La importancia de la física médica en la atención hospitalaria

Mejorar los diagnósticos y los tratamientos de enfermedades son algunas de las numerosas ventajas que ofrece la física en la medicina. Le contamos el origen, las aplicaciones y los equipos más usados de esta disciplina.

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La física médica, que es parte vital para el diagnóstico y tratamiento de muchas enfermedades, se basa en la comprensión de los principios de la mecánica clásica, termodinámica y electromagnetismo, entre otros, para el estudio de los sistemas biológicos. Esto permite a los profesionales de la salud estudiar y comprender la estructura y función del cuerpo humano para mejorar la atención médica.

¿Qué es la física médica?

La física médica es una rama de la física que se ocupa del estudio y desarrollo de sus aplicaciones en el campo de las ciencias de la salud. Proporciona una base metodológica para utilizar las nuevas tecnologías de diagnóstico y terapia, establecer criterios para el empleo correcto de los agentes físicos en medicina, generar lineamientos y guías para la protección radiológica de los trabajadores y de los pacientes. Así como también para participar en el diseño de instrumentación especial y establecer normas para la medición de variables biológicas.

Se diferencia de la biofísica en que esta última es el estudio interdisciplinario de los problemas y fenómenos biológicos que se producen en toda la materia viva (seres humanos, otros animales y plantas), que incluye áreas como la biometría.

Importancia de la física en la medicina

La física en la medicina se enfoca en la aplicación de principios y técnicas físicas para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. Estas son algunas de las razones de la importancia de esta corriente en la industria de la salud:

• Diagnóstico preciso: La física médica proporciona herramientas para la detección y diagnóstico de enfermedades. Por ejemplo, la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (RM) son técnicas de diagnóstico basadas en la física que permiten la visualización de tejidos internos del cuerpo con alta resolución y precisión.
• Tratamiento efectivo: También la física en la medicina es esencial para el desarrollo y aplicación de técnicas de tratamiento para diversas enfermedades. Por ejemplo, la radioterapia utiliza radiación ionizante para destruir células cancerosas, mientras que la terapia con láser se utiliza para tratar diversas afecciones de la piel y los ojos.
• Seguridad del paciente: Es esencial para garantizar la seguridad del paciente durante los procedimientos médicos. Los físicos médicos trabajan en estrecha colaboración con los médicos y técnicos para establecer protocolos de dosimetría y radioprotección que minimicen la exposición del paciente a la radiación y otros riesgos asociados con los procedimientos médicos.
• Desarrollo tecnológico: La física médica también impulsa el desarrollo de tecnologías médicas avanzadas. Por ejemplo, la investigación en física médica ha llevado al desarrollo de técnicas de imagenología cada vez más precisas, así como a la miniaturización de dispositivos médicos como los marcapasos.

Un repaso histórico por la física médica

La física en la medicina médica como concepto no es nueva. De hecho, artistas como Da Vinci y Rembrandt, o escritores de ciencia-ficción, como H. G. Wells, manejaron en sus obras conceptos que hoy serían asociables a los de la física aplicada a la medicina.

La física médica cobró verdadero auge a comienzos del siglo XX, con el trabajo de personas como Wilhelm Roentgen, Henri Becquerel y Marie Curie, quienes descubrieron los rayos X y varias sustancias radiactivas.

Al principio, un mundo esperanzado, como suele suceder con tecnologías de reciente desarrollo y de impacto impresionante, soñó con detectar todas las enfermedades y eliminarlas, particularmente el cáncer. Luego de la Primera Guerra Mundial aparecieron fármacos basados en radio, así como centros hospitalarios (base de los modernos centros de oncología), que se denominaron “institutos del radium”.

Desafortunadamente, se hicieron célebres sucesos tales como la comprobación de la acción de los rayos X para evaluar el esqueleto de una rata, que resultaba lesionado en el proceso; las quemaduras que sufrió Becquerel al manipular muestras del elemento radio; la anemia perniciosa de Curie, luego de exponerse por largos años al uranio y otros compuestos, o el cáncer de pulmón de las "iluminadoras", operarias que pintaban los números de los relojes de pulsera con mezclas de sustancias fluorescentes, a su vez radiactivas.

Después de la Segunda Guerra Mundial, luego de la hecatombe de Hiroshima y Nagasaki, y de accidentes fatales ocurridos en Estados Unidos, el congreso de ese país promulgó la Ley McMahon, denominada oficialmente “Ley de Energía Nuclear”, en 1946. A partir de esta surgieron varias instituciones, entre ellas la Comisión de Energía Atómica, que regularían tanto el desarrollo de armas nucleares como el uso y las aplicaciones de diferentes equipos radiológicos.

Los científicos mostraron interés por aplicar principios de la física nuclear a los sistemas biológicos, y la ulterior cooperación con biólogos y médicos dio origen al desarrollo de dos ramas, la biofísica (más general) y la física médica (más específica).

En el Congreso Internacional de Radiología celebrado en Munich en 1959, se discutió por primera vez la necesidad de formar una organización internacional dedicada a la física médica, hecho que se concretó después de la reunión de Montreal en 1963. Actualmente, los practicantes de la física médica cuentan con un ente representativo a nivel internacional: la Organización Internacional para la Física Médica (IOMP, International Organization for Medical Physics).

Funciones y áreas de interés de la física médica

La física médica, en un comienzo dedicada al estudio del fenómeno específico de la radiación ionizante en humanos, en la actualidad tiene una gama de aplicaciones inmensa, que abarca prácticamente todo el espectro de radiaciones e inventos afines. No obstante, pueden resumirse en cuatro aspectos, todos ellos interrelacionados:

1. Garantía y control de calidad
2. Seguridad radiológica
3. Docencia e investigación
4. Gerencia y administración

En física médica, las áreas de interés más usuales en la investigación de vanguardia y en la práctica hospitalaria suelen ser las siguientes:

• El estudio de las emisiones bioeléctricas de órganos como el corazón y el cerebro (electroencefalografía y electrocardiografía).
• Investigaciones biomagnéticas del cerebro (rastreo de posibles fuentes magnéticas).
• Investigaciones sobre usos médicos de la radiación infrarroja (termografía).
• Investigaciones para tratamientos contra el cáncer, mediante calor (hipertermia).
• El estudio de los riesgos de las radiaciones y la forma de protegerse contra ellos (bioseguridad - protección radiológica).
• El diagnóstico imaginológico, con diferentes longitudes de onda, del espectro electromagnético (rayos X, ultrasonido, resonancia magnética, asociados con la radiología diagnóstica).
• El diagnóstico mediante el uso de imágenes a partir de la emisión de radioisótopos (medicina nuclear).
• El tratamiento del cáncer a través de radiación ionizante (radio oncología).
• La intervención quirúrgica mediante uso de láser (cirugía con láser).

¿Quién es y qué hace el profesional en física médica?

Se trata de un especialista, cuya tarea fundamental es la aplicación y el desarrollo de técnicas y procedimientos físicos en medicina.

El físico médico debe tener un conocimiento muy amplio en dos ciencias: por un lado, la física, dentro de la cual se incluyen bioestadística, matemáticas, instrumentación y física de radiaciones, y por el otro la medicina, junto con biología molecular, anatomía, genética, bioquímica, fisiología y medicina interna. En consecuencia, el futuro especialista en formación puede y debe recibir un entrenamiento práctico intensivo, en forma de residencia hospitalaria.

Este especialista no se forma solo con su entrenamiento académico: además debe tener destrezas y contar con experiencia práctica, tanto en problemas médicos como en una amplia gama de equipos y tecnologías. Esto solo se logra mediante educación continua, en forma de programas formales de postgrado, luego de terminar su entrenamiento.

Los físicos médicos están típicamente involucrados en tres áreas de actividades: servicios clínicos y consultoría; investigación y desarrollo, y docencia. A menudo, un físico médico está involucrado en todas. No obstante, asume diferentes responsabilidades, según las necesidades del empleador o del mismo físico médico, quien debe contar, como mínimo, con una maestría en ciencias o un doctorado en el campo específico.

Los físicos médicos realizan en los hospitales tareas concretas, de tipo asistencial, donde su primera responsabilidad es para con el paciente, ya sea al propiciar la obtención de imágenes de buena y consistente calidad, y reducir así la probabilidad de diagnósticos errados, o al asegurar que recibirá el mejor tratamiento, al cual tiene derecho.

Otras responsabilidades tienen que ver con el desarrollo de especificaciones para el uso de los equipos de imaginología (incluyendo evaluación y control de daños), la planificación de tratamientos con radiaciones ionizantes, el control de los equipos y fuentes de radiación, el diseño y control de las instalaciones radiológicas, y el control de otros equipos y zonas expuestas a radiaciones en los hospitales.

Las funciones de un físico médico no son aisladas, ya que dependen de la convocatoria y la participación de todos los componentes estructurales del proceso de atención al paciente, incluyendo administradores, técnicos, enfermeras, ingenieros y médicos. Esta convocatoria resulta útil para crear y consolidar los comités de seguridad radiológica y de garantía de calidad, reglamentados ya en muchos países como procesos de acreditación o de recertificación hospitalaria.

El físico médico y su campo de acción

Este profesional suele emplearse en hospitales y otras instalaciones médicas, en particular aquellas asociadas con una escuela de medicina. Según el tamaño de la instalación, puede haber una unidad de física médica, o bien un departamento con varias unidades subordinadas, que proveen a sus clientes internos con servicios específicos. Actualmente, se considera una profesión en demanda, y se estima en 5000 el número de físicos médicos en toda Norteamérica, con una tasa de crecimiento anual del 7%.

Según la opinión de muchos expertos, la carrera en física médica es muy gratificante. Asimismo, el trabajo es interesante y versátil, con un campo en expansión, y la tendencia de moda es la investigación en cáncer y en enfermedad cardiovascular.

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10 aplicaciones de la física médica

La física médica tiene muchas aplicaciones en la medicina y la salud. Aquí le contamos 10 ejemplos de cómo se utiliza la física médica en la práctica clínica:

1. Tomografía computarizada (TC): La TC es una técnica de imagen médica que utiliza rayos X y algoritmos de computación para crear imágenes detalladas del interior del cuerpo.
2. Resonancia crear magnética (RM): La RM es otra técnica de imagenología que utiliza campos magnéticos y ondas de radio para imágenes detalladas de los órganos y tejidos del cuerpo.
3. Radioterapia: La radioterapia utiliza radiación ionizante para tratar y controlar el cáncer.
4. Medicina nuclear: La medicina nuclear utiliza radiación ionizante para detectar y tratar enfermedades.
5. Ultrasonido: La ultrasonografía utiliza ondas sonoras de alta frecuencia para crear imágenes de los órganos y tejidos del cuerpo.
6. Terapia con láser: La terapia con láser utiliza rayos láser para tratar afecciones de la piel, los ojos y otros órganos.
7. Dosimetría y radioprotección: La física médica se utiliza para garantizar la seguridad del paciente durante los procedimientos médicos que utilizan radiación ionizante.
8. Física de la audición: La física de la audición se utiliza para entender cómo funciona el oído humano y para desarrollar tecnologías como audífonos e implantes cocleares.
9. Imágenes por fluorescencia: Las imágenes por fluorescencia se utilizan para visualizar estructuras y procesos biológicos utilizando etiquetas fluorescentes.
10. Dinámica de fluidos: La dinámica de fluidos se utiliza para entender el flujo de sangre y otros líquidos en el cuerpo, lo que es importante para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades cardiovasculares.

Ramas de la física médica

La física médica es una disciplina interdisciplinaria que se basa en conceptos y técnicas de la física, la biología y la medicina para mejorar la atención médica y la salud humana. Estas son algunas de las ramas principales de la física médica:

• Física médica nuclear: esta rama de la física médica se enfoca en el uso de materiales radiactivos y radiación ionizante para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. La medicina nuclear es un ejemplo importante de esta rama.
• Física de la imagen médica: esta rama se enfoca en el desarrollo y aplicación de técnicas de imagenología médica, como la tomografía computarizada (TC), la resonancia magnética (RM) y la ultrasonografía.
• Física de la radioterapia: esta rama se enfoca en la aplicación de la radiación ionizante para el tratamiento del cáncer.
• Física de la dosimetría: se enfoca en la medición y evaluación de la cantidad de radiación ionizante que un paciente recibe durante un procedimiento médico, y en la implementación de medidas de radioprotección para minimizar la exposición a la radiación.
• Física biomédica: esta rama se enfoca en el estudio de los sistemas biológicos y sus interacciones con la radiación y otros campos físicos.
• Física de la audición: esta rama se enfoca en el estudio de cómo funciona el oído humano y en el desarrollo de tecnologías para ayudar a las personas con discapacidad auditiva.
• Física del sueño: esta rama se enfoca en el estudio de los procesos físicos y biológicos relacionados con el sueño y los trastornos del sueño.

¿Qué equipos se usan para la física médica?

El uso de equipos especializados en la física médica es fundamental para realizar mediciones, imágenes y tratamientos precisos y efectivos. Conozca algunos ejemplos:

• Tomógrafos: este equipo, como la tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (RM), utiliza tecnología de imagenología médica para crear imágenes detalladas del cuerpo.
• Aceleradores lineales: Los aceleradores lineales son equipos utilizados para la radioterapia y otros tratamientos con radiación ionizante.
• Cámaras gamma: Son dispositivos utilizados en la medicina nuclear para medir la radiación emitida por los materiales radiactivos y crear imágenes detalladas del interior del cuerpo.
• Sistemas de ultrasonido: Los sistemas de ultrasonido utilizan ondas sonoras para crear imágenes de los órganos y tejidos del cuerpo.
• Dispositivos de radiodiagnóstico: Estos equipos, como los detectores de rayos X y los tubos de rayos X, se utilizan para tomar imágenes del cuerpo en la radiografía y otras pruebas de diagnóstico por imágenes.
• Equipos de medición de dosis: Estos equipos se utilizan para medir la radiación que se emite durante los procedimientos médicos y para garantizar que los pacientes y los médicos están protegidos de la exposición a la radiación.
• Equipos de electrofisiología: Así como los electrocardiógrafos (ECG) y los electroencefalógrafos (EEG), se utilizan para medir la actividad eléctrica del cuerpo.
• Dispositivos de terapia con láser: Estos equipos utilizan rayos láser para tratar afecciones de la piel, los ojos y otros órganos.
• Monitores de sueño: Se utilizan para medir y registrar la actividad cerebral y otros indicadores fisiológicos durante el sueño.

¿Cómo se clasifica la física médica?

La física en la medicina se clasifica en dos ramas principales: la física médica de clínica y la física médica de radiación, de las cuales se subdividen en otras categorías como:

Física médica clínica

Esta rama se enfoca en el uso de equipos y técnicas de diagnóstico y tratamiento médico, como la radioterapia, la dosimetría, la imagenología médica y la braquiterapia. Los profesionales de esta rama trabajan en estrecha colaboración con otros profesionales de la salud, como oncólogos, radiólogos, dosimetristas y técnicos en radiología, para garantizar la seguridad y eficacia de los procedimientos de diagnóstico y tratamiento. También ayudan en la investigación y desarrollo de nuevas tecnologías y técnicas en el campo de la física médica.

La física médica clínica se subdivide en tres categorías principales:

• Biofísica: Se centra en el estudio de los sistemas biológicos desde una perspectiva física.
• Tecnología biomédica: Se ocupa de la aplicación de la tecnología a la medicina.
• Mecatrónica: Es una disciplina interdisciplinaria que combina mecánica, electrónica, control y computación.

Física médica de radiación

La física médica de radiación se enfoca en el uso de radiación ionizante para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades. La radiación ionizante puede ser utilizada para generar imágenes médicas, como en radiografías y tomografías, y también para tratar diversas afecciones, como el cáncer.

Entre las responsabilidades de los médicos de radiación se encuentran la calibración y el mantenimiento de equipos de radiación, la planificación y supervisión de tratamientos de radiación y la evaluación de la dosis de radiación que recibe el paciente.

Además de su papel en la administración de tratamientos de radiación, los físicos médicos de radiación también desempeñan un papel importante en la investigación y desarrollo de nuevas técnicas y tecnologías en el campo de la radiación médica, con el objetivo de mejorar los resultados de los tratamientos y minimizar los efectos secundarios en los pacientes.

La física médica de radiación se subdivide en cuatro ramas principales:

• Radioprotección: Estudia los efectos de la radiación en los seres humanos.
• Radiobiología:Estudia los efectos de la radiación en los seres vivos.
• Radionavegación: Se centra en el uso de la radiación para guiar a los médicos en los procedimientos quirúrgicos.
• Diagnóstico por imagen: El uso de radiación para generar imágenes médicas.

Ventajas de la física en la medicina

Tanto para la medicina como para los pacientes, la física en la medicina tiene varias ventajas, entre ellas:

• Precisión en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades: La física médica permite el uso de técnicas de imagen avanzada y tratamientos personalizados para mejorar enfermedades, lo que permite un diagnóstico más preciso y una terapia más efectiva para los pacientes.
• Reducción de la exposición a la radiación: También tiene como objetivo minimizar la exposición a la radiación ionizante en procedimientos médicos, lo que reduce el riesgo de efectos secundarios a largo plazo en los pacientes.
• Desarrollo de tecnologías médicas avanzadas: Está a la vanguardia del desarrollo de nuevas tecnologías médicas, como la radioterapia de intensidad modulada y la tomografía por emisión de positrones, que mejoran los resultados de los tratamientos médicos y reduce los efectos secundarios para los pacientes.
• Aumento de la eficiencia en los servicios de salud: Ayuda a optimizar el uso de recursos en el ámbito de la salud, lo que puede mejorar la eficiencia en la atención médica y reducir los costos para los pacientes.
• Avance en la investigación médica: También desempeña un papel importante en la investigación médica, al permitir el estudio detallado de los procesos biológicos y patológicos que subyacen a las enfermedades y al desarrollo de nuevos tratamientos y tecnologías médicas.

La física médica, una más de las ciencias desarrolladas durante el siglo XX, cobra nuevo impulso en el siglo XXI, con la diversificación y gran expansión de las tecnologías médicas. Expertos de alto nivel, cuya preparación debe ser rigurosa y demanda largo tiempo, el físico médico pone su conocimiento al servicio de la seguridad y la calidad hospitalarias, y, lo más importante, en pro de la protección del paciente y su entorno.

Como carrera, actualmente considerada promisoria, la física médica aún debe interactuar más con entidades de regulación y control, sobre todo aquellas encargadas de los procesos de tecnovigilancia y desarrollo y adquisición de nuevas tecnologías.

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