UNIDAD 3 BIOFISICA II

UNIDAD 3

ANÁLISIS DEL SISTEMA NERVIOSO

El Sistema Nervioso es uno de los sistemas más complejos e increíbles. Cada pensamiento, cada emoción, cada acción, es el resultado de la actividad de este sistema. Por medio de sus diversas estructuras, éste sistema capta la información tanto de medio externo como del medio interno y procesa dicha información para decidir la forma en cómo va a actuar el organismo ante cualquier estímulo, como se había mencionado, que puede ser un estímulo del medio externo o del medio interno. Según sea el estímulo y los factores que tienen que tienen que ver con este, como es la intensidad del estímulo, la duración, etc. el sistema nervioso es el que controla todos los movimientos del cuerpo, ya sean movimientos voluntarios, como movimientos involuntarios: movimientos voluntarios como por ejemplo, la flexión del antebrazo sobre el brazo, o algo más complejo como escalar una montaña empinada: y movimientos involuntarios como los movimientos peristálticos del esófago o del estómago, etc. (Calderon K. , 2016)

                                                                            

El sistema nervioso, junto con el sistema endocrino integra y controla las numerosas funciones que permiten que el animal regule su ambiente interno y reaccione a su ambiente externo o lo encare. La unidad funcional del sistema nervioso es la "neurona", que consiste en un cuerpo celular que contiene el núcleo, la maquinaria metabólica, en dendritas para recibir estímulos, y en un axón que retransmite estímulos a otras células. (F, 2015)

Es un conjunto de estructuras que permiten a nuestro cuerpo percibir las condiciones del medio externo, conocer el estado de los órganos internos, coordinar los movimientos; sean voluntarios o no, y crear el pensamiento.

Principalmente lo podemos dividir en 3 tipos de sistemas:

•          Sistema nervioso central.

•          Sistema nervioso periférico.

•          Sistema neurovegetativo.

El sistema nervioso central está regido por encéfalo, tronco cerebral y médula espinal, el sistema nervioso periférico está regido por los nervios craneales y los 31 nervios raquídeos, y por último el sistema nervioso neurovegetativo está dado por la cadena simpática y para simpática, y también por el cerebelo.

                                                                                  

La función comunicativa del Sistema Nervioso depende de las propiedades físicas, químicas y morfológicas de las neuronas; además, de ciertas moléculas que se liberan en las terminales axonales, que pueden ser:

§  Neurotransmisores

§  Neuromoduladores

§  Neurohormonas

Sistema nervioso central comprende:

o   Encéfalo.

o   Médula Espinal.

Sistema nervioso periférico comprende:

ü  Nervios craneales.

ü  Nervios raquídeos. (Central, 2010)

                                                                              

Tiene como función recibir y transmitir los impulsos sensitivos hacia el sistema nervioso central, ya sea a la medula espinal por medio de los nervios raquídeos, o hacia el cerebro por medio de los nervios craneales. Estos impulsos sensitivos provienen del medio externo, como puede ser un hincón en la superficie de la piel de cualquier región parte del cuerpo y hacia los órganos efectores los impulsos motores.

Sistema nervioso vegetativo: Comprende

Ø  Tronco simpático: formado por cordones nerviosos que se extienden longitudinalmente a lo largo del cuello, tórax y abdomen a cada lado de la columna vertebral.

Ø  Ganglios periféricos. (Los ganglios son grupos de cuerpos celulares)

Sistema Bio-eléctrico

El Sistema cuántico Bio-Eléctrico es una herramienta que analiza este fenómeno. La baja frecuencia magnética y la energía del cuerpo humano se pueden captar al sostener el sensor, y a continuación el equipo las amplifica y las analiza mediante un microprocesador que está incorporado en este equipo. Estos datos son comparados con el espectro cuántico de resonancia magnética estándar de enfermedades y de nutrición, así como con otros indicadores incorporados en el equipo para diagnosticar si las formas de las ondas presentan irregularidades a través del uso de la aproximación de Fourier. Mediante esto se puede realizar el diagnóstico y análisis del estado de salud del paciente y obtener los principales problemas del paciente, también como distintas propuestas estándares de curación o prevención, basándose en el resultado del análisis de la forma de la onda. Este es   un   emergente   método   de   detección   espectral,   rápido,   preciso   y   no   invasivo,  lo   que   lo   hace   especialmente   apropiado   para   la   comparación   de   los   efectos   de   curación   de   diferentes   medicinas   y   productos   médicos,  y para la comprobación de posibles estados anormales de salud. (bioeléctrico, 2015)

ELECTRODIAGNOSITCO Y ELECTROTERAPIA

ELECTRODIAGNÓSTICO

El electrodiagnóstico es una rama de la medicina que aporta datos clínicos útiles para el diagnóstico de diversos padecimientos que afectan tanto al sistema nervioso central como al sistema nervioso periférico. (electrodiagnóstico, 2015)

El electrodiagnóstico incluye:

·         Electroencefalografía

Este es un examen usado para medir la energía eléctrica del cerebro. Las células del cerebro se comunican entre sí produciendo pequeñas señales eléctricas, llamadas impulsos. Un EEG (electroencefalograma) mide esta actividad. Este examen es realizado por un técnico especialista en electroencefalografías, puede ser en un consultorio médico, en un hospital o en un laboratorio.

                                                                                  

       

El examen se hace de la siguiente manera:

-          El paciente de estar acostado boca arriba sobre una cama o en una silla reclinable.

-          Al paciente se le colocan unos discos metálicos planos, llamados electrodos, en todo el cuero cabelludo, los cuales se sostienen en su lugar con una pasta adhesiva. Los electrodos van conectados por medio de cables a una grabadora. La máquina convierte las señales eléctricas en patrones que se pueden observar en un monitor o dibujar en papel. Estos patrones lucen como líneas ondeadas.

-          Es necesario que usted permanezca inmóvil y con los ojos cerrados durante el examen, debido a que el movimiento puede cambiar los resultados. Le pueden solicitar que haga ciertas cosas durante el examen, como respirar profunda y rápidamente durante algunos minutos o mirar hacia una luz muy brillante y centellante.

-          A veces suele pedirle al paciente que se duerma durante este examen.

-          Si el médico necesita monitorear la actividad cerebral durante un período largo, se ordenará un electroencefalograma (EEG) ambulatorio. Además de los electrodos, usted usará o portará una grabadora especial por hasta tres días. Usted podrá ocuparse de su rutina normal a medida que se esté registrando el EEG. (electroencefalograma, 2016)

-           

·         Electromiografía:

El electromiograma es una prueba que se usa para estudiar el funcionamiento del sistema nervioso periférico y los músculos que inerva. Gracias a él se pueden diagnosticar con precisión enfermedades neuromusculares congénitas o adquiridas, y permite clasificarlas según su intensidad y origen. La prueba consiste esencialmente en registrar mediante electrodos especiales las corrientes eléctricas que se forman en los nervios y músculos al producirse contracciones. Con esta prueba se puede identificar si las alteraciones neuromusculares se deben al músculo o a las fibras nerviosas.

Para ello analiza básicamente:

Ø  La amplitud de las corrientes eléctricas.

Ø  El número de fibras musculares que se contraen.

Ø  El tiempo que tardan en contraerse.

Ø  El tiempo que se mantienen contraídas. (Corralo, 2016)

·         Electroretinograma.

Registro gráfico de la electrorretinografía. Representa el biopotencial de acción obtenido por estimulación retiniana breve de intensidad suficiente, que corresponde a la absorción de fotones por moléculas de los pigmentos contenidos en los fotorreceptores, lo cual se traduce en una onda negativa (onda a). Esta hiperpolarización crearía modificación de la polarización de las células bipolares y horizontales, responsables de la depolarización de las células de Müller, que se expresa por una onda positiva (onda b). Así pues, las respuestas eléctricas de las células bipolares y horizontales no son registradas directamente, sino por intermedio de las consecuencias de su actividad a nivel de las células gliales. En el individuo normal, el electrorretinograma se manifiesta como un “fenómeno global” donde la participación de cada elemento de la estructura retiniana es difícil diferenciar. Así, para que el ERG pueda traducir una lesión retiniana es preciso que sea lo suficientemente amplia, excediendo como mínimotres diámetros papilares. (Perea, 2013)

                                                                       

El electrorretinograma puede reflejar:

§  La actividad de los conos (alteración del sistema fotópico).

§  La actividad de los bastones (alteración del sistema escotópico).

§  Actividad mixta (de conos y bastones).

§  Alteración aislada de la capa externa (porción neuroepitelial correspondiente a los fotorreceptores.

§  Alteración aislada de la capa interna (células bipolares). (Perea, 2013)

ELECTROTERAPIA

La electroterapia es la parte de la fisioterapia que, mediante una serie de estímulos físicos producidos por una corriente eléctrica, consigue desencadenar una respuesta fisiológica, la cual se va a traducir en un efecto terapéutico. Se engloba dentro de este término todas aquellas actuaciones en las cuales, de una forma u otra, se utiliza una corriente eléctrica en el cuerpo humano con fines terapéuticos.

TIPOS DE CORRIENTE

Corriente continua

La corriente continua la producen las baterías, las pilas y las dinamos. Entre los extremos de cualquiera de estos generadores se genera una tensión constante que no varía con el tiempo, por ejemplo si la pila es de 12 voltios, todo los receptores que se conecten a la pila estarán siempre a 12 voltios (a no ser que la pila este gastada y tenga menos tensión). Si no tienes claro las magnitudes de tensión e intensidad, te recomendamos que vayas primero al enlace de la parte de abajo sobre las magnitudes eléctricas antes de seguir.

                                                  

                                                                                            

Corriente alterna

Este tipo de corriente es producida por los alternadores y es la que se genera en las centrales eléctricas. La corriente que usamos en las viviendas es corriente alterna (enchufes). En este tipo de corriente la intensidad varia con el tiempo (número de electrones), además cambia de sentido de circulación a razón de 50 veces por segundo (frecuencia 50Hz). Según esto también la tensión generada entre los dos bornes (polos) varía con el tiempo en forma de onda senoidal (ver gráfica), no es constante. Veamos cómo es la gráfica de la tensión en corriente alterna.

Las células nerviosas tienen una capacidad para: recibir y transportar a través de sus estructuras los impulsos nerviosos. Cuando una neurona recibe un impulso nervioso, esta se despolariza y se originan unos cambios eléctricos en su membrana que la recorren a lo largo de esta y que se transmiten desde las dendritas hacia el axón. El impulso nervioso es una onda eléctrica que recorre toda la neurona y que se origina como consecuencia de un cambio transitorio de la permeabilidad en la membrana plasmática, luego de un estímulo. El impulso nervioso es un mensaje electroquímico que son transmitidos por los nervios. Estos estímulos nerviosos originan en el sistema nervioso central o en los órganos de los sentidos (olfato, gusto, tacto, visto, oído). Los receptores sensitivos transforman los estímulos en impulsos nerviosos, que a través de las fibras sensoriales llegan al cerebro. (Biology, 2012)

BAJA FRECUENCIA

Se sustituye estímulos fisiológicos naturales por un estímulo artificial que se consigue a partir de un equipo generador.

MEDIA FRECUENCIA

Se consigue una baja sensación de corriente, una gran dosifcación y es aplicable a todo tipo de lesiones ya que se consigue un efecto excito-motor.

ALTA FRECUENCIA

Va a tener un efecto relajante, analgésico, estimula la circulación sanguínea, antiflamatorio, Favorece la cicatrización de las heridas. (Biology, 2012)

EFECTO DE LA ELECTRICIDAD EN LOS SERES VIVOS

Son radiaciones ionizantes las capaces de romper los enlaces moleculares y separar a electrones de las órbitas de sus átomos.

La capacidad del cuerpo humano para absorber la energía electromagnética depende de los siguientes factores:

-          Frecuencia y potencia del campo electromagnético

-          Las dimensiones

-          Configuración geométrica

-          Composición de los tejidos.

Factores que intervienen:

-          Intensidad de corriente: Es uno de los factores que más inciden en los efectos ocasionados por el accidente eléctrico. Los valores de intensidad se establecen como valores estadísticos debido a que sus valores netos dependen de cada persona y del tipo de corriente. A continuación se muestra un cuadro explicativo:

-          Duración del contacto eléctrico: junto al factor anterior es el que más influye sobre los efectos del accidente ya que condiciona la gravedad del paso de la corriente por el organismo.

-          Forma de la corriente: tanto la corriente continua como alterna siguen los principios de la ley de Ohm, siendo la corriente alterna aprox. 3-4 veces menos peligrosa que la continua.

-          Tensión aplicada: La peligrosidad en el paso de la tensión depende directamente de la resistencia eléctrica del organismo.

-          Frecuencia: a mayor frecuencia menos peligrosidad, siendo los valores superiores a 100.000Hz prácticamente inofensivos. Para valores de 10.000Hz la peligrosidad es similar a la corriente continua.

-          La resistencia eléctrica del cuerpo humano: Entre los factores determinantes tenemos la edad, el sexo, las tasas de alcohol en sangre, el estado de la superficie de contacto (humedad, suciedad, etc.), la presión de contacto, etc. (humanos, s.f.)

EFECTOS DE LOS CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS

Un efecto biológico ocurre cuando la exposición a un campo electromagnético causa algún efecto fisiológico detectable en un sistema vivo. Este efecto puede o no llevar a un efecto nocivo. Los efectos sobre la salud son frecuentemente resultado de efectos biológicos que se acumulan sobre un cierto espacio temporal y que además dependen de la dosis recibida. Por lo tanto el conocimiento de los efectos biológicos es importante para entender los riesgos generados para la salud. (Gonzalez, 2014)

¿Qué ocurre cuando nos exponemos a campos electromagnéticos?

La exposición a campos electromagnéticos no es un fenómeno nuevo. Sin embargo, en el siglo XX la exposición ambiental ha aumentado de forma continua conforme la creciente demanda de electricidad, el constante avance de las tecnologías y los cambios en los hábitos sociales han generado más y más fuentes artificiales de campos electromagnéticos. Todos estamos expuestos a una combinación compleja de campos eléctricos y magnéticos débiles, tanto en el hogar como en el trabajo, desde los que producen la generación y transmisión de electricidad, los electrodomésticos y los equipos industriales, a los producidos por las telecomunicaciones y la difusión de radio y televisión. (Hernandez, 2014)

En el organismo se producen corrientes eléctricas minúsculas debidas a las reacciones químicas de las funciones corporales normales, incluso en ausencia de campos eléctricos externos. Por ejemplo, los nervios emiten señales mediante la transmisión de impulsos eléctricos. En la mayoría de las reacciones bioquímicas, desde la digestión a las actividades cerebrales, se produce una reorganización de partículas cargadas. Incluso el corazón presenta actividad eléctrica, que los médicos pueden detectar mediante los electrocardiogramas. Los campos eléctricos de frecuencia baja influyen en el organismo, como en cualquier otro material formado por partículas cargadas. Cuando los campos eléctricos actúan sobre materiales conductores, afectan a la distribución de las cargas eléctricas en la superficie. Provocan una corriente que atraviesa el organismo hasta el suelo. (Hernandez, 2014).

Los campos magnéticos de frecuencia baja inducen corrientes circulantes en el organismo. La intensidad de estas corrientes depende de la intensidad del campo magnético exterior. Si es suficientemente intenso, las corrientes podrían estimular los nervios y músculos o afectar a otros procesos biológicos. Tanto los campos eléctricos como los magnéticos inducen tensiones eléctricas y corrientes en el organismo, pero incluso justo debajo de una línea de transmisión de electricidad de alta tensión las corrientes inducidas son muy pequeñas comparadas con los umbrales para la producción de sacudidas eléctricas u otros efectos eléctricos (Hernandez, 2014).

El principal efecto biológico de los campos electromagnéticos de radiofrecuencia es el calentamiento. Este fenómeno se utiliza en los hornos de microondas para calentar alimentos. Los niveles de campos de radiofrecuencia a los que normalmente están expuestas las personas son mucho menores que los necesarios para producir un calentamiento significativo. Las directrices actuales se basan en el efecto calefactor de las ondas de radio. Los científicos están investigando también la posibilidad de que existan efectos debidos a la exposición a largo plazo a niveles inferiores al umbral para el calentamiento del organismo. Hasta la fecha, no se han confirmado efectos adversos para la salud debidos a la exposición a largo plazo a campos de baja intensidad de frecuencia de radio o de frecuencia de red, pero los científicos continúan investigando activamente en este terreno. (Hernandez, 2014)

¿Efectos biológicos o efectos sobre la salud? ¿Qué es un peligro para la salud?

Los efectos biológicos son respuestas mensurables a un estímulo o cambio en el medio. Estos cambios no son necesariamente perjudiciales para la salud. Por ejemplo, escuchar música, leer un libro, comer una manzana o jugar al tenis son actividades que producen diversos efectos biológicos. No obstante, no esperamos que ninguna de estas actividades produzca efectos sobre la salud. El organismo dispone de mecanismos complejos que le permiten ajustarse a las numerosas y variadas influencias del medio en el que vivimos. El cambio continuo es forma parte de nuestra vida normal, pero, desde luego, el organismo no posee mecanismos adecuados para compensar todos los efectos biológicos. Los cambios irreversibles y que fuerzan el sistema durante períodos largos pueden suponer un peligro para la salud. (Luciano, 2011).

Un efecto perjudicial para la salud es el que ocasiona una disfunción detectable de la salud de las personas expuestas o de sus descendientes; por el contrario, un efecto biológico puede o no producir un efecto perjudicial para la salud. No se pone en cuestión que por encima de determinados umbrales los campos electromagnéticos puedan desencadenar efectos biológicos. Según experimentos realizados con voluntarios sanos, la exposición a corto plazo a los niveles presentes en el medio ambiente o en el hogar no produce ningún efecto perjudicial manifiesto. La exposición a niveles más altos, que podrían ser perjudiciales, está limitada por directrices nacionales e internacionales. La controversia que se plantea actualmente se centra en si bajos niveles de exposición a largo plazo pueden o no provocar respuestas biológicas e influir en el bienestar de las personas. (Luciano, 2011)

Efectos sobre el embarazo

La OMS y otros organismos han evaluado numerosas fuentes y exposiciones diferentes a campos electromagnéticos en el entorno cotidiano y de trabajo, como las pantallas de computadora, colchones de agua y mantas eléctricas, equipos de soldadura por corrientes de radiofrecuencia, equipos de diatermia, y radares. El conjunto de los resultados demuestra que la exposición a los niveles típicos de los campos del medio no aumenta el riesgo de desenlaces adversos como abortos espontáneos, malformaciones, peso reducido al nacer y enfermedades congénitas. Se han publicado informes esporádicos de asociaciones entre problemas sanitarios y la presunta exposición a campos electromagnéticos, como informes sobre partos prematuros y con peso reducido de trabajadoras de la industria electrónica, pero la comunidad científica no ha considerado que estos efectos estén necesariamente ocasionados por la exposición a campos electromagnéticos (frente a la influencia de factores como la exposición a disolventes). (Luciano, 2011)

Efectos de campos electromagnéticos sobre órganos y sistemas

Efecto analgésico

·         Efecto de relajación generalizada

Trastornos de la osificación

o   osteoporosis                                                                                                              

Traumatología, medicina laboral, medicina deportiva

§  contusiones, distorsiones, luxaciones                                                              

§  contracturas musculares

Medicina interna

v  asma bronquial                                                                                                                

v  ulcera gástrica crónica                                                                                                  

v  insuficiencia hepática cardiaca                                                                                      

v  estimulo trófico

IONES EN REPOLARIZACIÓN DE LA MEMBRANA

Despolarización

La despolarización es una disminución del valor absoluto del potencial de membrana en una neurona. El potencial de membrana de una neurona en reposo es normalmente negativo en la zona intracelular (-70 mV). Este potencial negativo se genera por la presencia en la membrana de bombas sodio/potasio (que extraen de forma activa 3 iones Na+ (sodio) desde el interior hacia el exterior celular e introducen 2 iones K+ (potasio), consumiendo 1 molécula de ATP), canales para el potasio (que permiten el intercambio libre de los iones K+) y bombas para Cl- (que extraen cloruro de forma activa).

Repolarización

Esta etapa se caracteriza por una mayor carga positiva dentro de la célula. Como resultado, las puertas de los K+ se abren a los iones de K+ cargados positivamente, de manera que el K+ se desplaza hacia el exterior de la célula, que es más negativa. Como consecuencia, regresa el estado donde el exterior de la célula desarrolla una carga más positiva que el interior.

http://med.se-todo.com/himiya/25456/index.html

La imagen de arriba nos indica que, normalmente, la membrana plasmática de las células animales está polarizada,  porque existe una diferencia de carga electroquímica en la parte interna y parte externa de esta membrana. La diferencia de cargas se presenta básicamente entre las superficies de ambos lados de la membrana, excepto en el citoplasma y el medio extracelular ya que son electroneutros. Dicha condición determina la existencia de una diferencia de potencial eléctrico entre el interior y el exterior celular, a la cual se le denomina, potencial de membrana. Para medir esta diferencia se lo puede hacer colocando un electrodo dentro de la célula y otro electrodo extracelularmente. Se denomina potencial de membrana en reposo cuando la célula no está siendo estimulada. Este potencial de membrana en reposo  tiene un valor negativo, que es entre -40 y -90mV (-70mV en la figura de arriba) en células distintas.

UTILIDAD DE LA BOMBA DE Na Y K

La bomba de sodio y potasio es una proteína presente en todas las membranas plasmáticas de las células, cuyo objetivo es eliminar sodio de la célula e introducir potasio en el citoplasma. Ese intercambio permite mantener, a través de la membrana, las diferentes concentraciones entre ambos cationes. La proteína transmembrana “bombea” tres cationes de sodio expulsándolos fuera de la célula y lo propio hace con dos cationes de potasio al interior de ella. De esa forma se genera un potencial eléctrico negativo intracelular.La bomba de sodio y potasio cumple un rol muy importante en la producción y transmisión de los impulsos nerviosos y en la contracción de las fibras musculares. (Diniz, 2015)

En base no es más que la transmisión del mensaje (que es un impulso nervioso de carácter eléctrico) que es conducido a través del cuerpo celular a lo largo del axón hasta el botón sináptico para liberar alguna sustancia transmisora.    La neurona tiene un medio interno y un medio externo, tanto fuera como dentro tiene iones positivos y negativos, aunque cada medio suele tener una mayor concentración de iones, así el medio interno tiende a ser negativo y el medio externo a positivo. De tal forma que el medio externo de la neurona lo constituyen fundamentalmente Sodio (Na+) y Cloro (cl-) y en el medio interno potasio (K+) y Aniones (A-). (Diniz, 2015).

FISIOLOGÍA DE LA MEMBRANA

La membrana celular tiene diversas funciones entre ellas encontramos: la de proteger el interior de la célula frente al líquido extracelular que tiene una composición diferente, además tiene la función de permitir la entrada de nutrientes, iones u otros materiales específicos. La membrana presenta una capa de fosfolípidos y esto es lo que le permite que esta sea semipermeable, debido a la configuración de los fosfolípidos. La membrana también puede intercomunicarse con otras células a través de las hormonas, neurotransmisores, enzimas, anticuerpos, etc. (membrana, 2016)

Gradiente electroquímico

El gradiente electroquímico es debido a que el número de iones (partículas cargadas) del líquido extracelular es muy diferente del citosol. En el líquido extracelular los iones más importantes son el Na+ y el Cl-, mientras que en el interior de la célula predomina el K+ y fosfatos orgánicos aniónicos. Como resultado de esto, existe una diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana (potencial de membrana) que se mide en voltios. El voltaje en las células vivas es de -20 a -200 mV (milivoltios), representando el signo negativo que el interior es más negativo que el exterior. En algunas condiciones especiales, algunas células pueden tener un potencial de membrana positivo. (F, 2015)

El gradiente electroquímico es debido a que el número de iones (partículas cargadas) del líquido extracelular es muy diferente del citosol. El gradiente electroquímico es resultante de dos fuerzas:

1.      Gradiente de concentración

2.      Potencial de membrana

Permeabilidad selectiva

La permeabilidad selectiva de la membrana plasmática regula la entrada y salida de materiales, permitiendo la entrada de unos y restringiendo el paso de otros. A esta propiedad se llama permeabilidad selectiva. La membrana es permeable cuando permite el paso más o menos fácil de una sustancia, ya que está compuesta por una capa de fosfolípidos. Los fosfolípidos contienen un extremo hidrofóbico y un extremo hidrosoluble. (membrana, 2016).

-          Solubilidad en los lípidos: Las sustancias que se disuelven en los lípidos (moléculas hidrófobas, no polares) penetran con facilidad en la membrana dado que esta está compuesta en su mayor parte por fosfolípidos.

-          Tamaño: la mayor parte de las moléculas de gran tamaño no pasan a través de la membrana. Sólo un pequeño número de moleculas no polares de pequeño tamaño pueden atravesar la capa de fosfolípidos

-          Carga: Las moleculas cargadas y los iones no pueden pasar, en condiciones normales, a través de la membrana. Sin embargo, algunas sustancias cargadas pueden pasar por los canales proteícos o con la ayuda de una proteína transportadora. (membrana, 2016)

 

SONIDO, AUDICIÓN Y ONDAS SONORAS

Sonido

El sonido no es un objeto que se mueve por el aire, sino una sensación creada por el cerebro al percibir ligeras vibraciones en el aire. Una sensación, en el órgano del oído, producida por el movimiento ondulatorio en un medio elástico (normalmente el aire), debido a rapidísimos cambios de presión, generados por el movimiento vibratorio de un cuerpo sonoro. Desde un punto de vista físico, el sonido es una vibración que se propaga en un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso), cuando nos referimos al sonido audible por el oído humano, lo definimos como una sensación percibida en el órgano del oído, producida por la vibración que se propaga en un medio elástico en forma de ondas. El sonido audible para los seres humanos está formado por las variaciones que se producen en la presión del aire, que el oído convierte en ondas mecánicas para que el cerebro pueda percibirlas y procesarlas. (sonido, 2016)

Para que se produzca un sonido es necesaria la existencia de:

1.      Un emisor o cuerpo vibrante.

2.      Un medio elástico transmisor de esas vibraciones.

3.      Un receptor que capte dichas vibraciones.

El sonido tiene orígenes y características muy diferentes:

-          Fenómenos de la naturaleza: Una gota que cae sobre una superficie, las hojas de los árboles movidas por el viento, las olas del mar, etc.

-          Muchos animales tienen la capacidad de producir sonido: el ladrido de un perro, el canto de un pájaro, etc.

-          La voz humana: una de las formas más complejas de comunicación en la que se basa el lenguaje verbal.

-          Dispositivos creados por el hombre también pueden producir sonido: el motor de un coche, una explosión, etc.

-          Algunos dispositivos han sido creados expresamente para la producción de un tipo de sonido: el sonido de los instrumentos musicales. (Ordelis, 2015)

Aplicaciones del sonido en la medicina

El sonido con frecuencia es utilizado para un uso meramente de entretenimiento, pero más allá de eso, se ha descubierto que puede usarse para fines terapéuticos y hoy día también en diversos campos de la medicina, por ello se verá cómo se usan los ultrasonidos así como la terapia musical. (casteuah, casteuah, 2011)

Ultrasonido:

Esta es una técnica que ha sido desarrollada para el diagnóstico. Se basa en emitir un sonido con una frecuencia entre 1 y 5 MHz, que se dirige al interior del cuerpo, y a través de la reflexión producida en los órganos o estructuras nos da información sobre la distancia a la que se encuentran los obstáculos que producen la reflexión, con ello podemos saber la distancia a la que se encuentran diferentes organos, ya que cada tipo de tejido tiene propiedades acústicas diferentes. La producción del ultrasonido puede ser producirse por dos medios:

-          Magneto Constricción: Se introduce una varilla en un campo magnético y se hace que vibre haciendo que los extremos emitirán ondas. En la actualidad no es un método muy usado debido a que las propiedades físicas de la varilla limitan la frecuencia.

-          Efecto Piezoeléctrico: Se somete un cristal a la acción de corrientes eléctricas oscilantes dirigidas al eje eléctrico del cristal, este vibra generando un sonido cuya frecuencia es igual a la de la corriente eléctrica como consecuencia de las compresiones y dilataciones periódicas sufridas. (casteuah, casteuah, 2011)

A través del campo eléctrico detectado se genera un voltaje el cual se conecta a un osciloscopio, con el cual se puede observar la variación de tensión producida. Con los ultrasonidos se pueden diagnosticar, por ejemplo, diversas enfermedades en los ojos, ver el estado de fetos, detección de tumores cerebrales o en otras partes del cuerpo. En la siguiente foto podemos ver como se ve un feto aplicando ultrasonidos:

Terapia Musical:

La música es el arte de combinar los sonidos y el tiempo:

La música tiene una serie de efectos fisiológicos. Hay estudios que afirman que la música influye sobre el ritmo respiratorio, la presión arterial, las contracciones estomacales y los niveles hormonales. Los ritmos cardiacos se aceleran o se vuelven más lentos de forma que se sincronizan con los ritmos musicales. También se sabe que la música puede alterar los ritmos eléctricos de nuestro cerebro. Los terapeutas musicales utilizan el sonido para ayudar con una amplia variedad de problemas médicos, que van desde la enfermedad de Alzheimer hasta el dolor de muelas. Los doctores la usan para mejorar la memoria o reducir el estrés de dos formas:

-          La música tiene algún efecto positivo sobre nuestro sistema nervioso como es la mejora de la capacidad intelectual. En principio este efecto es pasajero. Sin embargo hay investigadores que sospechan que la música, cuando se introduce a edades sumamente tempranas, puede tener efectos favorables permanentes sobre el sistema nervioso.

-          Otra posibilidad es que la música actúa como una distracción, ya que puede despertar sentimientos y estados de ánimo que pueden ser de gran ayuda para controlar no sólo el dolor, sino el temor o la ansiedad. (casteuah, casteuah, 2011)

La audición

La audición es uno de los cinco sentidos propios de los animales, con características particulares y diferenciadas en cada especie. Este sentido supone procesos fisiológicos y psicológicos y se relaciona con el equilibrio. Nos permite interpretar sonidos, y nos ayuda a comunicarnos; el órgano receptor de este sentido es el oído. La audición es uno de los cinco sentidos del ser humano (el tacto, el olfato, el gusto, la vista y la audición). Una reducción en la habilidad de oír se denomina pérdida auditiva o pérdida de audición. Nuestra audición percibe los sonidos que nos rodean durante las 24 horas del día. Por ello, la audición es un sentido que siempre está en funcionamiento. La audición funciona a varios niveles: cuando oímos los sonidos de fondo, como por ejemplo el tráfico, o cuando oímos alarmas, como por ejemplo el despertador. Sin embargo, la función más importante de nuestra audición es la de oír el habla, es decir, el comunicar con otras personas. (Llisteri, 2016)

La audición es uno de los cinco sentidos del ser humano. La función de la audición es transformar ondas sonoras en impulsos nerviosos perceptibles para el cerebro, el cual los transforma a lo que entendemos por sonido. Para poder hacerse una idea de qué es una pérdida auditiva, es necesario conocer la función de la audición y del oído. Los sonidos que se transportan por el aire podrían describirse como variaciones en la presión o como oscilaciones en las moléculas del aire. Estas variaciones en la presión forman ondas sonoras que pueden ser percibidas por el oído humano.

El oído es la parte principal del sentido de la audición. El oído recoge las ondas sonoras y las transforma en impulsos nerviosos que pueden ser interpretados por el cerebro. (Llisteri, 2016)

Funcionamiento de la audición

El sonido se canaliza en el conducto auditivo y provoca el movimiento del tímpano, luego el tímpano vibra con el sonido. Las vibraciones del sonido se desplazan por la cadena de huesecillos hasta la cóclea. Las vibraciones del sonido hacen que el fluido de la cóclea se mueva. El movimiento de este fluido hace que las células ciliadas se inclinen. Las células ciliadas producen señales neurales que son captadas por el nervio auditivo. Las células ciliadas de un extremo de la cóclea envían información de los sonidos graves, y las células ciliadas del otro extremo envían información de los sonidos agudos. El nervio auditivo envía las señales al cerebro, donde se interpretan como sonidos. (Audición, 2015)

Ondas sonoras

Las ondas sonoras: son ondas mecánicas longitudinales: mecánicas porque necesitan un medio material para su propagación y longitudinales porque las partículas del medio actúan en la misma dirección en la que se propaga la onda. Ej: Si hacemos el vacío en una campana de vidrio en la que hay un despertador sonando, a medida que va saliendo el aire el sonido se va apagando hasta que desaparece del todo. Pueden propagarse en medios sólidos, líquidos y gaseosos. La propagación de una onda sonora consiste en sucesivas compresiones y dilataciones del medio de propagación, producidas por un foco en movimiento vibratorio. Al paso de la onda el medio experimenta variaciones periódicas de presión. (Bautista, 2012)

Las ondas sonoras: son ondas mecánicas longitudinales: son mecánicas porque para su propagación necesitan un medio para hacerlo y son ondas longitudinales porque todas las partículas, tanto de la onda como del medio se mueven en la misma dirección. Por ejemplo, cuando una persona grita dentro de algún lugar o una habitación cerrada por completo, aquel grito no se escuchara fuera de la habitación cerrada, esto sucede porque las ondas del grito necesitan al aire para que actúe como medio y para que así pueda viajar estas ondas, pero si la persona grita en un lugar abierto, entonces si se podrá escuchar el grito, aunque depende, si la persona grita duro o fuerte. Las ondas pueden propagarse en medios sólidos, líquidos y gaseosos. Esta propagación de la onda sonora consiste en sucesivas compresiones y dilataciones del medio de propagación, producidas por un foco en movimiento vibratorio. Al paso de la onda el medio experimenta variaciones periódicas de presión. (Bautista, 2012)

Como el sonido se propaga en forma de ondas, tenemos que saber qué características tiene la onda sonora para ver cómo se comporta.

v  Una onda mecánica: Las ondas mecánicas no pueden desplazarse en el vacío, necesitan hacerlo a través de un medio material (aire, agua, cuerpo sólido). Además dicho medio debe ser elástico y no rígido para permitir la transmisión del sonido.

v  Una onda longitudinal: En las ondas longitudinales el movimiento de las partículas se desplaza en la misma dirección que la onda.

v  Una onda tridimensional: Son ondas que se propagan en tres direcciones. Las ondas tridimensionales se conocen también como ondas esféricas, porque sus frentes de ondas son esferas concéntricas que salen de la fuente de perturbación expandiéndose en todas direcciones. (Bautista, 2012)

Diremos que una onda mecánica longitudinal es sonora cuando la percibimos como sonido a través de los oídos. Esto ocurre cuando la frecuencia de oscilación está entre 16 y 20.000 Hz (muchas personas comienzan a no oír a partir de 15.000 Hz). Las frecuencias más bajas que las audibles se llaman infrasonidos, y a las ondas que las producen ondas infra sónicas. Las frecuencias más altas que las audibles se llaman ultrasonidos y las ondas que las producen ondas ultrasónicas. (Bautista, 2012)

VELOCIDAD Y ENERGÍAS DEL SONIDO

Velocidad de propagación del sonido

La velocidad en la que el sonido se propagan no depende de su intensidad o cualidades, sino únicamente de las propiedades del medio. El sonido se propaga con mayor velocidad en los medios líquidos, por lo que la velocidad de propagación es mayor en los líquidos que en los sólidos y gases. La velocidad de las ondas sonoras es independiente de la fuente sonora, pero depende de la naturaleza del medio de propagación. La mayor velocidad se da en los líquidos, ya que el módulo de compresibilidad de los líquidos es menor que en los gases. Mientras que la menor velocidad se da en los sólidos, debido a que su módulo de compresibilidad es menor que el de los gases. La velocidad aproximada del sonido en el aire a 20ºC es de 340 m/s y en el agua es de 1500 m/s. (sonido O. y., 2009)

ENERGÍA SONORA

La energía acústica o energía sonora es la energía que transmiten o transportan las ondas sonoras. Procede de la energía vibracional del foco sonoro y se propaga a las partículas del medio que atraviesan en forma de energía cinética (movimiento de las partículas), y de energía potencial (cambios de presión producidos en dicho medio o presión sonora). Al irse propagando el sonido a través del medio, la energía se transmite a la velocidad de la onda, pero una parte de la energía sonora se disipa en forma de energía térmica. La energía acústica puede calcularse a partir de otras magnitudes como la intensidad sonora, también se pueden calcular otras magnitudes relacionadas como la densidad o el flujo de energía acústica. (sonora, 2012)

ELEMENTOS DE UNA ONDA

Cresta: es la parte más elevado de una onda.
Valle: es la parte más baja de una onda.
Elongación: es el desplazamiento entre la posición de equilibrio y la posición en  un instante determinado.
Amplitud: es la máxima elongación, es decir, el desplazamiento desde el punto de equilibrio hasta la cresta o el valle.
Longitud de onda (l): es la distancia comprendida entre dos crestas o dos valles.
Onda completa: cuando ha pasado por todas las elongaciones positivas y negativas.
Período (T): el tiempo transcurrido para que se realice una onda completa.
Frecuencia (f): Es el número de ondas que se suceden en la unidad de tiempo.

Fuente: http://microrespuestas.com/como-se-llaman-las-partes-de-la-onda/

CUALIDADES DEL SONIDO

1.      La altura

Es la afinación de un sonido; está determinada por la frecuencia fundamental de las ondas sonoras (es lo que permite distinguir entre sonidos graves, agudos o medios) medida en ciclos por segundo o hercios (Hz).Para que los humanos podamos percibir un sonido, éste debe estar comprendido entre el rango de audición de 20 y 20.000 Hz.

2.      La duración

Es el tiempo durante el cual se mantiene un sonido, está determinada por la longitud, que indica el tamaño de una onda, que es la distancia entre el principio y el final de una onda completa (ciclo); según esto podemos decir que por duración los sonidos pueden ser largos o cortos. Los únicos instrumentos acústicos que pueden mantener los sonidos el tiempo que quieran, son los de cuerda con arco, como el violín por ejemplo; los de viento dependen de la capacidad pulmonar, y los de percusión, de los golpes.

3.      La intensidad

Equivale a hablar de volumen: un sonido puede ser fuerte o débil. Es la cantidad de energía acústica que contiene un sonido. La intensidad viene determinada por la potencia, que a su vez está determinada por la amplitud y nos permite distinguir si el sonido es fuerte o débil. (sonora, 2012)

LA VOZ HUMANA

Para que el sonido exista es necesario que intervengan tres elementos que son: un cuerpo que vibre, un soporte físico y una caja de resonancia. Ahora, la voz humana cumple con estas tres condiciones, analizando estos diferentes elementos que se necesitan, vemos que en el cuerpo humano el cuerpo que vibra vienen a ser las cuerdas vocales verdaderas; el otro elemento que se necesita para que exista el sonido es un soporte físico o un medio, que en este caso es el aire, el último elemento que es necesario es una caja de resonancia, que en el cuerpo humano esta caja de resonancia está formada por: parte de la faringe, por la boca y por las fosas nasales. Una característica importante de la voz humana es que las cuerdas vocales modifican la voz en un amplio espectro de frecuencias que van de graves a agudos en un rango aproximado de 20Hz a 20kHz. Todo un abanico de sonidos. (Blogger, Biofísica, 2015)

El aparato fonador humano

El aparato fonador lo componen 3 grupos de órganos diferenciados

1.      Órganos de respiración (Cavidades infraglóticas: pulmones, bronquios y tráquea).

2.      Órganos de fonación (Cavidades glóticas: laringe, cuerdas vocales y resonadoras -nasales, bucales y faríngeas-).

3.      Órganos de articulación (cavidad supraglóticas: paladar, lengua, dientes, labios y glotis). Además, el correcto funcionamiento del aparato fonador lo controla el sistema nervioso central, pues más allá de la mera fonología, está el significante. (Blogger, Biofísica, 2015)

BIOFÍSICA DE LA AUDICIÓN

Para que cualquier sonido sea escuchado por una persona es necesario que este provenga de una fuente que lo produzca y también depende de la intensidad del sonido. Por ejemplo el sonido de una música que está sonando en un parlante de computadora, este sonido primero debe ingresar al oído y para eso, lo hace por medio del pabellón auricular. El pabellón auricular es el que se encarga de captar el sonido, ese decir, el que recibe las ondas sonoras. Luego de que ha sido captado el sonido gracias a esta estructura llamada pabellón auricular, el sonido pasa por el conducto auditivo externo, y este lo que va hacer es canalizar las ondas sonoras que han sido captadas, las va a captar y a transportarlas hasta el oído medio, una vez llegado al odio medio vendrán otras suceden otros comportamientos para que la onda sonora sea interpretada. (oido, 2012)

Una vez que las ondas sonoras han llegado al odio medio, estas van a golpear el tímpano, y así van a provocar su vibración. La vibración del tímpano va a causar que los huesecillos del oído (martillo, yunque y estribo) se muevan. Ahora el sonido será amplificado gracias a su efecto palanca  de estos huesecillos, a la diferencia de áreas entre el tímpano y la base del estribo, y así evitarán la pérdida de energía sonora que se transmite desde el medio aéreo al líquido (presente en el oído interno). (oido, 2012)

En el momento en que el estribo golpea la ventana oval en la cóclea, v a provocar  la vibración de la perilinfa dentro de ella, y esto a su vez va a hacer que la que la membrana basilar y a las células ciliadas se muevan. Todos estos sucesos que acabo de mencionar en este párrafo tienen acontecimiento en un lugar muy importante del oído medio, ese lugar importante se llama Órgano de Corti. En la imagen que está por debajo de este párrafo, se observan ciertas estructuras del odio medio, entre ellas están la cóclea, que ya la habíamos mencionado en el párrafo anterior, también está el órgano de Corti, que recientemente lo mencionamos que es donde ocurren otros sucesos del recorrido del sonido. (oido, 2012)

Ahora, dependiendo la zona de máxima vibración de la membrana basilar, el oído humano es capaz de identificar las frecuencias de las ondas sonoras, de esta manera es que las frecuencias graves de encuentran en el ápex de la cóclea, mientras que los agudos en su base. Por último, las células ciliadas mandan a través de sus fibras nerviosas la información del estímulo auditivo, el que recorrerá la vía auditiva hasta llegar al cerebro específicamente a la corteza auditiva, y es en esta estructura y que gracias a la misma, los seres humanos podemos reconocer el tipo de sonido que esta sonando y de donde, de que fuente proviene tal sonido, y también podemos identificar la intensidad del sonido. (oido, 2012)

AUDIÓMETRO

El audiómetro es un instrumento de tecnología digital y diseño ultra compacto que permite realizar audiometrías tonales por vía aérea, por vía ósea y logoaudiometrías con micrófono o grabador. Se utiliza para realizar test audiométricos completos y específicos. Además este audiómetro permite determinar el nivel auditivo de un paciente en cada uno de sus oídos, es decir, permite detectar si el oído está en estado patológico, tiene alguna lesión, si escucha bien o cualquier tipo de daño.

Hay varios test que se hacen en este equipo:

o   Umbral de vía aérea

o   Test de S.IS.I.

o   Test de Fowler

o   Test de la palabra

o   Deterioro tonal

o   Tinitumetría

LA LUZ

La luz es la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye todo el campo de la radiación conocido como espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible señala específicamente la radiación en el espectro visible. La luz también se puede definir como una forma de energía que puede alterar o provocar cambios en un cuerpo, por ejemplo, cuando una persona se expone a la luz solar, los pigmentos de la piel cambian de color, y si es una persona blanca, su piel cambiara a un color rojizo, en una persona mestiza provocara otros cambios, como puede ser que los pigmentos de la piel se hagan oscuras y la persona empiece a verse como una persona afro. Aunque la luz también puede ser una fuente de energía para las plantas. La luz puede ser captada por un órgano del sentido del ser humano que es el ojo; esto ayuda a que cuando una persona está en un ambiente oscuro gracias a la luz esta pueda ver, por medio del ojo, especialmente por los conos y bastones que son encargados de llevar la luz, pero para esto es necesario que entre solo cierta cantidad de luz al ojo, y para eso está la pupila, que se dilata o se contrae para que ingrese solo cierta cantidad de luz.

Utilidad de la luz en la medicina

• radiografías: es la utilización de energía radiante (rayos X) en el campo de la medicina más frecuente. Los rayos X se generan en un tubo de vidrio al vacío que se encuentra en el interior del aparato metálico en el que frente a el se ubica el paciente. Después de que se produce, se transmite en línea recta y a la velocidad de la luz y penetra el cuerpo del paciente, lo atraviesa (al atravesar el cuerpo, los huesos absorben más fuertemente los rayos X que los tejidos blandos, de manera que los rayos que en su "camino" se chocaron con los huesos son atenuados y esta atenuación queda registrada en la película radiográfica con distintos niveles de sombra e iluminación ), y del otro lado se encuentra con una placa radiográfica que es parecida a la de fotografía donde quedará grabada una imagen anatómica del interior del cuerpo. (radiante, 2011)

• Radio terapia: la Radio terapia es un tipo de tratamiento oncológico que utiliza las radiaciones (energía radiante) para eliminar las células tumorales, en la parte del organismo donde se apliquen (tratamiento local). La radio terapia actúa sobre el tumor, destruyendo las células malignas y así impide que crezcan y se reproduzcan. Esta acción también puede ejercerse sobre los tejidos normales; sin embargo, los tejidos tumorales son más sensibles a la radiación y no pueden reparar el daño producido de forma tan eficiente como lo hace el tejido normal, de manera que son destruidos bloqueando el ciclo celular. Actúa haciendo mayor la absorción de la radiación dentro del cuerpo. (radiante, 2011)

• Medicina nuclear: la medicina nuclear comprende técnicas para obtener imágenes de los órganos internos del esqueleto, sirve para representar la estructura atómica del órgano visualizado y además, brinda datos relevantes sobre su funcionamiento. (radiante, 2011)

Estas imágenes no representan solamente la estructura atómica del órgano visualizado, sino que también aportan datos muy importantes sobre su estado de funcionamiento.  Para llevarse a cabo, la medicina nuclear utiliza elementos radiactivos que se producen en reactores nucleares. Estas sustancias son introducidas al paciente en ínfimas cantidades, ya sea por vía oral, intramuscular o intravenosa, y dependiendo del elemento utilizado van a depositarse en el órgano o tejido específico que se desea estudiar. Los núcleos de estos radio isótopos emiten espontáneamente radiación desde el interior de los tejidos, la cual atraviesa el cuerpo y sale al exterior, donde puede ser detectada por instrumentos especiales. Las imágenes se graban en una película fotográfica a través de detectores electrónicos muy complejos que permiten observar cada uno de los rayos provenientes del paciente, amplificar la señal y convertirla en luz que se registrará en la placa fotográfica. (radiante, 2011)

·       Ecografía: La Ecografía, también denominada ecosonografía o ultrasonografía es una técnica de diagnósticode imagen que permite ver órganos y estructuras blandas del cuerpo, por medio de ondas sonoras que son emitidas a través de un transductor el cual capta el eco de diferentes amplitudes que generan al rebotar en los diversos órganos y estas señales procesadas por un computador dan como resultado imágenes de los tejidos examinados. El eco es un fenómeno acústico que se produce cuando un sonido choca contra una superficie que lo refleja. (Moncayo, 2010)

Estas ondas permiten diferenciar claramente la forma y tamaño de cada estructura, así como su contenido que puede ser gaseoso, sólido, líquido o mixto.  La ecografía Doppler es una aplicación de la ecografía que permite examinar el flujo sanguíneo de venas y arterias, para conocer su velocidad, dirección y resistencia. Las ondas que emite el transductor son ondas sonoras de alta frecuencia que no perjudican su salud, a diferencia de los rayos X que utilizan radiaciones ionizantes, por lo que es un examen que no representa riesgo, ya que no hay exposición a ningún tipo de radiación. Generalmente, la ecografía es un examen no invasivo, por lo que no ocasiona dolor ni molestias; sin embargo, se puede utilizar este método para realizar  ciertos procedimientos escasamente invasivos, como son las punciones de órganos superficiales como por ejemplo ciertos tumores y quistes de mamas, tiroides, etc., así como biopsias prostáticas. (Moncayo, 2010)

Entre las limitaciones de la ecografía podemos mencionar que las ondas sonoras enviadas a través del transductor no penetran los huesos, por lo tanto, solo podemos apreciar su superficie, por lo que no es posible valorar patología de cráneo por ejemplo.  Otra limitación es que es un método operador-dependiente, lo que significa que la práctica y la experiencia del profesional que maneja este método es muy importante para la obtención de resultados confiables. (Moncayo, 2010)

Actualmente las indicaciones de de la ecografía son muy amplias ya que permite estudiar muy bien los diversos tejidos del cuerpo como son:

• Estudio de flujo sanguíneo de arterias y venas para la detección de arterioesclerosis y coágulos.
• Glándula tiroides y estructuras blandas del cuello.
• Tendones, ligamentos, músculos y estructuras de las articulaciones.
• Corazón fetal y corazón de adultos.
• Glándulas mamarias.
• Abdomen: hígado, vesícula biliar, páncreas, bazo, riñones.
• Valoración del flujo sanguíneo renal en casos de hipertensión.
• Estudio Pélvico: vejiga, útero, ovarios.
• Próstata.
• Pene y valoración del flujo sanguíneo en casos de disfunción eréctil.
• Estudio ecosonográfico de testículos.
• El feto durante el embarazo.
• Apéndice.
• Ecosonografía Oftalmológica (ocular)
• Masas,  tumoraciones o colecciones (hematomas) en músculos.
• Biopsias ecodirigidas.
• Amniocentesis (obtención ecodirigida de líquido amniótico para estudio cromosómico fetal).
• Histerosonografía. (estudio especial de la cavidad uterina. (Moncayo, 2010)

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

El espectro electromagnético es la intensidad en la que se distribuyen  las ondas electromagnéticas de la luz. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite, que es llamado espectro de emisión o absorbe, que es llamado espectro de absorción, una sustancia. Esta radiación es importante ya que sirve para identificar la sustancia de una igual manera a una huella dactilar. Existe un aparato, llamado espectroscopio, que sirve para poder observar el rango de un espectro. Estos espectroscopios además de poder observar el espectro, también sirven para realizar medidas sobre este mismo espectro, medidas como la longitud de una onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.

SISTEMA VISUAL HUMANO

Existe una sistema que es capaz de convertir las ondas electromagnéticas, pero que sean de un espectro visible, que llegan a los ojos, convertirlos en señales nervios que son interpretadas en el cerebro, es el sistema visual humano. En este sistema interviene un órgano del sentido muy importante, que es el ojo, y todas sus estructuras que ayudan a receptar las ondas electromagnéticas de espectro visible. Hablando específicamente del ojo humano, vemos que tienen una estructura en forma circular. Esta estructura del cuerpo humano, como lo había mencionado, es la que permite receptar la luz, la cual ingresa por un orificio llamado iris, y la que regula la entrada de luz que debe ingresar se llama pupila. (Ruiz, 2014)

Funcionamiento del ojo humano

El ser humano consta de cinco órganos de los sentidos. Uno de ellos es el sentido de la vista, que es lo que al ser humano le permite ver cualquier cosa, cabe recalcar, que solo puede observar cualquier cosa que este en un rango de alcance para su ojo. Ahora, el sentido de la vista en las personas tiene un funcionamiento muy complejo y se necesita de dos estructuras básicas que son: el ojo y el cerebro. El ojo va a ser el encargado de captar el estímulo visual y el cerebro va a ser el que va a interpretar dicho estímulo y el mismo va a ser el que envié una señal o una respuesta para este estímulo. A continuación se va a explicar cómo funciona el ojo humano y la función de sus diferentes estructuras que lo conforman. (Fotonostra, 2013)

Como sabemos, la luz es el tercer elemento más destacado en la visión. Sin la luz, nosotros los humanos somos incapaces de ver, es decir, que los seres humanos somos incapaces de ver en la oscuridad, aun no constamos con ciertas estructuras que tienen ciertos animales como los murciélagos para poder observar en la oscuridad. La luz es la que penetra en nuestros ojos para que el cerebro interprete  la imagen que estamos observando. Cuando la luz llega a la córnea, esta tiene que pasar por la pupila la cual va a regular la intensidad de luz que debe ingresar, es decir, cuando hay demasiada luz, la pupila será más pequeña porque va a estar contraída. En habitaciones o lugares en penumbra aumentará de tamaño para dejar entrar más cantidad de luz. (Fotonostra, 2013)

El ojo tiene una estructura llamada cristalino, el cual será el encargado de proyectar las imágenes enfocadas en la retina. Puede aplanarse o abombarse según lo cerca o lejos que esté el objeto que veamos. El cristalino se deteriora con los años y pierde capacidad de acomodación. Esto da lugar a conocidos problemas ópticos como la presbicia o vista cansada. Luego, existe otra estructura llamada retina la cual va a recibir la imagen en sus paredes, pero de forma invertida. La luz estimula los conos y los bastones quienes transforman esa información en impulsos nerviosos. Esta electricidad se trasladará al cerebro a través del nervio óptico y luego llega al cerebro, el cual es quien realmente ve las imágenes. Endereza la imagen invertida de la retina e interpreta la información de color, tamaño, posición, etc. de lo que se esté observando. (Fotonostra, 2013)

ELEMENTOS BÁSICOS DE LA FÍSICA NUCLEAR

El inicio de la física nuclear se puede establecer en 1896 con el descubrimiento de la radiactividad por parte de Henri Becquerel. Becquerel estudiaba por entonces la luz emitida por algunas sustancias, llamada fluorescencia. Una de estas sustancias fluorescentes es el sulfato de potasio y uranilo: UO2KSO4. La fluorescencia es la propiedad de una sustancia para emitir luz cuando es expuesta a radiaciones del tipo ultravioleta, rayos catódicos o rayos X. Las radiaciones absorbidas (invisibles al ojo humano), son transformadas en luz visible, o sea, de una longitud de onda mayor a la incidente. Un día que estaba nublado no permitía a Becquerel exponer el sulfato de potasio y uranilo a las radiaciones del Sol así que las guardó en un cajón en el que también tenía unas placas fotográficas sin velar (protegidas con un grueso papel negro para que no se velaran al darles la luz). Días más tarde comprobó que la película fotográfica de estas placas estaba velada cuando “en teoría” no había sido expuesta a ningún tipo de luz. Becquerel pensó que la sal de uranilo emitía algún tipo de radiación invisible capaz de velar la placa fotográfica. A partir de este descubrimiento casual comprobó que otros compuestos de uranio también velaban las placas fotográficas, llamando a esa radiación invisible radiactividad. (Blogger, Biofísica, 2015)

Dos años más tarde Pierre y Marie Curie descubrieron otros dos elementos nuevos en la tabla periódica, el polonio y el radio, ambos radiactivos.

La física nuclear estudia el comportamiento de los núcleos atómicos.

1.- Composición del núcleo. Isótopos

El átomo es básicamente vacío tal como descubrió E. Rutherford en 1911 a partir de su famosa experiencia (esquematizada en la figura siguiente). (Blogger, Biofísica, 2015)

El polonio es una fuente radiactiva de partículas α (partículas cargadas positivamente).El haz de partículas se hace incidir sobre una fina lámina de oro de forma que se observa que la mayoría de ellas atraviesa dicha lámina y son detectadas en una pantalla de sulfuro de zinc en forma de un centelleo en el momento en que una partícula incide sobre dicha pantalla. No obstante Rutherford observó que algunas partículas eran desviadas y que incluso algunas salían rebotadas de la lámina de oro. A partir de esta experiencia Rutherford estableció junto a sus colaboradores (Geiger y Mariden) su conocido modelo atómico. Este modelo permitía explicar los resultados del experimento tal como se muestra en la figura adjunta. Las flechas negras indican la trayectoria de las partículas α: el primer caso se trataría del modelo atómico anterior de Thomson, el segundo caso es el modelo de Rutherford. (Blogger, Biofísica, 2015)

Actualmente sabemos que el núcleo atómico contiene dos tipos de partículas, los protones (de carga positiva e igual en valor, cada uno a la carga elemental del electrón) y los neutrones, sin carga y de masa aproximadamente igual a la de los protones aunque un poco superior. Los neutrones no fueron descubiertos realmente hasta 1932 aunque su existencia se sospechaba con anterioridad. La masa del electrón es 1836 veces menor a la del protón. En general se llaman nucleones a las partículas que hay en el núcleo (protones o neutrones), y núclido a cada especie nuclear de un elemento químico. El número atómico (Z) es el número de protones que hay en el núcleo, coincide con el número de electrones de la periferia para el átomo neutro y es el que define al elemento químico como tal. A la suma del número de protones (Z) y del número de neutrones (N) de un núcleo se le llama número másico (A). (Blogger, Biofísica, 2015)

Proporciones isotópicas en la naturaleza

En una sustancia pura hay siempre varios isótopos (la mayoría estables y, en algunos casos, alguno radiactivo). Por ejemplo, si tenemos un kilogramo del elemento cloro sabemos que estará formado por átomos de dicho elemento del que existen dos isótopos: el cloro-35 y el cloro-37. La proporción de cada uno determina el peso atómico que aparece en la tabla periódica ya que este es en realidad el peso atómico medio de los diferentes isótopos naturales que lo forman. Si el 50% de todo el cloro fuera cloro-35 y el otro 50% fuera cloro-37, el peso atómico del cloro sería 36 u.m.a., pero resulta que es en realidad 35’45 u.m.a., es decir, hay una mayoría de cloro-35 frente a cloro-37. (Blogger, Biofísica, 2015)

Unidad de masa atómica

Se ha utilizado ya en estos apuntes la unidad de masa atómica, u.m.a. o simplemente “u”, para designar la masa de un átomo. Dado que la masa de los electrones es despreciable, la masa de un átomo es en realidad la masa de su núcleo. Pero como esta masa en kilogramos es muy pequeña, se utiliza la u.m.a. Actualmente (no siempre ha sido así) se ha consensuado que la unidad e masa atómica sea la doceava parte de la masa del isótopo carbono-12. En base a esta unidad decidida están expresados los pesos atómicos que aparecen en la tabla periódica (mejor debería ser “masas atómicas” aunque en estos apuntes se utilizarán los dos nombres indistintamente). (Blogger, Biofísica, 2015)

ÁTOMOS Y MODELOS ATÓMICOS

La unidad básica de toda la materia se llama átomo, esta es la estructura que define a todos los elementos y que tiene propiedades químicas bien definidas. Cualquier elemento que encontremos en la tabla periódica va a estar compuesto por átomos, sin excepción alguna. Y están compuestos por átomos exactamente con la misma estructura. Los átomos están compuestos por tres tipos de partículas que son: protones, que tienen carga positiva, los neutrones, que tienen carga negativa, y los electrones, que tienen misma cantidad de carga positiva como negativa. Todas las partes del cuerpo humano están compuestas por átomos, el hígado, el riñon, el páncreas, esófago, pulmones, etc. mejor dicho cualquier objeto que sea materia está compuesta por miles de átomos, que como ya había mencionado, los átomos son la unidad básica de toda la materia.

Modelos atómicos

Año	Científico	Descubrimientos experimentales	Modelo atómico
1897	J.J. Thomson	Demostró que dentro de los átomos hay unas partículas diminutas, con carga eléctrica negativa, a las que se llamó electrones.	De este descubrimiento dedujo que el átomo debía de ser una esfera de materia cargada positivamente, en cuyo interior estaban incrustados los electrones. (Modelo atómico de Thomson.)
1911	E. Rutherford	Demostró que los átomos no eran macizos, como se creía, sino que están vacíos en su mayor parte y en su centro hay un diminuto núcleo.	Dedujo que el átomo debía estar formado por una corteza con los electrones girando alrededor de un núcleo central cargado positivamente. (Modelo atómico de Rutherford.)
1913	Niels Bohr	Espectros atómicos discontinuos originados por la radiación emitida por los átomos excitados de los elementos en estado gaseoso.	Propuso un nuevo modelo atómico, según el cual los electrones giran alrededor del núcleo en unos niveles bien definidos. (Modelo atómico de Bohr.)

RADIACIÓN Y RADIOBIOLOGÍA

La radiobiología es una ciencia que estudia los efectos de las radiaciones ionizantes sobre los tejidos vivos, es decir tejidos biológicos. El objetivo de la radiobiología es hacer una descripción exacta de los efectos de la radiación en los seres humanos, para que de esta manera pueda utilizarse con más seguridad en el diagnóstico y que mediante esto sea más efectiva en el tratamiento. Existen además dos grandes razones por las cuales la radiobiología a sido impulsada a investigar estos efectos biológicos de las radiaciones ionizantes, una de estas razones es para poder utilizar aquellas radiaciones de forma segura en todas las aplicaciones médicas, y la otra razón es poder utilizar las radiaciones ionizantes principalmente en las neoplasias, preservando al máximo los órganos y tejidos humanos sanos. (Alexander, 2014)

La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. La radiación electromagnética puede manifestarse de diversas maneras como calor radiado, luz visible, rayos X o rayos gamma. A diferencia de otros tipos de onda, como el sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación electromagnética se puede propagar en el vacío. En el siglo XIX se pensaba que existía una sustancia indetectable, llamada éter, que ocupaba el vacío y servía de medio de propagación de las ondas electromagnéticas. El estudio teórico de la radiación electromagnética se denomina electrodinámica y es un subcampo del electromagnetismo. (Alexander, 2014)

Efectos de la radiación en los seres vivos.

-          Según el tiempo de aparición

Precoces: aparecen en horas o minutos luego de haberse expuesto a la radiación, por ejemplo: nauseas, eritema cutáneo.

Tardíos: aparecen meses o años después de haberse expuesto a la radiación, por ejemplo, cáncer radioinducido, radiodermitis crónica, o incluso mutaciones genéticas.

-          Desde el punto de vista biológico

Efectos somáticos: solo se manifiesta en el individuo que ha sido sometido a una exposición de radiaciones ionizantes, un ejemplo de esto es el eritema.

Efecto hereditario: como su nombre lo dice, esto tiene que ver con la genética, ya que aquí no se manifiesta en el individuo que ha sido expuesto a la radiación sino más bien en su descendencia, porque la radiación a la que ha sido expuesto a lesionado sus células germinales, es decir, a los óvulos y espermatozoides.

-          Según la dependencia de la dosis

Efecto estocástico: son efectos absolutamente aleatorio probabilísticos; pudiendo aparecer tras la exposición a pequeñas dosis de radiación ionizante. Se cree que el único efecto estocástico es el cáncer radioinducido y también las mutaciones genéticas.

Efecto no estocástico: se necesita una dosis umbral para producirlos, por debajo de la cual, la probabilidad de aparición de los mismos es muy baja. Suelen ser efectos precoces,  por ejemplo el eritema cutáneo. (Alexander, 2014)

ORIGEN DE LAS RADIACIONES IONIZANTES

El origen de las radiaciones ionizantes puede localizarse en:

o   La Radiactividad natural. Resulta de la inestabilidad intrínseca de una serie de átomos presentes en la Naturaleza (uranio, torio, etc), así como la procedente de rayos cósmicos --ésta última exposición es mayor en los asiduos al avión.

o   La Radiactividad incorporada en alimentos, bebidas, etc. Los crustáceos y moluscos marinos (mejillones, chirlas, almejas) la concentran especialmente.

o   Procedimientos médicos (radiografías, etc). Son la fuente principal de radiación artificial en la población general.

o   "Basura nuclear". Los materiales de desecho radiactivos de la industria nuclear, los hospitales y los centros de investigación.

o   el Radón. Gas procedente del uranio, que se encuentra de forma natural en la tierra. Procede de materiales de construcción, abonos fosfatados, componentes de radioemisores, detectores de humos, gas natural en los hogares, etc. El grado de exposición al radón aumenta notablemente en sitios cerrados y domicilios con buen aislamiento térmico.

o   Exposición profesional. En España se incluyen en esta categoría unas 60.000 personas. El 95% recibe dosis diez veces por debajo del límite permitido.

o   Explosiones nucleares. Accidentales, bélicas o experimentales. (radiaciones, 2016)

Efectos biológicos

·         Cada elemento atómico se caracteriza por su número de protones, que es constante; pero puede presentar distinto número de neutrones, y el número de éstos es lo que define a los diferentes isótopos de cada elemento químico. Muchos isótopos son inestables, y pueden cambiar su número másico (suma de neutrones y protones) por emisión de partículas. Dependiendo de qué tipo de partículas se emitan, hablamos de radiación alfa, beta o gamma, con distinta interacción sobre la materia. (radiaciones, 2016)

·         La radiación alfa queda frenada en las capas exteriores de la piel, y no es peligrosa, a menos que se introduzca directamente a través de heridas, alimentos, etc. La radiación beta es más penetrante, introduciéndose uno o dos centímetros en los tejidos vivos. La radiación gamma, o radiación electromagnética de alta energía, es capaz de penetrar profundamente en los tejidos; sin embargo, libera menos energía en el tejido alfa que en los beta. éstas interaccionan con los átomos y moléculas que se van encontrando a su paso, lo que es mucho más nocivo.

·         La radiactividad de un isótopo puede medirse, así como la dosis absorbida de radiación ionizante en un tejido determinado. (radiaciones, 2016)

RADIACTIVIDAD                                                       

Se puede definir a la radioactividad como la emisión espontánea de partículas (alfa, beta, neutrón) o radiaciones (gama, captura K), o también puede ser de ambas a la vez, procedentes de la desintegración de determinados nucleidos que las forman, por causa de un arreglo en su estructura interna. Existen dos tipos de radioactividad: la radioactividad natural y radioactividad artificial. En la radioactividad natural, la sustancia ya la posee en el estado natural. En la radioactividad artificial es el tipo de radioactividad que ya ha sido inducida por irradiación, es decir, que ha sido creada. (física R. , 2010)

Radiopacidad

La radiopacidad es la capacidad que posee un determinado material de no permitir penetrar los rayos x es decir de desviarlos al contacto con ellos, los metales nobles poseen una gran densidad la cual le permite evitar la penetración de los rayos X siendo claramente visibles en una radiografía esto se debe a que presentan una mayor cantidad de masa por cm3 que atravesar.

En la primera radiografía tomada por Wilhen Röntgen se puede apreciar cómo se traspasan los tejidos blandos como hueso y carne pero el anillo de bodas (oro) no es atravesado por ellos. (física R. , 2010)

RAYOS X

Los rayos X son un tipo de radiación llamada ondas electromagnéticas. Las imágenes de rayos X muestran el interior de su cuerpo en diferentes tonos de blanco y negro. Esto es debido a que diferentes tejidos absorben diferentes cantidades de radiación. El calcio en los huesos absorbe la mayoría de los rayos X, por lo que los huesos se ven blancos. La grasa y otros tejidos blandos absorben menos, y se ven de color gris. El aire absorbe la menor cantidad, por lo que los pulmones se ven negros. El uso más común de los rayos X es para ver huesos rotos, pero los rayos X se utilizan también para otros usos. Por ejemplo, las radiografías de tórax pueden detectar neumonía. Las mamografías utilizan rayos X para detectar el cáncer de mama. Por ejemplo, una radiografía de tórax expone a una dosis de radiación similar a la cantidad que está naturalmente expuesto del ambiente por un periodo de 10 días. (Rayos, 2016)

Principales propiedades de los rayos X

1.      Los rayos X son invisibles.

2.      La propagación de los rayos X se efectúa en línea recta y a la velocidad de la luz.

3.      No es posible desviar los rayos X por medio de una lente o de un prisma, pero sí por medio de una red cristalina (difracción).

4.      Los rayos X atraviesan la materia. El grado de penetración depende de la naturaleza de la materia y de la energía de los rayos X.

5.      Los rayos X son rayos ionizantes, es decir, liberan electrones de la materia.

6.      Los rayos X pueden deteriorar o destruir las células vivas. (Blogger, Biofísica, 2015)

Los rayos gamma (y)

Los rayos gamma (y) son radiaciones electromagnéticas de igual naturaleza que los rayos X. Poseen las mismas propiedades pero no están producidos por un aparato eléctrico. Los rayos gamma proceden de la desintegración de núcleos atómicos de un elemento radiactivo. La energía de la radiación gamma no es regulable; depende de la naturaleza de la fuente radiactiva. La intensidad de la radiación tampoco es regulable, ya que no es posible influir sobre la desintegración de un material radiactivo. Al igual que los rayos X, la radiación gamma puede ser parcialmente absorbida al atravesar un espesor de un material y también pueden ser usados para producir una imagen radiográfica. Los rayos gamma son emitidos usualmente como líneas espectrales p.ej. en series de algunas energías discretas. Absorción y radiación difusa. (Blogger, Biofísica, 2015)

La disminución de intensidad de la radiación X, y consecuentemente el valor de u y el poder de penetración de la radiación, viene determinada por los siguientes cuatro tipos de interacción:

1.      Efecto fotoeléctrico

2.      Efecto Compton

3.      Formación de pares (Blogger, Biofísica, 2015)

El predominio de una u otra interacción depende de la energía de la radiación incidente y de la naturaleza del material irradiado. (Blogger, Biofísica, 2015)

Efecto fotoeléctrico

Cuando una radiación X de relativa baja energía atraviesa un material y se produce una colisión entre un fotón incidente y un átomo del material, la energía total del fotón puede ser empleada en expulsar un electrón de una órbita profunda del átomo. El fotón ha quedado aniquilado (Fig. 5). Este fenómeno se llama efecto fotoeléctrico. (Blogger, Biofísica, 2015)

USOS DE LOS RAYOS X EN MEDICINA

En el área de la medicina los Rayos x son muy importantes para los especialistas, ya que permiten a los médicos ver a los pacientes por dentro y asi poder saber si el paciente tiene alguna patología, se ha lesionado algún hueso o se ha fracturado o incluso puede saber cómo está funcionando el cerebro. Cuando estos rayos se dirigen hacia un paciente, una parte son absorbidos y otra parte atraviesa el paciente. Estos rayos que atraviesan impresionan un fragmento de película fotográfica que se guarda dentro de una caja hermética a la luz. El hueso absorbe más rayos X que la carne del mismo grosor, por tanto en la imagen, revelada la estructura ósea aparece como una zona clara. (Lylat, 2012)

-          Radioterapia:

La radioterapia es una forma de tratamiento basado en el empleo de radiaciones ionizantes como los rayos X. Esta aplicación surge de manera muy natural con el descubrimiento de los rayos X fue la radioterapia. El uso prolongado y no controlado de este tipo de radiación produjo, desde sus comienzos, efectos dramáticos en los tejidos sanos de los radiólogos. (Lylat, 2012)

                                                                                          

-          Tomografía axial computarizada (TAC):

Es una técnica de imagen médica que utiliza radiación X para obtener cortes o secciones de objetos anatómicos con fines diagnósticos. La técnica de TAC trata de producir un mapa bidimensional de los coeficientes de atenuación lineal de un cuerpo tridimensional, a partir de un número muy grande de medidas de transmisión, llamadas proyecciones. En términos prácticos, este mapa bidimensional corresponde a una imagen transversal del paciente. Si un conjunto de mapas bidimensionales son ensamblados, uno detrás del otro, puede obtenerse una imagen que ahora es tridimensional y que punto a punto da información sobre los coeficientes de atenuación lineal del paciente, es decir, da información sobre. (Lylat, 2012)

                                                                                                         

-          Radiografía:

Es la más utilizada de entre los usos médicos de la radiación, el examen de pacientes con rayos X con el objetivo de dar un diagnóstico. El objetivo del diagnóstico radiológico es proporcionar información anatómica al médico sobre el interior del paciente. Los rayos X constituyen una herramienta ideal para sondear, de manera ``no invasiva'', el interior del cuerpo humano. Sin embargo, durante la formación de la imagen existen procesos de deposición de energía en el paciente. Estos procesos llevan asociado un cierto daño biológico que en algunos casos puede afectar a la salud del paciente. Aunque las dosis asociadas a este tipo de exámenes son relativamente pequeñas, la frecuencia con que éstos se llevan a cabo ocasiona que el impacto social sea considerable.

-          Mamografía:

Consiste en una exploración diagnostica de la glándula mamaria de imagen por rayos, mediante aparatos denominados mamógrafos. Estos aparatos disponen de tubos de emisión de rayos x especialmente adaptados para conseguir la mayor resolución posible en la visualización de las estructuras fibroepiteliales internas de la glándula mamaria. (Lylat, 2012)