El ultrasonido está en todas partes, incluso si no lo percibimos. Las ondas sonoras inaudibles para el oído humano, por ejemplo, se utilizan en el asistente de estacionamiento de nuestros automóviles como advertencia de distancia. Los sensores ultrasónicos pueden verificar la capacidad de carga del hormigón armado de los puentes. Los dispositivos ultrasónicos son, por supuesto, de uso común en la medicina. Casi todos nos hemos encontrado con ellos en el médico. Pero los sensores ultrasónicos no solo se utilizan para exámenes. También se utilizan para terapia, y la idea de utilizarlos para tratar enfermedades neurológicas es algo nuevo, y aquí entra en juego un desarrollo del Instituto Fraunhofer de Tecnología Biomédica (IBMT).
¿Qué está sucediendo en el Instituto Fraunhofer en Sulzbach?
Los investigadores del Fraunhofer de Sarre – además del IBMT en Sulzbach, existe el Instituto de Pruebas No Destructivas en Saarbrücken – se han especializado en procedimientos ultrasónicos durante más de 30 años. El hecho de que esto rara vez llegue al público se debe en gran medida a que los ingenieros de Fraunhofer suelen llevar a cabo investigaciones por encargo para la industria. Y normalmente no se puede hablar de ello. «Puede suponer que hay muchos productos en los que está incluido nuestro trabajo, pero que nunca se indica», explica el director general del IBMT, el profesor Heiko Zimmermann.
El proyecto TFUS es diferente. TFUS significa «Estimulación Ultrasónica Focal Transcraneal», el término técnico para una nueva aplicación terapéutica del ultrasonido. La técnica debe utilizarse para la estimulación cerebral. El Instituto Fraunhofer está impulsando actualmente este desarrollo por su cuenta. En esencia, se trata de modular pequeñas áreas en las capas más profundas del cerebro con débiles señales ultrasónicas, como explican los expertos, para poder tratar mejor enfermedades como la epilepsia, el Parkinson, la depresión, las consecuencias de los accidentes cerebrovasculares y las adicciones. También se está discutiendo el uso de esta técnica en el marco de una terapia para el Alzheimer, explica Steffen Tretbar. Él dirige el departamento de ultrasonido en el IBMT.
¿Esperanza para el Parkinson, la depresión y la demencia?
«Estimulación cerebral no invasiva», bajo este término general los médicos engloban los nuevos procedimientos de tratamiento con ultrasonido para enfermedades neurológicas y psiquiátricas. Pueden ser útiles en casos donde las terapias tradicionales llegan a sus límites, explica el profesor Ulf Ziemann. También es importante saber que estas nuevas técnicas terapéuticas se consideran actualmente experimentales, ya que aún no existen estudios controlados exhaustivos al respecto, dice el especialista en neurología, que forma parte de la junta directiva de la Sociedad Alemana de Neurofisiología Clínica y Neuroimagen Funcional (DGKN). Además, dado que existen procedimientos ultrasónicos de diferente eficacia, a los no especialistas a menudo les resulta difícil distinguirlos.
En el caso de la Estimulación Ultrasónica Focal Transcraneal de baja intensidad, existen «primeros resultados prometedores sobre la eficacia en pacientes con Parkinson. Sin embargo, hasta ahora solo se han realizado pequeños estudios piloto». El efecto, según un comunicado de la DGKN de 2023, también se está investigando en pacientes con dolor crónico, demencia, epilepsia, traumatismo craneoencefálico y depresión. Ulf Ziemann asume que el procedimiento ultrasónico TFUS, con sus impulsos precisamente definidos, puede alterar la actividad de las células nerviosas en el cerebro, incluso si el principio de funcionamiento aún no se comprende completamente desde el punto de vista científico. En el caso de la terapia del Alzheimer, también existe la esperanza de que este método pueda abrir temporalmente la llamada barrera hematoencefálica. Con este término, los médicos se refieren al revestimiento interno de los vasos sanguíneos en el cerebro y la médula espinal, que protege el tejido nervioso de los agentes patógenos. Sin embargo, este filtro protector también impide que los fármacos, por ejemplo, los que actúan contra la demencia, lleguen al cerebro, lo que se considera un problema central en el caso del Alzheimer.
Las células nerviosas se tratan de forma específica
El elemento más importante del procedimiento ultrasónico del IBMT es un transmisor con la forma de un cabezal de ducha. En su interior hay 256 módulos que pueden controlarse individualmente, explica Steffen Tretbar. Esta construcción permite enfocar las ondas sonoras con una precisión de tres a cinco milímetros en cualquier punto del cerebro. Este enfoque específico debe estimular las células nerviosas que se conocen como desencadenantes de enfermedades como el Parkinson, la epilepsia o el temblor, de modo que su procesamiento de señales y, por lo tanto, la interacción de las células, se normalicen. Dado que el sistema utiliza ultrasonido de baja intensidad, las células nerviosas no sufren daños por las ondas sonoras.
Con esto, el procedimiento ultrasónico combina las ventajas de otras dos técnicas de estimulación cerebral, sin sus respectivas desventajas, explica Steffen Tretbar. Otros métodos médicos que pretenden modular la actividad de las células nerviosas funcionan con impulsos eléctricos y magnéticos. Estos procedimientos también son no invasivos, pero no pueden enfocarse en pequeñas áreas del cerebro. Una estimulación extremadamente focalizada es posible con otras técnicas, pero en ellas se deben implantar electrodos en el cerebro. Y eso siempre implica una operación compleja.
Los pacientes ni siquiera tienen que afeitarse la cabeza
Para su sensor ultrasónico, los investigadores de Fraunhofer utilizan elementos piezoeléctricos que vibran al ritmo de una tensión alterna y, por lo tanto, generan el ultrasonido. Esta «melodía» es inaudible para el paciente. «La persona no nota nada y el ultrasonido es inofensivo según el estado actual de la investigación, debido a su baja intensidad», explica Steffen Tretbar. Los efectos secundarios son leves, dice también la Sociedad Alemana de Neurofisiología Clínica y Neuroimagen Funcional. Habla de «molestias leves».
Para un tratamiento que probablemente dure solo unos minutos, no es necesario afeitarse la cabeza. Para la almohadilla con el módulo ultrasónico, solo hay que masajear un gel de contacto en el pelo. La electrónica desarrollada con el transmisor IBMT calcula la estructura ósea individual de la cabeza de un paciente antes del primer uso, para poder enfocar las ondas sonoras con precisión. Para ello, utiliza mediciones de una resonancia magnética y funciona en gran medida de forma automática, explican los investigadores del IBMT.
Los expertos de Fraunhofer han invertido diez años de trabajo en su unidad ultrasónica, que está instalada en un contenedor rodante, aproximadamente del tamaño de un escritorio colocado verticalmente, explica el director general del IBMT. El instituto trabaja con media docena de socios en clínicas e institutos de investigación. En 2024, han comenzado los primeros estudios clínicos con sujetos de prueba, dice Heiko Zimmermann. Los resultados deberían estar disponibles en 2026. «Entonces habremos llegado al límite de lo que un instituto Fraunhofer puede lograr por sus propios medios». Por lo tanto, el IBMT busca ahora un socio de la medicina o un inversor para un gran estudio clínico, «idealmente de Sarre».
