Najpierw trochę o historii. Dzieje promieniowania jonizującego są ściśle związane z niemieckim fizykiem Wilhelmem Conradem Röntgenem. To on w 1895 r. odkrył promieniowanie, które przenika przez ciało ludzkie i przez to umożliwia obrazowanie kości na kliszy, nomen omen rentgenowskiej.

Odkrycie Röntgena jest jednym z tych, które w sposób niezwykły zmieniły medycynę. Marzeniem człowieka zawsze było zajrzeć do wnętrza ciała, zobaczyć, co jest w środku. Gdyby jednak stało się to możliwe w sposób bezkrwawy, bez naruszania ciągłości tkanek, to takie narzędzie, taki sposób byłyby uznane za coś wręcz cudownego. I właśnie takim darem okazało się promieniowanie rentgenowskie.

Jonizacja atomu

Co to jest promieniowanie jonizujące? Aby to wyjaśnić, należy się odwołać do budowy materii.

Przed odkryciem Röntgena i kilka lat po nim uważano, że najmniejszym niepodzielnym składnikiem materii jest atom (atomos – z greckiego „niepodzielny”). W 1897 r. Joseph John Thomson, angielski fizyk związany z uniwersytetem w Cambridge, zakwestionował taki model budowy materii. Dość szybko okazało się jednak, że i jego koncepcja, choć rzucała nowe światło na budowę materii, zawierała pewne istotne słabości. Dziesięć lat później Ernest Rutheford, dzięki niezwykle zmyślnym eksperymentom, pokazał, że atom jest zbudowany z masywnego dodatnio naładowanego jądra i bardzo lekkich, naładowanych cząstek, czyli elektronów. Dopiero jednak duński fizyk Niels Bohr zaproponował obowiązujący do dzisiaj model atomu, wzorowany na układzie planetarnym, z centralnie umieszczonym masywnym jądrem i krążącymi wokół niego lekkimi elektronami.

Zasadniczo taki układ jest stabilny, ale po dostarczeniu z zewnątrz energii możliwe jest oderwanie elektronów od jądra, co powoduje – jak mówimy – jonizację atomu. Promieniowanie jonizujące jest to więc taki rodzaj promieniowania, które dzięki swojej energii umożliwia jonizację atomu.

Dwie strony medalu

Okres, w którym odkrycie Röntgena zafascynowało cały świat naukowy i medyczny, to również czas, w którym odkryta została promieniotwórczość – najpierw przez Henriego Becquerela, a potem przez Marię Skłodowską-Curie i jej męża Piotra. Cała trójka uczonych za swoje badania otrzymała Nobla w 1903 r. Ale to nie koniec, fascynacja zjawiskiem była tak wielka, że spośród pierwszych dziesięciu Nagród Nobla w dziedzinie fizyki pięć było związanych właśnie z promieniowaniem jonizującym.

Dzisiaj, gdy chcemy wyrazić nasz zachwyt nad jakimś dobrem, często mówimy o nim, że jest „ekologiczne”. Wtedy synonimem wyjątkowej wartości było właśnie to wszystko, co było związane z promieniowaniem jonizującym, z promieniotwórczością.

Dość szybko jednak okazało się, że niezwykłe właściwości promieniowania jonizującego to tylko jedna strona medalu. Jest także ciemna strona związana z tym odkryciem, pojawiły się bowiem sygnały, że promieniowanie jonizujące może również nieść ze sobą zagrożenie.

Bardzo długo te negatywne fakty były w dużym stopniu lekceważone, m.in. dlatego, że nie umiano opisywać ilości dostarczanego promieniowania jonizującego. Definicja dawki promieniowania pojawiła się kilkadziesiąt lat po odkryciu samego promieniowania! Do lat 40. poprzedniego wieku, a nawet dłużej, promieniowanie jonizujące było szeroko stosowane do celów, dzisiaj powiedzielibyśmy: kuriozalnych, jak ocena dopasowania kupowanych butów lub maseczka promieniotwórcza poprawiająca wygląd skóry.

Spór trwa

Jaka jest zatem prawda o promieniowaniu jonizującym, które – z czego nie zawsze zdajemy sobie sprawę – jest wszechobecne? Wszyscy otrzymujemy jego pewną dawkę pochodzącą od promieniowania kosmicznego oraz od źródeł promieniotwórczych ukrytych w ziemi. Odpowiedź na pytanie o zagrożenie z tytułu ekspozycji na promieniowanie jonizujące jest, moim zdaniem, analogiczna do odpowiedzi na wiele pytań dotyczących różnych czynników, które mogą wywołać negatywne skutki. Jeżeli ich ilość (dawka) przekroczy pewien próg, to zwykle pojawiają się efekty uboczne.

Pomyślmy o świetle słonecznym, którego nam tak bardzo brakuje w okresie zimowym. Przecież w lecie przedawkowanie opalania może spowodować poważne konsekwencje.

Jaka zatem ilość promieniowania jonizującego jest rzeczywiście niebezpieczna? To zagadnienie jest przedmiotem ciągle trwającego sporu między naukowcami, którzy zajmują się promieniowaniem jonizującym. Jest całkiem spora grupa osób, które twierdzą, że każda ilość promieniowania może być szkodliwa – nawet najmniejsza dawka może spowodować powstanie nowotworu popromiennego. Druga grupa naukowców jest przeciwnego zdania – uważa, że promieniowanie jonizujące w niewielkich ilościach ma wręcz pozytywny skutek.

Od wielu lat zajmuję się stosowaniem promieniowania jonizującego w medycynie. Wiedza, którą posiadam, wskazuje na to, że po prostu nie mamy wystarczająco mocnych dowodów, aby przyznać rację którejś ze stron tego sporu. W pewnych sytuacjach stosowanie promieniowania jonizującego przynosi wielkie dobro i warto je stosować, ale równocześnie trzeba dbać o to, aby dostarczona dawka była jak najmniejsza.

W czasie I wojny światowej wykonanie zdjęcia rentgenowskiego uratowało życie tysiącom żołnierzy. Niewiele osób wie, że zdjęcia w warunkach polowych robiła osobiście Maria Skłodowska-Curie, która zebrała aparaty rentgenowskie z paryskich pracowni i zorganizowała specjalne samochody nazywane „małymi Curie”.

Dzisiaj dobrze wykonana mammografia ratuje życie bardzo wielu kobiet dzięki wczesnemu wykryciu nowotworu piersi. Badania z użyciem pozytonowej tomografii komputerowej pozwalają na precyzyjną diagnozę stanu zaawansowania wielu rodzajów nowotworu. Takich przykładów można podać jeszcze wiele. Innymi słowy – promieniowanie jonizujące powinno być stosowane w medycynie tylko wtedy, gdy dany cel diagnostyczny lub terapeutyczny nie może być osiągnięty w inny sposób.

Infografika na stronie obok przedstawia oszacowanie, o ile zmniejszy się długość życia człowieka w wyniku działania kilku różnych czynników. Jak widać, jest wiele czynników, które silniej niż promieniowanie jonizujące wpływają na długość życia. Czynników, na które mamy wpływ, ale je lekceważymy!

Autor jest profesorem doktorem habilitowanym nauk medycznych, konsultantem krajowym w dziedzinie fizyki medycznej.