METODI FISICI AL SERVIZIO DELLA MEDICINA
Ci
interesseremo questa volta della Medicina senza Chimica cioè senza farmaci e in
particolare ai contributi della Fisica alla Medicina.
La
Fisica Medica è la scienza che studia l’applicazione di principi fisici alla
Medicina, avendo come obiettivi la Prevenzione, la Diagnosi e la Terapia.
Guardando
indietro nella storia, il cammino comune
a Fisica e Medicina è stato lungo.
Il
primo fisico-medico al mondo è stato Leonardo da Vinci che nel secolo XVI studiò
la biomeccanica della locomozione umana e i movimenti del cuore e del sangue.
Fondamentale
fu l’invenzione del microscopio nel secolo XVII e in quello successivo Galvani
stupì il mondo scientifico scoprendo che muscoli e cellule nervose generano
elettricità. A cavallo tra XIX e XX secolo,
sfruttando l’attività elettrica neuronale e del tessuto cardiaco, fu possibile
fare i primi tracciati elettrocardiografici, mentre il primo
elettroencefalogramma umano data 1924.
Nel secolo XX vennero assegnati premi Nobel a Rontgen e ai coniugi Curie rispettivamente per la
scoperta dei raggi X e della radioattività.
Senza
scomodare i geni, la cultura popolare inconsapevolmente faceva uso da sempre di
rudimentali quanto efficaci metodi fisici. Ad esempio usava le proprietà del
caldo e del freddo con impiastri caldi per le affezioni polmonari o bende
fresche sulla fronte contro la febbre.
Ricordiamo anche che il medico condotto arrivava alla diagnosi
attraverso auscultazioni, palpazioni, percussioni.
Per
capire dove la Fisica e la Medicina s’incontrano, vediamo quali sono le branche
della Fisica che possono applicarsi alla Medicina.
FISICA
Meccanica (studio delle interazioni tra
i corpi fermi o in movimento)
Esempi
di applicazioni: dalle palpazioni e percussioni come strategie diagnostiche
all’uso delle trazioni su muscoli, articolazioni, ossa; uso di infiltrazioni su articolazioni; uso del catetere a
palloncino in angioplastica coronarica
Termodinamica (studio della risposta
dei corpi alle variazioni di temperatura)
Esempi
di applicazioni: uso del caldo e del freddo, crioterapia, diatermia
Ottica (studio dei fenomeni luminosi e
altri fenomeni legati all’organo della vista)
Esempi
di applicazioni: uso di lenti e poi del microscopio (per esami del sangue,
Pap-test, esami istologici sulle biopsie), fino agli strumenti endoscopici a
fibre ottiche; fototerapia
Acustica (studio dei fenomeni acustici in
senso lato e altri fenomeni legati all’organo dell’udito)
Esempi
di applicazioni: dalle auscultazioni agli audiogrammi, all’utilizzazione di onde acustiche (onde d'urto) e degli
ultrasuoni a fini diagnostici (Ecografie, Doppler) o terapeutici ( cura delle articolazioni fino a litotripsia)
Elettricità e magnetismo (studio dei
fenomeni elettrici e/o magnetici)
Esempi
di applicazioni: ECG, EEG, ionoforesi, uso dei magneti, utilizzo delle onde elettromagnetiche: RF (radiofrequenze),
Laser, UV, RX, R gamma
Fisica Atomica o Nucleare (studio dei
fenomeni legati alla struttura dell’atomo, in particolare radioattività)
Esempi
di applicazioni: Medicina Nucleare (PET), Radioattività.
NB Alcune
applicazioni possono essere attribuite a più campi, perché applicano principi
derivanti da più campi della Fisica che insieme collaborano alla soluzione dei
problemi medici da affrontare. Un esempio è l’interazione di Ottica, Acustica ed
Elettromagnetismo per Fototerapia, Ecografie con ultrasuoni (US)...
La Medicina utilizza la Fisica per:
1) DIAGNOSI
2) TERAPIA
DIAGNOSI
a) SEMEIOTICA MEDICA
disciplina medica che studia i sintomi e i segni clinici, elementi
indispensabili per giungere a una diagnosi, è l’esame che si fa al letto del
paziente. Si avvale di metodi fisici. Ad esempio “dica 33” è il metodo fisico
diagnostico per eccellenza e il più immediato per esaminare l’apparato
respiratorio. Si chiama studio del “fremito vocale tattile” derivante dalla
propagazione di vibrazioni
sonore originate a livello delle corde vocali e trasmesse dall'albero
bronchiale alla parete toracica. Le vibrazioni si ottengono facendo pronunciare
al paziente la parola “trentatrè” o anche altre parole ricche di consonanti
(curiosità: in Inghilterra dicono ninety-nine e in Olanda 88).
b) TECNICHE DI
INDAGINE FISIOLOGICHE: EEG (registrazione dell’attività elettrica del
cervello, per lo studio del sonno e dell’epilessia), ECG, Sfigmomanometro per misurare
la pressione sanguigna, Termometro per misurare la temperatura corporea, Saturatori
da dito…
c) DIAGNOSTICA PER
IMMAGINI: in passato si chiamava RADIOLOGIA in quanto usava solo raggi X,
oggi si avvale di diverse tecniche:
- ECOGRAFIA: utilizza ultrasuoni e la formazione
dell’immagine sullo schermo dipende da come si propagano gli ultrasuoni nei
tessuti (non utilizza radiazioni ionizzanti)
-RISONANZA MAGNETICA:
utilizza campo magnetico e radiofrequenze
-TERMOGRAFIA: utilizza emissioni nell’infrarosso grazie
all’uso di termocamere di contatto
Le 5 tecniche seguenti usano raggi X che sono radiazioni
ionizzanti potenzialmente dannose.
- RADIOGRAFIA
- MOC (Mineralometria Ossea Computerizzata)
- MAMMOGRAFIA
- TAC (Tomografia Assiale Computerizzata)
- FLUOROSCOPIA
d) MEDICINA NUCLEARE:
utilizza radioisotopi che vengono iniettanti endovena e decadendo emettono radiazioni gamma
che sono registrate per la formazione dell’immagine.
-SCINTIGRAFIA (frequente uso di Tecnezio con emivita 6h,
conveniente per i tempi di esame e per il limitato tempo di radioattività per
il paziente e la popolazione)
-PET (Positron Emission Tomografy o Tomografia a Emissione
di Positroni)
La differenza principale tra la radiologia e la medicina
nucleare è che nella prima la fonte di radiazioni è posta all’esterno del
paziente (es tubo a raggi X) mentre nella seconda è posta all’interno (mediante
l’iniezione e.v. di isotopi radioattivi che vengono variabilmente captati dai
tessuti e poi decadono emettendo radiazioni gamma che vengono registrate per la
formazione dell’immagine). Altra differenza fondamentale è che nella radiologia le immagini sono per lo più strutturali anatomiche, mentre nella medicina nucleare le informazioni sono
più funzionali. (Cioè per esempio la
TAC mi dice con accuratezza quanto è grande e che forma ha una massa e che tipo
di rapporti ha con gli organi limitrofi; la PET mi dice quanto radiofarmaco
capta e quindi se è metabolicamente attiva).
Oggi esistono sistemi integrati TAC-PET e RM-PET che mettono
insieme le due informazioni.
TERAPIA
a) DEFIBRILLAZIONE
(oggi usata anche a fini diagnostici, cioè le piastre dei defibrillatori
automatici sono anche in grado di fare un tracciato elettrocardiografico ECG)
b) FOTOTERAPIA
con uso di UVB nella psoriasi e di luce visibile blu nell’ittero neonatale
c)
LASERTERAPIA si può intervenire su occhi, tonsille, calcoli ai reni e alla
colecisti litotripsia)
d) RADIOLOGIA
INTERVENTISTICA utilizzando per esempio la tecnica dell’angiografia permet-te
al medico di navigare attraverso il sistema vascolare del paziente per trattare
con farmaci in loco ma anche con sistemi meccanici come palloncini e stent,
patologie di tipo occlusioni arteriose, aneurismi, malformazioni vascolari,
tumori.
e)
RADIOTERAPIA
ma
anche
f)TECNICHE
FISIOTERAPICHE come Tens, Onde d’urto, radioterapia, marconiterapia,
radarterapia, tecarterapia , tutte terapie analgesiche atte a stimolare il
metabolismo e i processi rigenerativi.
La Fisica
presta i suoi servizi anche all’Estetica
in campi limitrofi alla Medicina Estetica con trattamenti quali
Linfodrenaggi, Massoterapia, Radiofrequenze…
Attualmente
nell’elaborazione dei dati la Medicina, oltre alla Fisica, chiede sempre più
aiuto alla Matematica e all’Informatica. L’Imaging diagnostico
(ricostruzione di immagini) è il passo fondamentale per elaborare le
informazioni che i sofisticati strumenti sopracitati raccolgono. Programmi di
matematica molto avanzata e software informatico danno risultati sempre più
sorprendenti. Il Post Processing IMGS permette di creare ricostruzioni sui tre
piani (TAC non più assiale) e 3D e immagini dei vasi come le Angio-TC.
Nascono
nuovi corsi di laurea come quello di Ingegneria
Biomedica che ha visto un boom di 150 iscritti al primo anno solo a Genova.