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Tuesday, February 5, 2013

Tratamiento de cáncer de próstata: avances



Las nuevas tecnologías que presentamos en IQ suelen aplicarse para responder a necesidades cotidianas, sobre todo en el sector de la salud. Hoy presentamos una aplicación moderna de la tecnología láser en medicina: el tratamiento del cáncer de próstata. Es uno de los canceres más frecuentes del hombre, que puede presentar complicaciones para el hombre que lo padece, debidas al tratamiento que se le hace para curarlo. Primero veremos el estado actual de la detección del cáncer de próstata y sus limitaciones y luego se presentará la nueva técnica, que podría emplearse pronto en México, y para otras enfermedades también.
Detección actual del cáncer de próstata
El cáncer de la próstata puede tratarse en varios casos hoy y la eficiencia del tratamiento aumenta si la enfermedad se detecta de manera temprana. Lamentablemente, al principio el cáncer de próstata no presenta síntomas, lo que le hace difícil de detectar. En los últimos años, se desarrollaron métodos de pruebas y detección de los primeros estadios que han permitido reconocer la presencia de micro-tumores en la próstata a partir de un estudio sanguíneo. Se ha demostrado efectivamente que se puede medir con el nivel de antígeno prostático específico (PSA por sus siglas en inglés) en la sangre y que existe un nivel umbral de PSA que delata la presencia de tumor. La prueba funciona tan bien para detectar posibles tumores, incluso muy pequeños, que se ha popularizado y en muchos países la recomiendan en todos los hombres a partir de cierta edad. Cuando la prueba es positiva, una operación permite quitar la parte cancerosa de la próstata y deshacerse del problema… en teoría. 

Problemas y limitaciones de la detección por PSA
Efectivamente, la realidad es otra. En países que la han utilizado mucho para operar los hombres con altos niveles de PSA, empezaron a darse cuenta que existen problemas con este método de detección para diagnosticar la enfermedad de manera temprana y con los tratamientos que siguen. Primero, es posible que el método de falsos positivos y falsos negativos; se equivoca a veces pues. Y es grave porque la operación actual que remueve los tumores puede presentar muchas complicaciones o efectos secundarios como: quitarles a los hombres unas funciones importantes, como la función eréctil, o generar problemas de incontinencia, de digestión o de infección a edades no forzosamente avanzadas. Finalmente, a veces los niveles detectados indican que el paciente presenta un tumor aunque ello podría nunca crecer o generar problemas de salud; también, al contrario, podría ser que este tumor sea tan fuerte que ya sea demasiado tarde para operar.
Operación del cáncer de próstata

Por todo lo anterior, ahora se tiene que tomar con mucho cuidado el tratamiento del cáncer de próstata detectado por PSA. En varios países se ha estudiado justamente el impacto del monitoreo sistemático de la población y sus posibles contraindicaciones. Para dar un ejemplo concreto reciente, en Estados Unidos han demostrado en 2012 que para cada 1000 hombres de 55 a 69 años monitoreados sistemáticamente cada 1 a 4 años durante una década: solamente entre 0 y 1 muerte podría evitarse gracias a la prueba de detección por PSA, entre 100 y 120 hombres tendrían probabilidad de recibir un resultado falso-positivo que llevaría a una biopsia dolorosa y un tercio de ellos padecerían de trastornos post-biopsia. Además 110 hombres recibirían la mala noticia de la presencia de un cáncer a tratar en su próstata. Lamentablemente, 50 de ellos sufrirían de complicaciones post-tratamiento: 29 con disfunción eréctil, 18 con incontinencia, 2 con problemas cardiovasculares graves y otros pocos con trombosis, embolia pulmonar o hasta muerte debida al tratamiento.

Ejemplo de operación láser de la prostata (en este caso es una terapia para la Hiperplasia Prostática Benigna con láser verde)

Un nuevo camino
Debido a esas cifras espeluznantes, ahora se está probando una nueva técnica revolucionaria que no se limita a la cirugía de cáncer de próstata: la fototerapia dinámica con láseres. Es una alternativa ideal para los tumores pequeños frente a los cuales las biopsias y operaciones quirúrgicas actuales son demasiado invasivos y causan tremendos daños innecesarios. El láser tiene efectivamente la ventaja de poder enfocarse muy precisamente en la zona a atacar (en lugar de mandar todo un batallón contra una sola persona) y el daño alrededor de la zona cancerosa es menor o hasta inexistente.
Primero se tiene que aplicar un material absorbente al color (longitud de onda) del láser en el micro-tumor para que la luz solamente queme localmente, donde sea necesario. Por supuesto, ya que el material absorbente se inyecta por jeringas, el paciente lo tiene en otros lugares del cuerpo y por lo tanto se tiene que mantener en la oscuridad un día o dos, con lentes de protección. Pero la operación es más corta (2 horas en total), muy precisa, menos invasiva y causa mucho menos efectos secundarios. Lamentablemente, solo se puede emplear ahora en cánceres detectados muy tempranamente: pues los otros son más grandes, más difíciles y largos de quemar punto por punto con el láser (por lo tanto la eficiencia de la técnica disminuye en este caso).

Muchos pacientes han sido tratados con esa técnica en varios países y aparentemente será la técnica del futuro en el tratamiento de cánceres de próstata detectados temprano. Otra aplicación muy útil de la física en la medicina, un excelente ejemplo de lo que pueden hacer los expertos de estas dos disciplina cuando trabajen juntos.

NOTA ADICIONAL: En México, físicos, ingenieros, biólogos y médicos de la UNAM empezaron a definir marcos de colaboración formales con el Hospital General de México para responder a muchas necesidades del sector médico. Esos esfuerzos han resultado ser muy fructuosos apenas un año después con varios proyectos puntuales o a largo plazo que van a cambiar el sector salud de nuestro país. Gracias al dinamismo de los que han pensado en la elaboración de estos proyectos y a la motivación y los esfuerzos de los actores, se están empezando muchos proyectos muy importantes. Uno muy novedoso está relacionado con el tema de hoy: el desarrollo de simuladores computarizados para entrenamiento en cirugía de próstata y endoscopía, con el fin de ayudar a los jóvenes cirujanos y urólogos a poder realizar operaciones quirúrgicas más precisas y menos dañinas para los pacientes. Habrá que ver si la fototerapia dinámica entra en los planes a futuro de esos grupos…

Wednesday, February 8, 2012

La Propulsión Láser


Artículo publicado en el Liberal del Sur el domingo 5 de febrero de 2012.

Desde el 1970 existe la idea de utilizar la tecnología láser (que apenas cumplió 50 años en 2010) para remplazar cohetes y mandar diversos objetos al espacio. El proyecto no ha sido concretado por varias razones, una de las cuales es que la utilización del láser desde los años setenta ha encontrado aplicaciones mucho más prácticas (y fáciles de implementar) y se dejó a un lado la idea, aunque muy bonita. Ustedes ya saben que el láser se usa por ejemplo para cortar materiales con mucha precisión, para operaciones quirúrgicas rápidas que requieren de métodos que permitan trabajar de manera muy localizada y sobre zonas pequeñas. Sin embargo, la idea de la propulsión láser está retomando vida poco a poco gracias a avances recientes y parece cada vez más factible mandar objetos en el aire y hacerlos volar con un haz de luz muy intenso.
Una tecnología nueva
Entre 2005 y 2009, la NASA organizó una competencia abierta para ver quien podía desarrollar aplicaciones tecnológicas de transporte vía energía inalámbrica. El objetivo principal del concurso era de monitorear y premiar investigaciones de punta sobre unidades que se podían propulsar de manera muy innovadora, con la meta última de mandar objetos al espacio con otra tecnología. En 2009, la compañía LaserMotive de Seattle ganó el concurso con un dispositivo muy especial cuya propulsión era generada con luz láser enfocada en un pequeño vehículo de 5 kilogramos. Gracias a esa energía, producida a distancia de manera totalmente inalámbrica, lograron hacer que subiera el aparato hasta a un kilometro de altura a lo largo de un cable vertical en aquel entonces, a la velocidad de 13 kilómetros por hora. Un año después, la misma empresa rompió el record de duración para un vehículo aéreo no habitado (o UAV, por sus siglas en inglés: unmanned aerial vehicle) y sostuvo en el aire un cuadricoptero durante 12 horas gracias a la misma tecnología.
Un reto de construcción
Jordin Kare, uno de los ex-investigadores de la compañía LaserMotive, está ahora investigando los caminos posibles para lograr obtener propulsión láser en un laboratorio del famoso Lawrence Livermore National Laboratory. Dice que en un futuro no tan lejano se podrán enviar objetos no muy pesados en órbita con un costo menor a 50 dólares por kilo gracias a láseres. En comparación, los sistemas actuales cuestan entre US$4,000 y US$40,000…
El proyecto especial de elevadores espaciales del grupo de Jordin Kare forma parte de un plan de cambio de paradigma a nivel nacional para intentar desarrollar propulsión láser de manera eficiente y mandar sensores, satélites y naves espaciales de otra manera, si posible más limpia. Ahora, gracias a un arreglo de muchos diodos láser enfocados sobre un objeto para amplificar la exposición de esos objetos pesados a la energía luminosa y poder levantarlos. Efectivamente, construir un solo láser grande que realizaría la misma operación es tecnológicamente arriesgado y muy caro. Además, la potencia requerida para poder realizar un despegue de objetos pesados es todavía demasiado elevada pero se trabaja mucho en reducirla. En fin, se piensa ahora que la técnica de propulsión láser presenta más ventajas que otras opciones de alimentación en energía a distancia como la utilización de ondas de microondas por ejemplo. Aunque más económica, aquella solución es efectivamente muy difícil de amplificar y enfocar en un solo punto u objeto, y es casi automático con un láser. Además, la propulsión láser parece ser la perfecta respuesta a la demanda actual, ya que la mayoría de los países que quieren mandar objetos en el espacio (para investigación, monitoreo o aplicaciones comerciales) solamente buscan colocar pequeñas unidades de menos de 100 kilogramos que no requieren de un cohete grande. Ahora bien, mandar naves espaciales habitadas con láseres todavía parece asunto del otro mundo.
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