VI. CALOR Y FRÍO EN MEDICINA

EL CALOR y el frío han sido usados para propósitos médicos durante siglos. Desde la antigñedad se recomendaba el uso del calor para algunas enfermedades (baños de aceite caliente o en aguas termales), mientras que para otras enfermedades se recomendaba la aplicación de sustancias frías. La controversia sobre estos tratamientos subsiste hasta nuestros días; sin embargo, ha habido progresos debidos a la colaboración entre médicos, físicos y pacientes.

La termometría es la parte de la física que se encarga de la medida de la temperatura, mientras que la termografía es la parte de la medicina que se encarga de hacer un registro gráfico de la temperatura del cuerpo humano que puede usarse en el diagnóstico y la terapia del calor; mientras que la criogenia y la criocirugía son términos que se refieren a los usos del frío.

Para entender lo que es la temperatura físicamente, recurriremos a un modelo molecular: las moléculas que componen la materia están en movimiento incesante, caracterizadas por una cierta cantidad de energía cinética o energía de movimiento que pueden trasmitir a otras moléculas a través de choques; esta energía está relacionada directamente con la temperatura, ya que ésta será mayor cuando los choques de las moléculas entre sí aumenten.

De hecho, se conocen cuatro estados de la materia: sólido, líquido gaseoso y plasma. El sólido está caracterizado por tener forma propia, mientras que el líquido y el gaseoso toman la forma del recipiente que los contiene. El plasma es un estado en el que las partículas se encuentran altamente ionizadas; ejemplos de esto serían el interior del Sol, las estrellas o el gas interestelar.

Para poder elevar la temperatura de un cuerpo, es necesario imprimirle energía cinética a sus moléculas. Por ejemplo, cuando se añade suficiente calor a un sólido, éste se funde, pasando al estado líquido, y llega a gas al aumentar su temperatura. Si se continúa añadiendo temperatura el gas se comienza a ionizar.

Mientras añadimos energía, y ésta es en forma de energía cinética de modo que el movimiento de las moléculas aumenta, hablamos de aumentar el calor, pero también es posible lo contrario: restar energía, en cuyo caso hablamos de enfriar el cuerpo.

Cuando nos referimos a bajas temperaturas entramos a la criogenia. El límite de esta región es el "cero absoluto" o cero grados en la escala de Kelvin, temperatura a la cual las partículas no tienen energía cinética, por lo que, en principio, no existe el movimiento.

La temperatura del cuerpo humano, en general, es medida utilizando termómetros ya sea orales, anales o de contacto con la piel. También pueden ser electrónicos, de mercurio, de alcohol, etcétera. Una forma muy común de comparar la temperatura del cuerpo es simplemente colocar la mano sobre la frente de otra persona y comparar su temperatura con la nuestra. Éste es un método muy primitivo para poder comparar la temperatura, pero es efectivo.

La temperatura del cuerpo humano varía entre los 34° y los 42°C, por lo que un termómetro para medir la temperatura ambiente no es lo adecuado para el cuerpo humano. Cuando se usa un termómetro electrónico, la lectura es muy rápida, mientras que si el termómetro es de mercurio (el más común), hay que esperar el tiempo suficiente para que la lectura sea la correcta, aproximadamente 3 ó 4 minutos, de otra manera no es confiable. Otros dos dispositivos muy usados para medir la temperatura o cambios en la temperatura del cuerpo humano son el termistor y el termopar.

Un termistor es, una resistencia cuyo valor varía de acuerdo con la temperatura; es tan sensible que con él pueden medirse cambios de temperatura de hasta 0.01°C. En general, en la práctica médica los termistores son colocados en la nariz de los pacientes para registrar la temperatura del aire que entra y compararla con la del que sale; al aparato completo se le conoce como neumógrafo. En los niños de pocos días de nacidos que presentan problemas respiratorios es necesario tener el registro permanente de esta función, ya que se puede presentar un problema de apnea y causar la muerte.

Un termopar consiste de la unión de dos metales diferentes entre los cuales existe un voltaje que cambia directamente con la temperatura; es decir, al aumentar la temperatura aumenta el voltaje en forma proporcional. Dependiendo del tipo de metales que se usen, pueden medirse diferentes intervalos de temperatura, en particular cuando se usan cobre y constantán (aleación de cobre y níquel), se pueden medir temperaturas entre -190 y 300°C. Los termopares pueden construirse tan pequeños que es posible medir la temperatura de células individuales; la precisión dependerá del aparato con el que se mida.

Es conveniente usar dos uniones metálicas, una de ellas a 0°C (para mantenerla a esta temperatura basta con sumergirla en hielo con agua), respecto a la cual se hace la lectura.

Las medidas de la temperatura de las diferentes partes del cuerpo humano indican que ésta varía prácticamente de punto a punto, dependiendo de múltiples factores tanto externos al cuerpo como internos; el flujo sanguíneo cerca de la piel es el factor dominante.

El mapa de la temperatura corporal se conoce como termograma. Y se usa en diagnósticos de cáncer principalmente, ya que éste se caracteriza porque sus células se encuentran a temperaturas relativamente altas respecto a las restantes; la temperatura en la piel, sobre un tumor (que puede ser interno), es 1°C arriba del promedio.

La termografía también se usa frecuentemente en el estudio de la circulación de la sangre, principalmente en la cabeza, ya que diferencias en la temperatura entre los lados derecho e izquierdo son indicativas de problemas circulatorios.

Los beneficios terapéuticos del calor son conocidos hace siglos: los baños de agua caliente son muy relajantes, el calentar una cierta área del cuerpo provoca una aceleración en el metabolismo, produciendo vasodilatación e incremento en el flujo sanguíneo, lo que resulta benéfico para piel dañada.

Físicamente, el calor es transferido por conducción, radiación y convección. En los cuerpos sólidos la trasmisión se lleva a cabo por conducción. Los buenos conductores de calor suelen serlo también de electricidad. En la trasmisión por conducción dos objetos que se encuentran a diferentes temperaturas deben estar en contacto, el calor pasa del cuerpo caliente al cuerpo frío, y el calor total transferido depende del área de contacto, tiempo de contacto, diferencia de temperatura, y conductividad térmica de los materiales; por ejemplo, una cuchara metálica que se expone a una flama se calienta rápidamente hasta el extremo opuesto, a tal grado que es imposible sostenerla sin quemarse, mientras que una de madera se quema antes de que se caliente el extremo opuesto. A los malos conductores se les conoce como aislantes. Los aislantes térmicos también son aislantes eléctricos.

La transferencia de calor por conducción es aplicada en medicina a superficies en forma local; por ejemplo, la aplicación de plasmas de parafina caliente: la circulación sanguínea distribuye el calor que penetra en la piel en esta zona, y se usa en el tratamiento de neuritis, artritis, contusiones, sinusitis y otras enfermedades.

Un líquido o un gas en contacto con una fuente de calor, transportan el calor por convección ya que las capas calientes del fluido tienden a subir provocando que las capas frías bajen y tengan contacto con la fuente de calor. Para que la convección se lleve a cabo es necesaria la presencia de materia, a diferencia de la radiación, que se realiza aun en ausencia de materia.

La radiación es la transferencia de calor de un cuerpo caliente a sus alrededores, el ejemplo clásico es el Sol, o una llama de gas. El calor de radiación se usa para calentamiento superficial del cuerpo, por ejemplo con lámparas incandescentes. La radiación infrarroja (radiación con longitudes de onda entre 800 y 40 000mm) tiene una penetración en la piel de aproximadamente 3 mm, e incrementa la temperatura de la superficie; generalmente se usa para los mismos problemas que el calentamiento conductivo, pero exposiciones prolongadas pueden causar lesiones a la piel.

Cuando el problema es de inflamación de un hueso, una neuralgia o bursitis, por ejemplo, se usa la diatermia, que consiste en pasar corriente eléctrica de determinada frecuencia a través del cuerpo, el calor producido de esta manera aumenta al incrementarse la frecuencia de la radiación, la cual puede ser de onda corta (longitud de onda del orden de 10 m) o bien encontrarse en el intervalo de las microondas (longitud de onda del orden de 10 cm). Hay dos métodos diferentes para transferir esta energía al cuerpo; en uno, la parte del cuerpo que va a ser tratada se coloca entre dos placas metálicas que actúan como electrodos, como se ilustra en la figura 17 (a). Los diferentes tejidos del cuerpo reaccionan de diversas maneras a las ondas, de modo que debe tratarse de manera diferente cada problema.

El segundo método de transferencia de energía al cuerpo es por inducción magnética, lo que se logra colocando una bobina que rodee la parte del cuerpo que se va a tratar (una bobina no es otra cosa que un alambre enrollado por el cual pasa corriente), como se muestra en la figura 17 (b).

También puede usarse ultrasonido para calentamiento de partes internas. Este produce un efecto de micromasaje ya que se trata de ondas mecánicas y no electromagnéticas.

Desde la década de los setentas se comenzó a usar la radiación combinada con el calor en el tratamiento de algunos tumores cancerosos con muy buenos resultados.

Criogenia es la ciencia y la técnica de producir muy bajas temperaturas. La historia de la criogenia data de 1840 en que se usó el frío (hielo) para el tratamiento de la malaria; en 1877 se logró licuar aire (-196°C) y en 1908 se licuó helio (-269°C). Uno de los problemas más difíciles de resolver fue el de guardar los líquidos a estas temperaturas, ya que por convección o por radiación aumentaban fácilmente su temperatura. Este problema fue resuelto por James Dewar en 1892 y el dispositivo inventado por él ahora lleva su nombre: dewar. Un dewar está hecho de vidrio plateado o de acero delgado para minimizar las pérdidas por conducción y por radiación, con vacío entre sus paredes para evitar las pérdidas de energía por convección.

Figura 17. (a) Colocación de las placas del conductor para diatermia de onda corta. (b) Colocación de una bobina de inducción (alambre enrollado por el que pasa una corriente) para diatermia de microondas en la rodilla.

Los problemas que involucra la transferencia de fluidos criogénicos son similares a los de su almacenamiento. Las líneas de transferencia de estos fluidos están construidas similarmente a los dewars. En medicina se usan las bajas temperaturas para la preservación de sangre, esperma, tejidos, etcétera. De hecho, el frío retarda todos los procesos; puede decirse que provoca un estado de animación retardada o suspendida si la temperatura es muy baja.

Cuando los métodos criogénicos se usan para destruir células, se habla de la criocirugía; ésta tiene varias ventajas: hay poco sangrado en el área destruida, el volumen del tejido destruido se puede controlar por la temperatura de la cánula crioquirúrgica, hay poca sensación de dolor porque las bajas temperaturas insensibilizan las terminales nerviosas. Una de las primeras aplicaciones de la criocirugía fue en el tratamiento del mal de Parkinson, el cual provoca temblores incontrolables en brazos y piernas. Es posible detener los temblores destruyendo quirúrgicamente la parte del tálamo cerebral que controla estos impulsos, para lo cual se diseñó un dispositivo especial que permite llegar a esta parte del cerebro y mantenerla por unos minutos a -85°C, destruyéndola sin afectar otras partes del cerebro; todo esto se lleva a cabo con el paciente consciente, de modo que los beneficios son detectados de inmediato y su recuperación es sumamente rápida comparada con la que tendría si se somete a una intervención quirúrgica tradicional.

En la cirugía de cataratas y la reparación de retinas dañadas, se empieza a usar mucho la criogenia. Sin lugar a dudas tiene gran cantidad de aplicaciones, que están siendo desarrolladas actualmente.