Cuando la Ingeniería se encuentra con la Medicina
Por: Dr. Carlos Escobar del Pozo*
En 1966 se estrenó la película Un Viaje Fantástico (Fastastic Voyage) en donde un diplomático sufre un intento de asesinato; para poder salvarlo los médicos le inyectan en el ojo un submarino (llamado Proteus), de tamaño microscópico, que es tripulado por tres médicos, un agente y un piloto militar. El Proteus debe viajar por el torrente sanguíneo desde el ojo hasta el cerebro, para que puedan acelerar el proceso de curación de las heridas cerebrales sufridas y poder salvar la vida del paciente. Para esto tienen un plazo de tiempo, ya que cumplido dicho lapso de tiempo el cuerpo los reconocerá como amenaza y tratará de eliminarlos; además de que el proceso de miniaturización es temporal.
Esta idea de ciencia ficción debió haber impactado a muchas personas hace casi 60 años. A mí me sigue impactando y me pregunto si será posible tener la posibilidad de realizar curaciones en lugares específicos sin tener cirugías invasivas. La respuesta es sí y, quizá, muy pronto; gracias al trabajo en conjunto de ingeniería, física y medicina.
La medicina y la ingeniería han estado ligadas por mucho tiempo, desde colocar una rama para inmovilizar un dedo fracturado hasta los grandes aparatos con los que se toman las tomografías por emisión de positrones. Esto se ha acentuado y en la actualidad para desarrollar un tratamiento médico es necesario tener una visión integral en donde puedan participar profesionales de diferentes disciplinas (físicos, químicos, ingenieros y por su puesto médicos).
La ingeniería biomédica o bioingeniería médica nació por esta necesidad de interacción; esta disciplina integra la ingeniería, las ciencias médicas y la clínica práctica en la búsqueda de mantener y mejorar la salud. El ingeniero biomédico debe comprender los sistemas vivos a través de técnicas experimentales y analíticas basadas en los fenómenos físicos, para desarrollar dispositivos, procesos y sistemas que promuevan mejores prácticas médicas y del cuidado de la salud.
De acuerdo con U. S. Bureau of Labor Statistics la oferta de empleos para ingenieros biomédicos crecerán mucho más rápido que el promedio de las diferentes disciplinas (http://www.bls.gov/ooh/architecture-and-engineering/biomedical-engineers.htm). Esto se debe a que mantener y mejorar la salud requiere de afrontar diversos retos que exige equipos multidisciplinarios que incluyan los conocimientos de médicos, físicos, químicos e ingenieros. Así que si eres o quieres ser ingeniero no nada más puedes construir casas, arreglar coches o hacer instalaciones eléctricas; también puedes diseñar un tratamiento médico y quizá encontrar la cura del cáncer.
Dentro de los productos más visibles desarrollados por ingenieros biomédicos se encuentran las prótesis (de brazos, piernas o dentaduras), los sistemas de monitoreo (señales cardiacas, pulso cardiaco, flujo y presión sanguínea o temperatura corporal), así como sistemas de obtención de imágenes (ultrasonido, tomografía asistida por computadora, resonancia magnética, tomografía por emisión de positrones). Pero también participan en la toma de decisiones clínicas a través de la aplicación de sistemas expertos o de inteligencia artificial o mediante el modelado computacional de sistemas fisiológicos; o en el desarrollo de biomateriales que sean compatibles para injertos o en el análisis de la biomecánica de heridas para desarrollar sistemas que promuevan una curación más rápida; e inclusive pueden ser parte del equipo que realiza una cirugía, determinando que un implante quede en el lugar correcto.
Por ejemplo en el laboratorio de Cirugía y Biopsia no Invasiva del Imperial College London (Noninvasive Surgery & Biopsy Laboratory, www.nsblab.org) trabajan para tomar muestras de tejido y suministrar medicamento utilizando ultrasonido (el ultrasonido es una onda mecánica que se propaga a través de los tejidos y de los huesos). También usando el ultrasonido junto con técnicas de luz y fotoacústicas (luz y sonido) se trabaja en la visualización de los tejidos y medición de flujo de sangre y propiedades mecánicas del tejido. Todo esto permitirá recolectar información de tejidos del cuerpo que son inalcanzables, como el cerebro, identificar enfermedades o padecimientos en etapas más tempranas, así como el suministro de medicamento en zonas muy específicas del tamaño de algunos milímetros cúbicos (zonas un poco más grandes que la punta de una lapicera).
Para suministrar el medicamento se pueden inyectar pequeñas burbujas, que contienen la medicina, a los tejidos de interés. Una vez que las burbujas están dentro del tejido se usa el ultrasonido para seguir la trayectoria de las burbujas y al llegar a la zona enferma o herida se modifique la frecuencia del ultrasonido de tal manera que la burbuja se reviente, liberando la sustancia que aliviará el malestar en la zona que se requiere.
Este tipo de tecnología en conjunto permitirá tener imágenes del interior de cuerpo, tejidos y vasos sanguíneo, así como medios para transportar medicamento. Podríamos decir que las burbujas son el nuevo Proteus de un nuevo Viaje Fantástico
* Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica.