Técnicas de imagen en medicina, una historia compleja

Imagen de una resonancia magnética actual

Sánchez Ron aborda las técnicas de imagen en medicina a propósito de la reciente muerte de Sir Peter Mansfield, Premio Nobel de Medicina por sus descubrimientos relativos a la obtención de imágenes mediante resonancia magnética. Otro protagonista es el médico Raymond Damadian.

El 18 de febrero falleció Sir Peter Mansfield (1933-2017), el físico británico que recibió en 2003, junto al químico estadounidense Paul Lauterbur (1929-2007), el Premio Nobel de Medicina "por sus descubrimientos relativos a la obtención de imágenes mediante resonancia magnética". La importancia de los métodos de imagen en la medicina actual, bien merece que dedique un recuerdo a este tipo de logros.

Es fácil comprender lo que significa, para realizar el oportuno diagnóstico, poder averiguar algo de lo que pasa en el interior de un cuerpo humano sin necesidad de abrirlo; es decir, utilizando lo que se denominan "técnicas no invasivas", entre las que se encuentran las técnicas de imagen. Muchos de los procedimientos y aparatos que permiten realizar semejantes observaciones proceden de la física, como quedó patente en noviembre de 1895, cuando el físico alemán Wilhelm Röntgen, descubrió los rayos X, una, por entonces misteriosa, radiación que podía atravesar cuerpos opacos. Son célebres las imágenes que obtuvo de manos, en las que se veían nítidamente los huesos. A los legos casi les debió de parecer magia, pero los médicos entendieron perfectamente las puertas que abría tal hallazgo. Así, tres meses después, el doctor John Cox, de Montreal, daba a conocer la primera aplicación médica: la localización de una bala en la pierna de un paciente, que no había podido ser observada quirúrgicamente. Por supuesto, existían problemas, como la baja sensibilidad de las películas fotográficas de que se disponía en los primeros tiempos de la introducción de los rayos X en medicina, que hizo que se llegasen a necesitar hasta más de 10 minutos de irradiación con lo que ello implicaba (en la actualidad las exposiciones son de unos pocos milisegundos).

Una mejora importante para reducir los riesgos de la radiación fue la introducción, en 1955, del intensificador de imágenes, que permitía sustituir la placa fotográfica por un dispositivo electrónico, que con su rápida respuesta facilitaba la observación de imágenes en movimiento; además, abría la puerta a la radiología digital, en la que la placa fotográfica es sustituida por un detector electrónico conectado a un ordenador. Un pariente cercano de esta técnica es la tomografía axial computerizada (TAC), en la que un tubo emisor de rayos X y un detector giran describiendo un círculo alrededor del paciente. Con la información recogida, un ordenador reconstruye los cortes o secciones de la zona del cuerpo que se desea analizar. Los creadores de esta técnica -por la que recibieron el Premio Nobel de Medicina en 1979- fueron un físico y un ingeniero electrónico, Allan Cormack y Godfrey Hounsfield.

Diferente es el fundamento de las técnicas de imagen mediante resonancia magnética nuclear, que, como los rayos X, surgió de un desarrollo que tuvo lugar en 1946 en el seno de la física. Los autores fueron dos grupos dirigidos, respectivamente, por los físicos estadounidenses Felix Bloch y Edward Purcell, que de manera independiente descubrieron -y por ello recibieron el Premio Nobel de Física en 1952- que algunos núcleos atómicos, entre los que se encuentra el hidrógeno, se comportan como minúsculos imanes cuando se aplica un campo magnético constante, haciendo que los átomos se alineen en la dirección del campo; pero este orden se perturba si después se aplica un campo magnético alterno, algo que da lugar a emisión de ondas. Estudiando la nueva ordenación, es posible obtener información sobre átomos y moléculas. De hecho, durante más de dos décadas la resonancia magnética nuclear se utilizó sobre todo en el estudio de la estructura química de sustancias. Su aplicación en la medicina llegó a comienzos de la década de 1970. Primero fue Lauterbur, quien en 1971 introdujo gradientes en el campo magnético utilizado, consiguiendo crear imágenes bidimensionales del interior del cuerpo humano al analizar las ondas emitidas por los núcleos atómicos al volver a su configuración inicial ("tiempo de relajación"). El año siguiente, Mansfield avanzó en este desarrollo, tanto en la precisión de las imágenes como en el tratamiento matemático que, con la ayuda de las computadoras, permitía analizar con rapidez las señales emitidas por los átomos.

Central en la aplicación de la resonancia magnética nuclear a la medicina es el hecho de que dos terceras partes de nuestro cuerpo están formadas por moléculas de agua; esto es por una combinación de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Es el núcleo del hidrógeno el que actúa como una microscópica "aguja de brújula" en el mecanismo de la resonancia magnética. Por otra parte, hay diferencias apreciables en el contenido de agua en los diferentes tejidos y órganos humanos, y como en muchos procesos patológicos se producen cambios en sus contenidos de agua, es posible interpretar las imágenes obtenidas, discriminando entre tejidos-órganos sanos y patológicos.

Un hecho que es obligado recordar es el papel que desempeñó un médico especializado en cáncer y con experiencia en física para que la resonancia magnética nuclear llegase a la medicina: Raymond Damadian (n. 1937). El propio Lauterbur reconoció ese papel en la conferencia del Nobel que pronunció en 2003: "En 1971", dijo entonces, "Raymond Damadian observó que algunos tejidos malignos, obtenidos de tumores implantados y luego extraídos de ratas, tenían tiempos de relajación en la Resonancia Magnética Nuclear muchas veces superiores a los de los tejidos normales". Y añadía: "Esta observación captó la atención de varias personas". Una de ellas fue el propio Lauterbur. Damadian comenzó a trabajar en este campo desarrollando un mecanismo para hacerlo operativo. De hecho, en marzo de 1971 publicó un artículo en la revista Science en el que presentó sus resultados. Y el 17 de marzo de 1972 solicitó una patente para "Detectar tejidos cancerosos en células corporales". La realización práctica llegó el 3 de julio de 1977, con una máquina con la que tomó la primera imagen topográfica. Pero las técnicas que empleaba eran aún algo primitivas: necesitaba cuatro horas para reconstruir las imágenes línea a línea. No es sorprendente, sin embargo, que Damadian reclamase la paternidad en la invención de la Resonancia Magnética Nuclear médica.

No pretendo emitir un juicio sobre este resbaladizo episodio. Tal vez el Comité del Nobel debería haber premiado también a Damadian, pues son tres los que pueden compartir un galardón. Pero lo que sí me interesa destacar es que la ciencia es una actividad en la que no es raro que los responsables de un desarrollo-técnica-teoría que termina imponiéndose sean diversas personas, cada una contribuyendo con detalles importantes, a menudo limitados, cuando no con alguna cuota de error. Isaac Newton dijo que si vio "más lejos" es porque se había "subido a hombros de gigantes"; más adecuado, al menos para la mayoría de los científicos, sería decir que la ciencia avanza penetrando en oscuras marismas, cuyas salidas correctas se detectan con dificultad, exigiendo la intervención de muchos participantes.