De atunci si pana astazi, datorita contributiei oamenilor de stiinta - fizicieni, ingineri, medici - prin studiile moderne asupra materiei si constitutiei atomului, concomitent cu perfectionarea continua a aparaturii, radiologia a cunoscut o dezvoltare nemaiintalnita; examenele radiologice s-au diversificat continuu, cu aplicatii din ce în ce mai mult în medicina ai industrie.
Prin descoperirea sa, Roentgen a creat o ramura importanta a medicinei-radiologia. La prima vedere evenimentul pare a fi comun, dar el in realitate constituie punctul de plecare pentru o serie de subramuri ale radiologiei, care pentru a se infiinta au necesitat o colaborare interdisciplinara deosebita, la un nivel de tehnicitate dintre cele mai ridicate.
Descoperirea aceasta a creat o serie de aparate extrem de sofisticate, precum si o serie de tehnici care mai de care mai fanteziste, menite sa scruteze practic orice element anatomic si functional al corpului uman. Notam aici experiente îndraznete, spectaculoase cum ar fi primele injectari de substante de contrast pe organe de cadavru si mai apoi pe omul viu, spectaculoasa experienta al lui Forsmann, care si-a introdus o sonda pana in inima, facandu-si astfel o radiografie care a semnat certificatul de nastere al cateterismului cardiac.
Au aparut aparate destinate sectiunilor prin corp, precum tomografele, si multe alte tehnici si aparate cu raze X. Aceasta evolutie spectaculoasa pe plan tehnic a permis in zilele noastre crearea in domeniul informaticii a unor computere performante, radiologia fiind cea care a beneficiat in domeniul medical în cea mai mare masura de facilitatile ei.
Informatica in radiodiagnostic constituie in zilele noastre o preocupare care antreneaza o imensa armata de specialisti in hard si soft, si care pun astfel la dispozitia constructorilor de aparate radiologice sisteme sofisticate, care permit reducerea iradierii, a administrarii unor substante de contrast i obtinerea unor imagini de calitate deosebita, la preturi de cost reduse.
Aparatele radiologice la care au fost incorporate sisteme computerizate de preluare, de analiza si stocare de imagine, precum si totalitatea metodelor bazate pe diagnosticul radiologic pe calculator au dat nastere la Radiologia Imagistic.
Cu timpul aceasta parte a radiologiei s-a dezvoltat extrem de mult si a cuprins si alte metode care nu folosesc pentru diagnostic razele X : rezonanta magnetica, ecografia, tomografia prin emisie de pozitroni, etc.