La storia della radioterapia può essere ricostruita a partire dai primi esperimenti realizzati subito dopo la scoperta dei raggi x (1895), quando risultò evidente che l'esposizione alla radiazione provocava ustioni cutanee. Rifacendosi all'elettroterapia e all'escarotomia - applicazione medica di sostanze caustiche - si cominciò a usare le radiazioni per trattare tumori e lesioni prodotte da malattie come il lupus eritematoso, lulcera rodente e lepitelioma.Pusey 1900, p. 302 Si pensava che le radiazioni avessero proprietà battericide, infatti quando fu scoperto il radio, esso fu usato, oltre che in trattamenti simili a quelli con i raggi x, anche come additivo in trattamenti medici contro malattie come la tubercolosi, nei casi in cui c'erano bacilli resistenti.Kassabian 1907, p. 501Coe 1912, p. 302
Inoltre, poiché si scoprì che la radiazione era presente in acque termali rinomate per i loro poteri curativi, fu commercializzata come cura miracolosa per tutti i tipi di disturbo nella paramedicina e anche come rimedio da parte di ciarlatani. La scienza medica riteneva che piccole dosi di radiazione non avrebbero provocato danni e che gli effetti dannosi causati da dosi più consistenti sarebbero stati temporanei.Singer 1914, p. xxv
Un uso ampiamente diffuso del radio in ambito medico cessò quando si scoprì che il livello di sopportazione fisica era minore di quanto ci si aspettasse e che l'esposizione alla radiazione provocava nella cellula danni a lungo termine come il carcinoma, che poteva manifestarsi anche 40 anni dopo l'inizio del trattamento.Mould 1993 Le radiazioni oggi sono utilizzate come trattamento per il cancro in radioterapia e vengono applicate seguendo rigide norme di radioprotezione.
Primi sviluppi della radioterapia (1895-1905) Le origini della radioterapia risalgono alla fine del XIX secolo, in seguito alle scoperte di Wilhelm Conrad Röntgen (1895), Antoine Henri Becquerel (1896) e Marie Curie con il marito Pierre Curie (1898). Al primo andò il Premio Nobel del 1901 grazie all'importante scoperta dei raggi x. Quella sera del 1895 Röntgen, conclusi gli esperimenti giornalieri sui raggi catodici, aveva lasciato il tubo di Crookes coperto con dei fogli di carta nera sul tavolo, a qualche metro di distanza da una lastra di materiale fluorescente. Spente le luci del laboratorio, mentre usciva, osservò un'intensa fluorescenza di colore verde emessa dai cristalli di platinocianuro di bario, di cui era costituita la lastra. Così ebbe inizio lo studio della radiazione che Rontgen chiamò “x” per indicare che era ancora di tipo sconosciuto."Monica Ropele.L’atomica della salute. Borgo Valsugana, 1953. Una storia di primati , 2008, Guerini associati editore" Il nome rimase, anche se molti dei suoi colleghi suggerirono di chiamarli "raggi di Röntgen" in suo onore. La caratterizzazione di tali raggi portò alla conoscenza di onde elettromagnetiche di alta frequenza, ovvero altamente energetiche, in grado di penetrare nei corpi e di “vedere all'interno” di essi. Per questo motivo risultò immediatamente evidente la possibilità dell'applicazione di questi raggi nella ricerca e nella diagnostica e presto il loro utilizzo si diffuse in ambito medico. I raggi x furono usati per diagnosticare possibili fratture ossee, malattie cardiache e la tubercolosi. Furono introdotte procedure originali per rispondere a diverse proposte diagnostiche, come ad esempio quella di riempire le cavità digestive con bismuto, che permise di vedere attraverso tessuti e ossa.Squibb 1900, p. 722
Scoperta del potenziale terapeutico della radiazione Durante le prime applicazioni e indagini scientifiche, gli sperimentatori notarono che una prolungata esposizione ai raggi x provocava infiammazioni e, più raramente, danni ai tessuti della pelle. L'effetto biologico attrasse l'interesse di Leopold Freund ed Eduard Schiff, i quali soltanto un paio di mesi dopo l'annuncio di Röntgen consigliarono il loro uso nel trattamento delle malattie.MacKee 1921, p. 19 Più o meno nello stesso periodo, Emil Grubbe cominciò a sperimentare l'uso medico dei raggi x a Chicago.Pioneer in X-Ray Therapy In questo periodo l'escarotomia era già stata utilizzata per trattare le neoplasie maligne della pelle con bruciature caustiche, e così pure l'elettroterapia, con lo scopo di stimolare il tessuto della pelle.
Uno dei primi tentativi di trattamento del cancro con i raggi x fu fatto da Victor Despeignes, un medico francese che usò i raggi su un paziente con un cancro allo stomaco. Nel 1896 pubblicò un articolo con i risultati ottenuti: un trattamento della durata di una settimana fu seguito da una diminuzione del dolore e da una riduzione della dimensione del tumore, anche se alla fine il caso ebbe esito mortale. I risultati furono poco attendibili, perché al paziente furono somministrati contemporaneamente altri trattamenti.Belot 1905, p. 364
Il primo esperimento di L. Freund, attuato 1896, fu un tragico fallimento. Il fisico irradiò una bambina di 4 anni affetta da nei sul collo e sulla schiena, ma l'irraggiamento provocò delle ulcere profonde, che resistettero a ulteriori trattamenti con le radiazioni. Il primo trattamento applicato con successo fu quello di Schiff, che lavorava con Freund su un caso di lupus vulgaris. Un anno dopo, nel 1897, i due sperimentatori pubblicarono un articolo sul loro successo e questo provocò ulteriori sperimentazioni sulla terapia con i raggi x.Freund 1904, p. 299 Nel 1898 essi effettuarono con successo un trattamento di un caso di lupus eritematoso. La lesione aveva assunto la forma comune di eritema “a farfalla”, che era apparso su entrambi i lati del volto. Schiff irradiò uno solo dei due lati in modo da poter confrontare gli effetti del trattamento.Belot 1905, p. 812
In pochi mesi le riviste scientifiche furono sommerse da descrizioni di trattamenti con raggi x eseguiti con successo su diversi tipi di neoplasie maligne dei tessuti della pelle. Altri effetti delle radiazioni furono ben presto scoperti, in particolare quello depilativo. Nel 1895 a Nashville, in Tennessee, il professore John Daniels volle produrre l'immagine radiografica del cranio del presidente del Vanderbit Medical College, prendendo spunto dall'esperimento effettuato anni prima da Röntgen con la radiografia della mano. Tuttavia quello di Daniels fu un fallimento: non solo non si ottenne alcuna immagine, ma l'eccesso di esposizione rese completamente calva la povera cavia. Tale risultato suggerì l'utilizzo della radiazione x nel trattamento della tinea capitis delle scolaresche. Così gli scolari cominciarono a essere sottoposti a tale trattamento dove venivano usati più tubi radiogeni nella stessa stanza, senza alcuna protezione; la salubrità e la sicurezza dell'ambiente in cui avveniva la cura erano indicate dalla vitalità di un canarino in gabbia. I danni provocati dalla radiazione furono molto seri e spesso anche mortali.Ropele 2008, p. 30-31 Se nel campo della depilazione molto spesso i risultati positivi erano assai minori degli effetti collaterali, non fu lo stesso in altri ambiti. Infatti il dermatologo americano William Pusey nel 1898 riferì gli effetti positivi ottenuti con la radiazione nella cura di ipertricosi e acne.
Altre applicazioni delle radiazioni x si ebbero nella cura dei tumori maligni. Il primo tentativo di utilizzo della radiazione per tale scopo fu effettuato da un medico di Chicago, J. Gilman, nel gennaio del 1896. Il primo vero successo nella cura di un tumore maligno fu ottenuto da Emil Grubbe, che nel 1899 trattò con le radiazioni una paziente affetta da cancro al seno. Lo sperimentatore notò dei miglioramenti, ma non pubblicò immediatamente i suoi risultati e per questo motivo non gli fu attribuito il merito di aver curato per primo un tumore maligno. Tale riconoscimento venne assegnato allo svedese Tor Stenbeck, che nel 1899 pubblicò i risultati dei primi trattamenti applicati con successo su un'ulcera rodente e un epitelioma, confermati nello stesso anno da Tage Sjögren.Williams 1902, p. 438 Quello di Stenbeck è il primo caso documentato di guarigione da tumore maligno attraverso il trattamento con raggi x. Presto i loro risultati furono confermati anche da un vasto numero di altri sperimentatori: per esempio, nel 1901 a Boston Francis Williams curò un tumore maligno al labbro inferiore.Belot 1905, p. 367 Grazie ai successi ottenuti in campo medico nella cura di diversi disturbi, dalle semplici verruche ai tumori maligni, la ricerca si infittì.
La natura dell'agente attivo nel trattamento terapeutico era ancora sconosciuta e soggetta ad ampie discussioni. L. Freund e Schiff credevano che fosse dovuta alla scarica elettrica, Nikola Tesla invece affermò che era causata dall'ozono prodotto dai raggi x, mentre altri ritennero che il merito era proprio dei raggi x. La posizione di Tesla fu presto smentita e rimasero soltanto le altre due teorie. Nel 1900, Robert Kienböck dimostrò con degli studi basati su una serie di esperimenti che si trattava dei raggi x. Ulteriori studi pubblicati tra il 1899 e il 1900 suggerirono che i raggi variavano la loro penetrazione a seconda del livello di vuoto nel tubo.Belot 1905, p. 88
Niels Finsen e la fototerapia
Niels Finsen, un medico faroese-danese, a quell'epoca aveva già coltivato un certo interesse per gli effetti biologici della luce. Pubblicò un articolo, Om Lysets Indvirkningen paa Huden (“Sugli effetti della luce sulla pelle”) nel 1893. Partendo dalla scoperta che i raggi x potevano avere degli effetti terapeutici, estese la sua ricerca per esaminare raggi di luce direzionati. Nel 1896, pubblicò una nuova relazione sui suoi studi, Om Anvendelse i Medicinen af koncentrerede kemiske Lysstraaler (“L'uso di raggi di luce chimica concentrata in medicina”). Finsen scoprì che il lupus vulgaris era sensibile al trattamento con raggi ultravioletti quando questi venivano scomposti attraverso un sistema di cristalli di quarzo. In seguito creò una lampada per separare i raggi. La cosiddetta lampada Finsen fu largamente usata in fototerapia e alcuni suoi derivati furono utilizzati quando si svolsero esperimenti con altri tipi di radioterapia.Metzenbaum 1905, p. 22 Furono apportate delle modifiche alla forma originale elaborata da Finsen e i modelli ora maggiormente diffusi sono quelli Finsen-Reyn e Finsen-Lomholt.
È stato stimato che, dal 1905, il 50% dei casi di lupus furono curati con successo con i metodi di Finsen. Per le sue ricerche Finsen fu presto insignito del premio Nobel.
Röntgenterapia
Queste nuove applicazioni terapeutiche dei raggi x vennero definite col nome di Rӧntgenterapia, in onore di Wilhelm Conrad Röntgen. Era ancora poco chiaro come i raggi x agissero sulla pelle; ciò su cui si concordava era l'azione della radiazione sull'area malata, che veniva distrutta e rimossa o assorbita.Grubbe 1902, p. 692
Dal 1900 i disturbi trattati con i raggi x erano stati classificati in quattro categorie; queste erano basate inizialmente su un insieme di cinque classi definite da Freund: l'ipertricosi, per la rimozione di peli superflui; i disturbi provocati dai peli e dai follicoli piliferi per cui era necessaria la loro rimozione; le malattie infiammatorie della pelle, come eczema e acne; le affezioni maligne della pelle come lupus eritematoso ed epitelioma.Pusey 1900, p. 303Belot 1905, pp. 261–302
Inoltre, i raggi x furono applicati con successo anche su altre forme di carcinoma, vennero effettuati esperimenti sul trattamento della leucemia. A causa delle presunte proprietà battericide, venne proposto l'uso contro infezioni come la tubercolosi. I raggi x vennero usati anche per curare l'epilessia, che precedentemente era stata trattata in modo sperimentale anche con la corrente elettrica.Kassabian 1907, p. 488
Sviluppi successivi e uso del radio (1905-1915)