UNIDAD # 3 SISTEMAS BIOFÍSICOS BIOELÉCTRICOS
El Sistema Cuántico Bioeléctrico es una nueva herramienta que analiza este fenómeno. La energía y la baja frecuencia magnética del cuerpo humano se captan al sostener el sensor, y a continuación el equipo las amplifica y las analiza mediante el microprocesador que incorpora. Los datos se comparan 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. De esta manera se puede realizar el análisis y diagnóstico del estado de salud 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.
ELECTRODIAGNÓSTICO
El electrodiagnóstico es una
rama de la medicina que puede aportar datos clínicos duros útiles para el
diagnóstico de diversos padecimientos que afectan a los sistemas nerviosos
central y periférico
El Electrodiagnóstico es un
modelo de intervención fisioterápica que permite una evaluación cualitativa de
la placa neuromotora. Se observará la durabilidad contráctil, localización del
punto motor más allá de la anatomofisiología neurológica.
El rol de la electricidad
con relación al sistema nervioso surgió de la observación de los efectos de la
aplicación de la misma al organismo y eventualmente, del descubrimiento que
tanto músculos, así como nervios podían ser fuentes de esta energía. Este
descubrimiento fue la base del diagnóstico eléctrico o electrodiagnóstico.
La electroterapia
Es una disciplina
pseudocientífica que se engloba dentro de la medicina física y rehabilitación y
se define como el arte y la ciencia del tratamiento de lesiones y enfermedades
por medio de la electricidad.
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.
Baja frecuencia: van
desde la galvánica pura o continua hasta corrientes con frecuencias de 800 Hz.
Como formas de corriente de baja frecuencia tenemos: galvánica pura o continua,
galvánica interrumpida o rectangular, farádica rectangular, galvano-farádica
progresiva y moduladas.
Con este tipo de corrientes
se busca sustituir estímulos fisiológicos naturales por un estímulo artificial
que se consigue a partir de un equipo generador. Por ejemplo, se puede
estimular un músculo paralizado. La corriente va a producir la contracción del
músculo al crear una diferencia de potencial entre la membrana y el interior de
la fibra nerviosa excitada. También tiene un efecto analgésico,
antiespasmódico, hiperemiánte y térmico.
Media
frecuencia: Abarca frecuencias entre 801 y 20.000 Hz y son las
denominadas corrientes interferenciales. Con este tipo de corrientes se
consigue una baja sensación de corriente, una gran dosificación y es aplicable
a todo tipo de lesiones, ya que, dependiendo de la frecuencia aplicada,
conseguiremos un efecto excito-motor.
Indicada en procesos de
atrofia muscular por inmovilización, degeneración parcial del sistema
neuromuscular, estimulación, en caso de anquilosis, contracturas, tonificación,
y en casos de problemas de circulación periférica.
Alta
frecuencia: Engloba frecuencias que van desde los 20.001 a los 5 MHz,
entre ellas encontramos la diatermia, que va a tener unos efectos hiperemiante,
analgésicos, antinflamatorios y antiespasmódicos. La onda corta, que
dependiendo de su forma de aplicación tendrá un efecto térmico o no, va a tener
un efecto analgésico, relajante muscular, estimula la circulación sanguínea,
favorece la cicatrización de las heridas, antinflamatoria, profiláctica en
postoperatorios. También está indicada para esguinces, roturas musculares,
contusiones, fracturas, osteomielitis, bursitis, sinusitis, prostatitis y
estimulante de la circulación periférica, ciática...entre otras.
Corriente
continua (C.C.):
A esta también se la conoce como corriente directa (C.D.) y
su característica principal es que los electrones o cargas siempre fluyen,
dentro de un circuito eléctrico cerrado, en el mismo sentido. Los electrones se
trasladan del polo negativo al positivo de la fuente de FEM. Algunas de estas
fuentes que suministran corriente directa son por ejemplo las pilas, utilizadas
para el funcionamiento de artefactos electrónicos. Otro caso sería el de las
baterías usadas en los transportes motorizados. Lo que se debe tener en cuenta
es que las pilas, baterías u otros dispositivos son los que crean las cargas
eléctricas, sino que estas están presentes en todos los elementos presentes en
la naturaleza. Lo que hacen estos dispositivos es poner en movimiento a las
cargas para que se inicie el flujo de corriente eléctrica a partir de la fuerza
electromagnética. Esta fuerza es la que moviliza a los electrones contenidos en
los cables de un circuito eléctrico. Los metales son los que permiten el mejor
flujo de cargas, es por esto que se los denomina conductores.[1]
Corriente
alterna (C.A.):
A diferencia de la corriente anterior, en esta existen
cambios de polaridad ya que esta no se mantiene fija a lo largo de los ciclos
de tiempo. Los polos negativos y positivos de esta corriente se invierten a
cada instante, según los Hertz o ciclos por segundo de dicha corriente. A pesar
de esta continua inversión de polos, el flujo de la corriente siempre será del
polo negativo al positivo, al igual que en la corriente continua. La corriente
eléctrica que poseen los hogares es alterna y es la que permite el
funcionamiento de los artefactos electrónicos y de las luces.
Efectos
de los campos electromagnéticos (CEM) en la salud.
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.
EFECTOS DE LA ELECTRICIDAD SOBRE EL CUERPO HUMANO
Cuando alguna parte o
partes del cuerpo humano entran en contacto con dos puntos u objetos entre los
que existe una diferencia de potencial (voltaje), se establece el paso de una
corriente eléctrica a través del cuerpo que puede producir efectos muy
diversos, desde un leve cosquilleo hasta la muerte, pasando por contracciones
musculares, dificultades o paro respiratorio, caídas, quemaduras, fibrilación
ventricular y paro cardíaco. Esto se conoce como choque eléctrico.
El choque eléctrico puede producirse al tocar elementos
sometidos a tensión, como cables o barras metálicas desnudas (contacto
directo), u objetos, normalmente inofensivos, cuya tensión se debe a fallos y
defectos de aislamiento (contacto indirecto).
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.
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.
LA UTILIDAD DE
LA BOMBA DE NA Y K EN LA GENERACIÓN DE IMPULSO NERVIOSO Y SU PARECIDO CON LA
ELECTRICIDAD Y SUS VARIANTES.
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.
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-).
Repolarización
de membrana
Las membranas de las
neuronas tienen canales iónicos regulados por voltaje (por el potencial
eléctrico). Los estímulos abren los canales de Na+ regulados por voltaje. La
apertura de estos canales es muy rápida; cuando se abren, el Na+ ingresa a la
célula en forma masiva. A medida que ingresa el Na+, el interior celular se
hace cada vez más positivo. Esta inversión del potencial de reposo recibe el
nombre de despolarización o potencial de acción.
Durante el potencial de
acción hay una primera fase en la que se produce el ingreso de Na+ y una
segunda fase en la cual el ingreso de Na+ se detiene y ocurre la salida de K+,
haciendo que la membrana se repolarice. Entonces, cuando se alcanza nuevamente
el potencial de reposo, las concentraciones iónicas quedan invertidas, con el
K+ fuera de la célula y el Na+ en el interior.
El potencial de la membrana
retorna al valor de reposo. La recuperación del potencial de reposo negativo
recibe el nombre de repolarización. Los canales de K+ se cierran cuando la
repolarización se completa
La bomba de Na+ y K+
restablece los gradientes iniciales, introduciendo nuevamente el K+ y
extrayendo el Na+ de la célula. El 70% del ATP de una neurona es consumido en
el trabajo de la bomba de Na+ y K+.
SONIDO,
AUDICIÓN Y ONDAS SONORAS
SONIDO
Definición que proviene del
latín sonitus, un sonido es una sensación que se genera en el oído a partir de
las vibraciones de las cosas. Estas vibraciones se transmiten por el aire u
otro medio elástico. Para la física, el sonido implica un fenómeno vinculado a
la difusión de una onda de características elásticas que produce una vibración
en un cuerpo, aun cuando estas ondas no se escuchen.
Se produce sonidos audibles cuando un cuerpo vibra con una frecuencia
comprendida entre 20 y 20000 Hz (Hercio, unidad de medida para la frecuencia).
El sonido es una onda
material que se produce como consecuencia de la vibración en la fuente sonora.
Es decir se transmite la energía de un cuerpo que vibra. Puede ser un diapasón
o nuestras cuerdas vocales. Esta vibración se transmite a las partículas
próximas a la fuente que también oscilan y transmiten esta energía a las
partículas más próximas que se ponen a vibrar.
Así pues se originan en el
medio material en que se transmite unas zonas de presiones más altas
(compresión) y otras de presiones más bajas (enrarecimiento) que se propagan en
todas las direcciones del medio formando frentes de onda esféricos si el medio
es isótropo.
AUDICIÓN
El estímulo adecuado para el
receptor auditivo lo representan las ondas sonoras. Ellas se generan en una
fuente sonora y se pueden propagar por un medio que puede ser aéreo, líquido o
sólido. Dicha fuente origina las ondas cuando es inducida a vibrar, por algún
mecanismo adecuado. Su vibración es comunicada al medio que le rodea, al cual
comprime y descomprime, generando así un juego de presiones que se propagan
como ondas.
El umbral para la percepción
de un sonido, que depende de la frecuencia, es la presión mínima que necesita
un sonido para inducir su audición.
Las ondas sonoras se
propagan por el aire y alcanzan al oído externo, en el cual penetran a través
del conducto auditivo externo. Al hacerlo estimulan la membrana del tímpano,
que cierra el extremo interno de dicho conducto. Al vibrar esta membrana, se
induce la vibración de una cadena de huesecillos ubicados en el oído medio.
Estos huesecillos transmiten su vibración a la ventana oval, que es una
estructura membranosa que comunica el oído medio con la cóclea del oído
interno.
Al moverse la membrana oval,
mueve el líquido (perilinfa) que llena una de las tres cavidades de la cóclea
generando en él ondas. Estas ondas estimulan mecánicamente a las células
sensoriales (células pilosas) ubicadas en el órgano de Corti, dentro de la
cóclea en la cavidad central, la rampa media. Esta cavidad está llena de un
líquido rico en K+, la endolinfa. Las células embebidas en la endolinfa,
cambian su permeabilidad al K+ por efecto del movimiento de los cilios y
responden liberando un neurotransmisor que excita a los terminales nerviosos,
que inician la vía sensorial auditiva.
VELOCIDAD
Y ENERGÍAS DEL SONIDO
En el aire estas ondas
sonoras se propagan a una velocidad de 332 m/seg (0° C).
La presión de un sonido se
mide, como nivel de presión, en unidades prácticas, los decibeles (dB). Para
cualquier sonido (Px), su intensidad se calcula comparándola con un nivel
arbitrario de presión sonora (Po = 2*105 Pa, donde Po es la presión de
referencia, Pa = Pascal). Su presión se calcula, entonces, aplicando la
siguiente fórmula: Nivel de presión del sonido x (en dB) = 20 log Px/Po.
La velocidad de propagación
del sonido no depende de la frecuencia ni de la intensidad del mismo sino de
las características del medio. En el aire su velocidad es de aproximadamente
344 m/s @ 20C (o 1200 km/h - 3 segundos para recorrer 1 km). Esta velocidad
aumenta con la temperatura (0.17% /grado C), pero no cambia con la presión. En
los líquidos es un poco mayor (1440 m/s en el agua) y mayor aún en los sólidos
(5000 m/s en el acero).
No debemos confundir la
velocidad de propagación de la onda sonora con la velocidad instantánea de las
partículas (estas realizan un movimiento oscilatorio más rápido).Podemos
apreciar que la velocidad del sonido es relativamente alta y normalmente la
propagación parece instantánea. Sin embargo en algunos casos es notoria, por
ejemplo al compararla con la velocidad de la luz. Ejemplos: ver una banda
tocando en la plaza desde lo alto de un edificio, relámpago y trueno, eco,
sistema de amplificación.
El rango de frecuencias
audibles se considera de forma muy aproximada entre los 20 Hz y 20 kHz. Esto
determina cierto rango de valores de longitud de onda del sonido que va desde
los 1,7 cm a 17m. Las longitudes de onda son comparables a los objetos
ordinarios de la vida cotidiana.
La longitud de onda juega un
papel importante en las dimensiones de los altavoces. Cuando la longitud de
onda emitida por un parlante es mucho menor que su propio tamaño la potencia
emitida se reduce considerablemente. Es por esta razón que los tweeters son
mucho más pequeños que los woofers.
MEDIO
|
TEMPERATURA
(C°)
|
VELOCIDAD
(m/s)
|
Aire
|
0
|
331,46
|
Argón
|
0
|
319
|
Bióxido
de Carbono
|
0
|
260,3
|
Hidrógeno
|
0
|
1286
|
Helio
|
0
|
970
|
Nitrógeno
|
0
|
333,64
|
Oxigeno
|
0
|
314,84
|
Agua
destilada
|
20
|
1484
|
Agua
de mar
|
15
|
1509,7
|
Mercurio
|
20
|
1451
|
Aluminio
|
17-25
|
6400
|
Vidrio
|
17-25
|
5260
|
Oro
|
17-25
|
3240
|
Hierro
|
17-25
|
5930
|
Plomo
|
17-25
|
2400
|
Plata
|
17-25
|
3700
|
Acero
inoxidable
|
17-25
|
5740
|
ENERGÍAS DEL SONIDO
El Movimiento Ondulatorio es
una de las formas en que los cuerpos pueden intercambiar Energía.
Se origina en una vibración
u oscilación (es decir cuando una partícula se desplaza de su posición de
equilibrio y vuelve a él) y esa perturbación se transmite de un punto a otro
del espacio, en un período de tiempo, en forma de onda. Por este movimiento no
se propaga o traslada la materia sino la Energía
ELEMENTOS
DE UNA ONDA
Debemos saber que cada onda
sonora tiene una longitud (l) y una amplitud (a) o intensidad o fuerza,
parámetros que se combinan y la caracterizan. Así al aumentar l, el tono se
escucha más bajo; cuando se reduce el sonido se escucha menos.
Otra propiedad de las ondas
sonoras es su frecuencia (F) medida en Hertz (Hz). Cada sonido puro tiene una
sola F, que lo define y que representa su tono (número de ciclos por segundo).
Normalmente, los sonidos son mezclas de tonos diferentes. Hay una frecuencia
fundamental (el tono más bajo) sobre la cual se sobreponen frecuencias más
altas distintas, que constituyen el timbre del sonido.
En una onda se debe
distinguir varios elementos:
Pulso corresponde a la
perturbación originada por una oscilación completa del punto donde se produce
la perturbación. Este viaja por el medio por el que se propaga la onda a una
cierta velocidad (constante si el medio es homogéneo).
Una onda suele estar constituida
por una sucesión de pulsos. Cuando la perturbación que la origina es periódica
se puede hablar de trenes de onda que serían el conjunto de pulsos.
Llamamos período al tiempo
que transcurre entre dos pulsos consecutivos si este es constante, o bien al
tiempo en que la partícula del medio en el que se propaga la onda repite
posiciones de forma consecutiva. Se mide en s en el S.I.
El número de veces que un
punto es alcanzado por la perturbación en la unidad de tiempo se llama
frecuencia. Se mide en Herz (ciclos/s).
La distancia entre dos
pulsos consecutivos se llama longitud de onda, y se mide en m. Se dijo
anteriormente que la velocidad de propagación de la perturbación era constante
en un medio isótropo y se puede calcular considerando simplemente la velocidad
con que se propaga un pulso. Este recorre una distancia igual a la longitud de
onda en un tiempo igual al período. v = λ / T = λ f
Elongación es la separación
en cualquier momento, de cada partícula respecto de la posición de equilibrio.
Se define como amplitud la
elongación máxima de cualquier punto respecto de la posición de equilibrio.
Se llama número de onda k al
número de longitudes de onda que hay en una distancia 2•3,14 es decir: k = 2π /
λ, también se puede poner como k = 2πf / λ f = ω / v,
En espectroscopia se llama
número de onda a la inversa de la longitud de onda, es decir un movimiento
ondulatorio transporta energía sin que la materia sea transportada.
TIPOS DE
ONDAS
Ondas
Electromagnéticas: Son aquellas en las que la energía se puede trasladar aún
en el vacío, no necesitan de la materia para hacerlo. Ejemplo: los rayos
ultravioleta.
Ondas
Materiales o Mecánicas: Son aquellas en las que se transporta Energía
mecánica, por lo que necesitan de un medio material para hacerlo, no se
propagan en el vacío. Ejemplo: El sonido.
Otra clasificación:
Ondas
Longitudinales: Son aquellas en las que las partículas oscilan en la misma
dirección que la propagación de las ondas. Ejemplo: Si comprimimos o estiramos
un resorte y lo soltamos, las partículas de un extremo se moverán de adelante
hacia atrás, en la misma dirección que el movimiento que se transmite por las
espiras hasta el otro extremo.
Ondas
Transversales: Son aquellas en las que la oscilación o vibración de las
partículas (en ondas mecánicas) o de los campos eléctricos y magnéticos (en
ondas electromagnéticas) es perpendicular a la dirección de la propagación de
las ondas. Por ejemplo: si sacudimos una soga, cada partícula de ella
oscila de arriba hacia abajo transmitiendo su energía a la partícula cercana
produciendo un movimiento que avanza hacia adelante.
Un caso especial es el del movimiento ondulatorio del agua ya
que combina estos dos últimos tipos de ondas.
CUALIDADES
DEL SONIDO
Hablamos de Intensidad o
volumen y esta depende de la amplitud del movimiento vibratorio. Esta
característica del sonido nos permite distinguir entre sonidos fuertes o
débiles.
Sonoridad o Nivel de
intensidad sonora se relaciona con la intensidad y como ésta disminuye con la
distancia. Se toma como unidad para medir el nivel subjetivo de sonoridad el
fonio o fon. Esta unidad está definida como la sonoridad de un sonido senoidal
de 1000 Hz con un nivel de presión sonora (intensidad) de 0 dB. Así, 0 dB es
igual a 0 fon y 120 dB es igual a 120 fon. Eso siempre para sonidos
sinusoidales con frecuencias de 1000 Hz. El umbral de audición corresponde
(para una frecuencia aproximada de 1000 Hz) a una intensidad (I0) de 10-12 w/m2
mientras que para una intensidad de 1 w/m2 llegamos al umbral de dolor.
Se establece la escala en
decibelios (dB) para medir las intensidades sonoras. Se trata de una escala
relativa en la que se define el nivel de intensidad de sonido β de la siguiente
forma: β = 10 log ( I / I0) .Como se puede deducir los valores de la
intensidad sonora serán: en el umbral de dolor 120 dB y en el umbral de
audición 0 dB.
Tono se relaciona con la
frecuencia, según el tono se distinguen sonidos agudos y graves.Los sonidos más
graves tienen bajas frecuencias, están comprendidas entre los 20 y 300 Hz, medias
de 300 a 5000 Hz y agudos entre 5000 y 20000 Hz aproximadamente.
Timbre permite distinguir
entre dos notas iguales emitidas por instrumentos distintos. Depende de las
frecuencias múltiplos o armónicos que acompañan una frecuencia fundamental.
Esta cualidad del sonido nos permite distinguir dos sonidos de la misma
intensidad y tono. La nota LA de la 5ª Octava tiene una frecuencia de 440 Hz en
cualquier instrumento y sin embargo suena diferente en un piano o en un violín.
En realidad los sonidos son
complejos, es decir, contienen muchos armónicos, se pueden determinar mediante
cálculos matemáticos (análisis de Fourier) y análisis espectográficos.
LA VOZ
HUMANA
La física ha establecido que
para que exista sonido se requieren tres elementos:
Un cuerpo elástico que
vibre.
Un medio elástico que
propague las vibraciones.
Una caja de resonancia que
las amplifique y las haga perceptibles al oído, a través de las ondas que las
transmiten por el aire.
Ahora, la voz humana tiene
estos elementos: El cuerpo elástico que vibra, son dos membranas situadas en la
garganta llamadas cuerdas vocales; el medio de propagación es el aire
proveniente de los pulmones, y la caja de resonancia está formada por la caja
torácica, la faringe, las cavidades orales y nasales.
Del mismo modo, la voz
cumple con todos las cualidades acústicas de cualquier sonido: altura,
intensidad, duración y timbre. La diferencia fundamental que existe entre la
voz humana y cualquier otro instrumento musical, es que se trata del único
instrumento, en que la forma y disposición de la caja de resonancia se modifica
continuamente, adoptando diversas posiciones que cambian, amplían o disminuyen
su capacidad.
Producción de la voz
La voz se produce por la
vibración de las cuerdas vocales cuando se acercan entre sí como consecuencia
del paso del aire a través de la laringe, que es el órgano más importante de la
voz.
En su interior se encuentran
las cuerdas vocales (también llamadas pliegues vocales), porque en realidad, no
tienen forma de cuerda, sino que se trata de una serie de repliegues o labios
membranosos, son dos bandas de tejido muscular que se insertan en los
cartílagos.
Al abrirse se respira y al
cerrarse se produce la fonación. Las cuerdas vocales pueden tensarse o
distenderse, lo que producirá sonidos agudos en el primer caso, y graves en el
segundo.
Hay 4 cuerdas vocales: 2
superiores que no participan en la articulación de la voz, y, 2
inferiores, las verdaderas cuerdas vocales, responsables de la producción de la
voz.
Si se abren y se recogen a
los lados, el aire pasa libremente, sin hacer presión: respiramos. Si, por el
contrario, se juntan, el aire choca contra ellas, que vibran a modo de
lengüetas, produciendo un sonido tonal. La frecuencia de este sonido depende
del tamaño y tensión de las cuerdas, y de la velocidad del flujo del aire
proveniente de los pulmones.
Son los movimientos de los
cartílagos de la laringe los que permiten variar el grado de apertura entre las
cuerdas y una depresión o una elevación de la estructura laríngea, con lo que
varía el tono de los sonidos producidos por el paso del aire a través de ellos.
Esto junto a la disposición
de los otros elementos de la cavidad oral (labios, lengua y boca) permite
determinar los diferentes sonidos que emitimos.
El sonido que producen las
cuerdas vocales es muy débil, resultaría insignificante e incluso desagradable,
a no ser por la caja de resonancia que lo amplifica, le otorga el timbre,
adquiriendo belleza.
La laringe y la fonación
En la producción de la voz
podemos distinguir tres fases:
Se genera una corriente de
aire procedente de los pulmones que asciende por los bronquios y la tráquea. En
esta fase es fundamental la acción del diafragma, la cavidad torácica, la
musculatura abdominal y de la espalda.
La corriente de aire pasa
por la laringe y por las cuerdas vocales, que han de estar cerradas, el paso
del aire a través de ellas produce una turbulencia, lo que trasforma el aire en
sonido. Este sonido es el primer esbozo de la voz, es un sonido que sólo posee
un tono (frecuencia) y un volumen (intensidad),
Este sonido es enviado
a través de la garganta, la nariz y la boca, dándole "resonancia."
BIOFÍSICA
DE LA PERCEPCIÓN AUDITIVA. AUDIÓMETRO
Para determinar la
naturaleza de cualquier incapacidad auditiva se emplea el audímetro. El
audiómetro sirve para facilitar tonos en diferentes frecuencias y niveles de
intensidad.
Simplemente se trata de un
audífono conectado a un oscilador electrónico capaz de emitir tonos puros que
alberguen desde las frecuencias más bajas hasta las más altas, instrumento
calibrado de modo que el sonido con un nivel de intensidad nulo a cada
frecuencia sea el volumen que apenas puede escucharse con un oido normal. Un
mecanismo calibrado para controlar el volumen puede incrementarlo más allá del
valor cero. Si el volumen ha de elevarse 30 decibelios por encima de lo normal
antes de que sea posible escucharlo, se dice que la persona tiene hipoacusia de
30 decibelios para esa frecuencia concreta.
Al efectuar una prueba
auditiva mediante un audímetro, se exploran unas 8 a 10 frecuencias que cubren
todo el espectro audible y se determina la pérdida de audición para cada una de
ellas. De este modo se traza el denominado audiograma. El audímetro además de
estar equipado con un audífono para examinar la conducción aérea por el oído,
consta de un vibrador mecánico para estudiar la conducción ósea desde la
apófisis mastoides del cráneo hasta la cóclea.
Para efectuar una
audiometría se emiten unos sonidos, que actuando sobre el oído producen una
sensación sonora en la persona explorada. Como aparato emisor y receptor de la
respuesta se utiliza el audiómetro.
En la audiometría individual
los sonidos que emitimos desde el audiómetro pueden llegar a la persona
explorada a través de unos auriculares, que transmiten el sonido por vía área,
o bien a través de un vibrador, aplicado en el hueso temporal, con lo que la
transmisión del sonido es por vía ósea.
El sonido que llega a través
de los auriculares hace vibrar la membrana timpánica, la transmisión del sonido
sigue a través de la cadena de huesecillos (situada en la caja del tímpano)
hasta llegar a la ventana oval, y a continuación por los líquidos
endolinfáticos hasta el órgano de Corti, donde están las terminaciones de las
neuronas sensoriales que la conducirán a los centros cefálicos de la audición.
El sonido que llega a través
del vibrador estimula directamente a los líquidos laberínticos y órgano de
Corti, por lo que llega directamente al órgano de percepción, sin pasar a
través del tímpano, cadena auricular y ventana oval.
La comparación de los
resultados obtenidos en ambas pruebas, con vibrador y auriculares, permite
localizar la parte del oído que está afectada.
LA LUZ Y
EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Todo lo que vemos no es más
que la luz emitida o reflejada por los cuerpos, en sí la luz es una onda
electromagnética que, al contrario que las ondas materiales, puede propagarse
sin necesidad de que exista un medio material en el que se propaga.
Esta onda electromagnética
es una onda transversal en la que se produce al mismo tiempo una variación de
un campo eléctrico y perpendicularmente a él de un campo magnético. Se dice que
se trata de una onda autosostenida, la variación del campo eléctrico provoca
una variación en el campo magnético y también a la inversa.
La luz se propaga en el aire
y en el vacío a una velocidad constante de 3•108 m/s (c) es la máxima velocidad
de la luz, en otros medios su velocidad es menor por ejemplo en el agua
2,25•108 m/s.
El cociente de la velocidad
en el vacío y la velocidad de la luz en otro medio se llama índice de
refracción y siempre es mayor que la unidad salvo en el vacío o el aire que
vale. No tiene unidades puesto que se calcula dividiendo dos velocidades. Se
representa por la letra (n) y su valor es: n = c / v
En cualquier caso hay
objetos que emiten luz, fuentes luminosas, otros que simplemente reflejan parte
de la que reciben, objetos iluminados. Además los objetos al llegar la luz a
ellos pueden interceptarla, no dejarla pasar, son los objetos opacos. Dejar que
pase a través de ellos, son los cuerpos translúcidos y los transparentes. Los
primeros dejan pasar la luz a su través pero los rayos emergentes no son
paralelos a los incidentes con lo que la imagen queda difusa mientras que en
los segundos, al tener los rayos incidentes y emergentes la misma dirección,
podemos ver las imágenes nítidas a través de ellos.
El espectro
electromagnético (o simplemente espectro) es el rango de todas las
radiaciones electromagnéticas posibles. El espectro de un objeto es la
distribución característica de la radiación electromagnética de ese objeto.
El espectro electromagnético
se extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo
de la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren
longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un
átomo. Se piensa que el límite de la longitud de onda corta está en las
cercanías de la longitud Planck, mientras que el límite de la longitud de onda
larga es el tamaño del universo mismo, aunque en principio el espectro sea
infinito y continuo.
Características
de cada una de esas zonas
Ondas
de radio: Son las que tienen la longitud de onda más larga: desde
millones de metros hasta unos 30 cm (frecuencia entre 10² y 109 Hz).Tenemos las
ondas largas de radio con longitudes de onda del orden de km; las de radio AM
(centenas de metro), las de FM y televisión (metros) y las de onda corta
(centímetros)
Microondas: Comprenden las longitudes
de onda que abarcan desde los 30 cm hasta 1 mm (frecuencias entre 109 y 3•1011
Hz). El rango de frecuencias de los microondas coincide con las frecuencias de
resonancia de vibración de las moléculas del agua, lo que ha popularizado su
empleo en las cocinas (horno microondas) para la cocción de los alimentos, que
tienen un alto contenido en agua. También se utilizan en las comunicaciones con
vehículos espaciales, debido a su facilidad para penetrar en la atmósfera.
Infrarrojo
(IR): Sus longitudes de onda van desde 1 mm hasta los 10-6 m
aproximadamente. (Frecuencias entre 3•1011 y 3•1014 Hz). Son emitidas por los
cuerpos calientes como las brasas de una chimenea. La mitad de la energía
irradiada por el Sol son rayos infrarrojos.
VISIBLE: Es la que nuestros ojos es
capaz de captar. Es lo que vulgarmente conocemos como luz. Es la región más
estrecha del espectro, abarca sólo las longitudes de onda comprendidas entre
10-6 m y 390 nm (frecuencias entre 3•1014 y 73•1014 Hz). Se subdivide en los
colores del arco iris:
Rojo 620 a 1000 nm
Naranja 590 a 620 nm
Amarillo 550 a 590 nm
Verde 490 a 550 nm
Azul 430 a 490 nm
Violeta 390 a 430 nm
Ultravioleta: Son radiaciones que se
encuentran más allá del violeta. Sus longitudes de onda abarcan desde 390 nm
hasta 1nm (frecuencias entre 7•1014 y 3•1017 Hz). Su energía es suficiente para
romper enlaces químicos o producir ionizaciones. Es el responsable del tono
moreno de nuestra piel al tomar el Sol. Fueron descubiertos por Johann Ritter
en 1881.
CONCEPTOS
RELATIVOS A LA LUZ. COLOR
La luz es aquella energía
que ilumina los objetos y seres vivos, haciéndolos visibles; es una onda
electromagnética, que posee gran diversidad de frecuencias diferentes, que
agrupadas forman el denominado “espectro electromagnético”.
En el día, podemos movernos
y ver a nuestro alrededor, gracias a la luz natural que nos brinda el sol, pero
por la noche o en espacios cerrados, nos vemos obligados a utilizar luz
artificial o fuego, para divisar por donde caminamos y no chocar con todo. (DUTREIX, (1980))
La luz solar, como lo
descubrió Newton, se compone de siete colores, que podemos contemplar en la
formación del arco iris; estos colores combinados forman la luz blanca o luz
solar.
La luz tiene la propiedad de
expandirse en todas direcciones, pero cuando esta se topa con un objeto opaco,
llamado así porque no permite que la luz lo atraviese, se forma detrás de él
sombra, por la ausencia de luz.
La luz es reflejada por los
espejos, es capaz de viajar a través del vacío, y puede traspasar cuerpos
transparentes, como el vidrio, produciéndose refracción en este acto.
La óptica es una rama de la
física, es la ciencia encargada del estudio de la luz, su elaboración y
propiedades, entre otras cosas referentes a la misma, como su comportamiento.
Esta onda electromagnética puede producir cambios químicos en algunas
sustancias.
La luz es utilizada en
algunas expresiones cotidianas, con varios significados distintos como: dar a
luz, en un parto; ver la luz, cuando se llega a la muerte, y salir a la luz,
cuando un misterio es descubierto. En todas estas frases, esta palabra tiene
una significación positiva, asociada en algunos casos a la verdad, y en otros
al bienestar; pero jamás a cosas negativas, como el dolor.
Cualidades
De La Luz
Las cualidades de la luz son
cuatro:
ü Intensidad: alta, baja.
ü Dirección: frontal, trasera,
cenital, nadir.
ü Calidad: dura, suave
ü Color: cálida, fría.
Intensidad:
La intensidad es la cantidad
de luz que incide sobre un objeto y determina si dicho objeto está más o menos
iluminado.
Dirección:
La dirección nos indica
desde donde viene la luz.
Luz frontal: proporciona
información visible de todas las superficies visibles del objeto.
Luz
lateral: a diferencia de la luz frontal aporta volumen y resalta la
textura. Gracias a este tipo de iluminación podemos comprender que un objeto es
tridimensional en un medio bidimensional. Es decir, podemos saber que u objeto
es una esfera y no un circulo.
Contraluz: destaca la silueta y la
forma global del objeto, pero se pierde información como unen ser la textura y
el color. Aunque hay que destacar que esto no siempre se cumple, pue si el
objeto es translúcido puede que sí se resalten la textura y el color.
Luz
cenital: en esencia es una luz muy agradable, pues es la que
acostumbremos a ver en el día a día. El sol, las farolas, las bombillas en una
casa. Están en alto, por encima de nuestras cabezas.
Luz
contracenital o nadir: esta luz es la opuesta a la anterior. Es muy difícil
verla de forma natural, pues requiere de reflejos de la luz para ello. Esta luz
produce la inversión de las sombras, que ahora irán hacia arriba y dotaran a
los sujetos de un aire fantasmal.
Calidad
de la luz: Dependiendo de la calidad de la luz podremos saber si esta es
dura o suave y percibir los distintos matices de dureza o suavidad.
Color
de la luz: Cuando hablamos de color de la luz estamos más bien
refiriéndonos a la temperatura de dicha luz, ya que esta temperatura marcara la
dominante de color.
Las dominantes de color
pueden englobarse en cálidas y frías.
SISTEMA
VISUAL HUMANO
El ojo humano es una
estructura prácticamente esférica en la que entra la luz sólo por un pequeño
agujero (como ocurre en una cámara fotográfica). La cubierta externa del ojo es
opaca y el interior del ojo es translúcido.
En la retina las imágenes se
proyectan de forma invertida (como ocurren en una cámara oscura).
La
esclerótida.- Es la membrana más externa del ojo y es opaca, excepto en su
parte anterior donde es transparente y se llama córnea. Su función principal es
la de evitar que la luz entre en el ojo, excepto a través de la córnea.
La
coroides y el iris.-Se trata de una membrana muy pigmentada y vascularizada
que recubre prácticamente todo el ojo. Evita que entre luz a través de ella y
su gran irrigación sanguínea proporciona calor y alimento al resto del ojo.
En su parte anterior tiene
una expansión muscular redonda llamada iris y en el centro hay una abertura
redonda llamada pupila. La función del iris es controlar (mediante un acto
reflejo) el diámetro de la pupila, determinando así la cantidad de luz que
entra en el ojo.
El
cristalino y el músculo ciliar.-Es una estructura transparente en forma
de lente, formado por estratos concéntricos de células fibrosas que están
unidas al músculo ciliar. De la tensión de este músculo depende la distancia
focal del ojo. Cuando el ojo está relajado, el cristalino se redondea y el ojo
enfoca al infinito.
Además, el cristalino se
encuentra ligeramente coloreado por una pigmentación amarilla que absorbe la
luz infrarroja y ultravioleta, que podría dañar la retina.
La cornea y el cristalino
Estas dos estructuras
transparentes funcionan como las lentes del telescopio de Galieo. Gracias al
fenómeno de la difracción de la luz, la córnea concentra la luz externa para
que pase a través de la pupila. El cristalino hace la función inversa,
consiguiendo que la luz se concentre en la fóvea.
El
humor acuoso.-El ojo posee una cámara anterior rellena de un líquido
transparente llamado humor acuoso, que es una dispersión de albúmina en agua
salada. En esta cámara, detrás del iris, va alojado el cristalino.
El
humor vítreo.- El ojo posee una cámara posterior que está ocupada por el
humor vítreo, una especie de gel proteínico muy frágil. Dicha cámara está
rodeada por la membrana hialoide.
La
retina.-Es una membrana sensible a la luz y cubre la práctica
totalidad de la coroides.La retina es realmente el entramado nervioso formado
por las células terminales de las fibras del nervio óptico. En su parte
posterior presenta una pequeña depresión llamada fóvea que es muy importante en
la visión de los detalles.En la retina se distribuyen dos tipos de receptores
de luz llamados conos y bastones.
Los conos son sensibles al
color y se localizan principalmente en la parte posterior del ojo (en la
fóvea). Para que funcionen el nivel de iluminación debe ser suficiente.Los
bastones (mucho más numerosos), no son sensibles al color y se encuentran
distribuidos por toda la retina.
Los conos nos proporcionan
la fisión fotópica (o de luz brillante) que es la que utilizamos en las
situaciones con suficiente intensidad lumínica. Además, cada cono se conecta a
una terminación nerviosa por lo que el nivel de resolución visual de la fóvea
(donde se localiza la parte de la escena visual más importante) es alta.
Los bastones, aunque más
numerosos, se conectan en grupos a las terminaciones nerviosas. Esto reduce la
cantidad de detalle discernible con ellos aunque dado su gran número y su
distribución retiniana nos dan una visión general de la escena. En situaciones
de baja intensidad luminosa sólo los bastones son activos (visión tenue o
escotópica) y no es posible distinguir colores.
ELEMENTOS
BÁSICOS DE LA FÍSICA NUCLEAR
El inicio de la física
nuclear se pudo 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.
Dos años más tarde Pierre y
Marie Curie descubrieron otros dos elementos nuevos en la tabla periódica, el
polonio y el radio, ambos radiactivos.
CONSTITUCIÓN
DEL ÁTOMO Y MODELOS ATÓMICOS
La descripción básica de la
constitución atómica, reconoce la existencia de partículas con carga eléctrica
negativa, llamados electrones, los cuales giran en diversas órbitas (niveles de
energía) alrededor de un núcleo central con carga eléctrica positiva. El átomo
en su conjunto y sin la presencia de perturbaciones externas es eléctricamente
neutro.
El núcleo lo componen los
protones con carga eléctrica positiva, y los neutrones que no poseen carga
eléctrica.
El tamaño de los núcleos
atómicos para los diversos elementos están comprendidos entre una cienmilésima
y una diezmilésima del tamaño del átomo.
La cantidad de protones y de
electrones presentes en cada átomo es la misma. Esta cantidad recibe el nombre
de número atómico, y se designa por la letra "Z". A la cantidad total
de protones más neutrones presentes en un núcleo atómico se le llama número
másico y se designa por la letra "A".
Si designamos por
"X" a un elemento químico cualquiera, su número atómico y másico se
representa por la siguiente simbología: ZXA
Por ejemplo, para el
Hidrogeno tenemos: 1H1
Si bien, todas las
características anteriores de la constitución atómica hoy en día son bastante
conocidas y aceptadas, a través de la historia han surgido diversos modelos que
han intentado dar respuesta sobre la estructura del átomo. Algunos de tales
modelos son los siguientes:
El Modelo
de Thomson.
Thomson sugiere un modelo
atómico que tomaba en cuenta la existencia del electrón, descubierto por él en
1897. Su modelo era estático, pues suponía que los electrones estaban en reposo
dentro del átomo y que el conjunto era eléctricamente neutro. Con este modelo
se podían explicar una gran cantidad de fenómenos atómicos conocidos hasta la
fecha. Posteriormente, el descubrimiento de nuevas partículas y los
experimentos llevado a cabo por Rutherford demostró la inexactitud de tales
ideas.
El Modelo
de Rutherford.
Basado en los resultados de
su trabajo que demostró la existencia del núcleo atómico, Rutherford sostiene
que casi la totalidad de la masa del átomo se concentra en un núcleo central
muy diminuto de carga eléctrica positiva. Los electrones giran alrededor del
núcleo describiendo órbitas circulares. Estos poseen una masa muy ínfima y
tienen carga eléctrica negativa. La carga eléctrica del núcleo y de los
electrones se neutraliza entre sí, provocando que el átomo sea eléctricamente
neutro.
El modelo de Rutherford tuvo
que ser abandonado, pues el movimiento de los electrones suponía una pérdida
continua de energía, por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas
en espiral, precipitándose finalmente hacia el núcleo. Sin embargo, este modelo
sirvió de base para el modelo propuesto por su discípulo Neils Bohr, marcando
el inicio del estudio del núcleo atómico, por lo que a Rutherford se le conoce
como el padre de la era nuclear.
El Modelo
de Bohr.
El físico danés Niels Bohr
(Premio Nobel de Física 1922), postula que los electrones giran a grandes
velocidades alrededor del núcleo atómico. Los electrones se disponen en
diversas órbitas circulares, las cuales determinan diferentes niveles de
energía. El electrón puede acceder a un nivel de energía superior, para lo cual
necesita "absorber" energía. Para volver a su nivel de energía
original es necesario que el electrón emita la energía absorbida (por ejemplo
en forma de radiación). Este modelo, si bien se ha perfeccionado con el tiempo,
ha servido de base a la moderna física nuclear.
Modelo Mecano - Cuántico.
Se inicia con los estudios
del físico francés Luis De Broglie, quién recibió el Premio Nobel de Física en
1929. Según De Broglie, una partícula con cierta cantidad de movimiento se
comporta como una onda. En tal sentido, el electrón tiene un comportamiento dual
de onda y corpúsculo, pues tiene masa y se mueve a velocidades elevadas. Al
comportarse el electrón como una onda, es imposible conocer en forma simultánea
su posición exacta y su velocidad, por lo tanto, sólo existe la probabilidad de
encontrar un electrón en cierto momento y en una región dada en el átomo,
denominando a tales regiones como niveles de energía. La idea principal del
postulado se conoce con el nombre de Principio de Incertidumbre de Heisenberg.
RADIACIÓN
Y RADIOBIOLOGÍA
La radiación no es otra cosa
que la emisión, propagación y transferencia de energía en cualquier medio en
forma de ondas electromagnéticas o partículas.
La radiobiología es la
ciencia que estudia los fenómenos que se producen en los seres vivos, tras la
absorción de energía procedente de las radiaciones ionizantes.
Las dos grandes razones que
han impulsado la investigación de los efectos biológicos de las radiaciones
ionizantes son:
Radioprotección: Poder
utilizar esas radiaciones de forma segura en todas las aplicaciones médicas
industriales que las requieran.
Radioterapia: Utilizarlas de forma
efectiva en el tratamiento del cáncer, lesionando lo menos posible el tejido
humano normal.
EFECTOS BIOLÓGICOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES
Los efectos de las
radiaciones ionizantes sobre los seres vivos se pueden clasificar desde
distintos puntos de vista:
Ø Según el tiempo de aparición:
Precoces: Aparecen en minutos u horas
después de haberse expuesto a la radiación, por ejemplo eritema cutáneo,
nauseas
Tardíos: Aparecen meses u años
después de la exposición, por ejemplo cáncer radioinducido, radiodermitis
crónica, mutaciones genéticas.
Ø Desde el punto de vista biológico:
Efectos somáticos: Sólo se
manifiestan en el individuo que ha sido sometido a la exposición de radiaciones
ionizantes por ejemplo el eritema.
Efecto hereditario: No se
manifiestan en el individuo que ha sido expuesto a la radiación, sino en su
descendencia, ya que lesionan las células germinales del individuo expuesto,
por ejemplo las mutaciones genéticas. [1]
Ø Según la dependencia de la dosis:
Efectos estocásticos: Son
efectos absolutamente aleatorios, probabilísticos; pudiendo aparecer tras la
exposición a pequeñas dosis de radiación ionizante. No necesitan una dosis
umbral determinada para producirse; si bien al aumentar la dosis aumenta la
probabilidad de aparición de estos efectos, que suelen ser de tipo tardío. Se
cree que el único efecto estocástico es el cáncer radioinducido y las
mutaciones genéticas.
Efectos no estocásticos: 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.
CARACTERÍSTICAS
DE LOS EFECTOS BIOLÓGICOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES
Aleatoriedad: La interacción de la
radiación con las células es una función de probabilidad y tiene lugar al azar.
Un fotón o partícula puede alcanzar a una célula o a otra, dañarla o no dañarla
y si la daña puede ser en el núcleo o en el citoplasma.
Rápido
depósito de energía: La depósito de energía a la célula ocurre en un tiempo
muy corto, en fracciones de millonésimas de segundo.
No
selectividad: La radiación no muestra predilección por ninguna parte o
biomolécula, es decir, la interacción no es selectiva.
Inespecificidad
lesiva: Las lesiones de las radiaciones ionizantes es siempre
inespecífica o lo que es lo mismo esa lesión puede ser producida por otras
causas físicas.
Latencia: Las alteraciones biológicas
en una célula que resultan por la radiación no son inmediatas, tardan tiempo en
hacerse visibles a esto se le llama “tiempo de latencia” y puede ser desde unos
pocos minutos o muchos años, dependiendo de la dosis y tiempo de exposición.
ETAPAS DE
LA ACCIÓN BIOLÓGICA DE LA RADIACIÓN
Los efectos de las
radiaciones ionizantes sobre la materia viva son el resultado final de las
interacciones físicas (ionización) y (excitación) de los fotones o partículas
con los átomos que la componen.
Los efectos de la radiación
sobre los seres vivos pasan por sucesivas etapas, que son:
ü Etapa física
ü Etapa química: – Radiolisis
del agua. – Efecto oxígeno.
ü Etapa biológica
Radiosensibilidad
La radiosensibilidad es la
magnitud de respuesta de las estructuras biológicas, provocada por las
radiaciones ionizantes. Un elemento biológico es más sensible cuanto mayor es
su respuesta a una dosis determinada de radiación. El elemento biológico es más
radiosensible cuando necesita menos dosis de radiación para alcanzar un efecto
determinado. El concepto opuesto a radiosensibilidad, es radioresistencia. No
existe célula ni tejido normal o patológico radioresistente de forma absoluta;
pues si se aumenta ilimitadamente la dosis, siempre se puede alcanzar su
destrucción. Administrando dosis mínimas en órganos o tejidos, se observaran
diferentes grados de alteraciones morfológicas y/o funcionales, según las
líneas celulares de que se trate.
Escala
de radiosensibilidad:
Las células presentan
diferente grado de sensibilidad a la radiación, según la estirpe o línea
celular. Tomando como punto de referencia, la muerte celular, pueden
clasificarse en cinco grupos de mayor a menor sensibilidad:
Muy
radiosensibles: leucocitos, eritroblastos, espermatogonias.
Relativamente
radiosensibles: mielocitos, células de las criptas intestinales, células
basales de la epidermis.
Sensibilidad
intermedia: células endoteliales, células de las glándulas gástricas,
osteoblastos, condroblastos, espermatocitos, etc.
Relativamente
radioresistentes: granulocitos, osteocitos, espermatozoides, eritrocitos.
Muy
radioresistentes: fibrocitos, condrocitos, células musculares y
nerviosas.
ORÍGENES DE LAS RADIACIONES IONIZANTES
Corresponden a las
radiaciones de mayor energía (menor longitud de onda) dentro del espectro
electromagnético. Tienen energía suficiente como para arrancar electrones de
los átomos con los que interaccionan, es decir, para producir ionizaciones.
El origen de las radiaciones
ionizantes puede localizarse en:
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--.
la Radiactividad incorporada
en alimentos, bebidas, etc. Los crustáceos y moluscos marinos (mejillones,
chirlas, almejas) la concentran especialmente.
Procedimientos médicos
(radiografías, etc.) Son la fuente principal de radiación artificial en la
población general
"Basura nuclear".
Los materiales de desecho radiactivos de la industria nuclear, los hospitales y
los centros de investigación
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.
RADIACIONES:
NATURALEZA Y PROPIEDADES.
Radiaciones
Ionizantes.
Son radiaciones con la
energía necesaria para arrancar electrones de los átomos. Cuando un átomo queda
con un exceso de carga eléctrica, ya sea positiva o negativa, se dice que se ha
convertido en un ión (positivo o negativo).
Son radiaciones ionizantes
los rayos X, las radiaciones alfa, beta, gamma y la emisión de neutrones.
La radiación cósmica
(proveniente del Sol y del espacio interestelar) también es un tipo de
radiación ionizante, pues está compuesta por radiaciones electromagnéticas y
por partículas con gran cantidad de energía. Es así como, los llamados rayos
cósmicos blandos, se componen principalmente de rayos gamma, electrones o
positrones, y la radiación cósmica primaria ( que llega a las capas más altas
de la atmósfera ) se compone fundamentalmente de protones. Cuando la radiación
cósmica interactúa con la atmósfera de la Tierra, se forman en ella átomos
radiactivos (como el Tritio y el Carbono-14) y se producen partículas alfa,
neutrones o protones. [2]
Las radiaciones ionizantes
pueden provocar reacciones y cambios químicos con el material con el cual
interaccionan. Por ejemplo, son capaces de romper los enlaces químicos de las
moléculas o generar cambios genéticos en células reproductoras.
Radiaciones
No Ionizantes.
Son aquellas que no son
capaces de producir iones al interactuar con los átomos de un material.
Las radiaciones no
ionizantes se pueden clasificar en dos grandes grupos: los campos de origen
electromagnético y las radiaciones ópticas.
Dentro de los campos
electromagnéticos se pueden distinguir aquellos generados por las líneas de
corriente eléctrica o por campos eléctricos estáticos. Otros ejemplos son las
ondas de radiofrecuencia, utilizadas por las emisoras de radio en sus
transmisiones, y las microondas utilizadas en electrodomésticos y en el área de
las telecomunicaciones.
Entre las radiaciones ópticas se pueden mencionar los rayos
infrarrojos, la luz visible y la radiación ultravioleta. Estas radiaciones
pueden provocar calor y ciertos efectos fotoquímicos al actuar sobre el cuerpo
humano.
RADIOACTIVIDAD
Radiactividad
Natural
En Febrero de 1896, el
físico francés Henri Becquerel investigando con cuerpos fluorescentes (entre
ellos el Sulfato de Uranio y el Potasio), halló una nueva propiedad de la
materia a la que posteriormente Marie Curie llamó "Radiactividad". Se
descubre que ciertos elementos tenían la propiedad de emitir radiaciones
semejantes a los rayos X en forma espontánea. Tal radiación era penetrante y
provenía del cristal de Uranio sobre el cual se investigaba.
Marie y Pierre Curie al
proseguir los estudios encontraron fuentes de radiación natural bastante más
poderosas que el Uranio original, entre estos el Polonio y el Radio.
Radiactividad
Artificial.
Al bombardear diversos
núcleos atómicos con partículas alfa de gran energía, se pueden transformar en
un núcleo diferente, por lo tanto, se transforma en un elemento que no existe
en la naturaleza. Los esposos Irene Curie y Frédéric Joliot, experimentando con
tales procesos descubren la radiactividad artificial, pues se percatan que al
bombardear ciertos núcleos con partículas procedentes de fuentes radiactivas
estos se vuelven radiactivos. Si la energía de las partículas es adecuada,
entonces puede penetrar en el núcleo generando su inestabilidad y por ende,
induciendo su desintegración radiactiva.
LOS RAYOS X
Hace algo más de un siglo,
en 1895, Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923), científico alemán de la
Universidad de Würzburg, descubrió una radiación (entonces desconocida y de ahí
su nombre de rayos X) que tenía la propiedad de penetrar los cuerpos opacos.
Son una forma de radiación
electromagnética, tal como la luz visible. Una máquina de rayos X envía
partículas de estos rayos a través del cuerpo. Las imágenes se registran en una
computadora o en una película.
Las estructuras que son
densas, como los huesos, bloquearán la mayoría de las partículas de rayos X y
aparecerán de color blanco.
El metal y los medios de
contraste (tintes especiales utilizados para resaltar áreas del cuerpo) también
aparecerán de color blanco.
Las estructuras que
contienen aire se verán negras, y los músculos, la grasa y los líquidos
aparecerán como sombras de color gris.
TUBO DE
COOLIDGE
En 1913 William Coolidge inventó el tubo
Coolidge, también conocido como «tubo de cátodo
caliente», un tubo de rayos X con una mejora
de cátodo para su uso en rayos X las máquinas que permitían
más intensa visualización de la anatomía y destrucción de tumores. El tubo
Coolidge, también utiliza un filamento de wolframio, fue un desarrollo importante
en la especialidad médica, entonces naciente de la radiología, fue el
precursor de casi todos los tubos de rayos X médicos todavía están en uso,
aunque su desarrollo además se prolongó hasta mediados de la década de 1940.
Inventó el primer tubo de rayos X de ánodo giratorio.
LEY DE
OWEN
En cualquier metal, existen
uno o dos electrones por átomo que son libres de moverse de un átomo a otro. A
esto se le llama "mar de electrones". Su velocidad, más que ser
uniforme, se modela por una distribución estadística, y ocasionalmente un
electrón tendrá la velocidad suficiente para escapar del metal, sin ser atraído
de regreso. La cantidad mínima de energía necesaria para que un electrón escape
de la superficie se llama función de trabajo. Esta función de trabajo es
característica del material y para la mayoría de los metales es del orden de
varios electronvoltios. Las corrientes termoiónicas pueden incrementarse o
decrementarse disminuyendo la función de trabajo. Esta característica, que es
muy deseable, puede lograrse aplicando al alambre varios recubrimientos de
óxido.
Owen
Willans Richardson fue un físico británico,
ganador del Premio Nobel de Física en 1928 por sus estudios
sobre los fenómenos termoiónicos y, especialmente, por el descubrimiento
de la ley que lleva su nombre
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