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Gli strumenti per guardare dentro il corpo

Guardare dentro il corpo umano. Vedere le ossa che lo sostengono, gli organi che lo fanno vivere. Scoprire la traccia di una malattia. Poteva sembrare un sogno. Un fisico tedesco, Wilhelm Conrad Rontgen lo trasformò in realtà già nel 1895 inventando l’apparecchio per fare radiografie. Ma da allora si è fatta molta strada. Negli ultimi decenni numerosi nuovi strumenti ci hanno consentito di scrutare sempre meglio dentro il nostro corpo e persino di osservare gli organi in azione. Questi strumenti, che hanno nomi complicati come complicato è il loro funzionamento, si chiamano con sigle strane: Tac (dalle iniziali di Tomografia assiale computerizzata), Pet (da Tomografia a emissione di positroni), Rmn (da Risonanza magnetica nucleare). La luce non può attraversare il corpo umano: la pelle la assorbe e la riflette. Ma ci sono radiazioni che riescono a passare attraverso la pelle e i tessuti molli per essere in parte o totalmente assorbiti dalle ossa e dai tessuti più densi. Queste radiazioni sono i Raggi X. È grazie ad essi che l’uomo ha potuto incominciare a curiosare dentro il proprio corpo senza dover ricorrere a interventi chirurgici.

Raggi attraverso la pelle

Rontgen scoprì i Raggi X nel 1895, un anno importante per la scienza e per la tecnica: nel 1895 Louis Lumiere gira il primo film, Sigmund Freud fonda la psicanalisi, Guglielmo Marconi compie il primo esperimento che porterà all’invenzione della radio. E in quell’anno, l’8 novembre, viene fatta la prima radiografia, che mostra le ossa della mano di Berta, moglie di Rontgen, con tanto di anello matrimoniale al dito. La scoperta avvenne un po’ per caso. All ’epoca i fisici facevano esperimenti con quelli che venivano chiamati “tubi di Crookes” o ”tubi a raggi catodici”, gli antenati del cinescopio che costituisce lo schermo dei nostri televisori. Un tubo a raggi catodici è in sostanza una bottiglia di vetro dalla quale si è tolta l’aria e dentro cui penetrano due elettrodi metallici. Collegando i due elettrodi a un generatore di elettricità ad alta tensione, la corrente non dovrebbe passare perché gli elettrodi, collocati alle estremità opposte della bottiglia, non si toccano e il vuoto è un ottimo isolante. In realtà si vide che tra l’elettrodo chiamato catodo e l’altro elettrodo chiamato anodo qualcosa passava. Nel 1895 il fisico Thomson scoprirà che si tratta di elettroni, le più piccole particelle con carica elettrica negativa. Ma per il momento, poiché quelle radiazioni uscivano dal catodo, vennero chiamate “raggi catodici”. Alla fine del secolo scorso, anche Rontgen, nel suo laboratorio all’Università di Wurzburg, faceva esperimenti con i “tubi di Crookes”. Una sera stava lavorando al buio per osservare la fluorescenza prodotta dai raggi catodici, quando si accorse che un foglio di carta coperto da un composto chimico a base di platino diventava luminoso se messo vicino al “tubo di Crookes”. Dunque dalla bottiglia di vetro uscivano altri raggi misteriosi, che Rontgen chiamò X proprio perché di natura sconosciuta.

Il fotografo dell’invisibile

Lo scienziato tedesco si mise dunque a studiare questa nuova radiazione e con grande stupore scoprì che essa era in grado di penetrare dentro una scatola di legno e di mostrare gli oggetti metallici che conteneva impressionando una lastra fotografica posta al di là della scatola. Provò allora a interporre la sua mano, e vide che i raggi attraversavano la carne, mentre erano fermati dalle ossa. Era nata la radiografia. Rontgen annunciò la sua scoperta il 28 dicembre 1895 alla Società fisicamedica di Wurzbur . I giornali si impadronirono della notizia, che aveva il fascino della magia, battezzando Rontgen ”il fotografo dell’invisibile”, e pochi giorni dopo lo stesso imperatore Guglielmo II volle incontrare lo scienziato. Di colpo, e controvoglia, era diventato famoso. La consacrazione definitiva venne nel 1901 quando, con 17 voti su 29, gli fu assegnato il premio Nobel per la fisica. Fu l’unico guadagno che ricavò dalla sua invenzione: per metterla a disposizione di tutti, non aveva voluto brevettarla. E sì che avrebbe fatto un affare. Oltre a quelle mediche, oggi i Raggi X hanno numerose altre applicazioni: negli aeroporti, per esempio, servono a controllare i bagagli dei viaggiatori per accertare che non contengano armi. Dal matrimonio tra computer e radiografia è nata la Tac, Tomografia assiale computerizzata. Nella Tac una macchina fa ruotare una sorgente di Raggi X intorno al paziente mentre un sensore misura le variazioni di densità dei tessuti attraversati dalle radiazioni. Il computer elabora i dati cosi raccolti e disegna su uno schermo l’immagine di una sezione trasversale dell’organo in esame. Cosi, strato dopo strato, si può osservare ogni minimo particolare. La Tac fu messa a punto dall’inglese Godfrey Hounsfiend e dall’americano Alan McCormack nel 1972. Per questo lavoro nel 1979 anche loro hanno ottenuto il Nobel. Per visualizzare il funzionamento degli organi si è poi ideata la Pet, Tomografia a emssione di positroni. Nel paziente viene immessa una sostanza radioattiva che emette positroni, particelle di antimateria che si annichilano a contatto con un elettrone emettendo una radiazione che viene raccolta e misurata. Il solito computer provvede infine a disegnare l’immagine dell’organo.

La risonanza magnetica

Nella radiografia, nella Tac e nella Pet, il paziente riceve una certa dose di radiazioni, piccola ma non trascurabile: evitarla sarebbe preferibile. Questo problema non esiste con l’ultima tecnica escogitata per “fotografare l’invisibile’, la Risonanza magnetica nucleare (Rmn). Il paziente viene immesso in una specie di potente elettrocalamita a forma di cilindro. Il campo magnetico orienta gli atomi di idrogeno contenuti nel corpo come se fossero tanti microscopici aghi della bussola. Quando questi atomi riprendono la loro posizione originaria, emettono delle onde radio che forniscono al computer i dati necessari per ricostruire l’immagine dell’organo da esaminare. Ideata nel 1973 dallo svizzero Felix Bloch (1905-1983) e dall’americano Edward Purcell (1912-1997), la Rmn nucleare negli ultimi tempi è stata ulteriormente perfezionata. Ormai è in grado di visualizzare i cambiamenti che avvengono nel cervello quando ascoltiamo della musica o quando facciamo dei calcoli matematici.

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