Estar en fase

Qué significa estar en fase

El concepto procede de la física ondulatoria. Si se observan dos ondas de la misma frecuencia que se propagan por un medio, cada punto de cada onda ocupa en cada instante una posición dentro de su ciclo: puede estar en la cresta, en el valle, subiendo o bajando. Esa posición dentro del ciclo es lo que los físicos llaman fase, y se expresa como un ángulo (de 0 a 360 grados, o de 0 a 2π radianes). Dos ondas están en fase cuando su diferencia de fase es cero; están en oposición de fase cuando la diferencia es de 180 grados (lo que significa que la cresta de una coincide con el valle de la otra).

La consecuencia práctica es directa. Ondas en fase se refuerzan mutuamente (interferencia constructiva): sus amplitudes se suman. Ondas en oposición de fase se anulan (interferencia destructiva): sus amplitudes se cancelan. Cualquier diferencia de fase intermedia produce un resultado parcial entre ambos extremos.

Aplicaciones en medicina y biología

Aunque el término nació en la física del siglo XIX, la medicina lo ha adoptado para describir fenómenos biológicos y técnicas de imagen que dependen de relaciones temporales entre señales.

En electrofisiología cardíaca, las células miocárdicas de un corazón sano se despolarizan siguiendo una secuencia ordenada que mantiene la contracción auricular y ventricular "en fase" con el ciclo eléctrico del nodo sinusal. Cuando la conducción se altera, regiones del miocardio pueden dejar de contraerse de forma sincronizada, lo que constituye el sustrato de muchas arritmias.

En resonancia magnética (RM), la señal que genera la imagen depende de la precesión de los protones de hidrógeno dentro del campo magnético. Tras un pulso de radiofrecuencia, los protones comienzan a precesar en fase (todos giran alineados); conforme pasa el tiempo pierden esa sincronización, fenómeno que se conoce como relajación T2. La velocidad a la que los protones se desfasan varía según el tejido, y es esa diferencia la que permite distinguir estructuras en las imágenes ponderadas en T2. Las secuencias "en fase" y "fuera de fase" (o de "oposición de fase") son herramientas estándar para caracterizar lesiones hepáticas y suprarrenales que contienen grasa y agua.

La electroencefalografía aprovecha el concepto de otra manera: la sincronización de las oscilaciones eléctricas entre regiones cerebrales se analiza mediante coherencia de fase. Poblaciones neuronales que oscilan en fase se consideran funcionalmente acopladas; una sincronización anómala (por exceso o por defecto) se ha vinculado a patologías como la epilepsia, la esquizofrenia o la enfermedad de Alzheimer.

También la ecografía con sondas multielemento (phased array) depende de este principio: el control electrónico de la fase con la que se emite cada elemento del transductor permite dirigir y focalizar el haz de ultrasonidos sin mover mecánicamente la sonda. Es el principio que sustenta la ecografía cardíaca transtorácica y las sondas sectoriales.

Diferenciación: en fase, desfasado, en oposición

Conviene distinguir tres situaciones. En fase (diferencia de fase = 0°): las ondas se refuerzan. Desfasado (diferencia de fase entre 0° y 180°): el refuerzo es parcial y depende del ángulo concreto. En oposición de fase (diferencia de fase = 180°): las ondas se anulan. La medicina utiliza las tres situaciones con fines diagnósticos distintos, desde las secuencias de RM hasta los registros de impedancia acústica del oído.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene el concepto de fase?

Del griego phásis (φάσις), que significaba "aparición" o "manifestación", aplicado originalmente a las fases de la Luna. La física lo adoptó en el siglo XIX para designar la posición instantánea de un punto dentro de un ciclo ondulatorio. De ahí pasó a la electrofisiología, a la acústica y a las técnicas de imagen médica.

¿Se usa "en fase" solo en física?

No. La biología y la medicina lo aplican a cualquier proceso cíclico sincronizado: ritmos circadianos, ciclos hormonales, oscilaciones neuronales, señales eléctricas cardíacas. Cada vez que dos procesos cíclicos coinciden temporalmente en sus máximos y mínimos, se dice que están en fase, con independencia de si se trata de ondas electromagnéticas o de descargas neuronales.

¿Qué relación tiene con la resonancia magnética?

En RM, tras el pulso de radiofrecuencia los protones de hidrógeno precesen en fase. La pérdida progresiva de esa sincronización (desfase) genera la señal T2, que permite distinguir tejidos. Las secuencias "en fase" y "fuera de fase" se utilizan específicamente para detectar la coexistencia de grasa y agua dentro de un mismo vóxel, lo cual ayuda a caracterizar ciertos tumores y lesiones hepáticas o suprarrenales.

Referencias

1. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos. Resonancia magnética. MedlinePlus, información de salud en español.
2. Instituto Nacional del Corazón, los Pulmones y la Sangre (NHLBI, NIH). Arritmias.
3. Real Academia Española. Fase. Diccionario de la lengua española, 23.ª edición.
4. Manual MSD (versión para profesionales). Electroencefalografía (EEG).