Fisica e Medicina

a cura di Sergio Focardi

La strumentazione medica che permette di “osservare” dall’esterno l’interno del corpo umano è basata su applicazioni delle conoscenze di fisica. I vantaggi per il paziente sono duplici e di grande importanza perché evitano interventi invasivi e cruenti dando nel contempo la garanzia di una corretta diagnosi.

Alla maggior parte della popolazione sarà già capitato di usufruire di queste possibilità, ma pochi si saranno resi conto che il loro beneficio deriva dalla corretta applicazione alla medicina di importanti leggi della fisica. La conoscenza dei principi di funzionamento di queste tecnologie permette anche di scegliere, fra sistemi equivalenti, dal punto di vista della diagnosi, quello meno rischioso.

Il più noto fra i diversi sistemi è certamente la Radiografia il cui sviluppo risale ai primi anni del novecento, che utilizza immagini fotografiche, senza necessariamente richiedere l’uso di calcolatori.

Una radiografia si ottiene inviando sul paziente un fascio di raggi X (radiazioni elettromagnetiche di elevata energia) e sfruttando le proprietà di tali radiazioni di essere assorbite in modo diverso dai tessuti (molli o ossei) si ottiene su una lastra fotografica particolarmente sensibile posta dopo il paziente l’immagine dell’apparato scheletrico. Nel caso di sospette fratture ossee, la radiografia permette di individuare rapidamente se occorra un intervento chirurgico per una riduzione della frattura o se sia sufficiente una sia pur penosa ingessatura.

Attorno al 1980 ha cominciato a trovare larga applicazione una diversa tecnica fisica che ha permesso di visualizzare i tessuti interni mediante Ecografia. In questo caso vengono inviate sul paziente onde meccaniche, come potrebbero essere le onde sonore, ma di frequenza molto più elevata (da cui il nome di ultrasuoni) e non percepibili dall’orecchio umano. Tali onde hanno la proprietà di riflettersi sulle superfici interne di discontinuità (tipicamente le pareti del fegato, del pancreas, eccetera) ritornando indietro verso lo strumento che le ha emesse. La misura del tempo impiegato in andata e ritorno permette di costruire la forma delle superfici riflettenti. Lo sviluppo delle tecniche ecografiche è stato reso possibile da quello dei calcolatori (anche questo dovuto alla fisica) che sono diventati di piccole dimensioni, altamente affidabili e di basso costo.

Un sistema ancor più recente per visualizzare l’interno del corpo umano è costituito dalla risonanza magnetica nucleare, normalmente riferita attraverso il suo acronimo RMN, o NMR (dall’inglese nuclear magnetic resonance). Lo strumento che esegue l’analisi costruisce una mappa della densità dell’idrogeno che è contenuto nell’acqua che, come noto, costituisce uno dei principali componenti degli organismi viventi. In questo modo è possibile visualizzare la morfologia delle regioni interne al paziente.