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5 Geniales aplicaciones de la Física Médica en el tratamiento de enfermedades

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El desarrollo de la física médica como ciencia interdisciplinaria ha tenido un enorme impacto en la medicina. Gracias al aporte de la física médica, las imágenes diagnósticas son cada vez más nítidas y precisas para encontrar determinada enfermedad. Sin embargo, los aportes de la física médica van mucho más allá del diagnóstico por imágenes. Es por esto que, en esta oportunidad veremos 5 geniales aplicaciones de la física médica en el tratamiento de enfermedades.

Ciertamente, el gran alcance de esta rama de la ciencia ha influido en áreas muy diversas de la medicina. Entre las cuales encontramos la oftalmología, la dermatología, la oncología e incluso la cirugía. Asimismo, sus aportes han mejorado la salud de muchas personas a nivel mundial, de tal forma que, la física médica ha permitido tratamientos novedosos, más eficaces y menos invasivos.

Aplicaciones de la física médica en el tratamiento de enfermedades

Tecnología LASIK

En primer lugar, mencionaremos una técnica que ha conseguido que miles de personas se deshagan de sus lentes. Se trata de la tecnología LASIK cuyas siglas en inglés significan «laser in situ keratomileusis». La cual supuso toda una revolución para la cirugía refractiva oftalmológica.

Pero, ¿En qué consiste la queratomileusis? Se trata de un conjunto de técnicas quirúrgicas en las que se cambia la forma de la córnea con fines terapéuticos. Antes de la invención de la técnica LASIK se utilizaba un dispositivo llamado criolato, con el cual se congelaba la córnea y luego se moldeaba.

Hoy en día, la mayoría de las queratomileusis se realiza utilizando la tecnología LASIK. La misma se trata de una impresionante técnica de cirugía ocular, en la cual el oftalmólogo utiliza un láser para cambiar la forma de la córnea.

Este tipo de intervención se indica para tratar errores refractivos, cómo lo son: la miopía, la hipermetropía y el astigmatismo. Cuando una persona tiene estos errores refractivos, la forma de la córnea o el cristalino impide que la luz se doble correctamente. Cuando la luz no se enfoca en la retina como debe ser, la visión es borrosa.

Muchas personas con estos problemas refractivos han eliminado la necesidad de utilizar lentes gracias a la cirugía LASIK. Así, esta técnica, al cambiar la forma de la córnea permite que la luz llegue a la retina de manera correcta y las imágenes se vean nítidas. Lo cual, constituye un claro ejemplo de los geniales beneficios de la física médica en el tratamiento de enfermedades oculares.

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Imagen 1. BETHESDA, Maryland (1 de mayo de 2007) – un cirujano oftalmológico del Centro Médico Naval Nacional de Bethesda, alinea el láser en el ojo del paciente antes de comenzar la cirugía LASIK.

La física de LASIK

Para realizar la intervención se utiliza un tipo especial de láser, concretamente un láser excimer de rayos ultravioleta (UV). En el interior del láser se encuentra un tipo molécula de argón y flúor muy inestable. De hecho, a esta molécula se le denomina dímero excitado, y su vida es muy corta.

La vida de esta molécula es corta porque el argón y el flúor no permanecen mucho tiempo unidos. Cuando estos dos átomos se separan se emite un fotón UV. Como resultado, el fotón emitido golpea a otra de estas moléculas que a su vez se disocia y emite otro fotón UV.

Puesto que, el flúor y el argón se encuentran confinados en el interior del láser, una serie de espejos en su interior se encargan de dirigir los fotones hacia el exterior. Lo cual da como resultado un rayo de láser UV.

Por consiguiente, este láser es capaz de cambiar la forma de la córnea por medio de la ablación (eliminación) de pequeñas porciones del tejido con suma precisión y de esta manera eliminar el error refractivo.

Fototerapia

¿Qué es?

Por otro lado, la fototerapia consiste en el empleo terapéutico de la luz. En un sentido amplio incluye el tratamiento con luz visible, radiación infrarroja y ultravioleta. Como vemos, el uso de la radiación ultravioleta no solo se restringe al área oftalmológica.

Además, las aplicaciones de la luz en la medicina son muy variadas. Tenemos por ejemplo, el tratamiento de la hiperbilirrubinemia en el recién nacido.

Esta ocurre cuando hay un nivel elevado del pigmento bilirrubina en la sangre, lo cual le da un característico color amarillo a la piel y mucosas llamado ictericia. De manera que, el empleo de la luz ayuda a descomponer este pigmento y facilita su eliminación.

Además, la fototerapia se utiliza en diferentes enfermedades de la piel que cursan con inflamación. Por ejemplo, la psoriasis, dermatitis atópica, vitíligo, entre otros. Inclusive, funciona como tratamiento para ciertos cánceres cutáneos como la micosis fungoide. Generalmente está indicada en formas extensas, en las cuales la aplicación de un tratamiento tópico es insuficiente.

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Imagen 2. Martin Pot, Wikipedia. Recién nacido expuesto a fototerapia para tratar la ictericia neonatal.

La física de la fototerapia

Por otro lado, el estudio de la luz corresponde a una importante rama de la física, la óptica. Debido al esfuerzo de numerosos físicos a lo largo de la historia, hemos logrado comprender la naturaleza de la luz. Entre ellos encontramos grandes representantes de física incluidos Newton, Maxwell y Einstein.

Hoy en día, sabemos que la luz está compuesta por fotones, los cuales pueden comportarse como Ondas y Partículas. Y también, hemos comprendido más acerca de la interacción de la luz con los tejidos biológicos.

En este sentido, la fototerapia actúa mediante múltiples mecanismos en el tratamiento de las enfermedades de la piel. Así, entre ellos encontramos: su poder antiinflamatorio, inhibición de la proliferación excesiva de tejido y la regulación del sistema inmunológico (efecto inmunomodulador).

Lo anterior, ha permitido la utilización de los diferentes espectros de la luz con fines terapéuticos. De manera que, también se ha aplicado los conocimientos de la física médica en el tratamiento de enfermedades dermatológicas.

Radioterapia

La radioterapia constituye una de las aplicaciones más importantes de la física médica en el tratamiento de enfermedades. De hecho, es uno de los tratamientos que se indican con mayor frecuencia contra el cáncer. Como resultado de su invención, se han logrado salvar muchas vidas.

En primer lugar, la radioterapia consiste en la exposición de una zona determinada del organismo a una fuente de radiación ionizante. Así, el objetivo de la radioterapia es destruir células cancerosas y reducir o eliminar tumores. También, está indicado como tratamiento paliativo, para reducir el dolor y otros efectos nocivos ocasionados por el tumor.

Pero, ¿Cómo destruye la radioterapia a las células malignas? Esto ocurre debido a que las células que forman el tumor se multiplican más rápido que las células sanas. Por tal motivo, son más sensibles a la radiación, ya que se exponen más a ella con cada división celular. Por consiguiente, la radioterapia actúa dañando el ADN de las células malignas causando muerte celular.

Aunque este tratamiento también afecta a las células sanas, estas son menos sensibles a la radiación, y pueden reparar mejor el daño que las células tumorales.

Por otro lado, la radioterapia ha experimentado una gran evolución tecnológica desde la década de 1990, lo que permitió aumentar su eficacia y mejorar la tolerabilidad del tratamiento. Hoy en día, existen diferentes modalidades de radioterapia.

Es por ello que, podemos clasificar las modalidades de este tratamiento. Según la distancia de la fuente, tenemos:

  • La braquiterapia, en las que la fuente de radiación se coloca dentro del tumor del paciente.
  • La teleterapia o radioterapia externa en las que la fuente de radiación se encuentra a distancia del paciente, en el interior de equipos de grandes dimensiones.
ACELERADOR LINEAL APLICACIONES DE LA FISICA MEDICA RADIOTERAPIA TRATAMIENTO CONTRA EL CANCER
Imagen 3. Dr. Pedro Enzsunza, grupo IMQ. Acelerador lineal, equipo utilizado en la radioterapia externa o teleterapia.

La física de la radioterapia

En este sentido, en la radioterapia externa tenemos a los aceleradores lineales. En estas grandes máquinas se utiliza tecnología de microondas para acelerar los electrones en la parte del acelerador llamada “guía de ondas”. Luego, estos electrones acelerados chocan a gran velocidad contra un blanco de metal pesado para producir rayos X de alta energía.

Posteriormente, estos rayos X de alta energía son moldeados a medida que abandonan la máquina para formar un haz que asemeja la forma del tumor del paciente, y este haz personalizado es dirigido al tumor.

Por otro lado, en la braquiterapia se utiliza una fuente de radiación encapsulada. Esta puede provenir de material radiactivo como Iodo125, paladio, Cesio137 o Iridio192. De manera que, estas cápsulas denominadas semillas pueden colocarse en el interior o las proximidades del tumor de manera temporal o permanente.

Ultrasonidos de alta frecuencia focalizados (HIFU)

¿Qué es?

Es una técnica mínimamente invasiva que consiste en la emisión de ondas de ultrasonido como tratamiento. Así, estas ondas actúan causando daño sobre los tejidos en los que inciden. Actualmente, es una alternativa a la resección quirúrgica en el tratamiento de tumores sólidos. En este sentido, se ha utilizado para tratar el cáncer hepático, útero y próstata.

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 Imagen 4. Dispositivo de tratamiento con ultrasonidos de alta intensidad en el tratamiento del cáncer de próstata.

La física del ultrasonido de alta frecuencia focalizado

En cuanto a su funcionamiento, durante la aplicación de ultrasonidos focalizados se pueden observar tres mecanismos físicos diferentes: efecto mecánico, térmico y de cavitación.

En primer lugar, tenemos el efecto mecánico. El mismo es provocado por el aumento de presión que ocasionan las ondas de ultrasonido.

Por otro lado, tenemos el efecto de cavitación. Esta consiste en la formación de pequeñas burbujas en el tejido al cual se dirigen las ondas de alta frecuencia. Como resultado, la cavitación mecánica daña las membranas celulares.

Por último, tenemos el efecto térmico. Este es producido por la absorción de la energía ultrasónica dentro del tejido. En consecuencia, una “dosis térmica” que exceda cierto umbral causa coagulación tisular y conduce a un daño irreversible del tejido.

La combinación de estos tres efectos generados por las ondas de ultrasonido, puede utilizarse como tratamiento para destruir neoplasias localizadas. En cuanto al principal beneficio de esta técnica, se puede decir que es mínimamente invasiva.

Como vemos, las aplicaciones de la física médica en el tratamiento de enfermedades oncológicas, van más allá del área de la radioterapia, constituyendo la técnica HIFU como un tratamiento novedoso y prometedor contra ciertos tipos de cáncer.

Radiología intervencionista

Se trata de una subespecialidad de radiología. En la radiología intervencionista se usa como guía, imágenes vía ultrasonido, rayos X, TC, RM y fluoroscopia para realizar procedimientos avanzados, mínimamente invasivos en el quirófano.

Por otro lado, las aplicaciones de la radiología intervencionista son muy variadas. Esta sirve para tratar un número cada vez mayor de procesos patológicos como el cáncer, los fibromas uterinos, la trombosis venosa profunda y las venas varicosas, los aneurismas y muchas otras afecciones.

Debido a que son procedimientos mínimamente invasivos, no requieren grandes incisiones, ni suturas y el paciente se recupera más rápido. De forma que, la radiología intervencionista constituye una aplicación singular de la física médica, en la cual el diagnóstico por imágenes y la rama de la cirugía van de la mano para el beneficio del paciente.

Por lo visto, estas 5 geniales aplicaciones de la física médica en el tratamiento de enfermedades son un claro ejemplo de la enorme influencia de esta ciencia en la práctica médica. No obstante, la lista de aplicaciones va mucho más allá. En los próximos artículos de esta serie, profundizaremos más al respecto.


Bibliografía

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