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Biomedicina

Un nuevo magnetómetro podría diagnosticar fallos cardíacos en fetos

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El gran avance del dispositivo es que funciona a temperatura ambiente, lo que le permite acercarse lo suficiente al órgano como para captar sus señales magnéticas. Gracias a él, se podrían empezar a medir signos biomagnéticos de órganos como el cerebro, que hasta ahora eran imposibles de registrar

  • por Emerging Technology From The Arxiv | traducido por Mariana Díaz
  • 13 Julio, 2018

Los campos eléctricos que se generan dentro del cuerpo son una poderosa herramienta de diagnóstico. De forma rutinaria, los médicos utilizan estas señales para medir el funcionamiento del cerebro, el corazón, los nervios y los músculos. Esta técnica ofrece información imposible de obtener con otras herramientas.

Pero también tiene sus limitaciones. Por ejemplo, las señales eléctricas del corazón de un feto son difíciles de registrar porque están eclipsadas por las señales de la madre. Esto hace que algunas afecciones cardíacas del feto sean particularmente difíciles de diagnosticar.

Otra opción consiste en medir el campo magnético que produce la actividad eléctrica del cuerpo. El hecho de que los campos magnéticos disminuyan rápidamente en distancias cortas hace que sea mucho más fácil separar la señal del feto de la de la madre.

Pero los magnetómetros con la sensibilidad requerida para hacerlo dependen de una tecnología superconductora que debe enfriarse a niveles extremos hasta alcanzar la temperatura del helio líquido. Para mantenerla, es necesario aislar el aparato, lo que impide que se acerque  al órgano objetivo. En consecuencia, las señales magnéticas captadas son débiles y difíciles de interpretar.

Para superar este reto haría falta un magnetómetro que funcione a temperatura ambiente para poder colocarse a milímetros del objetivo. Y debería ser lo suficientemente sensible como para medir las señales magnéticas de interés.

Este aparato teórico está más cerca de hacerse realidad gracias al científico de la Universidad de Copenhague (Dinamarca) Kasper Jensen y su equipo. Los investigadores han conseguido medir varias señales de diagnóstico de un corazón de tamaño fetal mediante un magnetómetro a temperatura ambiente. El trabajo podría revolucionar la medición de los campos biomagnéticos y ayudar a los médicos a diagnosticar afecciones cardíacas del feto que de otro modo serían indetectables.

Para lograr su objetivo, el equipo empleó un magnetómetro de bombeo óptico. Consiste en un pequeño matraz de gas atómico, que en este caso contenía átomos de cesio. El espín de cada átomo de cesio es altamente sensible a los campos magnéticos ambientales, lo que los convierte en una herramienta de medición muy útil.

Para empezar, los espines de todos los átomos deben alinearse en la misma dirección, algo que se logra con luz láser polarizada. Cuando el láser se apaga, el espín comienza a desplazarse en función del campo magnético local. Si se vuelve a medir el espín, el cambio de dirección registrado revela la fuerza y ​​la dirección del campo local.

En los últimos años, varios grupos de investigación han intentado a utilizar magnetómetros con bombeo óptico para estudiar campos biomagnéticos. Pero muchos de sus intentos han sido frustrados debido a que el estrecho ancho de banda de los magnetómetros impide captar todas las señales deseadas.

En muchos dispositivos, los átomos tienen que calentarse a varios cientos de grados Celsius y, por lo tanto, deben aislarse y separarse del objetivo. Dado que la intensidad del campo magnético disminuye drásticamente en distancias cortas, esto puede recudir la utilidad de la técnica.

Jensen y su equipo han solucionado estos problemas con un pequeño magnetómetro de bombeo óptico con sensibilidad de banda relativamente amplia y que funciona a temperatura corporal. Eso significa que el dispositivo se puede colocar directamente sobre el órgano objetivo a unos pocos milímetros de él.

El equipo probó el dispositivo para medir el campo magnético de los corazones de un grupo de cobayas (Cavia porcellus) aislados en el laboratorio. Los órganos de estos roedores son de un tamaño similar al del corazón de un feto humano, por lo que es una buena estrategia para probar el artilugio.

El enfoque muestra resultados prometedores. Jensen y su equipo afirman que han detectado claramente los latidos del corazón, además de varias características de diagnóstico.

En un corazón normal, la contracción muscular, que es la señal de un "latido del corazón", se desencadena por el paso de ondas eléctricas a través de la superficie del órgano. Hay varias ondas están involucradas y son las que provocan la contracción sincronizada de diferentes partes del corazón.

Los cardiólogos etiquetan estas ondas con las letras P, Q, R, S y T. El tiempo que pasa entre ellas es un indicador importante de la función cardíaca.

Una señal de particular interés en corazones fetales es el intervalo Q-T. Si esta señal se prolonga, indica un problema grave. Sin embargo, los electrocardiogramas no se pueden utilizar para detectar esta señal en corazones fetales.

El equipo de investigadores sostiene que su nueva técnica puede detectar este problema. Para demostrarlo, utilizaron fármacos para inducir un intervalo prolongado de Q-T en los corazones delas cobayas. Afirman que el magnetómetro por bombeo óptico recogió claramente los signos de diagnóstico.

Es un trabajo interesante con implicaciones importantes. Los intervalos prolongados de Q-T ocurren en uno de cada 2.500 nacimientos y es importante detectarlos cuando antes. La nueva técnica debería ser capaz de hacerlo.

La investigación afirma: "A partir de nuestras mediciones en el corazón de las cobayas, concluimos que la detección en tiempo real de los latidos del corazón de un feto humano a la edad gestacional de 18-22 semanas, donde se estima que la distancia del sensor de corazón es ≥ 5 cm, debería ser posible", concluyen Jensen y su equipo.

Esto establece un futuro emocionante. La próxima fase consistirá en probar la técnica en humanos y más tarde en mujeres embarazadas. El aparato también podría ser útil para medir otros campos magnéticos del cuerpo, como los del cerebro y el sistema nervioso. Prepárese para recibir una nueva forma de herramienta de diagnóstico.

Ref: https://arxiv.org/abs/1806.10954Magnetocardiography on an isolated animal heart with a room-temperature optically pumped magnetometer

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