Una mejor manera de medir los campos magnéticos podría hacer que los problemas cardíacos fetales sean más fáciles de detectar

Los campos eléctricos producidos dentro del cuerpo son una poderosa herramienta de diagnóstico. Los médicos utilizan de forma rutinaria estas señales para medir la función del cerebro, el corazón, los nervios y los músculos, proporcionando información que es imposible de recopilar con otras herramientas.

Pero este enfoque tiene limitaciones. Por ejemplo, las señales eléctricas de los corazones fetales son difíciles de recopilar porque son superadas por las señales de la madre. Esto hace que algunas afecciones cardíacas fetales sean particularmente difíciles de diagnosticar.

Sin embargo, hay otra forma de estudiar la actividad eléctrica del cuerpo: midiendo el campo magnético que produce. Debido a que los campos magnéticos decaen rápidamente en distancias cortas, esto hace que sea mucho más fácil separar una señal fetal de la de la madre.

Pero los magnetómetros con la sensibilidad requerida se basan en tecnología superconductora que debe enfriarse a la temperatura del helio líquido. El aislamiento que esto requiere evita que estos dispositivos se acerquen al órgano objetivo. En consecuencia, las señales magnéticas siempre han sido débiles y difíciles de interpretar.

Lo que se necesita es un magnetómetro a temperatura ambiente que se pueda colocar a milímetros del objetivo y que sea lo suficientemente sensible para medir las señales magnéticas de interés.

Hoy, eso parece posible gracias al trabajo de Kasper Jensen en la Universidad de Copenhague en Dinamarca y sus colegas, quienes midieron varias señales de diagnóstico de un corazón de tamaño fetal utilizando un magnetómetro a temperatura ambiente. El trabajo tiene el potencial de revolucionar la medición de campos biomagnéticos y podría ayudar a los médicos a diagnosticar enfermedades cardíacas fetales que de otro modo serían indetectables.

El dispositivo que hace este trabajo se conoce como magnetómetro de bombeo óptico. Consiste en un pequeño matraz de gas atómico, en este caso átomos de cesio. El espín de cada átomo de cesio es muy sensible a los campos magnéticos ambientales, lo que los convierte en útiles herramientas de medición.

Para empezar, el espín de todos los átomos debe estar alineado en la misma dirección. Esto se hace con luz láser polarizada. Cuando se apaga el láser, los espines comienzan a desviarse según el campo magnético local. Medir los espines nuevamente poco tiempo después muestra cómo han cambiado, revelando la fuerza y ​​la dirección del campo local.

En los últimos años, varios grupos han comenzado a utilizar magnetómetros de bombeo óptico para estudiar los campos biomagnéticos. Pero muchos de estos intentos se han frustrado. El estrecho ancho de banda de los magnetómetros les impide captar todas las señales deseadas.

En muchos dispositivos, los átomos deben calentarse a varios cientos de grados centígrados y, por lo tanto, deben aislarse y separarse del objetivo. Dado que la fuerza del campo magnético cae drásticamente en distancias cortas, esto puede tener un impacto significativo en la utilidad de los dispositivos.

Jensen y compañía solucionan estos problemas con un pequeño magnetómetro de bombeo óptico que tiene una sensibilidad de banda relativamente amplia y funciona a la temperatura corporal. Eso significa que el dispositivo se puede colocar sobre o dentro de unos pocos milímetros del órgano objetivo.

El equipo puso a prueba el dispositivo usándolo para medir el campo magnético asociado con los corazones latiendo de conejillos de Indias que habían sido aislados en el laboratorio. Estos son del tamaño de corazones fetales humanos y por lo tanto ofrecen una buena prueba.

El enfoque muestra resultados prometedores. Jensen y compañía dicen que detectaron claramente el latido del corazón junto con una amplia variedad de características de diagnóstico.

En un corazón normal, la contracción muscular que es la firma de un latido cardíaco se desencadena por el paso de ondas eléctricas a través de la superficie del corazón. Varias ondas están involucradas, y estas provocan la contracción sincronizada de diferentes partes del corazón.

Los cardiólogos etiquetan estas ondas con las letras P, Q, R, S y T. El tiempo entre ellas es un indicador importante de la función cardíaca.

Una señal de particular interés en los corazones fetales es el intervalo Q-T. Cuando esto se prolonga, es indicativo de un problema grave. Sin embargo, los electrocardiogramas no pueden usarse para detectar esto en corazones fetales.

Jensen y compañía dicen que su nueva técnica puede detectar este problema. Para mostrar cómo, usaron drogas para inducir un intervalo Q-T prolongado en los corazones de las cobayas. Dicen que el magnetómetro bombeado ópticamente captó claramente los signos de diagnóstico.

Es un trabajo interesante con implicaciones significativas. Los intervalos Q-T prolongados ocurren en 1 de cada 2500 nacimientos, y es importante detectarlos temprano. La nueva técnica debería ser capaz de hacer precisamente eso.

Con base en nuestras mediciones en el corazón de un conejillo de Indias, concluimos que la detección en tiempo real del latido cardíaco de un feto humano a una edad gestacional de 18 a 22 semanas, donde la distancia del sensor cardíaco se estima en ≥ 5 cm, debe ser posible, dicen Jensen y compañía.

Esto configura un futuro emocionante. La siguiente etapa será probar la técnica en humanos y luego específicamente en mujeres embarazadas. También tiene el potencial de medir otros campos magnéticos en el cuerpo, como los producidos por el cerebro y el sistema nervioso. Prepárese para recibir una nueva forma de herramienta de diagnóstico.

Ref: https://arxiv.org/abs/1806.10954 : Magnetocardiografía en el corazón de un animal aislado con un magnetómetro de bombeo óptico a temperatura ambiente

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