Crean unas pinzas para mover objetos sin tocarlos

Entre los procedimientos que se realizan en un hospital, uno de los más complejos es la cirugía. Esta requiere de cirujanos con una formación muy especializada, pueden ser operaciones muy largas y en ocasiones, pueden surgir complicaciones que pongan en peligro la vida del paciente.

El principal problema es que las cirugías pueden ser muy invasivas para nuestro cuerpo. Coger un bisturí y realizar un corte para acceder a los órganos internos hace que el paciente necesite más tiempo para recuperarse y aumenta la posibilidad de sangrado. También es posible que la herida abierta pueda infectarse en algún momento, o que la anestesia general provoque algún efecto secundario.

Pero a pesar de estas dificultades, la cirugía sigue siendo la mejor opción, si no la única, para el tratamiento de ciertas enfermedades. Por este motivo, los hospitales y cirujanos se centran en disminuir el riesgo todo lo posible. La esterilización de instrumentos y el quirófano se hace con especial cuidado, y el paciente se somete a pruebas previas preparándose para la anestesia y evitando sorpresas.

Si queremos evitar todo problema, lo ideal sería operar desde fuera, sin usar el bisturí en ningún momento. Y esta es la dirección de los avances médicos de las últimas décadas. Hoy en día, los cirujanos pueden operar a través de unos pequeños orificios en el paciente, usando herramientas multifunción que permiten ver, cortar y suturar, sin necesidad de exponer el órgano al exterior.

Es una gran mejora, pero podemos ir aún más lejos. ¿Es posible realizar una operación desde fuera, sin ningún corte? Es un futuro plausible, si tenemos en cuenta el último avance tecnológico de la Universidad de Whashinton. Han creado una pinza que permite mover objetos en el interior del cuerpo usando algo que todos conocemos: el sonido.

No tocar

La operación no invasiva no es un concepto nuevo. En los hospitales podemos encontrar algunos procedimientos que evitan el bisturí, usando estímulos capaces de atravesar nuestros tejidos sin dañarlos.

Por ejemplo, en la radioterapia se irradian los tumores cancerígenos superficiales aplicando radiación de manera controlada, provocando la muerte de las células que forman el tumor.

Otro caso de éxito es la estimulación magnética transcraneal. En ella, se usa una potente corriente electromagnética para atravesar el cráneo y alterar la actividad de las neuronas. El procedimiento se está usando tanto en investigación como en medicina, dando buenos resultados como tratamiento de enfermedades neurológicas como la depresión y el Párkinson.

En ambos procedimientos, el médico se dedica a controlar la potencia y localización del instrumento para afectar al lugar correcto. Pero tienen una limitación: no pueden usarse a plena potencia porque provocaría daños, por lo que solo es posible usarlo en zonas superficiales del cuerpo. Si la lesión o el tumor se sitúan en zonas más profundas, la cirugía sigue siendo la primera opción.

Existe un tipo de operación no invasiva más antigua, tan integrada en los sistemas médicos actuales que no somos conscientes de su potencial: la aplicación de ultrasonidos. Se usa principalmente en la destrucción de piedras del riñón, pero también otras aplicaciones en ámbitos industriales y científicos para la limpieza de materiales.

Los ultrasonidos se basan en el uso de vibraciones. Al fin de al cabo, un sonido realmente es una vibración de las moléculas de aire de nuestro alrededor, interpretadas por nuestro sistema auditivo. En el caso de los ultrasonidos, la vibración tiene una frecuencia mayor, y es mucho más violenta. Tanto que es capaz de resquebrajar los cálculos del riñón o de desprender la suciedad de un objeto.

Si aplicamos una vibración en el exterior de nuestro cuerpo, esta puede viajar al interior, transmitiéndose a través de los tejidos como la tierra se mueve ante un terremoto. A más intensidad, más lejos puede llegar la vibración. En caso de un tejido como la piel las células permanecen unidas de manera elástica, por lo que no tiene mucho efecto, pero si encuentra un objeto suelto por el camino, como una piedra de riñón, está vibrará con la violencia suficiente como para romperse en piezas pequeñas, capaces de salir a través de la orina.

Es una técnica ingeniosa y segura, por lo que se usa en la actualidad a no ser que la piedra sea demasiado grande o demasiado dura. El único problema que tiene es que muchos de los pacientes tratados acaban teniendo nuevas piedras del riñón más adelante. Los fragmentos pequeños que se forman pueden no salir por la orina y permanecer dentro de la vejiga, sirviendo como semilla para formar nuevas piedras.

Esto sería más sencillo si pudiéramos retirar estos fragmentos pequeños uno a uno. Pero para eso los ultrasonidos actuales, centrados en hacer vibrar, no sirven. La única posibilidad sería tener el superpoder de mover objetos a distancia… O al menos una tecnología que lo imite.

Es una trampa

Si lo pensamos bien, los ultrasonidos ya mueven objetos en el interior del cuerpo, el problema es que lo hacen de manera violenta y descontrolada. Si queremos precisión, debemos cambiar de enfoque, y crear una trampa acústica.

Imagínese que se está bañando en el mar durante una fuerte marejada. Las olas y sus corrientes le mecen de un lado a otro. Su comportamiento es igual a las ondas de sonido, viajando a través del agua para moverle a usted. Ahora cambie de escenario. Tenemos una máquina de olas y podemos hacer que se acerquen de todas las direcciones al mismo tiempo. Ahora está rodeado por las olas y no puede moverse. Si lo hace, las olas sincronizadas le volverán a empujar al punto de partida. Eso es una trampa acústica, un sistema que genera pequeñas ondas de vibración sincronizadas para formar un círculo y dejar un objeto atrapado en el centro.

Una ventaja de estas trampas es que, una vez tengamos el objeto atrapado, podemos desplazar la trampa con lentitud y el objeto se moverá en la misma dirección. De este modo, podremos usar la trampa como unas pinzas, solo que sin necesidad de entrar en contacto con el objeto.

La tecnología de las trampas acústicas ya está hecha desde hace unos años, pero no se usaba a nivel médico, sino en laboratorios. Gracias a ellas, se podía mover células individuales y partículas bajo el microscopio. La aplicación médica ha requerido mucho más desarrollo, ya que ha sido necesario adaptar la trampa para que se genere a través del tejido humano. Con el diseño actual creado por la Universidad de Whashinton, los ultrasonidos se emiten alrededor del cuerpo del paciente, controlando el objeto atrapado en cualquiera de las tres dimensiones.

En el estudio, han probado su eficacia en cerdos vivos, a través de la extracción de los fragmentos de piedra del riñón que quedan tras el ultrasonido. Como si fueran unas pinzas, usaron la trampa acústica para mover estos fragmentos en dirección a la uretra y facilitar su expulsión.

Está claro que esta tecnología es tan útil que tarde o temprano llegará a nuestros hospitales. Las trampas acústicas que se forman no permiten mover objetos demasiados grandes, pero son suficientes como para mover fragmentos de piedras, cámaras ingeridas por el paciente o controlar la dirección de un catéter dentro del cuerpo. Es cuestión de tiempo que este superpoder nos permita algo nunca visto: salvar una vida en un quirófano sin tocar el bisturí.

QUE NO TE LA CUELEN:

• La diferencia entre sonido y ultrasonido es la frecuencia de la onda. En los sonidos audibles la frecuencia es menor a 20000 ondas por segundo. Por encima, está el ultrasonido, con una mayor frecuencia y por lo tanto, más vibración.

REFERENCIAS:

• Bailey, M. R., et al. “Physical Mechanisms of the Therapeutic Effect of Ultrasound (a Review).” Acoustical Physics, vol. 49, no. 4, July 2003
• Ghanem, Mohamed, et al. “Noninvasive Acoustic Manipulation of Objects in a Living Body.” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 117, no. 29, National Academy of Sciences, July 2020