Gabriella Grosso

Gabriella Grosso

UNI TRE BOGLIASCO Briciole di Scienza dal 2007 ad OGGI

BIOLOGIA primavera 2015

        

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.