Acústica Médica y Terapéutica: Principios, Aplicaciones y Avances Recientes

Por Juan Santos Castañeda y Víctor Manuel Gutiérrez López

La acústica, definida como la ciencia que estudia el sonido y su propagación, ha trascendido sus aplicaciones tradicionales en arquitectura e ingeniería para desempeñar un papel crucial en la medicina moderna. Las ondas sonoras, especialmente los ultrasonidos, permiten tanto el diagnóstico como el tratamiento de diversas enfermedades, ofreciendo alternativas no invasivas y precisas. La interacción del sonido con tejidos y materiales biológicos ha abierto un campo interdisciplinario que combina física, biología y tecnología.

El sonido se propaga en forma de ondas mecánicas que dependen del medio. En el contexto médico, los ultrasonidos, definidos como ondas sonoras de frecuencia superior a 20 kHz, son especialmente útiles por su capacidad de penetrar tejidos y reflejarse en interfaces con distintos impedimentos acústicos (Diplomado en Ultrasonografía Médica, 2015). La resolución de imagen y la eficacia terapéutica dependen de parámetros como la frecuencia, la amplitud y la duración del pulso sonoro (Lee & Hamilton, 1995; Makov & Sánchez-Morcillo, 2004).

Además, la interacción de ondas sonoras con nanopartículas ha abierto la puerta a aplicaciones terapéuticas avanzadas, como la sonodinámica, que combina ultrasonido con agentes químicos para destruir células cancerígenas con precisión (Canavese et al., 2020; Qin et al., 2023). Esta técnica ilustra cómo la acústica puede trascender el diagnóstico para intervenir directamente en tratamientos clínicos.

La ultrasonografía es el principal ejemplo de la aplicación diagnóstica de la acústica. Permite obtener imágenes del interior del cuerpo sin recurrir a radiación ionizante, siendo fundamental en obstetricia, cardiología y estudios abdominales (Jiménez et al., 2011). Además, los agentes de contraste microburbujas amplifican la señal de ultrasonido, mejorando la visualización de estructuras vasculares y la evaluación de la perfusión tisular (Cosgrove, 2006; Sennoga et al., 2016). Estas técnicas han demostrado ser seguras, reproducibles y altamente sensibles para detectar anomalías en órganos internos. Otra aplicación emergente es la evaluación de la integridad y hidratación de tejidos mediante ultrasonido, empleada en investigación de frutas y tejidos biológicos, lo que ilustra el potencial de la acústica para medir propiedades físicas de manera no destructiva (Abbott, 1999; Camarena & Martínez-Mora, 2006).

Más allá del diagnóstico, los ultrasonidos se utilizan en terapias dirigidas. La terapia por ultrasonido de alta intensidad (HIFU) permite la ablación precisa de tumores sin necesidad de cirugía abierta, utilizando energía sonora para inducir necrosis localizada en tejidos (Gallego-Juarez, 2009). Asimismo, la combinación de ultrasonido con nanopartículas facilita la liberación controlada de fármacos en el lugar afectado, incrementando la eficacia terapéutica y reduciendo efectos secundarios (Canavese et al., 2020; Qin et al., 2023).

El ultrasonido terapéutico (UST) es una de las modalidades más utilizadas en fisioterapia por su capacidad para favorecer la regeneración tisular, disminuir la inflamación y aliviar el dolor a través de microvibraciones que estimulan procesos celulares y metabólicos (Jiménez et al., 2011). Sus efectos incluyen un aumento en la síntesis de proteínas, aceleración en la reparación de fibras musculares y tendinosas, así como la mejora de la circulación sanguínea y linfática, lo que permite una mayor oxigenación y eliminación de desechos metabólicos (De Oliveira et al., 2018; Izadifar, Babyn, & Chapman, 2017). De esta forma, el UST contribuye a reducir el dolor y la hinchazón en lesiones musculoesqueléticas, facilitando la recuperación funcional.

En la práctica clínica, los parámetros de aplicación —frecuencia, potencia, modo de emisión y tiempo— determinan la cantidad real de energía depositada en los tejidos. No obstante, su uso extendido ha generado controversias debido a la falta de estandarización en la dosificación ideal (Rodríguez Grande & Ramírez Ramírez, 2015). Para abordar esta limitación, se han propuesto fórmulas matemáticas que cuantifican la energía absorbida. Recientemente, se planteó una nueva fórmula basada en la dosificación por unidad de volumen (J/cm³), que considera el comportamiento tridimensional del haz ultrasónico dentro del tejido y ofrece una aproximación más precisa a la dosis real (Robles-Belmont, Carciumaru, & Rodríguez-Martín, 2022). 

A pesar de los avances, la acústica médica enfrenta retos importantes. La interacción compleja de ondas sonoras con tejidos heterogéneos requiere modelos precisos para predecir su comportamiento (Lee & Hamilton, 1995). Además, el desarrollo de tecnologías de imagen y terapia asistidas por ultrasonido debe equilibrar eficacia y seguridad, minimizando efectos adversos sobre células sanas. La investigación en sonodinámica y nanoteranósticos promete expandir el alcance de la acústica terapéutica, permitiendo intervenciones personalizadas y precisas (Qin et al., 2023).

La acústica médica y terapéutica representa un campo de enorme potencial. Desde la obtención de imágenes diagnósticas hasta la ablación de tumores y la liberación dirigida de fármacos, el sonido se convierte en una herramienta clínica indispensable. El continuo desarrollo tecnológico y la comprensión profunda de las interacciones acústicas con tejidos humanos consolidan a la acústica como un puente entre la física y la medicina moderna.

Referencias

• Abbott, J. A. (1999). Quality measurement of fruit and vegetables. Postharvest Biology and Technology, 15, 207–225.
• Camarena, F., & Martínez-Mora, J. A. (2006). Potential of ultrasound to evaluate turgidity and hydration of the orange peel. Journal of Food Engineering, 75, 503–507.
• Canavese, G., et al. (2020). Nanoparticle-assisted ultrasound: A special focus on sonodynamic therapy against cancer. Chemical Engineering Journal.
• Cosgrove, D. (2006). Ultrasound contrast agents: An overview. European Journal of Radiology, 60(3), 324–330.
• De Oliveira, P. D., de Almeida, D. A., Dragonetti, L., Fernandes, S. K., & Franco, R. (2018). The effect of therapeutic ultrasound on fibroblast cells in vitro: A systematic review. Archivos de Medicina del Deporte, 35(1), 50–55.
• Diplomado en Ultrasonografía Médica. (2015). La utilización del sonido en el diagnóstico médico. Ciudad de México.
• Gallego-Juarez, J. A. (2009). High-power ultrasonic processing: Recent developments and prospective advances. International Congress on Ultrasonics.
• Izadifar, Z., Babyn, P., & Chapman, D. (2017). Applications and safety of therapeutic ultrasound: Current trends and future potential. Biomedical Journal of Scientific & Technical Research, 3(1), 1–9. https://doi.org/10.16966/2469-6714.117
• Jiménez, N., et al. (2011). Aplicaciones médicas de los ultrasonidos. IGIC-UPV.
• Lee, Y. S., & Hamilton, M. F. (1995). Time-Domain modeling of pulsed finite-amplitude sound beams. Journal of the Acoustical Society of America, 97(2).
• Makov, Y. N., & Sánchez-Morcillo, V. J. (2004). On the different types of waveforms for self-trapped acoustical beams. Acta Acustica United with Acustica, 90(1), 8–12.
• Qin, Y., et al. (2023). Ultrasound nanotheranostics: Toward precision medicine. Journal of Controlled ReleaRobles-Belmont, J., Carciumaru, D.,
• Rodríguez-Martín, J. M. (2022). Una nueva fórmula del ultrasonido terapéutico en fisioterapia: dosificación por unidad de volumen. Revista Cubana de Medicina Física y Rehabilitación, 14(1), e713.
• Rodríguez Grande, E. I., & Ramírez Ramírez, L. C. (2015). Uso del ultrasonido terapéutico pulsado en el tratamiento de personas con osteoartritis de rodilla. Revista de la Universidad Industrial de Santander. Salud, 47(3), 337–348.se.
• Sennoga, C. A., et al. (2016). Microbubble-mediated ultrasound drug-delivery and therapeutic monitoring.