Historias extraordinarias

En un artículo publicado en la revista británica Nature el 23 de enero de 1896 con el título “Sobre una nueva clase de rayos”, el físico alemán Wilhelm Roentgen describe los resultados de sus investigaciones sobre las propiedades de unos misteriosos rayos que emanaban del tubo de Crookes con el que estaba trabajando. Este tubo era un dispositivo relativamente común en los laboratorios de investigación sobre electricidad de la época y consistía en una ampolla de vidrio de forma cónica a la que se le extraía el aire y se le aplicaba un voltaje de varias decenas de miles de volts.

De acuerdo con lo que escribió Roentgen en su artículo, un tubo de Crookes emite una radiación de naturaleza desconocida –y que por lo mismo llamó rayos X– que tiene la propiedad de penetrar y traspasar a un gran número de materiales, incluyendo “un libro de mil páginas y un bloque grueso de madera”. Hace notar que los rayos X son incluso capaces de atravesar una lámina de aluminio o de vidrio de 15 milímetros de espesor. No es el caso, por el contrario, de una lámina de vidrio plomado “que resulta ser mucho más opaca”. Roentgen también menciona que los rayos X pueden penetrar el tejido orgánico e incluye en su artículo una radiografía de la mano de su esposa que muestra de manera clara la silueta de los huesos. Y con esto capturó la imaginación popular.

Como sabemos, el descubrimiento de Roentgen ha tenido un impacto creciente en el diagnóstico médico en la medida en que se han desarrollado técnicas con rayos X cada vez más sofisticadas, las cuales nos permiten ver el interior del cuerpo cada vez con mayor detalle. Todo esto, sin embargo, tiene un costo, pues si bien con el tiempo hemos averiguado que la naturaleza de los rayos X es la misma que la de la luz visible, igualmente nos hemos enterado que tienen una energía considerablemente más grande que los hace peligrosos. Así, pueden provocar daños al tejido orgánico dependiendo de la dosis recibida, la que crece en la medida en que crece el detalle con que se quiere observar el interior del cuerpo.

En el contexto anterior, existen esfuerzos por disminuir la dosis de rayos X necesarias para el diagnóstico médico y en esa dirección apunta un artículo publicado esta semana en la revista Optica por un grupo de investigadores de la Academia China de Ciencias, encabezado por Ai-Xin Zhang. En dicho artículo, Zhang y colaboradores reportan el desarrollo de un método que emplea una cámara de un solo pixel para obtener una imagen de rayos X con dosis de radiación ultra bajas.

Si bien para quienes nacimos antes de la época de la cámara digital el término pixel resulta novedoso, los jóvenes saben que las cámaras digitales se clasifican por su número de pixeles y que la nitidez de las fotografías que pueden tomar depende de dicho número. En efecto, en una cámara digital, el negativo –que es en donde el lente de la cámara enfoca la imagen que se quiere imprimir– es sustituido por un chip de silicio formado por una gran cantidad de pequeños elementos (pixeles) sensibles a la luz. Dichos elementos o pixeles están distribuidos en una malla cuadrada a manera de un tablero de ajedrez, y cada uno de ellos es el encargado de generar la parte de la fotografía que le corresponde. Es claro, entonces, que la finura de los detalles de la fotografía dependerá de número de pixeles del chip de la cámara.

Es claro, igualmente, que la cámara de un solo pixel de Zhang y colaboradores no puede generar una imagen de rayos X de la misma manera en que lo hace una cámara normal. De hecho, la fotografía que generaría no tendría en absoluto detalles y más se asemejaría a un negativo fotográfico que hubiera sido velado de manera uniforme exponiéndolo a la luz.

¿Cómo logran Zhang y colaboradores imprimir sus fotografías de rayos X? Lo hacen empleando un ingenioso método que consiste en tomar un gran número de fotografías, cada una de ellas haciendo pasar los rayos X por un filtro de papel lija puesto a rotar. Los rayos X al cruzar por el papel lija generan un patrón cambiante de iluminación de zonas oscuras y brillantes que se modifica en la medida en que se rota el filtro, de modo que cada “fotografía” que toma el único pixel de la cámara igualmente se modifica. La imagen es entonces sintetizada por la computadora a partir de todas las imágenes obtenidas empleando un procedimiento matemático sofisticado.

Si bien la técnica descrita por Zhan y colaboradores no está todavía lista para su uso en el diagnóstico médico, sí pudieron los investigadores obtener imágenes empleando dosis ultra-bajas de rayos X con una calidad muy superior a las que se obtienen con la técnica tradicional empleando dosis similares de radiación. Esto, por supuesto, la hace muy atractiva para aplicaciones futuras.

El descubrimiento de los rayos X por Roentgen fue, sin duda, un acontecimiento espectacular que ciertamente capturó la imaginación popular. A más de un siglo de dicho descubrimiento, el desarrollo de técnicas cada vez más sofisticadas para ver lo oculto a simple vista no provocan quizá la misma expectación. Si bien, estaríamos de acuerdo en que la posibilidad de ver de manera indirecta el interior del cuerpo humano por medio de una cámara de un solo pixel, un papel de lija y un algoritmo matemático, escapa a todo lo que la imaginación popular podría haber anticipado.