Día Internacional de la Física Médica: las 9 aportaciones de la física que han revolucionado, para siempre, nuestra sanidad.

Por Alfonso Villamudria. Publicado en El Calendario Tecnológico, el 4 noviembre, 2021 

Cada 7 de noviembre se celebra el Día Internacional de la Física Médica. Pero, ¿por qué precisamente ese día? Y, ¿qué tienen que ver la física y la medicina? El 7 de noviembre es el aniversario del nacimiento de la prestigiosa científica Marie Curie, conocida por ser la primera mujer científica en recibir el Premio Nobel de Física en 1903 por sus investigaciones sobre la radioactividad y sus aplicaciones en la medicina y años más tarde, en 1911, 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, primera y única titulación de estas características en España, enumera el crucial papel que juegan los físicos en ciertas ramas de la medicina, y la importancia de la ciencia de la física en el ámbito médico, ya que actualmente disponemos de una gran diversidad de pruebas diagnósticas en las que son clave algunos aspectos de la física, como los relacionados con la física nuclear (y la radioactividad) y la física computacional, una reciente vertiente de esta ciencia.

La física computacional utiliza la potencia de los ordenadores para simular, mediante cálculos, el comportamiento de sistemas físicos, lo que permite estudiarlos sin necesidad de realizar experimentos reales, muy costosos y complicados, y a veces, imposibles de realizar en la práctica.

En el ámbito de la medicina, las contribuciones más recientes y destacadas de la física computacional serían las siguientes:

• Modelización y desarrollo de las vacunas frente al 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. Posteriormente, mediante el uso de modelos físicos en 3D y el análisis de la estructura física del virus, se han diseñado las moléculas que intervienen en la solución a inocular. La vacuna de Oxford-AstraZeneca se ha desarrollado a partir de la generación de ciertas moléculas usando un sincrotrón, es decir, un acelerador de partículas.
• Creación de gemelos digitales: con la ayuda de estos gemelos digitales (versiones virtuales de objetos, procesos o personas), los médicos son capaces de conocer nuestro estado de salud en cada momento, predecir enfermedades, incluso 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 de forma significativa 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 contribuyen a entender los mecanismos de acción de los principios activos de los medicamentos, así como a mejorar las propiedades de los mismos.

Pero antes de la incorporación de la física computacional en la medicina, otras aportaciones de la física nuclear ya llevan años presentes en nuestro sistema nacional de salud, y seguro que todos hemos experimentado en primera persona sus aplicaciones, estamos hablando de pruebas como la:

• Radiografía: se utiliza normalmente 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, de forma que se pueden apilar para crear una imagen 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 radioactivoo trazador. Según el marcador elegido, éste puede tender a fijarse en un determinado lugar del cuerpo o en una zona concreta, sólo si está dañada o existe en ella alguna enfermedad.

Existen también otras pruebas diagnósticas en las que los fenómenos relacionados con otras ramas de la física -distintas de la física nuclear- son 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.

Hoy en día, y especialmente en los países desarrollados, estamos acostumbrados a disponer de los últimos avances técnicos en materia de salud, pero la pandemia ha puesto de manifiesto, más si cabe, la importancia de apostar por la formación, la investigación y el desarrollo en materia científica para hacer frente tanto a nuevas enfermedades y patologías, como para lograr una cura definitiva frente a enfermedades muy presentes en nuestras sociedades como el cáncer, la diabetes, la leucemia y las enfermedades raras, entre muchas otras.