La radioactivitat que no mata

Pedro Fernández de Córdoba Departament de Matemàtica Aplicada

Universitat Politècnica de València

Xesco Guillem Institut de Batxillerat Ribera Baixa Sueca


Des que els fenòmens radioactius foren investigats pels Curie, Pierre i Marie, premis Nobel de Física l'any 1.903 i Marie premi Nobel de Química l'any 1.911, s'ha investigat molt intensament sobre les utilitats i els perills de les radiacions. Un dels exemples més importants en diagnòstic i teràpia mèdica és l'ús dels raigs X. En aquestos dies les restes dels Curie descansen al Panteó d'Homes il·lustres de França, sent Marie la primera dona en arribar a aquesta fita per mèrits propis. Les investigacions, que junt al seu marit, dugué a terme, donaren pas a un seguit de conquestes científiques, mèdiques i tecnològiques que ajudaren a minorar el nostre nivell de vida. Però, fou alt el preu que va haver de pagar Marie, doncs, l'any 1.934, va morir víctima d'una leucèmia, provocada per l'exposició a la radioactivitat, a la que va estar sotmesa durant tants anys. És sorprenent pensar, des de els nostres dies, que una dona que ha aportat tant a la investigació científica no poguera formar part de la prestigiosa Acadèmia de Ciències de França. L'any 1.910 va presentar la seva candidatura, i encara que unànimement es reconeguera el seu dret a tal distinció, li fou denegada la sol·licitud, doncs el reglament de l'Acadèmia prohibia a les dones formar part de la institució. Malauradament, en aquells temps es creia que la ciència era sols cosa d'homes.

Quan pensem en l'energia nuclear solem associar-la a quelcom negatiu i perillós; les experiències terrorífiques d'Hiroshima i Nagasaki, i més recentment el desastre de Txernobil, i les falles d'algunes centrals nuclears, han afavorit aquesta idea. Tanmateix, sense entrar en les discussions sobre les centrals nuclears, la radioactivitat es quelcom propi de la natura. Sobre la radioactivitat provocada per l'home, mereixerien ser tinguts en compte dos camps d'investigacions sobre l'estructura nuclear, amb aplicacions positives a la vida de les persones: El primer d'ells, ja consolidat, tracta sobre l'ús controlat de la radioactivitat per aplicacions mèdiques, i el segon, sobre els estudis de fusió nuclear, com una solució viable al problema energètic mundial en un futur proper, el qual es troba encara en fase d'investigació.

Nosaltres, però, volem considerar aquí sols el fenomen de la radioactivitat com a una font de la vida i com a teràpia mèdica. Tanmateix, caldrà però, fer una sèrie de comentaris de caire teòric que ens ajuden després a entendre l'aplicació de la radioactivitat a la vida i a la medicina. Llavors, caldrà fer-nos la següent pregunta. Què entenem per desintegracions radioactives?

Els àtoms o nuclis atòmics, que constitueixen la matèria que ens envolta, i dels que estem formats nosaltres mateixos, no son totalment estables. De fet, de vegades es trenquen en trossos (es desintegren) emetent matèria i energia en diverses formes.

Quan es desintegren els nuclis atòmics provoquen tres tipus d'emissió totalment diferents. Aquestos tres tipus es denominen radioactivitat alfa, beta o gamma. A continuació detallarem més breument els dos primers i ens centrarem més en el tercer, doncs té una major rellevància i utilitat en tot allò que té a veure amb les teràpies mèdiques. No parlarem de l'emissió de neutrons, que són el que desprenen alguns ingenis nuclears, i que tenen una grandíssima capacitat de penetració en la matèria, la qual cosa els fa molt perillosos.

La radioactivitat alfa és una emissió de partícules grans i pesades, amb càrrega elèctrica positiva L'exemple més típic és l'emissió de nuclis d'heli. En aquest article no parlarem directament de aquest tipus de radioactivitat, doncs els seu poder de penetració en el cos humà és extraordinàriament petit; tan sols recorren unes dècimes de mil·límetre en els teixits del cos humà, encara que la total capacitat de penetració depén de l'energia de les partícules emeses.

La radioactivitat beta és l'emissió de partícules molt més lleugeres, que també posseeixen carrega elèctrica, anomenades electrons i positrons. El positró és una partícula anàloga a l'electró, però amb càrrega elèctrica de signe contrari a aquest. El positró és l'anti-partícula de l'electró. Els raigs beta són molt més penetrants que els alfa i poden recórrer uns quants centímetres dins de l'aigua o en els teixits tous del cos humà. Després parlarem de l'aplicació dels positrons en la medicina.

Mereix un comentari més extens l'emissió de radiació gamma, doncs és la més familiar per a l'ésser humà. De fet, la llum no és més que radiació gamma i els nostres ulls no són més que detectors d'aquesta radiació. A més a més, els ulls, són capaços de precisar l'energia d'aquesta radiació, a la que anomenem color, encara que els ulls de l'ésser humà no poden apreciar tots els colors. La llum de major energia que l'ull humà percep és la violeta, i la de menor energia correspon al roig. Si voleu observar l'ordre energètic dels colors que percebem, regaleu-vos un dia el plaer d'observar, amb deteniment, un arc de Sant Martí. altres animals que pugen estar pel voltant segur que veuen altre espectre de colors diferents als vostres.

En l'Univers hi ha llum, radiació a la fi, de moltíssims colors que els nostres ulls són incapaços de detectar, encara que de la mateixa natura que la llum visible; uns, els més energètics, estan per dalt del violeta, i altres, els menys energètics, per sota del color roig. Com exemple de radiació per sota del roig, massa dèbil per ser vista, cal citar la que s'utilitza en la difusió de la ràdio i la televisió, que detectem per mitjà d'antenes, però no de l'ull. Per sobre del violeta, - excessivament energètica per ser vista, podem trobar la radiació ultraviolada o els raigs X utilitzats en medicina.

La capacitat de penetració de la radiació en la matèria, depén enormement de la seva energia; així, mentre la llum visible no es capaç de travessar una petita vena que cobrisca els nostres ulls, els raigs X travessen els nostres teixits blans amb gran facilitat i ambdues són radiació gamma sols diferenciades per la seva energia.

L'ésser humà es troba sotmés, diàriament, a tot tipus de radiació provinent de fonts naturals i artificials. Els seus efectes seran nocius o beneficiosos, depenent del tipus d'energia i dosi de radiació rebuda. De tots és coneguda la necessitat de la radiació solar per mantenir la vida en la Terra, que no és ni més ni menys que radiació gamma. Sense ella no seria possible la fotosíntesi, procés mitjançant el qual les plantes transformen substàncies minerals en compostos orgànics, a més de proveir d'oxigen a l'atmosfera. Tanmateix, la mateixa radiació solar conté raigs ultraviolats que poden causar, amb dosis altes, efectes biològics nocius. Per això ha sigut prou que minve l'espessor de la capa d'ozó, que actua com filtres dels raigs ultraviolats, perquè sone la veu d'alarma al Planeta Terra.

Encara que l'ésser humà es troba sotmés a una constant pluja radioactiva, els efectes biològics dels distints tipus de radiació, que abans hem esmentat, no són iguals. A partir d'ara quan parlem d'altes o baixes dosis no ens referirem tant a la quantitat de radiació en ella mateixa, com a la importància dels seus efectes biològics en relació a l'ésser humà.

Tots estem permanentment exposats quotidianament a un baix nivell de radiació. Aquesta pot ésser deguda al Sol, ais raigs còsmics provinents de l'espai o a les desintegracions dels minerals radioactius del nostre entorn.

Aquesta radioactivitat natural no és uniforme sobre el Planeta. Les terres altes reben més radiació còsmica que les situades a nivell de la mar. La composició dels minerals, existents en els sols de cada regió, determinen directament les desintegracions nuclears i per tant, el nivell de radiació que reben les persones que les habiten. Per açò, es poden trobar dosis de radiació superiors al normal en edificis construïts amb certs materials, aparentment tan innocus, com el granit. Per exemple, a l'edifici de la Grand Central Station de Nova York, la dosi mitjana que rebria una persona seria de 470 mrem/any, degut a l'emissió de radiació dels materials minerals utilitzats en la seva construcció). Com a comparació, cal considerar que el fons natural mitjà és de 100 mrem/any i viure junt una Central Nuclear afegeix típicament 5 mrem/any, excepte en cas d'accident. També l'aigua d'algunes fonts i brolladors conté minerals que la converteixen en milions de vegades més radioactiva que l'aigua normal, provocant que els casos de càncer, en persones que viuen al seu voltant, siguen molt més freqüents que en altres parts, com és el cas d'algunes regions d'Itàlia i Àustria. Aquestos exemples s'han considerat per il·lustrar el fet que altes dosis de radiació "no necessàriament artificial'' es poden trobar als llocs menys sospitats.

A més a més de la inevitable radioactivitat natural, en la nostra història més recent, ha augmentat, aproximadament al doble, la quantitat de radiació que rebem. Açò es deu a l'aparició de noves fonts radioactives, com ara, els radio-fàrmacs, els raigs X utilitzats en medicina, els reactors nuclears, i les explosions de bombes atòmiques que, sovint, es provoquen per a testar els nous ingenis nuclears. Cal remarcar tanmateix, que el 90% d'aquesta radiació artificial està relacionada amb usos mèdics, tant en diagnòstic com en tractament.

Tota radiació en altes dosis, sia natural o artificial pot exercir efectes perjudicials sobre els éssers vius. Quan la radiació travessa les cèl·lules d'un ésser viu, pot alterar o trencar l'estructura d'alguna de les molècules que la constitueixen, podent produir la mort de la cèl·lula o el seu mal funcionament. Quan el nombre de cèl·lules afectades és suficientment gran, pot produir efectes negatius apreciables en l'organisme viu, i inclòs la seva mort. A part d'aquestos dramàtics efectes, que es donen amb exposicions a altes dosis a curt termini, l'exposició perllongada a baixes dosis de radiació produeix un increment de les mutacions genètiques i d'algunes malalties com la leucèmia i els càncers.

Des que els primers fenòmens radioactius foren descoberts s'ha investigat molt intensament sobre les seues utilitats. L'exemple més conegut, en diagnòstic mèdic, i que ja hem esmentat, són els raigs X. Lligat a l'utilització d'aquestos, però aplicant-hi les noves tecnologies informàtiques s'ha aconseguit desenvolupar la tècnica de la Tomografia Axial Computeritzada, més coneguda popularment com TAC. Amb aquest mètode es pot detectar diferències de densitat molt menudes als teixits d'un ésser viu, la qual cosa permet detectar tumors no visibles amb les tècniques anteriors, a les plaques convencionals. Els tumors, de qualsevol tipus, tenen una densitat diferent a la resta de teixits circumdats al tumor, per això són detectats. També cal citar les noves tècniques de Tomografia d'Emissió de Positrons i de Ressonància Magnètica Nuclear.

Quant a les aplicacions terapèutiques de la radioactivitat, cal citar, el tractament dels Tumors Cancerígens: L'objectiu de la teràpia radiològica és introduir una alta dosi de radiació en el tumor, per provocar la mort de les cèl·lules malignes d'aquest, sense sobrepassar els límits de tolerància a la radiació en el teixits sans circumdants. La teràpia sol administrar-se al pacient bombardejant-lo externament amb radiació emesa per aparells de raigs X, o per bombes de Cobalt 60, o amb Acceleradors d'Electrons. Cada un d'aquest aparells emet un tipus de radiació que en general té un diferent poder de penetració en el cos humà.

Tota la teràpia per combatre tumors, que hem esmentat fins ací, porta camí de ser molt més millorada al incorporar-se radiació d'un altre tipus. No sols s'estan utilitzant Acceleradors d'Electrons, sinó que comencen a utilitzar-se ja acceleradors d'altres tipus de partícules, com per exemple de partícules Alfa, de Protons o de Pions ... aquestes partícules tenen el gran avantatge de dipositar la gran majoria de la seva energia, que és la que mata el tumor, en una zona molt concreta, quasi sols on és el tumor, sense provocar quasi danys en el seu recorregut pel cos humà. Pel contrari, en les antigues tècniques amb electrons, esmentades abans, la radiació dipositava la seua energia en una zona més ampla de les rodalies del tumor, cremant quelcom més que el propi tumor. La nova teràpia, fa molt menys dany als teixits que rodegen el tumor, i per tant, permet un tractament més eficaç i menys dolent, per al cos humà, en la lluita contra el càncer. En general, amb la teràpia amb electrons, no podem lluitar contra tumors oculars sense córrer el risc de danyar tot l'ull, mentre que amb la teràpia amb protons podem fer-ho, perquè la zona sobre la que s'actua és molt més concreta.

No podem oblidar que tots aquestos avantatges mèdics, dels qual ara gaudim foren deguts al sacrifici i esforç de persones com Madame Curie, Pierre Curie, el professor Becquerel, i de tots els científics que treballen als Laboratoris d'Acceleradors de Partícules, on cada cop més comencen a aparèixer, en les seves instal·lacions, pavellons hospitalaris, que permeten una ràpida aplicació del estudis de la Física Fonamental a una millora en la qualitat de vida de tots nosaltres.