biofisica 1º semana 1 clase
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Biofísica
Especial
Biofísica
Especial
Rossana Bosco B.
2011
“ La biofísica es esa rama del conocimiento que aplica los principios de la física, la
química, los métodos de análisis matemático y de modelaje por
computadoras para comprender cómo funcionan los sistemas biológicos”.
Biophysical Society, 2008
Ultrasonidos en MedicinaUltrasonidos en MedicinaUltrasonidos en MedicinaUltrasonidos en MedicinaUltrasonidos en MedicinaUltrasonidos en MedicinaUltrasonidos en MedicinaUltrasonidos en Medicina
Sonido: Sonido: Sonido: Sonido: Sonido: Sonido: Sonido: Sonido: Energía vibratoria que se Energía vibratoria que se propaga a través de un mediopropaga a través de un medio
ONDA TRANSVERSAL
Las partículas vibran perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda.
ONDA LONGITUDINAL
Las partículas vibran paralelamente a la dirección de propagación de la onda
Características de las ondasCaracterísticas de las ondas
F= ciclos . s -1 (Hertz)
Los líquidos y gases soportan ondas longitudinales, mientras que los sólidos toleran otras formas de
vibración además de las longitudinales.
Efecto piezoeléctrico directo
Efecto piezoeléctrico inverso
Generación del ultrasonido
Transductor
Es un dispositivo que transforma un tipo de energía en otra.
Z = p C
El valor obtenido al multiplicar la densidad del medi o por la velocidad de propagación se conoce como IMPEDANCIA ACUSTICA (Z)
Donde:Z = Impedancia Acústica (Rayls)p = densidad (Kg/m 3)C = Velocidad de propagación del sonido
Cuando se propaga el haz ultrasónico a través de lo s tejidos y encuentra diferencias de IMPEDANCIA ACUSTICA se produce una INTERFASE
ECO (REFLEXIÓN)
Modalidades de emisión ultrasónica
•Continua
•Pulsada
Características físicas del ultrasonido
a) Frecuencia: Terapia: 1-3 MHz
Diagnóstico: 1-20 MHz
A mayor frecuencia, A mayor frecuencia, menor penetración y menor penetración y mejor resolución.mejor resolución.
A menor frecuencia, A menor frecuencia, mejor penetración y mejor penetración y menor resolución.menor resolución.
Λ = Velocidad de propagación de la onda
F
b) Intensidad (Potencia):
La OMS limita la intensidad en usos terapéuticos (em isión continua) a un máximo de 3 W.cm -2.
En diagnóstico: 1-10mW.cm -2.
Intensidad= potencia (mW )
área (cm 2)
c) Atenuación:
A medida que viaja por lo tejidos, el ultrasonido e s atenuado por varios mecanismos:
Absorción
Reflexión
Refracción
Dispersión
Absorción:
Es la pérdida de energía mecánica por conversión a calor que se produce en los materiales. Depende de:
la distancia recorrida por la onda, la viscosidad del tejido y el cuadrado de la frecuencia de la onda.
En los tejidos densos y compactos (hueso) la absorc ión es más importante.
Reflexión
Refracción
Divergencia
Propagación del US
• Pobre o nula en el AIRE
• Buena en LÍQUIDOS y SÓLIDOS
Velocidad de propagación del ultrasonido en diferentes materiales
343Aire (20 ºC)
650Pulmón
1.215Grasa subcutánea
1.492Agua (20 ºC)
1.450Grasa profunda
1.510LCR
1.519Piel
1.530Vaso sanguíneo
1.545Cerebro
1.550Hígado
1.570Plasma
1.575Corazón
1.580Músculo estriado
3.500Hueso
V (m/s)MEDIO
aprox. 1500m/s
Mecanismo de acción del US
Energía ultrasónica
Acción térmica(calor)
Acción mecánica(micromasaje)
Acción química(>difusión)
EFECTOS BIOLÓGICOS DEL US
Vasodilatación de la zona con hiperemia y aumento del flujo sanguíneo.
Incremento del metabolismo local , con estimulación de las funciones celulares y de la capacidad de regeneración tisular.
Incremento de la flexibilidad de los tejidos ricos en colágeno, con disminución de la rigidez articular y de la contractura.
Efecto antiálgico y espasmolítico .
Reparación tisular
Ca++ intracelular permeabilidad de piel y membrana celular degranulación de mastocitos liberación de histamina y la respuesta de macrófagos síntesis protéica por los fibroblastos
Aplicaciones del US en medicina
• Terapia: Dolores artrósicos, mialgias, distensiones, tendopatías, espasmos musculares, cicatrices retráctiles, liberación de adherencias.
Sonoforesis (anestésicos, antiinflamatorios)
•Diagnóstico:
Ecografía
Doppler
Efecto Doppler
“Efecto Doppler"
Fenómeno físico, por el cual la frecuencia de la onda ultrasónica, que encuentra un objeto en movimiento, genera una onda con una variación de frecuencia directamente proporcional a la velocidad del objeto que se mueve.
En el caso de la aplicación clínica del Doppler, el objeto al cual se le analiza la velocidad de movimiento está representado por los hematíes.
DF = 2 V . Fi . cos (α)C
DF : Diferencia de frecuencia entre la onda incidente (Fi) y la reflejada (Fr)V: Velocidad del objeto explorado.Fi: Frecuencia de la onda incidente.cos α: Coseno del ángulo formado entre la dirección del haz ultrasónico y el eje del vaso explorado.C: Constante de la velocidad de propagación del haz ultrasónico (1.540m/seg)
C. Doppler (1805- 1853)
Contraindicaciones :
Inflamaciones agudas de cavidades cerradas (apendicitis)
Los ultrasonidos continuos no deben utilizarse en el período agudo de los traumatismos musculosqueléticos
Marcapasos
Laminectomía
Insuficiencia vascular
Tumores
Globo ocular
Útero gestante
Precauciones:
Epífisis en crecimiento
Pacientes con implantes metálicos
"Hay que hacer las cosas ordinarias, con un amor extraordinario." Madre Teresa de Calcuta
El ser humano es un animal homeotermo que en condiciones fisiológicas normales mantiene una temperatura corporal constante y dentro de unos
límites muy estrechos, entre 36,6 +/- 0,38ºC, a pesa r de las amplias oscilaciones de la temperatura ambiental.
Regulación de la temperatura
Regulación
Producción
(Termogénesis)
Pérdida
(Termolisis)
Metabolismo basal
(hormonas tiroideas)
ATPasas
SN simpático
(grasa parda)
Escalofríos
Ingesta alimenticia
Ovulación
Actividad muscular
Radiación
Convección
Conducción
Evaporación
CALOR
Radiación
Mecanismo de termolisis más importante
(50% de la pérdida total de calor)
Infrarrojo
Convección
15% de la pérdida
Conducción
5% de la pérdida
Evaporación
30% de las pérdidas
Por cada gramo de agua evaporado se pierden 0,6 caloría s
• Pérdidas insensibles (piel y pulmones):
12-16 cal/hr
• Sudoración :
A > humedad del medio ambiente < cantidad de calor podrá ser eliminada
Orina y heces
1% de las pérdidas
Calor Neutro Frío
Temperatura rectal >43ºC MUERTE
BIOFBIOFÍÍSICA DE LA VISISICA DE LA VISI ÓÓNN
EL OJO COMO SISTEMA ÓPTICO
Un ojo anatómica y ópticamente normal es aquel que t iene una correcta relación entre:
• el largo axial,
•los índices de refracción y
•las curvaturas de los medios refractivos
Índice de Refracción
Es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio
homogéneo.
n= velocidad de la luz en el vacío (300.000 Km /s)velocidad de la luz en el medio
1,34 1,4 1,33 1,38
�� Acomodación:Acomodación: El cristalino modifica su El cristalino modifica su curvatura. curvatura.
�� Punto cercano del ojo. Punto cercano del ojo. 25 25 cmscms..�� Punto lejano del ojo. Punto lejano del ojo. Infinito.Infinito.
Características de una lente.Características de una lente.
�� Eje.Eje.�� Punto focal (Punto focal ( F F ).).�� Distancia focal ( Distancia focal ( f f ).).
P= 1 / f(m)
Ejm: ¿Cuál es la potencia de una lente de 20cm de distancia focal?
P = 1 / 0,20 m = 5,0 D.
f es positiva para lentes convergentes y negativa
para divergentes.
TIPOS DE LENTES
Vicios de refracción del ojoVicios de refracción del ojo
�� Ametropías. Ametropías.
1.1. Hay disminución de la agudeza visual.Hay disminución de la agudeza visual.2.2. Son susceptibles de corregirse por medios ópticos. Son susceptibles de corregirse por medios ópticos.
Normal Miope
Miopía.Miopía.
Visión lejana defectuosa.Visión lejana defectuosa.
Causas.Causas.a)a) Globo ocular alargado.Globo ocular alargado.b)b) Córnea o cristalino Córnea o cristalino
demasiado convexo.demasiado convexo.
1.1. Los rayos de luz Los rayos de luz convergen convergen anteriormente a la anteriormente a la retina. retina.
2.2. Se corrige mediante Se corrige mediante una lente divergente. una lente divergente.
HipermetropíaHipermetropía
Visión cercana y lejana Visión cercana y lejana defectuosa.defectuosa.
Causas.Causas.
a)a) El globo ocular es más El globo ocular es más corto. corto.
b)b) Córnea o cristalino Córnea o cristalino menos curvos. menos curvos.
Los rayos de luz convergen Los rayos de luz convergen posteriormente a la posteriormente a la retina. retina.
Se corrige mediante una Se corrige mediante una lente convergente. lente convergente.
PresbiciaPresbicia
�� Visión cercana Visión cercana defectuosa.defectuosa.
�� Causas.Causas. Pérdida de la Pérdida de la capacidad de capacidad de acomodación del acomodación del cristalino.cristalino.
�� Los rayos de luz Los rayos de luz convergen convergen posteriormente a la posteriormente a la retina. retina.
Astigmatismo
Biofísica de la audición
Recuento anatómico
P= F/A
23*1,3=30
Krakatoa (180 dB) : su erupción en 1883 originó uno de losruidos más altos históricamente registrado. La explosión
cataclísmica llegó a escucharse hasta en la Isla de Rodrí guez, cerca de Mauricio, a 4800Km