El 7 de noviembre se conmemora el Día Internacional de la Física Médica. Y es que, ese mismo día es el aniversario del nacimiento de la científica Marie Curie, la primera mujer en recibir el Premio Nobel de Física en 1903 por sus investigaciones sobre la radioactividad y sus aplicaciones en la medicina. Además, años más tarde, en 1911, también ganó el Premio Nobel de Química por sus hallazgos sobre el uso de la radioterapia como tratamiento frente el cáncer.
Beatriz M. Pabón, Doctora en Física y profesora en el Doble Grado en ‘Ingeniería del Software y Física Computacional’ en el Centro Universitario U-tad, enumera el crucial papel que juegan los físicos en ciertas ramas de la medicina.
La física computacional utiliza la potencia de los ordenadores para simular, mediante cálculos, el comportamiento de sistemas físicos. Esto permite estudiarlos sin necesidad de realizar experimentos reales, muy costosos, complicados y, a veces, imposibles.
Contribuciones más destacadas de la física computacional en Medicina
• Modelización y desarrollo de las vacunas frente a la COVID-19. A través de la modelización se genera un modelo de propagación de virus biológicos donde se estudian los datos, se extraen parámetros para hacer un modelo físico y, computacionalmente, se simulan. Después, mediante el uso de modelos físicos en 3D y el análisis de la estructura física del virus, se diseñan las moléculas que intervienen en la solución a inocular. La vacuna de Oxford-AstraZeneca se desarrolla a partir de la generación de ciertas moléculas usando un sincrotrón (acelerador de partículas).
• Creación de gemelos digitales (versiones virtuales de objetos, procesos o personas). Gracias a dichos “gemelos”, los médicos son capaces de conocer nuestro estado de salud en cada momento, predecir enfermedades antes de que se manifiesten y, por tanto, evitarlas. Además, también sirven de entrenamiento a los cirujanos, ya que les ayuda a realizar determinadas operaciones, sin la necesidad de tener que utilizar un cadáver.
• Diseño de nuevos fármacos. Los métodos computacionales ayudan al desarrollo de medicamentos que se encuentran actualmente en uso clínico, ya que permiten codificar con precisión modelos teóricos y son capaces de procesar grandes cantidades de información. Estas simulaciones ayudan a entender los mecanismos de acción de los principios activos de los medicamentos, así como a mejorar las propiedades de los mismos.
Aportaciones de la física nuclear presentes en nuestro sistema de salud
• Radiografía. Se utiliza para obtener una imagen de los huesos. Se basa en la exposición del paciente a una fuente de radiación de alta energía, normalmente rayos X.
• Tomografía axial computerizada (TAC). Se introduce al usuario en un tubo hueco que permite que los rayos X roten alrededor del cuerpo y se obtengan una serie de imágenes en 2D (radiografías) desde distintas perspectivas. Estas imágenes se apilan para crear una sola en tres dimensiones.
• Tomografía por emisión de positrones (PET). Es una técnica análoga al TAC, aunque con la principal diferencia de que se inyecta el radiofármaco de forma intravenosa en la persona, resultando una potente herramienta para estudiar la actividad metabólica.
• Gammagrafía. Consiste en la administración de un marcador radioactivo o trazador. Según el marcador elegido, este puede fijarse en un determinado lugar del cuerpo o en una zona concreta, sólo si está dañada o existe en ella alguna enfermedad.
Otras pruebas diagnósticas esenciales
• Resonancia magnética. Se basa en la aplicación de fundamentos electromagnéticos para la obtención de imágenes detalladas de órganos y tejidos blandos. La unión de las imágenes bidimensionales de las distintas capas permite crear una imagen tridimensional de la zona.
• Ecografía. Esta técnica se basa en el empleo de ultrasonidos para crear imágenes bidimensionales o tridimensionales. Un tipo particular de ecografía es la ecografía Doppler, para estudiar el movimiento de fluidos como el de la sangre dentro de los vasos sanguíneos.
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