Láseres en Medicina

Cuando uno piensa en las aplicaciones de los láseres en medicina es casi inevitable pensar bien en la depilación láser (de la que dimos buena cuenta en un post anterior) o bien en las operaciones oftalmológicas, principalmente en la operación de corrección de miopía. Es cierto que éstas son las aplicaciones quizás más corrientes, pero como podéis imaginar el abanico es hoy por hoy amplísimo. En este post voy a intentar describir algunas de estas aplicaciones así como nuevas ideas que se están discutiendo en el campo.

Como os decía, una de las aplicaciones de láseres en medicina que más demanda tiene es la operación de corrección de miopía. La miopía es un defecto de refracción del ojo, motivado en la mayor parte de los casos por un exceso de curvatura de la córnea, por el cual los rayos de luz que entran paralelos se enfocan delante de la retina, es decir la focalización se produce delante de la «CCD» de nuestro ojo. Como consecuencia las imágenes lejanas salen desenfocadas y existe una pérdida de agudeza visual. La hipermetropía es el defecto inverso. Las imágenes se forman detrás de la retina.

Existen varias técnicas láseres para la corrección de la miopía, como por ejemplo PKR (Photorefractive keratectomy) o LASIK (Laser assisted in Situ Keratomileusis), pero en líneas generales todas tienen los mismos principios. Primero es la creación del «flap», un pequeño corte en el epitelio corneal, ya sea mediante procedimientos mecánicos o bien usando un láser de femtosegundo. En un segundo paso se levanta el “flap” permitiendo el acceso directo a la córnea del paciente. En un tercer paso se ablaciona la córnea, es decir, se vaporiza tejido corneal mediante un láser con el objetivo de “achatar” la córnea y corregir el exceso de curvatura que da lugar a la miopía. Una vez finalizado el procedimiento se recoloca el “flap” y se espera a la cicatrización.

De forma general la ventaja que presentan los sistemas láseres frente a otros equipos quirúrgicos es que es posible interaccionar de una forma muy selectiva con un determinado tejido y/o molécula dejando intacto el medio circundante. Para entender esto bien primero tenemos que tener claro que la radiación que emite un láser es muy monocrómatica (ver por ejemplo, Principios físicos del láser para todos los públicos), es decir, es de un solo color muy definido. Esto contrasta con las fuentes de luz habituales que son policromáticas.

Esta característica de los sistemas láseres permite excitar de forma selectiva las frecuencias de resonancia de una determinada molécula dejando intacta todas las demás que sean distintas. De manera sencilla, podemos entender las frecuencias de resonancia de una molécula si pensamos en esas personas que son capaces de romper una copa de cristal con su voz. Sólo si consiguen el tono del sonido que emiten es igual a las frecuencias a las que la copa vibra de forma natural. En el siguiente vídeo podéis ver un ejemplo muy ilustrativo de todo esto:

Por otro lado la direccionalidad de emisión de los láseres, que contrasta con la emisión isotrópica de las fuentes incoherentes (como la de una bombilla), permite depositar con un elevadísimo grado de control grandes cantidades de energía en áreas muy pequeñas. De esta forma podemos cortar y cicatrizar simultáneamente con una precisión micrométrica.

Sin pretender ser exhaustivo, los láseres quirúrgicos los podemos englobar en tres grandes grupos: láseres de corte en el IR medio, láseres de corte y de coagulación en el IR cercano, y láseres de interacción selectiva en el visible.

Algunas aplicaciones de estos láseres son (la descripción médica es de Wikipedia):

– Hemangioma infantil: Un hemangioma es una neoplasia, generalmente benigna, de los vasos sanguíneos caracterizada por la aparición de un gran número de vasos normales y anormales sobre la piel u otros órganos internos. El hemangioma es una de las neoplasias benignas más frecuente en la lactancia y la niñez.

– Malformación vascular venosa:

-Papilomatosis de laringe (vaporización): La papilomatosis de laringe, o papilomatosis respiratoria recurrente, es una enfermedad rara, causada por un virus del papiloma humano (HPV) infectando la garganta. Causa tumores y papilomas que se desarrollan con el tiempo. Sin tratamiento es potencialmente fatal por un crecimiento descontrolado, pudiendo obstruir las vías aéreas.

-Hiperplasia benigna prostática: La hiperplasia benigna prostática (HBP) consiste en un crecimiento no maligno de la próstata. Se realiza la fotovaporización de la misma con láser de luz verde.

Dentro de las aplicaciones dermatológicas quizás la más conocida sea el borrado de tatuajes. En este caso lo que se consigue con la luz láser es vaporizar las moléculas de tinta que forman el tatuaje que poco a poco van siendo reabsorbidas por la piel.

Por cierto, como nota curiosa os comento que estéis muy seguros antes de haceros un tatuaje, ya que no todos se pueden eliminar por láser. Los que están basados en tintas acrílicas son bastante resistentes.

Dentro de las nuevas líneas que se están investigando hoy en día en Física Médica utilizando láseres a mí personalmente me gusta destacar dos.

La primera es una técnica que haciendo uso de nanopartículas y luz láser permite el diagnóstico de ciertos tumores. En un primer paso se inyectan nanopartículas que funcionalizadas adecuadamente se acumulan en un tumor y lo “tintan”. En un segundo paso, iluminando las nanopartículas con la longitud de onda adecuada, producen una señal de luz inequívoca que da información sobre la localización, la forma y las dimensiones del tumor.

La otra línea de investigación que me gusta destacar, seguramente porque es una de mis líneas de investigación ☺, es el trabajo que se está desarrollando para producir fuentes de radioterapia pulsadas, ya sean electrones, rayos-X o protones, basadas en la interacción láser-materia, donde la longitud de los pulsos es del orden de la longitud temporal del láser, es decir unos 100 femtosegundos (10¹⁵ fs=1 s). A este tema ya le dediqué un par de post también en este blog, donde discutía cómo, hoy por hoy, nadie tiene claro que este tipo de radiación pulsada presente alguna sobre las fuentes continuas que se utilizan hoy en día.

Como físico estoy totalmente seguro que la interacción láser-materia es completamente distinta a la de la interacción de las radiaciones ionizantes convencionales. Por ejemplo en el régimen temporal de los femtosegundos no existe una disipación de calor efectiva ya que la interacción es demasiado rápida, de esta forma se evita “calentar” el tejido que se está tratando. Ahora bien, que estas diferencias produzcan algún beneficio a la hora de tratar tumores es harina de otro costal. Para investigar todo esto y en colaboración con el Instituto de Biomedicina de Sevilla (IBiS), concretamente con mi amigo @lmescu, hemos pedido un proyecto para comparar fuentes de radiación continuas y pulsados utilizando como banco de pruebas la mosca de la fruta (Drosophila Melanogaster). A ver si tenemos suerte y nos conceden la financiación.

Como podéis ver aplicaciones de los láseres en medicina hay muchas y muy variadas pero, como a mí me gusta decir, las más importantes son aquellas que hoy en día aún no sabemos que son posibles. Si tenéis alguna duda, comentario o sugerencia podemos seguir la tertulia en los comentarios. ¡Nos seguimos leyendo!