RAGGI X e RAGGI Y
RAGGI X e raggi γ (XXVIII, p. 746)
Da una ventina d'anni la fisica dei raggi X ha continuato a svilupparsi; sono stati esplorati gli spettri dei diversi elementi per mettere in evidenza le righe molto deboli, come anche i fenomeni che avvengono alle frontiere dell'atomo, laddove fan sentire la loro influenza i legami fisici, cristallini e chimici fra i varî atomi e sono stati così ottenuti dei ragguagli preziosi sul complesso sistema dei livelli energetici che ne risultano. Sono stati indagati gli spettri dei raggi molli, molto assorbibili, la cui esplorazione esige un'apparecchiatura speciale, mentre ha fatto grandi progressi la sistematica generale degli spettri, che, guidata dai lavori teorici che hanno introdotto la nozione dello spin, ha particolarmente chiarito la struttura di due specie di doppietti degli spettri dei raggi X.
D'altra parte, mediante la focalizzazione ottenuta con cristalli curvi si sono sviluppate nuove tecniche per l'impiego dello spettrografo; per merito di parecchi autori, tra i quali è doveroso citare Cauchois, du Mond e Kirkpatrik, si son potuti realizzare degli apparecchi a luminosità molto elevata che permettono oggi la registrazione di radiazioni X di intensità molto deboli senza fare intervenire dei tempi di posa esageratamente prolungati.
In particolare, i raggi X hanno trovato una nuova estensione soprattutto nel campo della fisica del nucleo atomico. Si sapeva già che le sostanze radioattive naturali emettevano delle radiazioni la cui lunghezza d'onda cadeva tra i raggi Röntgen; accanto ai raggi caratteristici degli elementi pesanti, che si succedono nelle trasformazioni radioattive, vi sono anche dei raggi che risultano da transizioni quantiche tra livelli energetici del nucleo stesso e non da livelli elettronici delle orbite di Bohr. Nei nuovi nuclei radioattivi prodotti artificialmente sono stati scoperti numerosi casi di isomeria, cioè dei nuclei che differiscono gli uni dagli altri solo perché le stesse particelle si trovano in stati differenti di eccitazione. Questi nuclei son suscettibili di ritornare a degli stati d'eccitazione minima emettendo dei raggi che risultano di transizioni quantiche e appartengono ai dominî X e γ; la durata della vita media di questi nuclei eccitati può essere abbastanza grande da permetterne lo studio dettagliato e l'esplorazione dei varî fenomeni ai quali dànno luogo. Proprio qui rendono servizî particolarmente preziosi gli spettrografi specializzati per le intensità deboli.
Questi studî hanno avuto un grande sviluppo con la scoperta del fenomeno della cattura K, che si è rivelato come un fenomeno del tutto generale. Ecco in che cosa consiste: il nucleo è suscettibile di assorbire uno degli elettroni delle traiettorie più profonde della struttura atomica esterna. È una transizione quantica per la quale si può determinare una probabilità definita. Sull'orbita considerata si determina allora un posto libero, e ne risulta, come sempre, una successione di transizioni elettroniche tra i diversi livelli di Bohr, seguìta dalla emissione dello spettro caratteristico di un certo elemento. Nell'assorbimento di un elettrone negativo la carica positiva del nucleo primitivo diminuisce di una unità ed il numero atomico passa da Z a Z-1; nel processo ora descritto viene emesso proprio lo spettro dell'elemento Z-1. Esso può servire a caratterizzare la trasformazione effettuata ed a precisarne la natura.
Questi raggi X emessi sono spesso assorbiti nell'atomo stesso per quel particolare effetto fotoelettrico noto sotto il nome di conversione interna, che dà luogo alla emissione di un elettrone negativo. Si assiste, dunque, al fenomeno in apparenza paradossale di una sostanza che emette un elettrone negativo pur subendo una diminuzione di una unità nel numero atomico; ma l'esperienza non lascia alcun dubbio sul meccanismo descritto. Questa cattura K si produce anche in alcuni isotopi a vita molto lunga, che figurano in elementi naturali; se ne conoscono varî casi (potassio 40, osmio 187) tali che si può dire esista un'emissione spontanea di raggi X da parte di certi isotopi dei corpi semplici esistenti in natura.
Si è già parlato dei raggi γ (XXVIII, pp. 694 e 752), che sono dei quanti i cui valori dell'energia si estendono da qualche centinaio di migliaia fino a centinaia di miliardi di elettroni-volt. Il loro studio, che riguarda sia la struttura dei nuclei atomici sia i raggi cosmici, esce dal quadro di questa esposizione. Codesto studio è difficile a causa del loro debole assorbimento e della loro lunghezza d'onda che diviene troppo piccola in confronto alle distanze reticolari dei cristalli; ciò limita assai la possibilità di ottenere degli spettri di diffrazione come nel caso dei raggi X. Bisogna allora ricorrere a dei procedimenti indiretti la cui precisione lascia molto a desiderare. Si può tuttavia sperare che un giorno non lontano si potrà costruire la serie dei livelli di ciascun nucleo come si è potuto, grazie ai raggi Röntgen, stabilire quelle dei livelli elettronici delle orbite di Bohr e giungere ad una conoscenza dettagliata degli atomi e dei loro spettri.
Occorre, inoltre, ricordare l'importanza del fatto che le tecniche di diffrazione cristallina, elaborate in occasione dello studio dei raggi X, si sono trovate adatte a porre in evidenza i fenomeni di diffrazione degli elettroni, di certi atomi leggeri e dei neutroni. Infatti, grazie alla meccanica ondulatoria, si sa che bisogna prevedere per questi corpuscoli dei fenomeni di questo tipo e si trova che, in parecchi casi, le lunghezze d'onda De Broglie che intervengono sono dello stesso ordine di grandezza di quelle dei raggi X, tanto che il loro studio e la loro misura possono essere eseguiti con ciò che era già stato realizzato in questo dominio.
Infine, sono stati compiuti grandi progressi co11 degli apparecchi quali il betatrone, che permettono di accelerare per risonanza dei fascetti di elettroni e di disporre così di intensi raggi X e γ i cui quanti corrispondono a decine di milioni di elettroni-volt.
Radiologia.
La diffusione sempre maggiore che la radiologia va assumendo e l'adeguamento della tecnica costruttiva alle nuove richieste hanno consentito notevoli progressi; infatti sono stati perfezionati o addirittura creati molti dispositivi o apparecchi speciali e sono stati adottati indirizzi nuovi, che rappresentano un raffinamento delle possibilità, tanto nel campo della diagnostica quanto in quello della terapia.
Tra i metodi d'indagine complementari all'usuale radioscopia e radiografia si ricorda la chimografia che, pur con le limitazioni insite nel metodo, permette la registrazione e l'analisi dei movimenti di un organo (il cuore naturalmente è stato il più studiato) mediante lo scorrimento, durante l'esecuzione della radiografia, di una griglia di piombo, fornita di fessure regolarmente sovrapposte ad eguale distanza l'una dall'altra (chimografia a fessure multiple o piana di Stumpf), oppure di fessure scomponibili e ricomponibili di volta in volta a seconda della sede dei punti che si vuole esaminare (chimografia a fessure spezzate di Cignolini).
Una notevole semplificazione nella ricerca e successiva estrazione dei corpi estranei è fornita dal boloskop, uno speciale apparecchio e metodo radioscopico e ottico nello stesso tempo, ideato da Bouwer nella seconda Guerra mondiale, mediante il quale i proiettili vengono prima localizzati radioscopicamente e quindi indicati direttamente in piena luce dalla convergenza di due sottili ma intensi fascetti luminosi, via via che si procede nell'incisione dei piani soprastanti al proiettile.
Ma un progresso di gran lunga maggiore è dato dalla stratigrafia, procedimento che riesce ad ottenere la rappresentazione radiologica delle strutture di un solo determinato strato, più o meno sottile, tra tutti quelli di cui è composto il corpo in esame e che sul radiogramma ordinario vengono riprodotti sovrapposti l'uno all'altro producendo effetti a volte erronei di sommazione o di sottrazione di immagini.
Vi sono molti procedimenti e varî tipi di apparecchi, ma in definitiva tutti si basano sugli stessi principî per realizzare la rappresentazione stratigrafica (v. fig.1), ottenendo la sfumatura e la cancellazione degli strati sopra- e sottostanti per mezzo di movimenti più o meno complessi e cioè di rotazione del solo oggetto attorno ad un asse che giace sul piano dello strato desiderato (1° stratigrafo di A. Vallebona), oppure mediante movimenti coordinati del solo sistema tubo Röntgen-pellicola, movimenti complanari che sono a spirale nel planigrafo di B. G. Ziedses des Plantes, pendolari nel tomografo di G. Grossmann, multipli nel laminagrafo di J. Kieffer. E di recente Vallebona ha presentato le prime dimostrazioni pratiche di stratigrafia assiale, nuova applicazione del metodo che permette di ottenere stratigrammi assiali, sottili sezioni trasversali dell'oggetto, per mezzo di radiazioni trasversali a paziente e lastra rotanti (v. fig. 2) con risultati che si possono già dire buoni e che ulteriomente perfezionati rappresenteranno una altra grande conquista della radiologia.
Deve essere infine ricordata la schermografia, che non è altro che la fotografia su di un film di formato ridotto dell'immagine indiretta che si ottiene radioscopicamente sullo schermo fluorescente. Propugnata fin dagli albori della radiologia dagli italiani A. Battelli e A. Garbasso non ha potuto avere attuazione pratica che nel 1936 con M. De Abreau, non appena l'adozione di schermi assai luminosi e a grana fine, di pellicole speciali e di obiettivi di grande luminosità, ha permesso di ottenere immagini nitide e utilizzabili.
Questo metodo, assai discusso all'inizio, in seguito ai perfezionamenti introdotti si va affermando sempre più nel campo della medicina preventiva sociale e in tisiologia, a causa del suo basso costo, del grandissimo numero di individui che si possono esaminare nelle stazioni schermografiche bene organizzate e dei risultati, di poco inferiori a quelli radiografici e nettamente superiori a quelli della semplice radioscopia.
Numerosi sono anche in terapia i metodi e gli apparecchi costruiti in questi ultimi anni per migliorarne i risultati: nel campo della terapia superficiale abbiamo la plesioröntgenterapia (metodo di H. Chaoul) con la quale è possibile, per mezzo di un tubo appositamente costruito, portare la sorgente radiante a brevissima distanza dalla lesione, fin quasi a contatto e, se occorre, introdurla in cavità (v. fig. 6). Si possono così somministrare in brevissimo tempo dosi assai elevate in superficie, con gran risparmio dei tessuti immediatamente sottostanti: i risultati, in caso di tumori superficiali e poco estesi, sono veramente buoni.
Nella terapia profonda abbiamo invece metodi che si avvalgono di una migliore trasmissione in profondità delle dosi somministrate, sfruttando l'aumento della distanza fuoco-pelle (teleröntgenterapia e panröntgenterapia) oppure, la somministrazione di radiazioui ultrapenetranti generate mediante tensioni da 300 a 1000-1500 kV (röntgenterapia ad alto voltaggio o gammaröntgenterapia per il carattere delle radiazioni che si avvicinano ai raggi del radium) o con la röntgenterapia a campo migrante nelle sue due modalità: terapia rotatoria (paziente che ruota attorno alla sorgente radiante; v. fig. 4) e terapia pendolare (tubo che compie un movimento di va e vieni lungo un arco di cerchio attorno al paziente; v. fig. 3), con le quali si possono diluire dosi elevate su tutta la superficie cutanea e concentrarle invece sul focolaio morboso.
Poco si può dire ancora delle azioni terapeutiche delle radiazioni prodotte dal betatrone e degli isotopi radioattivi.
Bibl.: Trattati: E. Milani e A. Grilli, Introduzione allo studio della radiologia medica, Roma 1947; F. Perussia e E. Pugno-
Vanoni, Trattato di Roentgen- e Curieterapia, Milano 1947; H. R. Schinz, W. Baensch e E. Friedl, Lehrbuch der Röntgendiagnostik, Lipsia 1939. Periodici: Radiologia, Roma; La radiologia medica, Milano; Acta radiologica, Stoccolma; The American Journal of Roentgenology and Radium Therapy, Springfield, Ill.; Radiology, Detroit, Mich.; Journal de radiologie et d'éléctrologie, Parigi; Radiologia clinica, Basilea.