Doppler

Físicos haciendo Medicina: Christian Doppler

«Pídele un doppler», dice el torradillo adjunto al residente, quien lo apunta tal cual en el papel, a lo mejor con una ‘p’ de menos. La ecografía-doppler es una prueba de lo más común actualmente, pero el principio en el que se basa fue formulado hace 175 años en Praga por el físico, matemático y astrónomo Christian Andreas Doppler. La RAE acepta ‘doppler’ con minúscula y cursiva para referirse a la prueba médica, y ‘efecto doppler’ como denominación del fenómeno físico. No sé si cuando el propio nombre pasa a ser el nombre de una cosa y a escribirse con minúscula significa un rotundo éxito profesional o, al contrario, una desmemoria del personaje.

La historia del efecto Doppler comenzó con una aberración óptica y su explicación astronómica, pasó a los pitos de los trenes, después a la radiación electromagnética y a la relatividad especial, de allí se aplicó a la expansión del universo, a los radares, a los sonares, a los satélites y, por último, a los ultrasonidos para que las embarazadas lagrimeen cuando escuchan el corazón de su fetito.

Christian Doppler

Christian Andreas Doppler en foto de 1853. Vía www.christian-doppler.net.

Toda la vida picando piedra

Christian Doppler nació en Salzburgo en 1803. Su casa natal está a cuatro pasos de la de Mozart (números 1 y 8 de la Makartplatz, respectivamente) y, al igual que Mozart, hizo fama en otros lares y poco pisó su ciudad natal tras abandonarla. La mala salud respiratoria que siempre padeció el muchacho le permitió librarse del negocio familiar de picar piedra en cantera-construcción y pudo cultivar su talento para la matemática y la física. Sin embargo, tras acabar sus estudios en Linz y Viena siguió «picando piedra» con contratos temporales, bajas, becas, portamaletines de profesores, etc. Tras cuatro años de oposiciones fallidas y precariedad laboral (nada nuevo bajo el sol) estuvo tan harto que decidió irse a hacer las Américas, pero en último momento encontró una plaza de profesor preuniversitario en Praga y allá se fue a vivir durante más de una década.

Tanto en la preparatoria como en la Universidad de Praga Doppler picó piedra como nadie, asumió una enorme carga lectiva, con muchos alumnos, muchas clases y muchas evaluaciones. Tuvo fama de coco, de profesor durísimo. Ese mantenido esfuerzo vocal en sus conferencias no le ayudó en su salud, considerando que padecía tuberculosis laríngea.

En 1848 se cambió al Instituto Politécnico de Viena y en 1850 fue nombrado director del recién inaugurado Instituto de Física de la Universidad de Viena. Allí tuvo entre sus discípulos al padre Gregor Mendel, famoso horticultor de leguminosas. La tuberculosis siguió consumiéndolo y en 1853 se trasladó a Venecia, como tantos tuberculosos de su época, en busca de un clima beneficioso para su mal. Doppler murió allí al cabo de unos meses.

Publicó medio centenar de trabajos científicos, de los que casi ninguno tuvo relevancia, bien por ser ideas de bombero o por quedarse atrás respecto a contribuciones de sus contemporáneos. Únicamente la descripción del efecto Doppler le ha valido merecida fama.

Fiiiiiiiiiiuuuuuuuu… el efecto Doppler

El origen de la observación, el planteamiento del fenómeno y su aplicación para explicar lo que Doppler pretendía no fueron correctos del todo, pero la idea central resultó ser cierta y trascendente. Doppler buscaba una explicación para la aberración de la luz estelar descrita por Bradley en 1725, es decir, un desplazamiento aparente de la posición de una estrella debido a la velocidad de traslación de la órbita terrestre. El profesor Doppler filosofó acerca del efecto que podía tener un desplazamiento a alta velocidad sobre las ondas emitidas por las estrellas: argumentó que si un cuerpo celeste se desplaza a gran velocidad distorsiona las ondas de la luz que emite, de modo que por una parte estarán más apretadas —tendiendo al azul— y por otra más holgadas —tendiendo al rojo—. Así lo publicó en 1842 en su obra Ueber das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels (Sobre el color de la luz de las estrellas binarias y otros astros celestes).

Doppler publicación

Portada de la breve obra original de Christian Doppler donde enuncia su efecto epónimo. Vía Google Books.

La verdad es que ello no explicaba la aberración de Bradley y la tecnología de la época no estaba para observar corrimientos al rojo o al azul en los cuerpos celestes. Sin embargo, el principio propuesto por Doppler era aplicable a cualquier variedad de onda, sea electromagnética, de sonido o las ondas mecánicas producidas en un estanque tranquilo por un objeto que se desplaza en su superficie.

Tres años después de la publicación el efecto fue demostrado experimentalmente para las ondas sonoras por el holandés Buys Ballot. Puso a músicos a emitir una nota concreta desde un tren en marcha y a otros músicos a replicar la nota que oían desde tierra según pasaba el tren. Así se observó un aumento de la frecuencia aparente del sonido cuando el tren se acercaba y una reducción de frecuencia cuando se alejaba.

Doppler Buys-Ballot

Buys Ballot intentó demostrar que la idea de Doppler era errónea, pero acabó confirmándola. Aunque se nos antoja un experimento sencillo y evidente, a Buys Ballot le costó lo suyo acabarlo con éxito. El músico del tren no aprecia cambios en su nota, mientras el que oye en tierra sí detecta un cambio aparente del tono por el cambio de frecuencia inducido por el desplazamiento.

Actualmente el efecto Doppler es fácil de observar a pie de calle con cualquier coche que pasa, cualquier sirena de ambulancia o quinqui con música a toda castaña en su vehículo tuneado. Pero antes de la revolución industrial no había objetos que se desplazaran a gran velocidad y que pudieran distorsionar el sonido, excepto proyectiles de cañón —si bien durante un bombardeo nadie se pone a pensar en frecuencias de onda—.

Musicis digressio.- Los compositores clásicos no han usado mucho la imitación del efecto Doppler en sus obras. Lo más parecido que me viene a la mente es precisamente en simulación de bombas y pirotecnia bélica. El ejemplo más siniestro está en la Octava Sinfonía de Shostakovich. Las «sinfonías de guerra» de Shostakovich son la auténtica banda sonora de la Segunda Guerra Mundial. La 8.ª sinfonía data de 1943, en lo más álgido del conflicto. Su tercer movimiento es una hipotiposis bélica de seis minutos de música tensísima, conducidos por un tema en ostinato de las cuerdas sobre el que los bajos y la percusión dan golpes como de detonación y, cada tanto, se repite una figura con una larga nota aguda seguida por un salto con ligadura a su octava inferior, cosa que recuerda el paso doppleriano de un obús.

shostakovich_octava sinfonía

Fragmento del tercer movimiento de la octava sinfonía Op. 65 de Dimitri Shostakovich, donde se observa la figura musical que recuerda al efecto Doppler de un proyectil. Los violines hacen una nota larga y aguda in crescendo, que súbitamente baja en glissando. Las violas tocan el tema en ostinato que vertebra la pieza.

El segundo ejemplo está traído por los pelos, la verdad: está en el Concierto Emperador de Beethoven. Este 5.º concierto para piano también tiene un trasfondo bélico pues se compuso durante el ataque de Napoleón a Viena. Hay un breve momento de diez compases en el desarrollo del primer movimiento donde el pianista toca progresiones ascendentes del tema principal (fortspinnung) mientras la mano izquierda acompaña con escalas descendentes cromáticas que acaban con la pulsación del compás acompañadas de acentos de la orquesta. El efecto es una reminiscencia de batalla con proyectiles cayendo —no digo que ésta fuera la intención del compositor—, como aquellos cañonazos franceses que tanto aterraron a Beethoven, escondido en el sótano de casa de su hermano y cubriendo su cabeza con cojines para mitigar el malestar que las explosiones tenían que causar a sus perjudicados laberintos. Ni este enorme concierto ni ninguna otra obra de su período «heroico» puede encasillarse como música marcial y de soldaditos —bueno, la excepción es ese truñico llamado La batalla de Vitoria, Op. 91—, aunque algunos analistas se queden en esa observación superficial. La obra de Beethoven es infinitamente trascendente.

beethoven emperador

Pequeño segmento del quinto concierto para piano Op. 73 de Beethoven. La mano derecha del pianista toca un fortspinnung del tema principal, con aire batallador, mientras la izquierda hace repetidos descensos cromáticos. Estas figuras descendentes también las usó Beethoven en su antes mencionado Op. 91.

Doppler, relatividad y big bang

El efecto Doppler es un postulado relativístico, ya que depende del movimiento relativo del objeto emisor respecto a un observador referencial. El músico que va en el tren no nota ninguna variación en la nota que está emitiendo, mientras que el observador que escucha inmóvil sí nota la deformación sonora inducida por el desplazamiento de la fuente emisora.

De hecho Einstein tiró del efecto Doppler-Fizeau como parte de su teoría de la relatividad especial de 1905 (Hippolyte Fizeau describió en 1848 el mismo fenómeno que Christian Doppler aplicado a las ondas electromagnéticas). Según ello un objeto que se acerca al observador a una velocidad cercana a la luz presentaría un corrimiento al azul en la luz que emite, mientras que si se aleja se apreciaría un corrimiento al rojo.

Los astrofísicos observaron mediante espectroscopia que las galaxias muestran un corrimiento al rojo, es decir, se están alejando unas de otras. Ello condujo al padre Lemaître y a Hubble (en 1927 y 1929, respectivamente) a formular la teoría de la expansión del universo. Si se está expandiendo es porque en el pasado la materia cósmica estuvo concentrada en un punto, y esa es la base de la teoría del big bang y del cálculo de la edad del Cosmos. Casi na.

Doppler

Christian Doppler (1803-1853), aquí con el disfraz de “efecto Doppler” de Sheldon Cooper.

El efecto Doppler es uno de los principios del radar. También se considera en telecomunicaciones para corregir señales de satélites; incluso una persona que usa su móvil desde un vehículo en marcha presenta una deformación de las ondas de radiofrecuencia que puede afectar a su rendimiento.

El doppler para detectar flujos

Hablo de flujo sanguíneo, por supuesto, no lo que los ‘gines’ llaman flujo. La tecnología del eco-doppler suma los principios del efecto Doppler y de la ecolocalización; este último es la base de la ecografía convencional y del sonar que usan los barcos, los cetáceos y los murciélagos.

satomura_doppler

Shigeo Satomura y su publicación en japonés sobre eco-doppler en la Revista de la Sociedad Acústica Japonesa de 1959. Satomura murió al año siguiente por una hemorragia subaracnoidea.

El grupo del físico Shigeo Satomura (1919-1960), en Osaka, fue el primero en pensar cómo aplicarlo en el estudio no invasivo del sistema cardiovascular durante los años 50 del s.XX. En la siguiente década se sumaron más investigadores en otros países, entre quienes destaca Robert F. Rushmer (1914-2001), de Seattle. En los años 80 se desarrolló el eco-doppler bidimensional.

rushmer_doppler

Foto de Robert Rushmer, pionero del doppler clínico (vía U.S. National Library of Medicine) y figura de su artículo junto con Dean Franklin en la revista Science del 25 de agosto de 1961.

Los equipos de doppler médico se fueron sofisticando y redujeron su tamaño. Ahora es de uso común en cualquier centro de ecografía, cirugía vascular, hemodinamia u obstetricia. Hasta se venden dopplers de andar por casa por poco más de 20 € para que las embarazadas escuchen el corazón de sus bebés cuando quieran.

El doppler permite localizar vasos sanguíneos al detectar su flujo, mide la velocidad del flujo, su dirección, la presencia de turbulencias y el ritmo de las pulsaciones. En los modos dúplex y tríplex suma información funcional a la información anatómica que da la ecografía modo B. Resulta básico en la monitorización fetal, en la enfermedad vascular periférica, en el estudio de la enfermedad carotídea, determina inversiones de flujo en venas arterializadas por fístulas o malformaciones arteriovenosas, y no se diga su utilidad en ecocardiografía.

doppler umbilical

Imagen de ecografía doppler de la vena y las arterias umbilicales (www.kpiultrasound.com).

De nuevo vemos aquí dos características de la buena Ciencia: primero, la universalidad de sus principios permite aplicarlos en áreas totalmente alejadas de donde se realizó la investigación original; así, una idea originada en lejana astrofísica ha terminado aplicándose en la vida común, sea para ponerte una multa por radar o para diagnosticarte la cardiopatía que afloró tras recibir la multa. Segundo, el trabajo aditivo y colaborativo de los científicos, pues la ecografía-doppler no existiría sin otro montón de aportes, desde la propuesta de Spallanzani sobre la existencia del ultrasonido hasta el descubrimiento del efecto piezoeléctrico hecho por los Curie. La pseudociencia y la charlatanería no logran recorrido, hacen daño en donde se inventan (por lástima, demasiado en salud) y no pueden progresar con nuevas evidencias.

«Ceterum censeo Podemus esse delenda»

bannerpresentaciones

anatomía del ángulo iridocorneal

Ilustrando “Cirugía microincisional del glaucoma”

En el pasado 92 Congreso de la Sociedad Española de Oftalmología (Málaga, 21-24 de septiembre de 2016) se presentó la monografía “Cirugía microincisional del glaucoma” coordinada por los doctores Cosme Lavín Dapena (Hospital La Paz, Madrid) y Pablo Alcocer Yuste (Hospital Nisa 9 de Octubre, Valencia). Es el volumen 47 de esa serie de libros azules que edita la SEO cada año, bajo el extraño título de “mesa redonda”. Tuve el gusto de ser solicitado por Cosme para ilustrar la monografía.

MIGS y otras incisiones pequeñitas

Este completo libro recoge un numeroso catálogo de procedimientos para tratar el glaucoma que han ido proliferando en los últimos años y que tienen en común practicarse a través de incisiones mínimas en el globo ocular, sea en córnea o en esclera. Con ello se intenta dar opciones de tratamiento a aquellos pacientes en quienes el tratamiento farmacológico es insuficiente o mal tolerado y, por otra parte, reducir los riesgos y complicaciones propios de la trabeculectomía y otras cirugías filtrantes.

El célebre y melenudo glaucomatólogo Ike Ahmed acuñó el acrónimo MIGS (minimally invasive glaucoma surgery) para referirse a técnicas realizadas a través de la cámara anterior (ab interno) y mediante microincisiones. Esta definición es bastante restrictiva y no engloba todas las opciones disponibles actualmente y que sí aparecen en la monografía de Lavín y Alcocer.

Aquí se clasifican las técnicas según su mecanismo de actuación (aumento de filtración trabecular, aumento de flujo uveoescleral o drenaje subconjuntival) y según se realicen por vía ab interno o ab externo.

Muchos procedimientos consisten en clavar un dispositivo en el ángulo iridocorneal: Xen®, Cypass®, iStent®, Hydrus®, ExPress®, InnFocus®, SOLX Gold Shunt. Otros se dedican a raspar o abrir el trabeculum mediante instrumental específico: Trabectome®, Kahook Dual Blade, trabeculostomía con láser excimer. Otros dilatan el propio canal de Schlemm: viscocanaloplastia, expansor de Stegmann. Finalmente hay una miscelánea de otras técnicas: EPNP con láser CO2, SIGS, goniosinequialisis.

Los interesados podéis intentar conseguir el libro a través de la SEO, de algún amigo socio o mediante el camello bibliográfico de confianza.

Mis dibujos

El libro tiene una buena cantidad de material fotográfico y de ilustraciones. De éstas –no todas son mías– realicé 25 láminas sobre anatomía del ángulo y canal de Schlemm, fisiología del humor acuoso, funcionamiento de diversos dispositivos y técnicas quirúrgicas. Dejo unas pocas muestras a continuación y otras que pueden verse en mi porfolio. De más está decir que las figuras tienen todos los derechos reservados, y por partida doble.

anatomía del ángulo iridocorneal

Disección artística del limbo esclerocorneal y del ángulo de la cámara anterior, que muestra la disposición y relaciones del canal de Schlemm.

iStent

Dispositivo iStent, microscópica pieza metálica que se inserta dentro del canal de Schlemm para mejorar el drenaje de humor acuoso.

dispositivos MIGS

Algunos dispositivos empleados en la cirugía microincisional del glaucoma. Obviamente no se ponen todos juntos.

Gold Shunt

Gold Shunt, pieza de oro que se implanta en el espacio supracoroideo a modo de válvula para derivar humor acuoso hacia este espacio de reabsorción.

Con encargos de esta magnitud uno se acaba metiendo tanto que ya me conocía el ángulo iridocorneal como si lo hubiera parido, en todas las proyecciones posibles, y hasta soñar que viajaba por dentro del canal de Schlemm como su fuera una fucking iTrack probe.

bannerpresentaciones

¡Schlemm!

Todas estas nuevas técnicas quirúrgicas requieren un conocimiento detallado del canal de Schlemm y las zonas aledañas del ángulo iridocorneal. Es un espacio muy pequeño pero muy especializado y de compleja estructura, representativo del maravilloso diseño del ojo en cada uno de sus rincones.

En el capítulo de anatomía quirúrgica de la monografía Lavín/Alcocer participamos Carlos Arciniegas, Susana Duch y yo mismo, todos del ICO de Barcelona. Allí se detalla en texto e imagen los puntos anatómicos del ángulo con importancia quirúrgica, que son casi todos, y algunos trucos útiles para su disección.

Friedrich Schlemm (1795-1858) fue un anatomista alemán proveniente del gremio de los barberos-sangradores, cirujano de batalla, de mucho hacer y poco filosofar. En sus tiempos de estudiante pasó sendas veces por comisaría, una por disecar un fiambre sin consentimiento de sus familiares y otra por desenterrar una fallecida quince días después de enterrada –no será el único estudiante de anatomía que salta el muro del camposanto, ¡hasta Cajal lo hizo!, o intercambia una osamenta por una botella de ron con el vigilante del cementerio, pero el fin común es obtener huesos, no apropiarse de un cuerpo entero semiputrefacto–.

A pesar de su humilde origen llegó a profesor de anatomía de la Universidad de Berlín y allí, siguiendo su pragmatismo, se dedicó a preparar y disecar cuerpos. Aún hay piezas disecadas por él expuestas en el Berliner Medizinhistorisches Museum der Charité, un museo que todo médico debería visitar si pasa por la capital alemana.

Friedrich Schlemm

Retrato de un exotrópico Friedrich Schlemm (litografía de la Universidad Humboldt de Berlín). A la derecha está la descripción original del canal publicada en el “Theoretisch-praktisches Handbuch der Chirurgie” de Rust (1830): “A lo largo de esta depresión corre un conducto circular de paredes finas, que descubrí en el año 1827 en el ojo de un hombre que se había ahorcado, ya que estaba lleno de sangre, pero en el que una fina cerda también se podía introducir fácilmente después de que la córnea y la esclerótica se seccionaran de adelante hacia atrás. No hay que confundir este canal con el de Fontana.”

Schelmm tuvo especial interés en el estudio de la vasculatura de cabeza y cara, sobre la que publicó un par de disertaciones en latín. En una de ellas describió los nervios del estroma corneal. Observó en 1827 un conducto circunferencial lleno de sangre en el ángulo de unión de la córnea y el iris en los ojos de un suicida ahorcado; obviamente el ahorcamiento favoreció la acumulación de sangre en este canal, normalmente lleno de humor acuoso, y destacó su presencia durante su estudio anatómico macroscópico. En 1830 comentó su descubrimiento en la enciclopedia quirúrgica de J.N. Rust Theoretisch-praktisches Handbuch der Chirurgie y en 1831 publicó su trabajo “Über einen kreisförmigen dünnhäutigen Kanal in der Verbingdunsstelle der Cornea und Sclerotica in menschlichen Auge”.

Fontana y Leber

Felice Fontana (izquierda), primero en describir el tejido reticular del trabeculum en el ojo bovino. Theodor Leber (derecha, doble de acción de Charles Darwin), además de describir la neuropatía y la amaurosis que llevan su nombre, indicó correctamente la función del canal de Schlemm.

Antes que Schlemm la zona del trabeculum había sido estudiada por el italiano Felice Fontana (1730-1805), polifacético científico interesado por la física, la química, la fisiología y primero en observar el nucléolo celular. Su hermano Giorgio Fontana fue el matemático que introdujo las coordenadas polares.

Ni Fontana ni Schlemm aclararon la función de este anillo vascular del borde corneal; fue el célebre oftalmólogo Theodor Leber (1840-1917) quien apuntó su papel en el drenaje de humor acuoso y, por tanto, su importancia en el control de la presión intraocular.

“Ceterum censeo Podemus esse delenda”

Físicos haciendo Medicina: Augustin Fresnel

¿Qué relación tienen la Carmen de Bizet, la diplopía, las TV de pantalla plana, las hemianopsias, los faros, la presbicia y la energía solar? Adivinaréis que la respuesta está en el personaje del título: Augustin-Jean Fresnel, físico óptico e ingeniero francés, nacido en Broglie –Normandía– en 1788 y fallecido en la flor de la edad, en 1827 cerca de París.

Fresnel hizo importantes aportes a la física de la luz y la mecánica óptica, algunos de los cuales tienen buen aprovechamiento en la oftalmología moderna. Los oftalmos solemos pronunciar mal su apellido, colocando la tónica en la primera ‘e’ cuando lo correcto es que recaiga en la segunda sílaba y que la ‘s’ apenas se pronuncie. Estos errores en la prosodia gálica los tenemos con otros insignes franceses como Tenon o Descemet.

Develo la primera incógnita de la pregunta introductoria: el apellido materno del amigo Augustin era Mérimée. Resulta que Fresnel era primo de Prosper Mérimée (1803-1870), el autor del celebérrimo novelín Carmen (1845), sucesivamente transformado en montón de adaptaciones de teatro, cine y televisión, pero sobre todo esta apología de la violencia machista fue inmortalizada por Georges Bizet (1838-1875) en su ópera Carmen.

Curiosité: Prosper Mérimée mantuvo una borrascosa relación con la andrógina intelectual romántica George Sand pocos años antes de que ésta se emparejara con el no menos andrógino Frédéric Chopin.

A la luz por Napoleón

Augustin Fresnel

Retrato de Fresnel (1788-1827). Vía Smithsonian Libraries.

Augustin fue un niño zoquete, uno de esos críos con dificultad de aprendizaje que parecen destinados a no servir para nada pero que de mayores sorprenden por su genialidad (como le pasó a Einstein).

Se formó como ingeniero y trabajó haciendo puentes hasta 1814, cuando fue destituido por Napoleón debido a sus inclinaciones borbónicas. Aprovechó su excedencia forzosa para ponerse a estudiar la luz y diversos fenómenos ópticos.

Sus trabajos repotenciaron la teoría ondulatoria de la luz tras más de un siglo de hegemonía de la teoría corpuscular newtoniana (en este post se trata de ello en extenso). Las observaciones de Fresnel sobre la difracción, la luz polarizada y las interferencias se explicaban mejor mediante un modelo de ondas de luz. Junto a su colega François Arago –quien llegó a primer ministro francés– enunció las leyes de la interferencia de luz polarizada y también algunos fenómenos de aberración óptica.

La lente de Fresnel

Este artilugio es el que más fama le ha dado a su autor, especialmente en óptica, optometría y oftalmología. Fresnel buscaba una solución al problema de iluminación de los faros costeros, pues se quería mejorar la direccionalidad y alcance de la luz emitida en ellos. Desde la antigüedad lo más que se había logrado era poner un espejo cóncavo detrás de la fuente de luz; después se añadió una lente convexa por delante (lente + espejo: sistema catadióptrico), pero el tamaño de las lentes necesarias hacían poco viable el invento.

Geometría y usos de las lentes de Fresnel. Vídeo elaborado por la editorial científica Kekulé.

Fresnel sabía que la refracción de la luz dependía del ángulo de incidencia respecto a la superficie de la lente y no del grosor de la misma, así que fragmentó la superficie de la lente y la adaptó en forma de una lente compuesta escalonada muy plana; así evitó los problemas de grosor, peso y aberraciones propios de las lentes gigantes y gordas. En este link se puede leer su artículo original.

Con la colaboración de Arago se hizo un ensayo público sobre el mismo Arco del Triunfo de París y, tras su éxito, se instaló la primera lente de Fresnel en el faro de Cordouan en la La Gironde, en 1823.

Lente de faro

Lámpara y enorme lente de Fresnel del faro de la Isla de Seguin, Maine, USA. Foto vía pjmorse, flick.com.

La lente de Fresnel tenía antecedentes nobiliarios, pues tanto el conde de Buffon como el marqués de Condorcet, ambos ilustradísimos eruditos del s.XVIII, habían diseñado artilugios parecidos con otros fines. El invento de Fresnel se popularizó en la construcción de faros y otros sistemas de iluminación, pero sus aplicaciones son bastante extensas, como veremos.

Fresnel en la Oftalmología

Hay defectos refractivos demasiado grandes para ser solventados con gafas llevaderas, que requerirían artilugios incluso más allá de las lentes tipo cenicero o culo de botella. Ello es especialmente álgido en las lentes prismáticas necesarias para corregir desviaciones oculares y apañar la diplopía, pues la base de un prisma puede ser bastante ancha.

Hay diversos trucos para reducir el grosor de los prismas, como repartir el total de dioptrías entre los dos ojos, usar lentes de alto índice de refracción o con retallado digital. Sin embargo, ante casos de diplopía de reciente aparición puede ser útil algún tipo de prisma temporal, económico y fácil de readaptar si cambia el ángulo de desviación: allí es donde entran los prismas de Fresnel.

El principio de Fresnel se aplica tanto a lentes esféricas como cilíndricas o prismáticas. Los prismas de Fresnel se moldean en una lámina de plástico fino y flexible que se adhiere a una gafa común. Así el paciente puede aliviar su visión doble durante la primera fase, hasta que haya resolución o estabilidad de la desviación, en cuyo caso se sustituye el prisma adhesivo por una lente de montura que incluya la corrección prismática.

El problema del prisma tipo Fresnel es que sus múltiples líneas paralelas estorban en la nitidez de la imagen. Los prismas adhesivos se comercializan desde 1970 y la marca más prodigada es Press-OnTM, comercializada por la compañía 3M.

Hillary Clinton lente de Fresnel

Hillary Clinton, aparte de alta miope, sufrió una trombosis de seno transverso en diciembre de 2012. Como consecuencia tuvo una paresia del VI nervio craneal y uso temporalmente un prisma Press-On en su ojo izquierdo, como vemos en esta foto (vía heraldo.es). Nótese la simetría del reflejo corneal de Hirshberg gracias al prisma.

Otro uso que se ha buscado a los prismas adhesivos es mejorar la percepción campimétrica en personas con hemianopsias homónimas, donde un daño neurológico en la vía óptica hace desaparecer la misma mitad –derecha o izquierda– del campo visual en los dos ojos. La aplicación de bandas prismáticas parciales sobre las gafas ayuda a desplazar la imagen de los objetos del campo afectado para que caigan dentro del campo funcionante.

Fresnel hemianopsia

Bandas prismáticas tipo Fresnel de 40 DP para mejorar el campo visual temporal en una persona afectada de hemianopsia homónima izquierda. El resultado no es una maravilla, pero puede ser una buena ayuda. Bowers AR et al. Arch Ophthalmol. 2008;126:657 (acceso libre).

La derivación más importante de las lentes de Fresnel está en el mundo de las lentes intraoculares multifocales. Este tipo de lente intraocular (LIO) intenta suplir el mecanismo enfoque a distintas distancias que se pierde con la presbicia y que una LIO monofocal clásica no resuelve tras operar las cataratas.

LIO trifocal

LIO trifocal difractiva colocada en el saco cristaliniano. Es claro el diseño fresneliano de estas lentes. Vía Ophthalmology Times.

El modelo básico de una LIO difractiva multifocal consiste en una serie de lentes anulares concéntricas, según Fresnel, pero la altura y ancho de cada escalón se va reduciendo hacia la periferia de la LIO; es lo que se llama lente apodizada. Otros modelos alternan escalones más altos con otros más bajos para así tener varios puntos focales. El enfoque de objetos según la distancia depende del punto focal donde caiga su imagen, pero también de la iluminación y el tamaño pupilar.

puntos focales LIO multifocal

Formación de dos puntos focales (flechas blancas) al pasar un haz láser por una LIO multifocal difractiva. Vía domedics.ch.

Otras aplicaciones de las lentes de Fresnel

Hay lentes de éstas en cosas tan banales como esas lupas planas tipo tarjeta pero también en diversos cacharros con componentes ópticos, como reflectores para iluminación teatral o proyectores de diapositivas, transparencias y cine. Los faros de los coches siguen aplicando el principio de Fresnel y ello se reconoce en las líneas de las lunas que cubren sus bombillas.

A mediados de los años 90 comenzaron a venderse televisores con pantalla plana. La “necesidad” de tener pantallas de TV cada vez más grandes chocaba contra la limitación de longitud del tubo catódico. Una primera aproximación a la TV plana fue el modelo de televisor con retroproyección, donde la imagen se generaba en lámparas a relativa poca distancia de la pantalla, la cual estaba tapizada por una lente plana de Fresnel encargada de “enderezar” la líneas de proyección y colimar la imagen hacia la posición del televidente. Este tipo de TV aún tenía forma de cajón, pero significativamente menos profundo que las viejas teles catódicas.

rear projection TV

Televisor “pantalla plana” de retroproyección, el último grito tecnológico de hace 15 años. Éste lo venden de segunda mano por 200$, por si a alguno le interesa.

La reducción de precios de las TV de plasma y LCD, verdaderamente planas y con mejor imagen, sacaron del mercado las TV fresnélicas en los primeros años 2000. Actualmente mandan las teles LED y aquella primigenia pantalla convexa que usamos tantas décadas se ha ido hundiendo hasta las modernas TV de pantalla cóncava que envuelven visual y posesivamente al espectador.

Video que muestra el poder incendiario de una pantalla de Fresnel sacada de una TV de “rear projection”.

El poder focalizador de luz de un panel tipo Fresnel, plano y liviano, lo hace candidato para aprovechamiento de la energía solar. Un rayo solar concentrado así puede alcanzar una temperatura altísima. También se ha usado el sistema en cocinas solares para domingueros ecológicos.

Augustin Fresnel falleció con apenas 39 añitos, de tuberculosis, esa romántica enfermedad que se cepilló a tantas celebrities del s.XIX. Está enterrado en el cementerio parisino de Père-Lachaise, donde también yacen otros personajes de este cuento: su compi Arago, Georges Bizet y Chopin, el famoso tuberculoso que compartió mujer con el primo de Fresnel. Otro enterrado aquí es el profeta homeópata Samuel Hahnemann, en la división 19; es bueno saberlo por si os entran ganas de mear mientras visitáis el cementerio.

Adenda: siguiendo las observaciones de la Dra. Alicia Galán, señalada estrabóloga y próxima autora de la Editorial Kekulé, aclaro que el prisma no endereza el ojo en caso de estrabismo (como puede parecer en la parte final del video anterior), sino que “tuerce la luz” para que la imagen caiga en la fóvea del ojo desviado. Aquí un esquema:

prisma en estrabismo

Efecto de un prisma en la corrección de la visión doble en caso de desviación ocular.

En este ejemplo el ojo izquierdo está desviado hacia adentro (endotropia) por lo que la imagen del objeto observado cae fuera del punto de fijación foveal y se produce doble imagen. Si se coloca un prisma, sea convencional o fresneliano, la refracción del prisma desvía la imagen para que se centre en la fóvea y desaparezca la diplopía. Recordad que un prisma desvía el rayo de luz hacia su base.

“Ceterum censeo Podemus esse delenda”

 

Antonio Valsalva, el inventor del pujo

En esta época tan amante de estadísticas intrascendentes vale la pena recordar efemérides como ésta: los 350 años del nacimiento de Antonio Maria Valsalva, cumplidos en junio de este 2016. Los especialistas de ORL, en especial los otólogos, deben llevarle flores el día del padre a tan insigne médico y anatomista boloñés. Sin embargo, actualmente quizás sea más prodigado en el gremio cardiológico.

El nombre del Valsalva está inmortalizado en la “maniobra de Valsalva”, un ejercicio tan cotidiano que lo aplicamos al mear, peer, defecar, toser o destaparnos los oídos. La maniobra consiste en una espiración forzada contra una vía aérea ocluida, o dicho más sencillo, pujar.

Antonio Pini, alias Valsalva

Valsalva

Antonio Maria Valsalva (1666-1723), retrato de la galería de profesores de la Universidad de Bolonia.

Nació Antonio Maria en Imola, cerca de Bolonia, el 17 de junio de 1666 y falleció por un AVC a los 56 años, el 2 de febrero de 1723 en Bolonia. El apellido de la familia era Pini, pero su padre Pompeo, joyero acomodado, incorporó el topónimo de una posesión familiar de Valsalva.

Se formó en la Universidad de Bolonia, auténtico olimpo de la Medicina de los siglos XVII y XVIII. Considérese que Valsalva fue discípulo de Malpighi, profesor de Morgagni y sucesor de cátedra de Arancio, ahí es na. Si visitáis la sede histórica de la Facultad de Medicina de Bolonia veréis una galería de retratos de sus profesores que es un compendio de la eponimia anatómica.

Sabemos su historia clínica gracias a su amigo y padawan Morgagni, quien presenció en directo un ataque isquémico transitorio en su maestro, manifestado por disartria de pocas horas. Ambos, paciente-profesor y médico-alumno, disertaron conjuntamente sobre qué territorio vascular estaba afectado. También sabemos que Valsalva padeció anosmia, cosa irónica en un investigador de ORL, y que dos años después de su AIT sufrió un ictus masivo que lo dejó en el sitio.

El oído de Valsalva

Su obra más famosa fue De Aure Humana Tractatus, texto fundacional de la anatomía del aparato auditivo. Allí Valsalva da una visión moderna de su estructura y función, incluyendo la división en oído externo, medio e interno. De hecho, los seis capítulos del tratado están divididos en dos para cada división del oído, uno para anatomía y otro para fisiología.

portada valsalva

Portada de las obras de Valsalva editadas póstumamente por su sucesor Morgagni en 1741 (izquierda), que incluye  “De Aure Humana Tractatus”, cuya portada vemos a la derecha.

Describe allí el papel de la cadena de osículos en la audición, el fluido del oído interno, las celdas mastoideas y la función de la trompa de Eustaquio en la igualación de presiones aéreas entre nasofaringe y oído medio. Aquí es donde demostró el efecto sobre el tímpano de sonarse con la nariz tapada, la famosa maniobra que detallaremos más adelante.

texto valsalva

En el capítulo V del tratado Valsalva describe la comunicación aérea entre oído medio y nasofaringe y las implicaciones otológicas de su maniobra

de aure humana

Una de las hermosas ilustraciones originales del “De Aure Humana Tractatus”.

Nota: fue Valsalva quien bautizó la tuba auditiva como tuba eustachiana, en honor a Bartolomeo Eustachio (1513-1574) quien ya había descrito detalladamente el órgano. La inmensa mayoría de los epónimos en Medicina y otras ciencias son puestos a posteriori por autores subsiguientes y no por el propio descubridor/inventor. Ese es el modo lógico, ético, bonito y deseable de tener un epónimo: como un homenaje en reconocimiento de la labor realizada. Por el contrario, que un autor se auto atribuya el epónimo es una muestra de auténtico egocentrismo y vanidad. La cosa es pasable cuando un inventor pone su nombre a una máquina o procedimiento, pero no es de recibo cuando es un descubrimiento, sea de una estructura anatómica, una biomolécula, un microrganismo, signo o enfermedad. Un ejemplo reciente que me escuece en el dartos: el oftalmólogo Harminder Dua describió un plano de clivaje en el estroma corneal profundo, justo sobre la membrana de Descemet; pudo llamar a esa capa simplemente pre-Descemet, pero no, con sus dos pelotas y el turbante lo publicó en el Ophthalmology como capa de Dua. Se habría terminado llamando así seguramente, pero apropiarse para sí de una estructura anatómica (o “artefacto”, en este caso) revela una vanidad exasperante.

Otras contribuciones de Valsalva

El segundo epónimo más conocido es el de los senos de Valsalva, unas dilataciones bulbosas en el nacimiento de la aorta ascendente, en relación con las valvas de la válvula aórtica y punto de nacimiento de las arterias coronarias.

Las tenias de Valsalva son esas tres cintas longitudinales que recorren todo el colon (en el recto son dos). Volviendo al oído, la apertura del receso epitimpánico mastoideo se llama antro de Valsalva y también llevan su nombre los tres ligamentos que sujetan la oreja al hueso temporal y un musculillo del trago.

En el campo clínico, Antonio Maria describió cómo la hemiplejía era contralateral al lado del traumatismo craneoencefálico, comentó la otosclerosis y abogó por un cambio de paradigma más humanitario en el tratamiento psiquiátrico. Reportó la disfagia secundaria a fractura o luxación del hueso hioides, conocida como diafagia valsalviana.

“La Maniobra”

Como dijimos, Valsalva comentó la utilidad de pujar con la nariz tapada para comprobar la permeabilidad tubárica, igualar presiones y también para detectar perforaciones timpánicas. Obviamente lo de pujar no es idea de Antoñito, lo hemos hecho siempre los mamíferos, pues desde el mismo parto hasta las emunciones fecales o soplarse los mocos, todo lleva un Valsalva por medio. Las implicaciones fisiológicas de la maniobra tienen largo alcance.

La maniobra de Valsalva tiene dos componentes: un aumento de presión tóraco-abdominal y una vía aérea cerrada. El aumento de presión corre a cargo de los músculos espiratorios: rectos abdominales, oblicuos mayor y menor del abdomen e intercostales internos. Su contracción presiona el contenido abdominal, desplaza el diafragma hacia arriba y transmite la presión a los pulmones para expulsar el aire.

La vía aérea puede ocluirse en dos niveles: en la glotis, por cierre de las cuerdas vocales, o por arriba de la glotis, mediante boca y nariz cerradas. Las implicaciones en cada caso difieren, pues en el cierre glótico no se afecta la presión tubárico-timpánica.

Lo más importante es el efecto de ese aumento de presión tóraco-abdominal en el sistema cardiovascular. Estos fenómenos se han dividido en cuatro fases:

  • (I) Inicio: el súbito aumento de presión en el tórax eleva brevemente la tensión arterial por compresión aórtica.
  • (II) Continuación: la presión intratorácica mantenida reduce el retorno venoso a través de las venas cavas y aumenta la presión venosa periférica. Al haber menor retorno sanguíneo la tensión arterial va reduciendo progresivamente y ocurre una taquicardia refleja leve.
  • (III) Relajación: el brusco cese de la presión torácica provoca una entrada brusca de sangre en el lecho vascular pulmonar acompañado de un pico de descenso en la presión arterial.
  • (IV) Recuperación: el retorno de la sangre venosa retenida en periferia eleva notoriamente la tensión arterial, que se normaliza en minutos. En esta fase hay un aumento del tono vagal.
fisiología valsalva

Cambios fisiológicos inducidos por la maniobra de Valsalva. El aumento de presión dentro del tronco se transmite hacia la periferia en forma de aumento de presión venosa cefálica y presión intracraneal, protrusión de hernias y dilataciones venosas. Los cambios cardiovasculares se dividen en cuatro fases, según se muestra.

Importancia cardiológica: desde que hay a mano ecocardiogramas ya muchos detalles de la rica y exquisita semiología cardiovascular, incluidos los relativos al efecto del Valsalva, han perdido relevancia, pero la maniobra modifica diversos ruidos cardíacos: en la fase II se reducen los soplos sistólicos aórtico o pulmonar y se apagan 3º y 4º ruidos; en la fase III aumentan los soplos de cavidades derechas y en IV aumentan diversos tipos de soplos por el aumento del gasto.

Lo más útil e importante es que un Valsalva puede, a través de su efecto vagal, detener una taquicardia supraventricular. Un buen pujido frena el ritmo de un corazón desbocado (se entiende, empero, el enfado de un paciente arrítmico al que su médico le dijo que se fuera a cagar).

Importancia extra-cardiológica: la maniobra es extensamente empleada en la exploración clínica de diversas áreas. La hiperpresión abdominal favorece la salida de cosas por los agujeros; por ello es útil en la exploración de hernias abdominales, incontinencia, colpoceles u otros prolapsos pélvicos. El aumento de presión venosa periférica ingurgita lesiones vasculares como varices, malformaciones vasculares o angiomas cavernosos, además de hemorroides y varicoceles.

En oftalmología –barro para casa– esta maniobra pone en evidencia varices orbitarias y comunicaciones anómalas entre órbita y senos paranasales. La presión venosa yugular se transmite hasta la órbita y el ojo, y eventualmente puede reventar delicados capilares retinianos. El resultado es una hemorragia macular o subhialoidea, a veces bilateral.

El peligro de la maniobra de Valsalva que ejercemos a diario en el lavabo es que puede, en desgraciados casos, desencadenar una circunstancia fatal. Puede inducir un síncope vagal en un defecador con delicado sistema cardiovascular, o puede contribuir a la rotura de una malformación arteriovenosa o de un aneurisma cerebral, bien por la hiperpresión venosa de la fase II o por el pico tensional de la fase IV. Más de uno –incluyendo a un profesor mío de la Facultad– ha sido encontrado fiambre sentado en la taza, víctima de una probable muerte por Valsalva.

Quizás las dos semiologías más complejas y apasionantes son la cardiovascular y la neurológica. Recuerdo los dos buenos libros con los que estudié la cardíaca: “Semiología y orientación diagnóstica de las enfermedades cardiovasculares” de Caíno-Sánchez y la inmejorable “Exploración clínica del corazón” de Pedro Zarco (1929-2003).

“Ceterum censeo Podemus esse delenda”

¡Acontecimiento! Nace la Editorial Científica Kekulé

Hoy publico tres anuncios que me resultan de sumo agrado. El primero, más bien banal, es que la presente entrada es la número 100 de este blog y también su tercer aniversario de trayectoria, desde su aparición el 29 de abril de 2013 con un escueto post. No es importante pero al ego bloguero le gusta conmemorar este tipo de efemérides personales.

El segundo anuncio es el inicio de actividad de un nuevo sello editorial dedicado a la publicación científica en formato digital, y del cual soy uno de sus orgullosos fundadores. ¡Olé!

kekule_isologo_ident

Isologotipo de Kekulé Editorial, imitando una fórmula, elemento común a todas las ciencias duras.

La editorial científica Kekulé

Nos hemos confabulado mi colega oftalmóloga Estrella Fernández, la arquitecta/diseñadora Marga Montoya y este minúsculo médico ilustrador para montar tan novedosa empresa.

¿Por qué nos metemos a publicar libros científicos? En este país contamos con excelentes profesionales, gente de primer nivel que estudia, investiga y se parte el lomo trabajando y adquiriendo una considerable experiencia. Estos especialistas no suelen tener demasiadas oportunidades de publicar buenos libros a través de las grandes editoriales y deben conformarse con pequeñas monografías autoeditadas o morir en publicaciones de sociedades y congresos, no siempre con la mejor pulcritud editorial. La mayoría de estas obras no vuelven a ver una segunda edición…

En este nuevo sello queremos ofrecer a nuestro expertos locales una vía para difundir sus obras con un respaldo editorial adecuado, serio, cuidado y además abocado al inmenso potencial didáctico de las nuevas tecnologías soportadas en el formato de libro electrónico. La cantidad de contenidos enriquecidos que se pueden incluir en un moderno ebook y su fácil acceso en cualquier dispositivo lo convierten en el medio ideal para el aprendizaje científico.

La otra desventaja de los libros impresos o electrónicos de las grandes casas editoriales es su precio abultado, sin duda justificado pero que sobrepasa el dintel de gasto de muchas personas en formación. En la medida de lo posible intentaremos ajustar los precios de nuestras publicaciones, aprovechando el ahorro de gastos de un libro que no requiere impresión, distribución y venta física.

Hay más información disponible en nuestra web de presentación: kekulebooks.com.

August Kekulé, el auténtico “señor de los anillos”

¿Por qué se llama así la Editorial? A nuestros lectores científicos, en especial químicos, no hace falta darles mayores explicaciones. Pero como muchos asiduos de este blog son de formación médica (siempre me lamento de que Medicina sea un grado técnico superior hipertrófico más que una carrera científica) y muchos no habrá oído o no recordarán al profesor Kekulé, prefiero hacer una breve reseña sobre él.

heinrich_von_angeli_-_friedrich_august_kekulc3a9_von_stradonitz

Retrato de August Kekulé. Óleo de Heinrich von Angeli de 1890, Alte Nationalgalerie, Berlin (vía Wikimedia)

Friedrich August Kekulé von Stradonitz (Darmstadt, 1829 – Bonn, 1896) fue un importante químico alemán que tiene el honor de ser el padre fundador de la química orgánica. En su juventud parecía destinado a hacer carrera artística pues tenía gran dominio del dibujo y de hecho comenzó a estudiar Arquitectura, pero se cruzó en su camino Justus von Liebig, otro titán de la química del s.XIX, y arrastró a Kekulé a cambiar de carrera. Se movió por diversas universidades como estudiante y profesor: Giessen, Heidelberg, París, Chur, Londres, Gante y finalmente Bonn, donde hizo la etapa más larga de su trayectoria.

¿Qué importancia tienen los trabajos de Kekulé? Para mediados del s.XIX se conocía la fórmula empírica de numerosos compuestos, es decir, cuántos átomos de cada elemento había (p. ej. propano es C3H8 o glucosa C6H12O6) pero se desconocía si había algún orden en los átomos dentro de la molécula o ésta era un amasijo atómico sin estructura. Kekulé reunió la evidencia acumulada y sacó a relucir su vena arquitectónica: propuso un sistema de construcción molecular donde los átomos se unían unos con otros a través de enlaces y donde un átomo de cada elemento podía hacer un número específico de enlaces. He aquí los conceptos de valencia, enlace covalente y el esquema de átomos unidos por palitos que todos tenemos en la cabeza actualmente. Kekulé fue el principal abanderado de esta nueva teoría de la estructura química, pero a ella contribuyeron muchos, como Couper, Odling, Wurtz o Erlenmayer (sí, el del matraz).

Don August no se detuvo aquí, sino que en 1857 publicó que el carbono tenía una valencia de 4 y también la capacidad de unirse a otros átomos de carbono formando cadenas. Ello significó la fundación de la Química Orgánica como rama por derecho propio.

En 1865 descubrió el enigma del benceno, cuya fórmula empírica C6H6 indicaba la presencia de insaturaciones a pesar de lo cual el benceno era un compuesto muy estable. La solución certera de Kekulé fue disponer los carbonos en forma de anillo hexagonal con enlaces simples y dobles alternantes. Otro melón abierto, el de la química de los anillos aromáticos y posteriormente de los anillos heterocíclicos tan ubicuos en la química de la vida.

monitos

Versión cómica del anillo de benceno del prof. Kekulé publicada por sus alumnos, donde los carbonos son monos haciendo un rondo. Esta parodia guarda relación con el famoso “sueño de Kekulé”.

En 1890 don August fue agasajado por los 25 años de su descubrimiento sobre el benceno y allí el anciano profesor de barba bífida contó la famosa anécdota de los sueños que le inspiraron sus teorías: tras quedarse traspuesto soñó que los carbonos se cogían unos a otros en cadenas y giraban formando un círculo, como una serpiente que muerde su cola. En relación con esta revelación onírica hay una preciosa cita de Kekulé sobre la creatividad y la Ciencia, la cual podéis leer en la web de la Editorial Kekulé.

Queda claro que adoptamos el nombre de este científico como un homenaje, ya que sus aportes permitieron el progreso de la química orgánica y, por extensión, de la bioquímica, la biología molecular y la farmacología.

¿Qué hacemos en la Editorial Kekulé?

Volviendo al tema principal, nuestro objetivo es seleccionar originales de calidad (es decir, no incluiremos libros “por encargo” bajo nuestro sello editorial) y proporcionarles una maquetación digital cuidada, aderezada con contenidos enriquecidos como videos, animaciones, diapositivas, voz, cuestionarios o interactividad. La idea es que estas publicaciones puedan actualizarse y tener ediciones sucesivas. Así, si la cosa progresa, ser un autor publicado por Kekulé será para fardar de ello…

Nos interesan libros técnicos, libros para estudiantes universitarios y para formación postgradual. Nos interesan libros de actualidad, sobre avances en los que aún no hay demasiada literatura, pero también libros docentes, muy pedagógicos y bien escritos. También nos interesa, ¡cómo no!, la divulgación científica. Avisados estáis, potenciales autores.

Para más información sobre nuestra línea editorial y los servicios que ofrecemos podéis consultar el apartado correspondiente en la web: Información para los autores.

Tercer anuncio, primer libro

Lo siguiente tampoco es moco de pavo: el primer ebook que vamos a publicar es el manual “Cómo preparar presentaciones en Ciencia y Medicina”, escrito por mí mismo, ¡chúpate esa mandarina!

Conocido es que una de mis cruzadas es ayudar a mejorar el estilo y el contenido a la hora de hablar en público para optimizar la transmisión de conocimientos y, muy especialmente, para que el público no desee morir por culpa del conferenciante. Esto queda más que reflejado en numerosos artículos de este blog.

bannerpresentaciones

Tiempo tendré de comentar más sobre este manual, pero adelanto que es un producto de la experiencia personal, primero como asistente a congresos, después como orador y por último como asesor de colegas. Está eminentemente orientado hacia la actividad científica a diferencia de la ingente bibliografía dedicada al mundo empresarial y al business, pues no da igual exponer una tesis doctoral que un proyecto para mejorar las ventas de electrodomésticos.

En su momento anunciaremos cuando esté disponible. Paciencia.

NOTA: lo cierto es que cuatro años antes de la publicación de Kekulé sobre el benceno, que tanta fama y prestigio le otorgó, otro químico ya había resuelto el enigma por su cuenta. Johann Josef Loschmidt, austro-checo contemporáneo de Kekulé y también de espesa barba hendida, escribió un manual de química donde aparecía una estructura molecular para el benceno muy parecida a la de Kekulé. También calculó el número de partículas en un mol de una sustancia, constante mejor conocida como número de Avogadro.

Lo que pasó es que Loschmidt publicó sus estudios en una monografía casera de escaso recorrido mientras los otros publicaron en mejores sitios. Así lo que debieron ser sus méritos pasaron a ser epónimos de otros.

He ahí la importancia de publicar en serio, con el respaldo de un sello editorial como dios manda, leñe.

La romántica historia del Schistosoma

Schistosoma mansoni

Schistosoma mansoni en microscopía electrónica de barrido, mostrando al macho con sus ventosas oral y ventral, y en la parte inferior vemos a la fina hembra asomando del canal ginecóforo donde vive protegida. Vía phenomena.nationalgeographic.com.

Los textos de parasitología están llenos de personajes cinematográficos. Criaturas extrañas como de un universo de ciencia ficción: nematelmintos, platelmintos, flagelados, amebas, protozoos varios, huevos eclosionando, larvas reptantes, ácaros, insectos vectores, etc. Cada uno con sus armas secretas y sus sofisticados sistemas de contraespionaje frente al sistema inmunitario del hospedador, que les permiten medrar dentro del ser parasitado a cambio de causarle enfermedad, desde persistentes cagarrias hasta condiciones deformantes o mortales.

Pero dentro de este violento panorama también hallamos una historia diferente, un caso de auténtico amor eterno en las parejas de esquistosomas. Estos pequeños gusanos de 1 cm de longitud que habitan dentro de más de 200 millones de personas son una auténtica curiosidad biológica por su ciclo de vida, su morfología y el modo en que interaccionan con el hospedador.

Varias especies son capaces de infectar al ser humano, pero de aquí en adelante me referiré sólo al Schistosoma mansoni, con quien estoy más familiarizado por mi origen caribeño.

La cópula perpetua del Schistosoma

Los esquistosomas son de la clase de los tremátodos (o trematodos, sin acento, como sale en el DRAE), un tipo de gusanos planos. El S. mansoni vive en las venas del sistema porta hepático, desde las vénulas del intestino, pasando por las venas mesentéricas hasta los sinusoides venosos del hígado (aquí un impresionante vídeo de cómo pululan en las venas). Usa sus dos ventosas para adherirse a la pared de los vasos y no ser arrastrado por la corriente circulatoria mientras se alimenta, esencialmente tragando eritrocitos. En estas venas vive y en ellas se echa pareja y comienza a fabricar huevos.

pareja de esquistosoma

Esquistosomas aparejados. El gordo macho recibe en su interior a la fina hembra, insertada a modo de salchicha de hotdog. En esta cópula monógama permanecen la mayor parte de sus vidas. Vía dailyparasite.tumblr.com.

A diferencia de otros tremátodos que son hermafroditas, los esquistosomas tienen sexos separados y, además, un notabilísimo dimorfismo sexual. El macho es grueso y corpulento, mientras la hembra es grácil y estilizada. El cuerpo del macho tiene una hendidura a lo largo del vientre, llamada canal ginecóforo, donde se aloja la hembra. Un macho y una hembra forman una pareja estable y monógama. Permanecen así abrazados, la hembra abrigada por el macho en permanente copulación durante la mayor parte de su vida. Son bichitos bastante longevos que viven un promedio de 10 años, pero pueden alcanzar los 40 años de vida.

Para hacer más bonito el cuento, el macho no solo protege con su robusto cuerpo a su elegante señora, sino que se toma el extenuante trabajo se remontar a contracorriente las venas mesentéricas hasta llegar a los vasos más próximos a la mucosa intestinal, para que su hembra descargue los huevos. Todo un caballero.

Este follador profesional tiene de 4 a 8 testículos, a veces más y falta que le hacen. La hembra tiene un solo ovario y un oviducto, pero es capaz de generar una cantidad ingente de huevos. Otra curiosidad de los esquistosomas es que carecen de ano (cosa muy conveniente cuando se está copulando todo el día), de modo que regurgitan los desechos de su alimentación. La hembra traga 10 veces más sangre que el macho a pesar de que solo pesa un tercio de éste, además de tomar nutrientes directamente del macho. Así, la hembra requiere del macho tanto para complementar su alimentación como para lograr su maduración sexual.

ciclo de vida de Schistosoma mansoni

Así es el ciclo de vida de Schistosoma mansoni en las cálidas aguas de ríos y lagunas del trópico. (Clic para ver en tamaño completo.) Imagen original de Ilustración Médica.

Una biografía compleja

Sí, su ciclo de vida es complicado porque los esquistosomas tienen reproducción mixta sexual y asexual con varios estadios evolutivos y dos hospedadores: un huésped intermediario en los caracoles de agua dulce (específicos para cada especie de esquistosoma) y un huésped definitivo en mamíferos que en el caso de S. mansoni es eminentemente el ser humano. Recordemos que se entiende por huésped definitivo aquel donde los parásitos adultos fornican y se reproducen.

Habíamos dejado a la pareja poniendo sus huevos en la mucosa intestinal, con la intención de que los huevos caigan en la luz del intestino y sean expulsados con las cacas. Con suerte estas cacas alcanzarán un río u otra fuente de agua dulce donde el huevo se abre y deja salir una larva ciliada llamada miracidio que nada hasta encontrar un caracol al que infectar (en el caso del S. mansoni el caracol es del género Biomphalaria). Dentro de este hospedador intermediario el miracidio se convierte en esporoquiste, el cual se multiplica asexualmente de manera numerosa.

Siempre pensamos en la enfermedad humana, pero el pobre caracol también ve carcomida su salud por efecto del esquistosoma. Los esporoquistes abandonan el caracol convertidos en otro tipo de larva, cabezona y con cola bifurcada, llamada cercaria. Es la cercaria quien penetra en el ser humano a través de la piel del incauto bañista que disfruta de la charca, con lo buena que está el agua y el calorcito que hace. Ya dentro del huésped humano la cercaria muta a esquistosómulo y finalmente crece hasta gusano adulto.

Bilharzia

La esquistosomiasis también se conoce como bilharzia o bilharziosis, en honor al alemán Theodor M. Bilharz (1825-1862), pionero de la parasitología quien descubrió estos gusanos cuando trabajaba en Egipto. El nombre de Schistosoma, que significa “cuerpo hendido”, fue introducido por Weinland en 1858 y el apellido es tributo a Patrick Manson (1844-1922), insigne tropicalista escocés.

La enfermedad tiene una forma aguda conocida como fiebre de Katayama, más frecuente cuando la primera infección ocurre en un adulto, pero la forma más frecuente de la esquistosomiasis es una lenta evolución crónica con formación progresiva de granulomas por los huevos y formas inmaduras del parásito.

En el caso de S. mansoni estos granulomas afectan al hígado y al sistema de la porta conduciendo a la potencialmente mortal hipertensión portal. También causa trastornos intestinales, anemia y en ocasiones neumonitis o hipertensión pulmonar.

Bilharz y Manson

Theodor Bilharz (izquierda) y Patrick Manson (derecha), impulsores de la parasitología en el siglo XIX.

Un gusano evasor

Este epíteto es aplicable a cualquier defraudador de Hacienda de los que no dejan de aparecer en las noticias, pero aquí me referiré a las artimañas de las que se vale el esquistosoma para eludir el ataque del sistema inmunológico y vivir tan pancho en el hospedador.

Como dijimos antes, los granulomas se forman alrededor de los huevos y parásitos jóvenes, y es que los gusanos adultos logran vivir en relativa paz con el hospedador, casi en relación de comensalismo. Es como aquellos vecinos decentes que serían entrañables si no fuera porque tienen hijos vándalos y alborotadores que joden el barrio.

Los huevos retenidos en los tejidos, las cercarias y los esquistosómulos carecen de los sofisticados mecanismos para esconderse del sistema inmunitario y por ello generan la reacción que conduce a la enfermedad.

En cambio los Schistosomas adultos se esconden de la vigilancia inmune de una forma ingeniosa: se rebozan con proteínas del propio huésped, de manera que quedan disfrazados de componentes humanos y evitan ataques. También descaman antígenos para que los anticuerpos y los linfocitos vayan a por ellos en vez de atacar al parásito, así los misiles del sistema inmune persiguen las falsas dianas en vez del blanco principal. Por otra parte segregan enzimas que neutralizan los radicales libres generados por leucocitos y proteasas que inactivan a anticuerpos, factores del complemento y otras moléculas que puedan dañar su integridad. Una vez fallecido, el cuerpo inerme del parásito puede generar granulomas.

Sinceramente, si existiera la reencarnación no me molestaría volver a la vida en forma de Schistosoma, es un bicho que siempre me ha dado sana envidia. Recorre mundo en su juventud, pululando en el agua y haciendo Erasmus en un molusco, ya maduro vive en un eterno abrazo con su pareja adorada, literalmente nadando en la comida que toman sin esfuerzo, a salvo de los peligros del mundo exterior y de la policía local que no los tocan. Parece una existencia feliz y pacífica; como diría Spock, una larga y próspera vida.

Existen otros bichujos que ejercen la cópula perpetua como modus vivendi, como los nemátodos de la familia Syngamidae que incluye al Syngamus trachea o al Mammomonogamus laryngeus, ambos parásitos de la vía respiratoria de aves y mamíferos. Aquí la hembra es grande y el macho es un pequeño accesorio pegado a ella. El nombre de los singámidos viene de los términos συν (junto) y γάμος (pareja, matrimonio), destacando la unión conyugal de estos seres. Lo del fornicante Syngamus recuerda la acepción caribeña de ‘singar’ con la que se indica la acción coital. ‘Singar’ puede relacionarse con singar/singlar, navegar remando (de etimología noreuropea), o quizás sea derivación de chingar, vocablo de origen caló.

Un señor llamado Stent

Aneurisma de aorta torácica descendente tratado mediante un estent intravascular. Imagen de Akin I., Kische S. et al. vía PubMed Central.

A casi todo el mundo le suena stent por los tubitos que se ponen en las arterias coronarias y otros vasos en trance de obstrucción para restituir la circulación, aunque las aplicaciones de estas prótesis son variadísimas en diferentes campos de la Medicina. Menos popular es el origen de la palabra stent, pues no es un simple anglicismo sino que se trata de un epónimo derivado de Charles T. Stent.

El término proviene, pues, de un nombre propio que se transformó en un nombre común. Un destino compartido también, entre otros, por Girolamo Cardano o François Barrême, con sus apellidos inmortalizados en el artefacto del cardán y el listado de cálculo del baremo, respectivamente.

La historia del desarrollo de los stent va desde las selvas tropicales del sudeste asiático, pasando por la silla del dentista, los cables eléctricos submarinos y los cirujanos de la Primera Guerra Mundial, hasta llegar a la moderna radiología intervencionista.

Llenando la boca de látex

La cosa empieza con la gutapercha, un tipo de látex extraído de árboles del género Palaquium, oriundos de Malasia. Este plástico es el isómero trans del 1,4-poliisopreno (el caucho es su isómero cis y proviene de otro tipo de árbol). Durante el s.XIX la gutapercha se popularizó como material industrial polifacético para fabricación de objetos, aislamiento eléctrico o impermeabilización, tal como se usan ahora los plásticos sintéticos. (Ver aquí algunos posts del profesor Yanko.)

Un dentista llamado Edwin Thomas Truman (1818–1905) inventó un sistema optimizado de preparación de la gutapercha para emplearla en su oficio, por ejemplo en rellenos dentales o piezas protésicas. Truman patentó su procedimiento en 1848 (ver aquí) y tan bien funcionó que años después se usó para recubrir los cables submarinos trasatlánticos de transmisión telegráfica. Actualmente la gutapercha sigue siendo un material empleado en endodoncia.

La pasta de Charles Stent

Charles Thomas Stent (1807-1885), dentista inglés inventor de la pasta de moldeado para impresiones dentales posteriormente usada en otros campos quirúrgicos. Imagen vía Circ Cardiovasc Interv, 2011.

En la época de Truman también se intentó usar la gutapercha para hacer moldes de impresiones dentales, pero no funcionaba demasiado bien pues el material sufría retracción al enfriarse y solidificarse, de modo que la huella dental no quedaba fiel. El otro modo de hacer impresiones dentales era con yeso, cosa bastante engorrosa de usar dentro del hocico.

Aquí aparece Charles Thomas Stent (1807-1885), un dentista inglés que al igual que Truman llegó a ser odontólogo de la Casa Real británica. En la década de 1850 trabajó en una nueva pasta para impresiones dentales a partir de gutapercha mezclada con sebo (estearina, para ser finos), talco como agente de carga y unas gotitas  de colorante rojo. Este flamante material de Stent resultó un éxito odontológico y el señor Stent creó una compañía para producir y comercializar el producto. También fabricó un brazo articulado para aplicar su pasta de moldeado. Falleció a los 78 años de carcinoma hepático y su empresa siguió en manos de sus hijos.

Actualmente las impresiones dentales se obtienen usando pasta de alginato o de polisiloxanos (silicona, para los profanos), pero el invento de Stent fue muy relevante en su campo.

marca stent

Sello de la marca de material moldeable dental fundada por Charles Stent y sus hijos. Muestra las siluetas de las clásicas cucharas para impresiones dentales.Imagen vía Circ Cardiovasc Interv, 2011.

Del material de Stent al material de stent

J.F. Esser

Johannes Fredericus Samuel Esser (1877-1946), cirujano plástico además de campeón de ajedrez y millonario empresario y marchante de arte, un partidazo. Fuente: Eur J Plast Surg, 2009.

Esto pasó durante la animalada de la Primera Guerra Mundial. Un cirujano plástico natural de Leiden, Jan Fredericus Esser (1877-1946) que durante la guerra ejerció en Moldavia y Viena, se curtió con más de 700 intervenciones en caras destrozadas por el combate y publicó su experiencia en el Annals of Surgery de marzo de 1917 (Studies in plastic surgery of the face, ver aquí el original con su galería de horrores). Es lo bueno de la ciencia, un médico holandés que trabajaba en el lado austro-húngaro publicó su aportación en un revista anglosajona, sin importar bandos.

Esser empleó la pasta dental de Stent como molde para sujetar injertos cutáneos tipo Thiersch en sus procedimientos reconstructivos, especialmente en aquellos orales, mandibulares y de párpados. Es un excelente principio quirúrgico cuando se usan injertos de piel o mucosas: fijarlo lo mejor posible al contorno de la zona receptora para evitar su contracción, combado o formación de espacios muertos. Esto se sigue haciendo mediante empaquetamiento sujeto con suturas, puntos transfixiantes, conformadores o dispositivos de presión negativa.

Esser

Figura de la publicación de Esser de 1917 en Annal of Surgery, mostrado el uso del material de Stent en la reconstrucción del mentón. Vía PubMed Central.

El material de Stent esterilizado y moldeado permitía a Esser mantener estirados los injertos en esas zonas de anatomía compleja. En su artículo se refiere al material como “mould of dentical mass (Stent’s)” y de allí en adelante siempre lo escribe como stent con minúscula. Hay que recordar que esta pasta era un producto comercial vendido bajo la marca “Stent”, así que más que un epónimo tergiversado, el stent con minúscula corresponde a ese frecuente fenómeno donde una maca registrada pasa a ser nombre común como sucede con támpax, clínex, cocacola, jacuzzi, maicena, chupachups, pladur, aspirina o bótox.

A partir de entonces se vinculó el concepto de “molde quirúrgico” con la palabra stent y tal concepto fue difundiéndose en diversas especialidades quirúrgicas para referirse tanto a piezas externas para sujetar injertos como a piezas internas para mantener abiertos agujeros y conductos, independientemente del producto empleado, fuera un material termoplástico, polietileno, goma o teflón. Así en los años 50 y 60 se publicaron stents para vía biliar (1, 2) y en los 70 para vía urinaria (3) y aparato reproductivo. Actualmente no hay casi sistema de conductos en la anatomía donde no se haya probado algún tipo de stent.

(Aprovecho para comentar que los stent de conducto lacrimonasal colocados mediante radiología son una puta basura. Me siento obligado a decirlo como cirujano de vía lacrimal que ha tenido que explantar un ingente número de ellos y lidiar con el estado en que quedan estas vías tras llevarlos. Ya está, ya lo he dicho.)

Stents vasculares, las reinas de la fiesta

Alexis Carrel

Dr. Alexis Carrel (1873–1944), portada de la revista Time de septiembre de 1935.

Sin duda el área donde más ha influido la tecnología de las endoprótesis es en la angiología a través de la radiología intervencionista. Actualmente existen múltiples modelos de stents auto-expansibles para implantar mediante catéter en arterias con obstrucción ateromatosa, trombos, disecciones o dilataciones aneurismáticas.

Antes de que se planteara el concepto quirúrgico de stent la idea ya había sido ensayada en 1912 por Alexis Carrel (1873–1944), Nobel de Medicina y prócer de la cirugía vascular y de trasplantes, quien usó tubos de vidrio parafinado dentro de anastomosis aórticas experimentales.

Charles Dotter

El radiólogo Charles Dotter en un artículo de la revista Life de agosto de 1964 sobre su éxito en la angioplastia. Sus inquietantes gestos quizás se relacionan con su apodo de Crazy Charly.

Quien dio el mayor impulso al stent vascular en su concepto actual fue el radiólogo Charles Dotter (1920-1985), alias Crazy Charly, padre del cateterismo cardíaco y de la angioplastia con balón (de la que el año pasado se cumplió su 50 aniversario). En 1983 publicó el uso de una endoprótesis vascular espiral para mantener permeable la luz del vaso (4). En 1996 R.L. Feldman usó un modelo de stent coronario para aplicarlo en neurorradiología, tanto en circulación carotídea como vertebrobasilar (5,6).

Mejor ‘estent’ que ‘stent’

Esta palabra ha traído cola entre los lingüistas de habla inglesa, pues según otras teorías la etimología de stent no nace del apellido del citado dentista sino que provendría de un término escocés medieval que significa ‘estirar’ o ‘extender’ (aplicado por ejemplo a las redes de pesca), derivado del latín ‘extentus’ o quizás relacionado con ‘stint’, palabra inglesa para ‘restringir’.

Aunque a lo largo de este artículo he usado el anglicismo stent con su correspondiente cursiva, la Real Academia ha incorporado la palabra al diccionario con su grafía española: estent y su plural estents. De modo que éste debería ser el uso correcto cuando escribamos en nuestra lengua. También deberían evitarse expresiones como ‘stenting’ o ‘stented’ si no estamos hablando en inglés.

Lecturas recomendadas:

  • Roguin A. Stent: The man and word behind the coronary metal prosthesis. Circ Cardiovasc Interv. 2011;4:206.

  • Ambekar S1, Nanda A. Charles Stent and the mystery behind the word “stent”. J Neurosurg. 2013;119:774.

  • Mulliken JB, Goldwyn RM. Impressions of Charles Stent. Plast Reconstr Surg. 1978;62:173.

  • Ring ME. How a dentist’s name became a synonym for a life-saving device: the story of Dr. Charles Stent. J Hist Dent. 2001 Jul;49(2):77.

  • Iqbal J, Gunn J, Serruys PW. Coronary stents: historical development, current status and future directions. British Medical Bulletin, marzo 2013.

  • Hilbert J, Hoenig JF. The plastic surgeon Johannes Fredericus Samuel Esser (1877 to 1946), M.D., D.M.D. and his unknown period during 1917 and 1925 in Berlin, Germany. Eur J Plast Surg. 2009:32;127.