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De inventar filtros de Instagram a diagnosticar tumores: la historia de la resonancia magnética

Sin poder procesar imágenes digitales, no habríamos tenido una técnica de diagnóstico tan eficaz y segura como la imagen por resonancia magnética. Casualidades que mueven la ciencia.

Imagen por resonancia magnética del latido de un corazón.
Imagen por resonancia magnética del latido de un corazón.Alith3204Creative Commons
Patricia Contreras
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Cuando la NASA envió las sondas Ranger a la Luna a mediados de los años 1960, quiso traerse fotos del terreno. La tarea no era del todo fácil, y las imágenes que consiguieron estaban distorsionadas y torcidas. No conformes con este resultado, en la NASA se pusieron manos a la obra para intentar mejorar las imágenes obtenidas. El primer paso era volverlas digitales, y así surgió el procesamiento digital de imágenes. Gracias a él, consiguieron enderezar las imágenes y hacerlas más nítidas. La técnica tardó poco en extenderse y llegar incluso a nuestros bolsillos: es la misma que está detrás de los filtros de Instagram.

Pero el procesamiento digital de imágenes también ha tenido otra aplicación quizá más insospechada: la imagen por resonancia magnética. Es una prueba segura y que sirve para detectar multitud de enfermedades, pero no se habría hecho realidad de no poder transformar las imágenes analógicas en otras digitales.

Protones: llamando a filas

Como su propio nombre indica, la clave de esta prueba médica está en el magnetismo. La máquina es un enorme imán con una potencia unas 600 veces mayor que la de un imán de cocina, y 60.000 veces mayor que el campo magnético de la Tierra. La imagen por resonancia magnética se aprovecha de que nuestro cuerpo contiene una gran cantidad de agua. La molécula del agua, H2O, tiene dos átomos de hidrógeno, que son los que reaccionan al imán.

Y es que los átomos de hidrógeno tienen un solo protón en su núcleo, que rota sobre su propio eje. Este movimiento se llama precesión y también lo experimenta una peonza cuando bambolea. Normalmente, los protones que tenemos en el cuerpo no se coordinan en absoluto, cada uno apunta a una dirección y gira sobre su eje sin saber nada de los demás.

Pero si metemos a todos estos protones en un gran imán, se alinean. El efecto es el mismo de la brújula: la aguja se alinea con el campo magnético de la Tierra, indicando el polo Norte del grandísimo imán que también es nuestro planeta. El imán de la resonancia hace que los ejes de los protones apunten todos en la misma dirección. Bueno, algunos en una dirección (para arriba, digamos) y otros en la contraria (para abajo), pero todos paralelos. Resulta que siempre hay unos pocos más protones que apuntan para arriba que para abajo, con lo que el efecto de unos no se cancela del todo con el de los otros: el exceso de átomos que apuntan para arriba crea un pequeño campo magnético. Justo esto es lo que queremos medir.

Claro, que este pequeño campo magnético es muy difícil de distinguir del gran campo magnético que crea la máquina de la resonancia. Pero no está todo perdido: nos podemos aprovechar de que la velocidad de rotación es la misma para todos los protones. Sabemos cuántas rotaciones por minuto hacen, es decir, conocemos su frecuencia. Si enviamos una onda de radio que vibra a la misma frecuencia (es decir, está en resonancia con los protones), esta distorsiona a todos los protones a la vez, que dejan de estar alineados con el gran imán de la máquina. Al apuntar en una dirección distinta, ya podemos medir este pequeño campo magnético.

Si apagamos la onda de radio, los protones se vuelven a alinear con el gran imán, y en este proceso emiten algo de energía. Esta energía es la que nos interesa: se emite más o menos según el tejido, de modo que si medimos esta energía podemos saber si los tejidos que tenemos dentro del cuerpo están alterados, y así diagnosticar patologías.

Dibujando el tejido

Ya es momento de cerrar el círculo, porque aquí es donde entra en juego el procesamiento digital de imágenes: este es esencial para generar una imagen a partir de las mediciones de energía. Esta energía, que se detecta como una señal eléctrica analógica, se tiene que transformar en una señal digital que conforma la imagen.

De hecho, el mecanismo de alinear protones y distorsionarlos con una onda de radio se inventó en los años 1930, pero no fue hasta 1977 (después de la aparición del procesamiento digital de imágenes) que se construyó la primera máquina para generar imágenes del cuerpo humano por resonancia magnética.

La técnica está llena de ventajas: no se conocen riesgos asociados a la resonancia magnética. No se han encontrado efectos secundarios asociados ni a las ondas de radio (que tienen poca energía y no son ionizantes, a diferencia de los rayos X) ni a los campos magnéticos. Es cierto que el metal dentro del cuerpo es el gran enemigo de las resonancias, porque el gran imán podría moverlo y alterar la imagen o, peor aún, ser peligroso. Por eso se estudia detalladamente la situación antes de realizar esta prueba en pacientes con marcapasos, válvulas de metal, prótesis, etc. Además, la imagen por resonancia magnética permite detectar muchísimas patologías, desde la esclerosis múltiple hasta infartos o tumores en casi cualquier parte del cuerpo.

Una casualidad previsible

Está claro que no tendríamos imagen por resonancia magnética sin procesamiento digital de imágenes. Y bien, ¿habría existido este procesamiento sin la carrera espacial? Probablemente sí. El camino hasta inventarlo habría sido diferente, quizá, y a lo mejor se habría desarrollado más tarde. Pero no es raro encontrar historias de inventos o descubrimientos que surgen de manera independiente en dos sitios diferentes. Precisamente una técnica relacionada, la espectroscopía de resonancia magnética nuclear, fue inventada por dos equipos distintos a la vez, y sus líderes compartieron el Premio Nobel de Física en 1952.

La ciencia está llena de estas aparentes casualidades. Que una necesidad tecnológica alimente la búsqueda científica, que esta resulte en un invento o un descubrimiento, y que luego este tenga aplicaciones en áreas muy dispares es la orden del día. Por eso es esencial seguir explorando. Incluso aunque no sepamos lo que vamos a encontrar ni cuándo.

QUE NO TE LA CUELEN:

  • La NASA ha inventado muchas cosas, pero no todas las que se le atribuyen. El velcro, el teflón, un bolígrafo que permite escribir sin gravedad y hasta la bebida Tang son todas cosas que han usado en sus misiones, pero ya estaban inventadas de antes.

REFERENCIAS (MLA):

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