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Ingeniería biomédica

Un láser en el interior del cuerpo humano

Catéter de fibra óptica identifica y cura enfermedades cardíacas y cáncer

La luz concentrada, conocida como haz de láser tendrá una nueva utilidad en medicina. Después de haberse ganado un lugar, por ejemplo, en cirugías de ojos y várices, este avance llega ahora al interior del cuerpo humano, como auxiliar en el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades cardíacas e incluso de cáncer en las mucosas del tracto digestivo y de las vías respiratorias. Las tecnologías para llegar a esos usos están en desarrollo en todo el mundo, incluso en Brasil, donde en São José dos Campos, fue desarrollado un catéter de fibra óptica que sirve para transportar luz láser dentro de las arterias en el Instituto de Investigaciones y Desarrollo (IPD) de la Universidad del Vale do Paraíba (Univap), con la coordinación del profesor Renato Amaro Zângaro, director de la Facultad de Ciencias de la Salud.

El instrumento permite que la luz láser identifique y desintegre posibles obstrucciones de arterias y elimine tumores en una fracción de segundo. El catéter, ya listo y testeado en laboratorio y en animales, aguarda el inicio de las pruebas en humanos. El proyecto Catéter de Fibra Óptica para el Diagnóstico de Placas Ateromatosas en el Sistema Cardiovascular es realizado en asociación con Tecnobio, empresa especializada en la fabricación y distribución de equipamientos médicos. La iniciativa forma parte del Programa Asociación para la Innovación Tecnológica (PITE) de la FAPESP. El financiamiento de la Fundación para la universidad fue de 129 mil reales, y la contrapartida de Tecnobio de 150 mil.

La nueva técnica fue concebida en principio para sustituir al tradicional cateterismo, examen para el diagnóstico de obstrucciones en las arterias coronarias. Consiste en un catéter de fibra óptica con visión lateral acoplado a un espectroscopio, aparato que emite la luz y le permite al médico evaluar minuciosamente las condiciones del tejido arterial. Con éste, se identifican las pequeñas alteraciones celulares y la formación de ateromas -depósito de material graso dentro de las arterias-, cuya evolución puede obstruir el paso de la sangre, causando un infarto de miocardio. El nuevo catéter, un facilitador del diagnóstico precoz, también permite que, en el mismo procedimiento, el láser sea accionado para tratar el área afectada, pulverizando el material allí acumulado.

Doble acción
Además del catéter para diagnóstico coronario, Zângaro coordinó otro proyecto que resultó en una innovación tecnológica en el catéter desarrollado en la Univap. Con una pequeña modificación en su extremo, el catéter fue adaptado para diagnosticar cáncer en el colon rectal. La emisión del láser y la obtención de la respuesta emitida por los tejidos se realizan por medio de un espectrofluorímetro, un equipo también gestado en la Univap, con financiamiento de la FAPESP, en el marco del programa de auxilio-investigación, por medio del proyecto Espectrofluorímetro Multilíneas para Diagnóstico Precoz del Cáncer.

Con la colaboración del Hospital del Cáncer, donde 30 pacientes pasaron por el nuevo examen, el equipo presentó óptimos resultados, según Zângaro. La posible ventaja del nuevo sistema reside en la eliminación de los exámenes de biopsia, no siendo más necesario retirar una muestra del tejido del paciente para obtener el diagnóstico completo. El nuevo aparato muestra el resultado en el acto, mediante de gráficos que muestran la presencia de porfirinas (sustancias fluorescentes), normalmente presentes en tejidos cancerígenos. Si existe un tumor, por ejemplo, la diferencia de frecuencias de ese tejido enfermo con relación a uno normal aparecerá en un gráfico.

Diagnóstico y tratamiento
En el examen cardíaco, el catéter también podrá analizar la naturaleza del material depositado en la pared arterial y identificar los diversos estadios de desarrollo de un ateroma. Con el láser será posible un diagnóstico que localiza y analiza las obstrucciones, sin necesidad de visualizar las arterias con rayos X, como se hace actualmente, mediante la inyección de una sustancia que haga contraste en el torrente sanguíneo.

El equipo usado en el nuevo examen es el espectroscopio Raman, aparato que reúne datos para el análisis bioquímico de tejidos in vitro. “Cuando es acoplado al catéter de fibra óptica, ese análisis de tejido puede hacerse directamente en el paciente, con un resultado instantáneo”, explica Zângaro. Los procedimientos médicos para el diagnóstico son similares al cateterismo, pero los resultados son mucho más precisos: el equipo permite identificar cuáles son las moléculas presentes en el ateroma. Según el investigador, esto representa una gran ventaja para el médico, que podrá determinar el tratamiento de acuerdo con el material observado, incluso con el disparo del láser para remover posibles obstrucciones.

Ese procedimiento de destrucción de los ateromas, llamado ablación, promete ser más eficiente que el usado actualmente. Según el investigador, la pulverización con láser es capaz de reducir el ateroma a partículas minúsculas, eliminando el riesgo de obstrucción en algún punto más adelante en la arteria, como puede ocurrir con el usual rotoablator, que funciona de forma semejante a un triturador. Zângaro aclara también que el diagnóstico a láser puede evitar otro tipo de accidente. “Durante el cateterismo, la mera introducción del catéter puede ser suficiente para desplazar un trombo o coágulo, provocando una obstrucción grave. Pero con el catéter de fibra óptica eso puede ser evitado, pues éste permite visualizar y pulverizar el coágulo antes del pasaje del catéter”, afirma.

Un examen coronario no es una cosa sencilla. Los procedimientos generalmente implican muchos riesgos, que deben ser reducidos al máximo. Por eso el proyecto de desarrollo del catéter tropezó con algunas dificultades. La primera de fue con relación a la flexibilidad.

Alto riesgo
“El catéter debe ser muy flexible para no herir las paredes de la arteria, lo que podría provocar una inflamación en el local”, explica Zângaro. Éste está compuesto por siete fibras: una central, que lleva el láser hasta el tejido, y seis a su alrededor, que recepcionan la respuesta luminosa emitida por el tejido. La tecnología de montaje -juntura de las fibras, pegado y cobertura en poliuretano- fue fruto la asociación con Tecnobio.

Otra dificultad del proyecto fue identificar, entre los tipos de fibra existentes en el mercado -generalmente usadas en telecomunicaciones-, aquel que presentara el mayor grado de pureza. Producidas en sílice, las fibras presentaban impurezas que interferían en la señal captada por el aparato. Esos “ruidos” podrían entorpecer la lectura de la señal emitida por el tejido, perjudicando el diagnóstico.

Aunque esas dificultades ya estén superadas y el proyecto del catéter haya sido concluido, aún existen algunas cuestiones para ser resueltas para que el equipamiento pueda cumplir su finalidad en los centros médicos. Desde el punto de vista operativo, el intervalo entre los procedimientos de diagnóstico y la ablación no puede pasar de 0,5 segundo, tiempo que el catéter es capaz de mantenerse en la misma posición dentro de la arteria. Por encima de 0,5 segundo, el catéter puede desplazarse, impulsado por la presión sanguínea, haciendo que el láser de ablación no alcance el punto deseado.

Además, el tratamiento también requiere un riguroso control en el impulso de ablación. Para determinar la cantidad exacta de energía que será lanzada en el tejido, está llevándose a cabo un estudio paralelo en el Laboratorio de Ablación del IPD de la Univap, también con el apoyo de la FAPESP. Son necesarias varias pruebas para evaluar el efecto de diferentes intensidades de impulso del láser sobre los tejidos biológicos y también para verificar el comportamiento del material resultante de la ablación.

Pruebas en humanos
Debido al costo del catéter -cerca de mil dólares-, fueron necesarios también varios tests para aumentar la vida útil del instrumento sin que eso implique ningún riesgo de contaminación para los pacientes. Según Zângaro, la expectativa indica que un catéter podría ser usado hasta en diez análisis. La comercialización del producto quedará por cuenta de Tecnobio, pero todavía depende de la obtención del correspondiente registro en el Ministerio de Salud. A pesar de la dificultad para probar el equipamiento en humanos -solo se hicieron tests en animales-, José Maria Rodrigues Bastos, presidente de Tecnobio, cree que la liberación del producto, por lo menos para diagnósticos, no ocasionaría problemas, porque la eficiencia y la ausencia de riesgos están bien fundamentadas.

Bastos cree que el producto saldría al mercado a mediados de 2001, y su expectativa indica que tendrá una gran aceptación en Brasil y en el exterior. “Es un producto promisorio, tanto por la actual demanda como por su bajo costo, más allá de que posibilita la eliminación de gastos con análisis de laboratorio y sistemas sofisticados de diagnóstico por imágenes”, afirma.

Existen también ventajas en el uso del catéter para el diagnóstico de cáncer de colon rectal. Por ser capaz de diagnosticar casos de hiperplasia y adenoma, estados que pueden ser precancerosos, la expectativa del investigador sugiere que estos análisis se convertirían en estudios de rutina, integrando la lista de los exámenes preventivos. “Es mucho más barato para el Estado trabajar en la prevención que en el tratamiento del cáncer, que muchas veces requiere largas internaciones, medicamentos y procedimientos caros”, afirma.

Además de hacer diagnósticos, el espectrofluorímetro también puede auxiliar en la terapia fotodinámica, una técnica que podría sustituir a la quimioterapia. A través de este sistema, se inyecta una droga en la vena del paciente, que se esparce por el cuerpo y acaba concentrándose en las áreas tumorosas. La droga por sí sola no elimina el cáncer, pero cuando es irradiada con láser, produce radicales libres y oxígeno, que penetran en las células cancerosas, provocando una necrosis de la región tumoral. En ese caso, el espectrofluorímetro auxilia en la verificación de la distribución de la droga en la región tumoral, indicando su concentración de manera cualitativa.

Una gran ventaja
Por ahora, la técnica aguarda la aprobación de la Comisión de Ética del Hospital del Cáncer para ser utilizada en pacientes que se sometieron a otros diversos tipos de tratamiento sin resultados positivos. Según el investigador, la terapia fotodinámica representa una gran ventaja para los pacientes con relación a la quimioterapia. Como tiene efecto solamente en puntos localizados, la técnica no ataca al sistema inmunológico de manera generalizada, reduciendo la incidencia de infecciones oportunistas. La técnica puede también, en la opinión de Zângaro, evitar un gran número de cirugías, que siempre implican mayores riesgos, el de provocar metástasis inclusive.

Aún no existen cálculos precisos sobre el costo de comercialización del espectrofluorímetro. Se estima que llegaría a 70 mil dólares, ya que el 70% de los componentes son importados. Aun así, en la opinión de Zângaro, la relación costo beneficio puede ser altamente ventajosa.

Zângaro estima que en un año el equipamiento podría estar disponible en el mercado, pero eso todavía depende de las negociaciones con empresas interesadas en establecer una asociación comercial. Lo importante es que tanto las investigaciones como la perspectiva comercial del catéter y del espectrofluorímetro marchan a un ritmo acelerado. Éstos van a proporcionar mejores técnicas de diagnóstico y tratamiento de enfermedades con el uso del láser.

LOS PROYECTOS
Catéter de Fibra Óptica para el Diagnóstico de Placas Ateromatosas en el Sistema Cardiovascular
Modalidad
Programa Asociación para Innovación Tecnológica (PITE)
Coordinador
Renato Amaro Zângaro – Univap
Inversión
R$ 129.782,03 (FAPESP),y R$ 150.000,00 (Tecnobio)

Espectrofluorímetro Multilíneas para el Diagnóstico Precoz del Cáncer
Modalidad
Auxilio a proyecto de investigación
Coordinador
Renato Amaro Zângaro – Univap
Inversión
R$ 47.118,00 y US$ 84.156,51

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