En esta oportunidad, publico un trabajo que desarrollé en IV ciclo, para el curso de electricidad y magnetismo.
Básicamente es una recopilación y explicación acerca de una de las tantas aplicaciones del campo eléctrico en la vida real.
Dato a tomar en cuenta: El potencial eléctrico en la membrana celular humana es de aproximadamente 105 V/cm
Los pulsos que usados en la electroquimioterapia son en promedio 8, de 100 microsegundos de duración, cuyo potencial es de 1000 V/cm.
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Universidad
Nacional Pedro Ruiz Gallo
Facultad de Ingeniería Mecánica
Eléctrica
“Año de la Diversificación Productiva y del
Fortalecimiento de la Educación”
Aplicaciones del Campo Eléctrico en la Medicina
CURSO:
Electricidad
y Magnetismo
DOCENTE:
Msc
Gutierrez Atoche Egberto Serafín
CICLO:
IV
Alumno:
Ramirez Montenegro Dante
LAMBAYEQUE
27/05/15
I.
Introducción
Hemos
estudiado el campo eléctrico, los fenómenos producidos por éste en distintos
materiales y entornos, su representación y efectos por distintos tipos de
distribución de carga. Sabemos cuán importante es el conocimiento de este
fenómeno, pero no queda de más estudiar de manera somera algunas de las
aplicaciones actuales de este fenómeno en la medicina, si bien es cierto, la
tecnología desarrollada es tan compleja para esta rama de la ciencia, que con
nuestro avance en conocimientos es un poco difícil de entender, pero dado que
manejamos los principios fundamentales, podremos comprender en gran parte el
funcionamiento sobre la base teórica, y acercarnos un poco a idealizar la
realidad técnica de estas tecnologías.
ÍNDICE
I. Introducción
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2
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II. El
Bioelectromagnetismo
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4
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2.1
Fenómeno Biológico
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4
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III. La
Electroquimioterapia
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3.1. Definición:
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5
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3.2. ECT:
indicaciones, efectividad
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5
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3.3. Aplicaciones
clínicas
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5
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3.4. Ventajas
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IV.
El Ciclotrón
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6
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4.1. Definición:
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6
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4.2.
Funcionamiento:
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6
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4.3. Aplicaciones
médicas:
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7
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4.4. Tomografía por
Emisión de Positrones
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7
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V. ANEXOS:
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8
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5.1. Países donde
se utiliza la ECT
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8
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II.
El
Bioelectromagnetismo
El bioelectromagnetismo es una rama de las ciencias
biológicas que estudia el fenómeno consistente en la producción de campos
magnéticos o eléctricos producidos por seres vivos; estos dos conceptos van
fuertemente unidos, ya que toda corriente eléctrica produce un campo magnético.
Los ejemplos de este fenómeno incluyen el potencial eléctrico
de las membranas celulares y las corrientes eléctricas que fluyen en nervios y
músculos como consecuencia de su potencial de acción. No debe confundirse con
la bioelectromagnética, que se ocupa de los efectos de una fuente externa de
electromagnetismo sobre los organismos vivos, ni con el estudio de la
magnetorrecepción, la percepción del campo magnético por parte de los seres
vivos, ni tampoco con el biomagnetismo que plantea curar males con imanes.
Las células biológicas usan gradientes electrostáticos para
almacenar energía metabólica, para realizar trabajo o desencadenar cambios
internos, e intercambiarse señales. El bioelectromagnetismo es la corriente
eléctrica producida por potenciales de acción junto con los campos magnéticos
que generan a través del fenómeno del electromagnetismo.
El bioelectromagnetismo se estudia principalmente a través de
las técnicas de electrofisiología. A fines del siglo XVIII, el médico y físico
italiano Luigi Galvani registró por primera vez el fenómeno de la contracción
de un músculo de cadáver mientras disecaba una rana en una mesa donde había
realizado experimentos con electricidad. Galvani acuñó el término electricidad
animal para denominarlo, mientras que actualmente se denomina galvanismo.
Galvani y sus contemporáneos consideraron que la activación muscular era
resultado de un fluido eléctrico o sustancia presente en el nervio.2
El bioelectromagnetismo es un aspecto de todos los seres
vivos, incluidas todas las plantas y los animales.
2.1.
Fenómeno
Biológico
"Los organismos pueden verse influidos también por
campos magnéticos y electromagnéticos externos. Cambios en los campos naturales
del cuerpo pueden producir cambios físicos y de conducta".
Eventos eléctricos de corta vida llamados potenciales de
acción se producen en varios tipos de células animales que se denominan células
excitables, una categoría de célula incluyen neuronas, células musculares, y
las células endocrinas, así como en algunas células de la planta. Estos
potenciales de acción se utilizan para facilitar la comunicación intercelular y
activar procesos intracelulares. Los fenómenos fisiológicos de los potenciales
de acción son posibles porque los canales iónicos activados por voltaje
permiten que el potencial de reposo causada por gradiente electro-químico a
ambos lados de una membrana celular a resolver.
Bioelectromagnetismo se estudia principalmente a través de
las técnicas de electrofisiología. A finales del siglo XVIII, el italiano, el
médico y físico Luigi Galvani primero registraron el fenómeno, mientras
diseccionaba una rana en una mesa donde había estado llevando a cabo
experimentos con la electricidad estática. Galvani acuñó el término electricidad
animal para describir el fenómeno, mientras que los contemporáneos etiquetaron
galvanismo. Galvani y contemporáneos consideraron la activación muscular como
resultado de un fluido eléctrico o sustancia en los nervios.
Algunos animales acuáticos por lo general tienen sensores
bioeléctricos agudos, que proporcionan una sensación conocida como
electrorrecepción, mientras que las aves migratorias son capaces de navegar en
parte por la orientación con respecto al campo magnético de la Tierra. En una
aplicación extrema del electromagnetismo la anguila eléctrica es capaz de
generar un gran campo eléctrico
fuera de su cuerpo utilizados para la defensa, la caza y auto dedicado a través
de un órgano eléctrico.
III.
Electroquimioterapia
(ECT):
“Un nuevo escalón en el tratamiento del cáncer”
3.1.
Definición:
La electroquimioterapia es un tratamiento contra el cáncer
muy novedoso que se utiliza en forma rutinaria en pacientes en Europa desde el
2006.
Consiste en la administración de una droga antineoplásica por
vía intravenosa en muy baja dosis, y luego la aplicación de un campo eléctrico
sobre la superficie del tumor. El campo eléctrico induce la formación de poros
en la membrana celular que permiten el ingreso del fármaco al interior de las
células.
El fármaco utilizado es la bleomicina que es escasamente
permeable a la membrana celular, es por esto que sólo ingresa a las células que
han sido permeabilizadas por el campo eléctrico aplicado, de allí la
selectividad de la ECT.
3.2.
ECT:
indicaciones, efectividad
La indicación principal de este tratamiento, son aquellos
pacientes que no tuvieron una buena respuesta a las terapias contra el cáncer
disponibles, que no son candidatos a cirugía, zonas previamente irradiadas, o
aquellos pacientes que se rehúsan al tratamiento convencional. También puede
ser usado como citoreductor previo, para realizar cirugías menos agresivas o
incluso tratar los márgenes de resección para prevenir una recidiva.
Este es un tratamiento paliativo que ayuda enormemente a
mejorar la calidad de vida de los pacientes. Puede ser realizado en forma
ambulatoria, y puede realizarse incluso en pacientes muy deteriorados ya que
puede utilizarse con anestesia local para el procedimiento.
Efectividad: dentro de los aspectos más notables encontramos
que posee una respuesta completa en el 80% de las lesiones sin importar su
histología.
Mediante el proyecto ESOPE (European Standard
Operating Procedures for Electrochemotherapy) se establecieron las pautas para
su utilización.
Referencia: (European Journal of Cancer – EJC Supplement
Volumen 4, No 11, Noviembre 2006)
3.3.
Aplicaciones
clínicas
Tumores primarios o metástasis cutáneas y subcutáneas,
ulceradas, sangrantes o dolorosas independientemente de su histología.
Areas previamente irradiadas.
Reducción de tamaño para realizar una cirugía menos agresiva
o para luego aplicar tratamiento radiante.
Casos donde la cirugía es dificultosa o imposible.
Pacientes que se rehúsan al tratamiento convencional.
3.4.
Ventajas
Puede ser aplicada todas las veces que sea necesario sin que ello
disminuya su efectividad.
Respuesta independientemente de la histología del tumor.
Efectos adversos mínimos.
Procedimiento de corta duración y ambulatorio.
Constituye un escalón más cuando fallan otros tratamientos ya
que puede aplicarse en zonas previamente tratadas (radioterapia, cicatriz
quirúrgica, etc) o cuando el paciente se rehúsa a quimio o radio fármacos.
Tratamiento paliativo, no-adyuvante o adyuvante.
Debido al escaso tiempo de recuperación luego del
tratamiento, pacientes con corta expectativa de vida se benefician de no tener
que permanecer largo tiempo en el hospital.
Puede ser realizado en pacientes en mal estado general con
anestesia local.
Alternativa viable para lesiones hemorrágicas debido al
fenómeno de “vascular lock”
Procedimiento que preserva tejido funcional.
IV.
Aplicaciones
en la medicina del ciclotrón
4.1.
Definición:
El ciclotrón es un acelerador de partículas circular que,
mediante la aplicación combinada de un campo eléctrico oscilante y otro
magnético consigue acelerar los iones haciéndolos girar en órbitas de radio y
energía crecientes. El ciclotrón evita las dificultades de acelerar iones
utilizando la diferencia de potencial asociados a los campos eléctricos
intensos, por medio de la aceleración múltiple de los iones hasta alcanzar
elevadas velocidades sin el empleo de altos voltajes.
4.2.
Funcionamiento:
Para acelerar una partícula cargada, necesitaremos un campo eléctrico lo suficientemente
potente. Pero, si conseguimos hacer que las partículas pasen muchas veces a
través del mismo campo eléctrico, conseguiremos aceleraciones sucesivas y, la
energía de las partículas irá aumentando. Para desviar las partículas cargadas
podremos utilizar un campo magnético. El campo magnético utilizado podemos
pensar que, dependerá de la partícula acelerada y de las características del
ciclotrón.
4.3.
Aplicaciones
médicas:
Se usa para la producción de elementos radioactivos que son
utilizados por equipos médicos sofisticados, unos en el diagnóstico médico y
otros en radioterapia. Pues, juega un rol muy importante en las aplicaciones de
la radioactividad en medicina. La incorporación de un Ciclotrón en un hospital
impacta considerablemente al sector de la Salud posibilitando la aplicación de
una de las herramientas más poderosas en el diagnóstico de diferentes
enfermedades, con una técnica que apunta a la determinación de una falla
metabólica de las células, lo que sucede normalmente en una fase anterior a la
ocurrencia de una diferencia morfológica significativa. Los positrones
dirigidos a investigación en patología cerebral y cardiaca. Se puede focalizar
en viabilidad miocárdica en infarto crónico. Las indicaciones más reconocidas
en la neurología son la epilepsia y la demencia. Sin embargo, las aplicaciones
en el campo de la oncología han aumentado y son múltiples en los últimos años.
Esto ha llevado a los centros hospitalarios de diversas regiones a considerar
esta tecnología como necesaria, pues puede mejorar la relación costo beneficio
en pacientes con cáncer, optimizan la selección de terapias de alto costo y
además evitando cirugías innecesarias en los casos muy avanzados.
4.4.
Tomografía
por Emisión de Positrones
La tomografía por emisión de positrones (PET) es un tipo de
procedimiento de medicina nuclear que mide la actividad metabólica de las
células de los tejidos del cuerpo. La PET es en realidad una combinación de
medicina nuclear y análisis bioquímico. Se utiliza principalmente en pacientes
que tienen enfermedades del corazón o del cerebro y cáncer, la PET ayuda a
visualizar los cambios bioquímicos que tienen lugar en el cuerpo, como el
metabolismo (proceso por el cual las células transforman los alimentos en
energía después de que han sido digeridos y absorbidos en la sangre) del
músculo cardíaco. Los estudios con tomografías PET evalúan el metabolismo de un
órgano o tejido en particular, de manera que se evalúa la información
correspondiente a la fisiología (funcionamiento) y la anatomía (estructura) del
órgano o tejido, así como sus propiedades bioquímicas.Por ello, las tomografías
PET pueden detectar cambios bioquímicos en un órgano o tejido que pueden
identificar el comienzo de un proceso patológico antes de que puedan observarse
los cambios anatómicos relacionados con la enfermedad a través de otros
procedimientos con imágenes como la tomografía computarizada o la resonancia
magnética.
V.
ANEXOS:
5.1.
Países
donde se utiliza la ECT
Italia
+20 centros.
Francia
Institut Gustave Roussy - Villejuif
Eslovenia
Institute of Oncology, Ljubljana
Irlanda
Cork Cancer Research Centre, Cork
Dinamarca
University Hospital Herlev, Copenhagen
España
Hospital Provincial de la Misericordia, Toledo, Hospital Clinic Barcelona
Clinica Universitaria, Univesidad de Navarra, Pamplona,
Hospital MD ANDERSON, Madrid
Reino Unido
JCU John Cook University Hospital, Middlesbrough (UK)
Hungría
Szeged University, Szeged (Hungary)
Grecia
Athens Regional Cancer Hospital “Agios Savvas”, Athens (Greece)
Suecia
Lund University, Lund, Örebro University, Örebro
Portugal
IPO, Lisboa
Alemania
Kiel University, Kiel, Bonn Medical Centre, Bonn
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