20-03 Primeras aplicaciones en medicina y biología

No fue sencillo encontrar un uso relevante para esta nueva técnica, y la medicina y biología quedaron un poco detras del escenario, aunque las raíces de la RMN in vi­vo en el campo médico datan de mediados de los años 50.

En 1955, Erik Odeblad (Figura 20-15) y Gunnar Lindström, de Estocolmo, pub­li­ca­ron sus primeros estudios de RMN, incluyendo mediciones de tiempos de re­la­ja­ción tanto de células vivas como de tejido animal extirpado [⇒ Odeblad].

Odeblad es el principal pionero de la RMN en medicina y puso los cimientos de la RMN y la IRM en biomedicina.

Figura 20-15: Erik Odeblad, rememorando su primer espectrómetro de RMN tras recibir el Premio Europeo de Resonancia Magnética en 2012.

En 1952, mientras trabajaba en la Universidad de California en Berkeley, Ode­blad conoció a Felix Bloch en Stanford. Le preguntó si podía utilizar su espec­tró­me­tro de RMN para estudiar tejidos humanos, pero la respuesta fue negativa: la RMN era una herramienta de físicos, no para investigar en fisiología, medicina o biología.

Odeblad regresó a Suecia – y obtuvo su propia máquina. Hacia 1950, Gunnar Lindström, del Instituto Nobel de Física en Estocolmo, había construido un espec­tró­me­tro. Odeblad lo adaptó y utilizó para sus aplicaciones biomédicas pioneras de RMN, in vivo y ex vivo. En Diciembre de 1954, publicaron sus primeros resultados (Figura 20-16).

Figura 20-16: El primer artículo sobre RMN en biología y medicina: “Some preliminary ob­ser­va­tions on the proton magnetic resonance in biological samples” ("Algunas ob­ser­va­ci­ones preliminares de la resonancia mag­né­ti­ca protónica en muestras biológicas") de Erik Odeblad y Gunnar Lindström, en­via­do para publicación a la revista Acta Radiologica (Estocolmo) en Diciembre de 1954 y publicado en 1955.

Habían constatado que los diferentes tejidos tenían distintos tiempos de re­la­ja­ción, muy posiblemente debido al contenido en agua pero también a sus dis­tin­tas uni­ones a lípidos - un fenómeno que explica el contraste de tejidos en la IRM. Ode­blad siguió trabajando con fluidos y tejidos humanos durante las décadas si­gui­en­tes, pub­li­can­do alrededor de 60 artículos científicos sobre la RMN en tejidos y se­cre­cio­nes de las membranas mucosas humanos entre 1955 y 1968.

Erik Odeblad: El pionero olvidado.

 Otros científicos se unieron a este campo de investigación. Oleg Jardetzky y sus colaboradores llevaron a cabo estudios de RMN del sodio en sangre, plasma y hematíes en 1956 [⇒ Jardetzky]. Bratton publicó en 1965 mediciones de T1 y T2 del tejido muscular vivo de ranas [⇒ Bratton]. Gran número de trabajos sobre la re­la­ja­ción, la difusión y el intercambio químico del agua en células y tejidos de todo tipo se publicaron en las décadas de 1960 y 1970. En 1967, Ligon reportó la medición de la re­la­ja­ción de agua por RMN en los brazos de sujetos humanos [⇒ Ligon]. Jackson y Langman publicaron, en 1968, las primeras señales de RMN de un animal vivo [⇒ Jackson].

A finales de la década de 1960, en la Universidad de Aberdeen (Escocia), Jim Hutchinson empezó a trabajar con la resonancia magnética del espín electrónico in vivo en ratones. Hazlewood expandió el trabajo de las mediciones de tiempos de relajación por RMN estudiando tejido muscular en desarrollo [⇒ Hazlewood 1969; 1971]. Cooke y Wein trabajaron en temas similares [⇒ Cooke]. Hansen se enfocó en estudios de RMN de tejido cerebral [⇒ Hansen].

Los grupos de investigación de Raymond Damadian (Downstate Medical Center, Brooklyn) y de Donal P. Hollis (Universidad Johns Hopkins, Baltimore) se in­vo­lu­cra­ron en el tema a principios de los años 70. El grupo de Damadian midió los tiem­pos de relajación de tejido sano y tumoral extirpado de ratas, reportando que este último tenía tiempos de relajación más prolongados que el sano [⇒ Damadian 1971]. Fue una conclusión errónea, ya que los resultados no fueron reproducible y otros científicos no pudieron corroborarlos.

Donald Hollis y sus colaboradores llegaron a resultados contradictorios uti­li­zan­do el mismo espectrómetro de RMN que Damadian. Fueron más prudentes y cien­tí­fi­ca­men­te críticos, evitando reportar conclusiones falsas [⇒ Hollis]. No obstante, Damadian promovió sus hallazgos como la tecnología definitiva para el cribado del cáncer (escaneando - sin imágenes) y patentó su idea de un escáner hipotético de tiempos de relajación llamándolo "Aparato y método para detectar cáncer en los te­ji­dos" [⇒ Damadian 1974] (Figura 20-17c). Nunca mencionó los hallazgos ori­gi­na­les de Odeblad aunque admitió conocerlos.

Damadian estaba científica y médicamente equivocado tanto en su tecnología de cribado del cáncer como más tarde con su técnica de imagen unidimensional pun­to por punto (descrita alguna vez como "la estafa científica con mayor publicidad del siglo 20"). Sin embargo, sus trucos publicitarios, su auto-promoción colorida y exagerada y las masivas campañas publicitarias atrajeron atención y tuvieron un impacto sobre la investigación en RMN durante la década siguiente [artículos de revisión: ⇒ Harris; ⇒ Hollis; ⇒ Kleinfeld; ⇒ Fjermedal]. Damadian fue, como ocurre a menudo en la historia de los inventos, uno de los muchos que prepararon el terreno - aun si al final fue refutado.

En febrero de 1973, Zenuemon Abe y sus colaboradores aplicaron para obtener una patente de un escáner de RMN dirigido [⇒ Abe] (Figura 20-17b), la pub­li­ca­ción de la técnica la hicieron en 1974 [⇒ Tanaka]. Dos años después, Damadian pre­sen­tó una técnica similar denominada Fonar (RMN de campo de enfoque) que contenía una imagen por combinación de medidas unidimensionales: elementos volumétricos escaneados punto por punto a través de un ratón [⇒ Damadian 1976].

Ni esta técnica ni la de Abe fueron adecuadas para obtener imágenes de utilidad médica.

La empresa de Damadian utilizó más tarde el método de IRM descrito por Paul Lauterbur, quien en 1976 ya había publicado la imagen in vivo de un ratón destacando el tejido tu­mo­ral [⇒ Lauterbur 1976]. La atribución de que Damadian hizo la primera propuesta para un apa­ra­to para obtener imágenes por RM, re­pe­ti­da una y otra vez, es his­tó­ri­ca­men­te incorrecta. Figura 20-17: Como ejemplos entre muchos otros: Di­se­ños gráficos de tres sistemas de dia­gnós­ti­co basados en campos mag­né­ti­cos que fueron patentados pero no tuvieron apli­ca­ción. Todos los sistemas eran uni­di­men­sio­na­les y no fueron concebidos co­mo equipos para obtención de imágenes. (a) Ganssen 1967/1974; (b) Abe 1973/ 1973; (c) Damadian 1972/1974 [⇒ Da­ma­di­an 1974].

Figura 20-18: El detector de cáncer de Damadian. Ilustración artística publicada en el New York Times el 9 de febrero de 1974. Un comentario publicado posteriormente en el New York Times afirmaba: "El Dr. Damadian retractó después la afirmación de que su técnica ya se había utilizado para descubrir tejido canceroso en un paciente vivo."

Como una estafa propulsó la ciencia:
"Tiempos de relajación azules – Relaxation times blues."

 Las mediciones de flujo por RMN datan de 1951 cuando el primer ex­pe­ri­men­to utilizando RMN por onda continua (CW) fue descrito por Suryan [⇒ Suryan].

En 1959, Jay Singer estudió el flujo sanguíneo por medio de mediciones de los tiempos de relajación en RMN de la sangre en humanos vivos [⇒ Singer]. Dichas mediciones no se introdujeron en la práctica clínica hasta mediados de los años 80, a pesar de que ya había aplicaciones para patentes por ideas similares, por ejemplo para un equipo de RMN para medir el flujo sanguíneo en el cuerpo humano pre­sen­ta­da por Alexander Ganssen a principios de 1967 [⇒ Ganssen]. Esta máquina pre­ten­día medir, utilizando pequeñas bobinas, la señal de RMN de la sangre flu­yen­do en distintos puntos de un vaso para así calcular el flujo sanguíneo dentro de ese vaso. Puede describirse como un escáner de RM (Figura 20-17a), aunque no era un aparato de IRM.