Resumen Trabajos 3ra Solemne

Tema 1:Potencial de Acción

El potencial de acción es el mecanismo básico que utiliza el sistema nervioso para transmitir información. Es el primer responsable por ejemplo, del movimiento. Se trata de un fenómeno muy breve (milisegundos) en el cual la membrana de la célula se “despolariza”, es decir el interior de la membrana se hace menos negativo que en reposo, haciéndose incluso positivo.

Los potenciales de acción se utilizan en el cuerpo para llevar información entre unos tejidos y otros, lo que hace que sean una característica microscópica esencial para la vida de los animales. Pueden generarse por diversos tipos de células corporales, pero las más activas en su uso son las células del sistema nervioso para enviar mensajes entre células nerviosas o desde células nerviosas a otros tejidos corporales, como el músculo o las glándulas.

Los potenciales de acción son la vía fundamental de transmisión de códigos neurales. Sus propiedades pueden frenar el tamaño de cuerpos en desarrollo, permitir el control y coordinación centralizada de órganos y tejidos.

A. LEY DEL TODO O NADA El potencial de acción responde a la ley de todo o nada, el potencial para que tenga

lugar necesita de un estímulo liminal que llegue al punto crítico de esa célula.

a) Despolarización lenta. -70 mv hasta -55 mvb) Despolarización rápida. - 55 mV hasta +35 mV.c) Repolarización rápida. + 35 mv 2/3 del descensod) Repolarización lenta (hasta - 70 mV)e) Hiperpolarización. -70 mV hasta - 75 mV.

El potencial de acción se produce o no siendo igual. No se produce si el estímulo no alcanza el punto crítico de la célula, y si se supera si que hay potencial. La ley se cumple para fibras aisladas, para una fibra única, pero no se cumple cuando existen múltiples fibras nerviosas (axones)

Potencial de membrana en reposo.

Mientras una neurona no esté enviando una señal, se dice que está en "reposo". Siempre existe una diferencia de potencial entre la parte interna y externa de la membrana celular de una neurona, pese a que esta se encuentre en reposo (sin generar potencial de acción) cuyo valor es por lo general de -70 mV.

La carga de una membrana celular inactiva se mantiene en valores negativos y varía dentro de unos estrechos márgenes. Cuando el potencial de membrana de una célula excitable se despolariza más allá de un cierto umbral (de -65mV a -55mV) la célula genera un potencial de acción.

La diferencia de potencial de membrana se debe a la distribución diferencial de los iones a uno y a otro lado de la membrana, cuya carga externa es positiva debido a la presencia de iones de sodio, e interna negativa por la presencia de iones orgánicos

Aunque las concentraciones de los diferentes iones tratan de balancearse a ambos lados de la membrana, no lo logran debido a que la membrana celularestá compuesta mayoritariamente por una bicapa de fosfolípidos altamente hidrofóbica, que impide el paso libre de partículas cargadas como los iones, los cuales solo podrán pasar atreves de canales iónicos. En el estado de reposo, los iones de potasio (K+) pueden atravesar

fácilmente la membrana, mientras que para los iones de cloro (Cl-) y de sodio (Na+) es más difícil pasar, por otro lado las moléculas proteicas cargadas negativamente (A-), en el interior de la neurona no pueden atravesar la membrana por su gran tamaño.

Umbral e iniciación

Los potenciales de acción se desencadenan cuando una despolarización inicial alcanza un umbral. Este potencial umbral varía, pero normalmente está en torno a -55 a -50 milivoltios sobre el potencial de reposo de la célula, lo que implica que la corriente de entrada de iones sodio supera la corriente de salida de iones potasio. El flujo neto de carga positiva que acompaña los iones sodio despolariza el potencial de membrana, desembocando en una apertura de los canal de sodio dependientes de voltaje. Estos canales aportan un flujo mayor de corrientes iónicas hacia el interior, aumentando la despolarización en una retroalimentación positiva que hace que la membrana llegue a niveles de despolarización elevados.

El umbral del potencial de acción puede variar cambiando el equilibrio entre las corrientes de sodio y potasio. Por ejemplo, si algunos de los canal de sodio están inactivos, determinado nivel de despolarización abrirá menos canales de sodio, y aumenta así el umbral de despolarización necesario para iniciar el potencial de acción. Esta es el principio del funcionamiento del periodo refractario

Los potenciales de acción son muy dependientes de los equilibrios entre iones sodio y potasio (aunque hay otros iones que contribuyen minoritariamente a los potenciales, como calcio y cloro), y por ello los modelos se hacen utilizando sólo dos canales iónicos transmembrana: un canal de sodio dependiente de voltaje y un canal de potasio pasivo. El origen del umbral del potencial de acción puede visualizarse en la curva I/V (imagen) que representa las corrientes iónicas a través de los canales frente al potencial de membrana. (La curva I/V representada en la imagen es una relación instantánea entre corrientes. Se muestra el pico de corrientes a determinado voltaje, registrado antes de que ocurra ninguna inactivación (1 ms tras alcanzar ese voltaje para el sodio). También es importante apuntar que la mayoría de voltajes positivos del gráfico sólo pueden conseguirse por medios artificiales, mediante la aplicación de electrodos a las membranas).

Fases del potencial de acción:

a) Despolarización: el potencial se eleva en dirección positiva, primero gradualmente hasta un umbral y luego de forma brusca, llegando a invertirse. El pico de potencial invertido (positivo) se llama exceso o sobretiro.

b) Repolarización: el potencial cae rápidamente en dirección negativa hacia el potencial de reposo.

c) Hiperpolarización postpotencial: el potencial se sitúa transitoriamente en valores ligeramente más negativos que el de reposo.

Base iónica del potencial de acción.

En los cambios del potencial de acción intervienen canales de membrana con puertas de voltaje.

a) Canales de Na+ . Se abren al inicio de la despolarización y se cierran al final, cuando comienza la repolarización.

b) Canales de K+. Se abren desde el inicio de la repolarización hasta el final de la hiperpolarización. La conductancia (g) o permeabilidad es la facilidad con que los iones fluyen a través de la membrana. La conductancia de la membrana es la suma de las conductancias de todos los canales individuales.

Los cambios en el potencial de membrana durante el potencial de acción se deben a cambios selectivos en la conductancia de la membrana para Na+ y K+ y la variación resultante en la proporción entre las conductancias para ambos iones. El predominio de la conductancia para uno de los dos iones arrastra el potencial de membrana hacia el potencial de equilibrio (potencial de Nerst) de dicho ion.

a) Durante la fase de reposo la conductancia para el K+ es 100 veces mayor que para el Na+.

b) El incremento brusco de la conductancia para el Na+ (activación de canales Na+),

que llega a ser 3000 veces mayor que la del K+, produce la entrada masiva de Na+ y la consiguiente fase de despolarización.

c) La reducción brusca de la conductancia para el Na+ (inactivación de canales Na+) junto con el incremento de la conductancia para el K+ (activación de canales K+) producen la salida neta de cargas positivas y la consiguiente fase de repolarización.

d) El mantenimiento de la conductancia elevada para el K+ , 1000 veces mayor que la

conductancia normalizada para el Na+, produce la fase de hiperpolarización.

e) La normalización de ambas conductancias (ambos canales en reposo) produce el regreso al potencial de reposo.

Propagación

En los axones amielínicos, los potenciales de acción se propagan como una interacción pasiva entre la despolarización que se desplaza por la membrana y los canales de sodio regulados por voltaje.

Los potenciales de acción de membrana pueden representarse uniendo varios circuitos RC, cada uno representando un trozo de membrana.

Cuando una parte de la membrana celular se despolariza lo suficiente como para que se abran los canales de sodio dependientes de voltaje, los iones de sodio entran en la célula por difusión facilitada. Una vez dentro, los iones positivos de sodio impulsan los iones próximos a lo largo del axón por repulsión electrostática, y atraen los iones negativos desde la membrana adyacente.

Como resultado, una corriente positiva se desplaza a lo largo del axón, sin que ningún ion se esté desplazando muy rápido. Una vez que la membrana adyacente está suficientemente despolarizada, sus canales de sodio dependientes de voltaje se abren, realimentando el ciclo. El proceso se repite a lo largo del axón, generándose un nuevo potencial de acción en cada segmento de la membrana.

Velocidad de propagación

Los potenciales de acción se propagan más rápido en axones de mayor diámetro, si los demás parámetros se mantienen. La principal razón para que ocurra es que la resistencia axial de la luz del axón es menor cuanto mayor sea el diámetro, debido a la mayor relación entre superficie total y superficie de membrana en un corte transversal. Como la superficie de la membrana es el obstáculo principal para la propagación del potencial en axones amielínicos, el incremento de esta tasa es una forma especialmente efectiva de incrementar la velocidad de la transmisión.

Un ejemplo extremo de un animal que utiliza el aumento de diámetro de axón como regulador de la velocidad de propagación del potencial de membrana es el calamar gigante. El axón del calamar gigante controla la contracción muscular asociada con

la respuesta de evasión dedepredadores del animal. Este axón puede sobrepasar 1 mm de diámetro, y posiblemente sea una adaptación para permitir una activación muy rápida del mecanismo de escape. La velocidad de los impulsos nerviosos en estas fibras es una de las más rápidas de la naturaleza, para los que poseen neuronas amielínicas.

Conducción saltatoria

En axones mielínicos, la conducción saltatoria es el proceso por el que los potenciales de acción parecen saltar a lo largo del axón, siendo regenerados sólo en unos anillos no aislados (los nodos de Ranvier). La conducción saltatoria incrementa la velocidad de conducción nerviosa sin tener que incrementar significativamente el diámetro del axón.

Ha desempeñado un papel importante en la evolución de organismos más complejos cuyos sistemas nerviosos necesitan transmitir rápidamente potenciales de acción a largas distancias. Sin conducción saltatoria, la velocidad de conducción requeriría incrementos drásticos en el diámetro del axón, a tal punto que podrían resultar en la formación de sistemas nerviosos excesivamente grandes para los cuerpos que deben alojarlos.

Mecanismo detallado

El principal obstáculo para la velocidad de transmisión en axones amielínicos es la capacitancia de la membrana. La capacidad de un condensador puede disminuirse bajando el área de un corte transversal de sus placas, o incrementando la distancia entre las placas. El sistema nervioso utiliza la mielinización para reducir la capacitancia de la membrana. La mielina es una vaina protectora creada alrededor de los axones por las células de Schwann y los oligodendrocitos, células de la neuroglía que aplastan sus citoplasmas formando láminas de membrana y plasma. Estas láminas se arrollan en el axón, alejando las placas conductoras (el plasma intra y extracelular) entre sí, disminuyendo la capacitancia de la membrana.

El aislamiento resultante redunda en un conducción rápida (prácticamente instantánea) de los iones a través de las secciones mielinizadas del axón, pero impide la generación de potenciales de acción en estos segmentos. Los potenciales de acción sólo se vuelven a producir en los nodos de Ranvier desmielinizados, que se sitúan entre los segmentos mielinizados. En estos anillos hay un gran número de canales de sodio dependientes de voltaje (hasta cuatro órdenes de magnitud superior a la densidad de axones amielínicos), que permiten que los potenciales de acción se regeneren de forma eficaz en ellos.

Debido a la mielinización, los segmentos aislados del axón actúan como un cable pasivo: conducen los potenciales de acción rápidamente porque la capacitancia de la membrana es muy baja, y minimizan la degradación de los potenciales de acción porque la resistencia de la membrana es alta. Cuando esta señal que se propaga de forma pasiva alcanza un nodo de Ranvier, inicia un potencial de acción que viaja de nuevo de forma pasiva hasta que alcanza el siguiente nodo, repitiendo el ciclo.

Algunas enfermedades afectan la conducción saltatoria y disminuyen la velocidad de desplazamiento de un potencial de acción. La más conocida de todas estas enfermedades es la esclerosis múltiple, en la que los daños en la mielina imposibilitan el movimiento coordinado.

Conducción:

La velocidad de conducción depende de distintos factores:

• resistencia de la membrana,

• capacitancia de la membrana,

• resistencia interna. La resistencia interna a su vez está en relación con la sección del nervio, mientras mayor es ésta menor es la resistencia. Este es uno de los mecanismos utilizados por las fibras nerviosas para aumentar su velocidad de conducción . El otro es la mielinización

• Velocidad de conducción: de 0,25 m/s (fibras no mielinizadas) a 100 m/s (fibras mielinizadas grandes

Tema 2: Biomagnetismo

Resonancia nuclear magnética

¿Qué es la RMN?

La resonancia magnética es el más reciente avance tecnológico de la medicina para el diagnóstico preciso de múltiples enfermedades, el cual está constituido por un complejo conjunto de aparatos emisores de electromagnetismo, antenas receptoras de radio frecuencias y computadoras que analizan datos para producir imágenes detalladas, de dos o tres dimensiones con un nivel de precisión nunca antes obtenido que permite detectar, o descartar, alteraciones en los órganos y los tejidos del cuerpo humano, evitando procedimientos molestos y agresivos como melografía (punción lumbar), artrografía (introducción de medios de contraste en articulaciones) y otros que involucran una agresión o molestia para el paciente.

Funcionamiento

Para producir estas imágenes sin la intervención de radiaciones ionizantes (rayos gama o X), la resonancia magnética se obtiene al someter al paciente a un campo electromagnético con un imán de 1.5 Tesla (es la unidad de inducción magnética o densidad de flujo magnético) , equivalente a 15 mil veces el campo magnético de nuestro planeta.

Este poderoso imán atrae a los protones que están contenidos en los átomos de hidrógeno que conforman los tejidos humanos, los cuales, al ser estimulados por las ondas de radio frecuencia, salen de su alineamiento normal. Cuando el estímulo se suspende, los protones regresan a su posición original, liberando energía que se transforma en señales de radio para ser captadas por una computadora que las transforma en imágenes, que describen la forma y funcionamiento de los órganos.

En una pantalla aparece la imagen, la cual es fotografiada por una cámara digital, para producir placas con calidad láser que son interpretadas por los médicos especialistas.

¿Para qué sirve?

Para la valoración de múltiples padecimientos y alteraciones corporales.

Indicaciones:

La realización de una resonancia nuclear magnética puede ser indicada, cuando otras pruebas diagnósticas más sencillas no han permitido hacer un diagnóstico de certeza. Sus indicaciones son muy variadas, dada la gran riqueza de imágenes que produce. Si se combina con la técnica de la TAC (scanner) puede estudiarse prácticamente cualquier órgano. En general sus indicaciones son:

•Afectación del SNC: proporciona mayor resolución que el scanner, en especial en afectación de la sustancia blanca, fosa posterior y tronco del encéfalo. Se usa para el estudio de estas estructuras afectadas por tumores, trombosis venosas, placas de desmielinización (esclerosis múltiple), infartos cerebrales, etc.

•Afectación de médula espinal.

•Tumorales: alteraciones tumorales de cualquier tipo y en cualquier órgano.

•Cardiovasculares: se puede estudiar el corazón así como su circulación, las arterias, incluyendo la aorta y las diferentes venas.

•Otorrinolaringología: enfermedades de oídos, senos paranasales, boca y garganta.

•Sistema musculoesquelético: es muy útil para el diagnóstico de lesiones musculares, articulares y ligamentosas.

Importancia:

La importancia de la resonancia nuclear magnética es que esta técnica produce imágenes de alta calidad de los órganos y estructuras del cuerpo, lo que permite hacer estudios de múltiples lesiones y enfermedades, incluso en sus etapas iniciales.

Electromagnetismo en la RMN

¿Qué tan potente es el electromagnetismo del equipo?

Además de afectar la carga positiva de los protones, cambiándola a negativa; el electromagnetismo también genera una gran cantidad de calor, por lo cual estos aparatos cuentan con sistemas refrigerantes.

Para que tengas una idea de la cantidad de energía que circula en un sistema de resonancia magnética, piensa que la fuerza electromagnética de estos aparatos se mide en gausses y teslas. El gauss equivale al poder de la gravedad en la Tierra y un tesla, a 10 mil gausses ó 10 mil veces el campo electromagnético terrestre.

El equipo se encuentra dentro de un cuarto forrado de cobre en su interior para evitar la interferencia de cualquier onda de radio frecuencia que pudiera llegar del exterior. A esto se le conoce como Jaula de Faraday.

El magneto, que es el corazón del sistema, está encerrado en un cubo de plástico. No se permiten materiales ferrosos, porque la gran fuerza de atracción podría ocasionar accidentes. Estos magnetos generan un campo magnético estático que polariza o cambia el valor de las cargas de los protones del cuerpo. Estos componentes del átomo, cambian, entonces, su valor de positivo a negativo; cuando el efecto del imán cesa, los protones regresan a la normalidad y desprenden una energía que es captada por antenas, que envían estos datos a las computadoras para que las analicen y organicen en imágenes.

Ventajas y desventajas de la RMN

Ventajas:

Permite la información en los diferentes planos del espacio de las estructuras del organismo, permitiendo la obtención de datos funcionales no posibles por otros métodos de imagen. Estudios de actividad enzimática. Exploraciones vasculares en múltiples planos.La Resonancia Magnética no utiliza Rayos X, ni ningún otro tipo de radiaciones ionizantes, lo que la hace ser un procedimiento inocuo y seguro para todos los pacientes.No causa dolor ni molestia alguna.El paciente mantiene una comunicación constante con el personal médico a través de un monitor y un micrófono.Al finalizar el estudio, el paciente puede reanudar sus actividades habituales.

Desventajas:

Las desventajas de esta técnica derivan fundamentalmente de su elevado costo y de los tiempos de estudio, que son prolongados (estudio dura de 30 a 45 minutos sin movimiento)Puede causar molestias a personas claustrofóbicas.Además, puesto que el paciente queda incluido en un potente campo magnético debe haber especiales precauciones con todo lo que signifique elementos metálicos. En este sentido hay que informar previamente, acerca de placas metálicas, clavos, marcapasos, implantes metálicos, grapas quirúrgicas, etc, ya que, los fragmentos metálicos pueden verse atraídos por el imán y si se encuentran dentro del cuerpo movilizarse provocando daños en los tejidos adyacentes.

Cualquier implante metálico en el interior del cuerpo puede dificultar el ajuste del equipo y dar lugar artefactos que limitan la visualización de los órganos donde se encuentren localizados.

Tomografía axial computarizada (TAC)

¿Qué es?

Una tomografía axial computerizada, TAC o escáner es un procedimiento de diagnóstico médico que utiliza rayos X con un sistema informático que procesa las imágenes y que permite obtener imágenes radiográficas en secciones progresivas de la zona del organismos estudiada, y si es necesario, imágenes tridimensionales de los órganos o estructuras orgánicas. Mediante el TAC obtenemos imágenes de secciones perpendiculares del organismo.

¿Para que se utiliza?

Las imágenes del TAC permiten analizar las estructuras internas de las distintas partes del organismo, lo cual facilita el diagnóstico de fracturas, hemorragias internas, tumores o infecciones en los distintos órganos. Así mismo permite conocer la morfología de la médula espinal y de los discos intervertebrales (tumores o derrames en el canal medular, hernias discales, etc.), o medir la densidad ósea (osteoporosis).

En determinados casos puede ser necesario utilizar contraste radiológico, que inyectado en el líquido cefalorraquídeo, en los vasos arteriales, facilita el diagnóstico.

Ventajas

• La realización de un TAC es una prueba no dolorosa

• Técnica de bajo riesgo

• Ofrece imágenes de gran calidad y precisión

• La radiación a la que se expone el paciente es mínima.

• Puede guiar para la realización de intervenciones mínimamente invasivas, toma de biopsias, drenaje de abscesos, reduciendo la necesidad de intervenciones quirúrgicas.

Desventajas

• Reacción alérgica al contraste iodado

¿Cómo se realiza?

El TAC se realiza con el paciente tumbado en una camilla que se desplaza mecánicamente, que se hace pasar por el tomógrafo en forma de un aro que rodea al paciente y la camilla y que va realizando las radiografías. El proceso dura alrededor de una hora, y en dependencia del órgano estudiado puede realizarse con contraste inyectado, o administrado vía oral o por enema, que permite distinguir con mayor nitidez los tejidos y órganos.

El paciente debe mantenerse relajado y sin realizar movimientos. Se mantiene en contacto con el equipo técnico que está en una sala próxima viendo al paciente y a las imágenes, que se comunica con el paciente por un sistema de megafonía, y que le indica cuando respirar o retener la respiración en el caso de tomografías abdominales o de tórax. Durante el proceso de realización de la tomografía puede tomarse muestras o biopsias de tejidos.

En dependencia del órgano estudiado, y especialmente si es necesario utilizar contraste puede requerirse el ayuno de unas horas antes de la realización del TAC.

Deben retirarse las joyas y elementos metálicos, requiriendo la utilización de batas o pijamas que eviten las interferencias en el proceso de realización de la tomografía. Siempre debe de informarse al equipo médico de los antecedentes de alergia a contrastes radiológicos.

La realización del TAC ha mejorado notablemente la capacidad médica para realizar el diagnóstico de lesiones internas, cánceres, derrames, roturas de órganos, en especial tras accidentes, en caso de lesiones tumorales o vasculares.

En un estudio convencional de rayos X el haz de radiación se emite de una manera difusa, pero en la tomografía axial computada (TAC) el haz está dirigido y tiene un grosor determinado que puede variar desde los 0.5 mm hasta 20 mm, dependiendo del tamaño de la estructura a estudiar.

Por resolución, las aplicaciones de ambos también son diferentes. La resonancia magnética se utiliza en estudios del cerebro y columna vertebral. La TAC es más útil en enfermedades del tórax y abdomen.

El equipo

Los aparatos de TAC están constituidos por dos secciones principales:

• El Granty:Es un cubo de 1.80m de alto, 2m de ancho y 1m de pofundidad. Tiene un orificio al centro por donde se introduce al paciente recostado en una camilla. Este cubo contiene el tubo de rayos X móvil y un sistema de detección.

• La consola de mando:Es un mueble que contiene el teclado, el monitor y el CPU. Éste último cuenta con una unidad de almacenamiento de datos (raw data o datos crudos) e imágenes y un transductor (FRU) que le permite reconstruir la imagen a partir de una matríz de puntos. Se le asigna un número a cada pixel, que es la unidad de matríz. Algunos de los tejidos del cuerpo humano tienen apariencia similar, para estos casos la medición de su densidad en unidades Housnfield (en honor a su descubridor), es lo que nos permite diferenciarlos.

Este trabajo es realizado por una computadora con un disco duro de 20 gb y 512 Mb en memoria RAM.Las imágenes son almacenadas en discos ópticos e impresas mediante máquinas láser en placas radiográficas. En el futuro se piensa dejar de utilizar película radiográfica y utilizar sólo monitores para la interpretación de imágenes.

Tema 3: Óptica y Laser

A. COMPONENTES DEL SISTEMA VISUAL

El ojo funciona exactamente igual que una cámara fotográfica. La finalidad es la de enfocar una imagen visual sobre la retina. En la retina hay unos receptores de la visión, denominados fotorreceptores, que se estimulan y transmiten por unas vías nerviosas, llamadas nervio óptico, información hacia el cerebro, allí existen unos mecanismos cerebrales para interpretar esa señal transformándola en lo que realmente vemos. También existen unos mecanismos para poder efectuar todo tipo de movimientos oculares.

Partes del globo ocular:

α) Esclerótica: capa más interna del ojo, es blanca y opaca con función protectora. En la zona interior tenemos la córnea, es una membrana transparente que permite el paso de la luz a través de ella, no existen receptores de presión.

β) Capa media del ojo: es un entramado de vasos sanguíneos que aportan la irrigación y nutrición del ojo, a esta zona se le denomina coroides. También podemos encontrar melanina.

También podemos encontrar el cuerpo ciliar, es el que produce el humor acuoso, es el que rellena la cámara anterior del ojo; el ligamento suspensorio del cristalino, la cápsula del cristalino y en su interior la lente del ojo, es decir, el cristalino.

χ) Capa más interna: encontramos la retina, aquí están lo fotorreceptores, los conos funcionan para la visión el color y los bastones para la visón en blanco y negro. Esos fotorreceptores que forman la retina tienen unas fibrillas nerviosas que se unen todas formando el nervio óptico.

El nervio óptico será el que conduzca las sensaciones y las que las lleven la zona de la corteza que está relacionada con la visión, a nivel occipital están localizadas los centros de la visión

B. IRIS. CRISTALINO, CUERPO CILIAR.

a) IRIS

Diafragma muscular que va a dejar a un orificio central que es la pupila. Controla que haya una mayor o menor entrada de luz. Ese diafragma está compuesto por:

• Fibras circulares: rodean a la pupila, se les llama también esfínter pupilar• Fibras radiales: dilatador pupilar

Cuando se contraen las fibras circulares el orificio de la pupila se cierra, a este proceso se le denomina miosis, si por el contrario son las radiales las que se contraen al proceso se le denomina midriasis (dilatación de la pupila por acción de los fotorreceptores)

Si aplicamos una luz intensa, la luminosidad cerrará la pupila. Si observo una imagen lejana el proceso que efectuaré será midriasis, si por el contrario es un objeto cercano será por miosis.

b) CRISTALINOLente del ojo, es un disco biconvexo transparente que está sujeto por el ligamento suspensorio del cristalino. Esa lente tiene la particularidad de que puede modificar su curvatura para que el enfoque sea exactamente sobre la retina.El ojo normal (emétrope)

enfoca perfectamente sobre la retina. En el ojo miope en enfoque sobre la retina se produce antes de llegar a ella, se debe de colocar una lente que alargue ese enfoque directamente sobre la retina, lentes bicóncavas. Lo que ocurre con la hipermetropía es lo contrario, no se ve bien de cerca ya que el enfoque se produce posterior a la retina, habría que acortar el enfoque colocando lentes biconvexas.

C. RETINA

Características:

• Fondo del ojo• En la mancha ciega hay una entrada de vasos arteriales y una salida de vasos

venosos, también observamos en la zona de salida unas fibrillas. Aquí no hay ni conos ni bastones. Está zona se divide en:1. Fóbea, mancha amarilla o mácula: solamente existen conos (fotorreceptores

para el color) es una zona muy pequeña, con un diámetro de 0,5 ml, es la zona de máxima agudeza visual.

2. Resto de la retina: tenemos distintos tipos de fotorreceptores (conos y bastones). Es la zona de la visión de menos agudeza y de color blanco y negro.

D. FOTORRECEPTORES

• Conos para el color azul: se estimula con una longitud de onda de alrededor de 450 nm

• Conos para el verde: longitud de 575 nm• Cono para el rojo: longitud de 700 nm

El ojo recibe entre 400-700 nm de longitud de ondas. La luz blanca la estimulan los tres tipos de conos.

E. LA ACOMODACIÓN

Se llama acomodación a la capacidad del ojo para enfocar automáticamente objetos situados a diferentes distancias. Esta función se lleva a cabo en el cristalino que varía su forma al efecto. Pero esta capacidad se va perdiendo con los años debido a la pérdida de elasticidad que sufre; es lo que se conoce como presbicia o vista cansada y hace que aumente la distancia focal y la cantidad de luz mínima necesaria para que se forme una imagen nítida.

F. LA ADAPTACIÓN

La adaptación es la facultad del ojo para ajustarse automáticamente a cambios en los niveles de iluminación. Se debe a la capacidad del iris para regular la abertura de la pupila y a cambios fotoquímicos en la retina. Para pasar de ambientes oscuros a luminosos el proceso es muy rápido pero en caso contrario es mucho más lento. Al cabo de un minuto se tiene una adaptación aceptable. A medida que pasa el tiempo, vemos mejor en la oscuridad y a la media hora ya vemos bastante bien. La adaptación completa se produce pasada una hora.

II. LÁSER: DEFINICIÓN Y USOS.

Principios generales de la acción laser

El termino láser es el acrónimo de light amplification by estimulated emission of radiation (amplificación de la luz por la emisión estimulada de radiación). En otras palabras significa que en una emisión estimulada, un estado excitado es estimulado para emitir un fotón de radiación de la misma frecuencia; cuantos más fotones haya presentes , mayor será la

• La luz normal y el rayo láser:

Las tres características que diferencian e rayo láser de la luz del sol o de a generada por una bombilla, es que aquel es un haz de luz mono direccional, monocromático y coherente.

- Los haces láser son estrechos y no se dispersan como los demás haces de luz. Esta cualidad se denomina direccionalidad. Se sabe que ni la luz de un potente foco

logra desplazarse muy lejos: si se enfoca hacia el firmamento, su rayo parece desvanecerse de inmediato. El haz de luz comienza a esparcirse en el momento en que sale del foco, hasta alcanzar tal grado de dispersión que llega a perder su utilidad. Sin embargo, se han logrado reflejar haces láser de pocos vatios de potencia sobre la luna y su luz era todavía lo suficientemente brillante para verla desde la tierra

- Los láseres producen luz de un solo color, o para decirlo técnicamente, su luz es monocromática. La luz común contiene todos los colores de la luz visible (es decir, el espectro), que combinados se convierten en blanco. Los haces de luz láser han sido producidos en todos los colores del arco iris (si bien el más común es el rojo), y también en muchos tipos de luz invisible; pero un láser determinado sólo puede emitir única y exclusivamente un solo color. Existen láseres sintonizables que pueden ser ajustados para producir diversos colores, pero incluso éstos no pueden emitir más que un color único en un momento dado. Determinados láseres, pueden emitir varias frecuencias monocromáticas al mismo tiempo, pero no un espectro continuo que contenga todos los colores de la luz visible como pueda hacerlo una bombilla. Además, existen numerosos láseres que proyectan luz invisible, como la infrarroja y la ultravioleta.

- La luz láser es coherente. Esto significa que todas las ondas luminosas procedentes de un láser se acoplan ordenadamente entre sí. Una luz corriente, como la procedente de una bombilla, genera ondas luminosas que comienzan en diferentes momentos y se desplazan en direcciones diversas. Algo parecido a lo que ocurre cuando se arroja un puñado de piedrecitas en un lago. Lo único que se crean son pequeñas salpicaduras y algunas ondulaciones. Ahora bien, si se arrojan las mismas piedrecitas una a una con una frecuencia exactamente regular y justo en el mismo sitio, puede generarse una ola en el agua de mayor magnitud. Así actúa un láser, y esta propiedad especial puede tener diversas utilidades.

REFLEXIÓN, DIFRACCIÓN, Y REFRACCIÓN.

A. REFLEXIÓN

Concepto que ocurre cuando un rayo de luz u onda cambia de dirección al chocar contra la superficie de un objeto.

Ley de Reflexión dice que el ángulo de incidencia i (del rayo inicial), es igual al ángulo de reflexión, r, (rayo reflejado) con respecto a la normal que es una recta imaginaria perpendicular a la superficie de contacto.

i = r

Ejemplo en una superficie pulida y lisa como en un espejo:

Hay dos tipos de reflexión según la superficie:

1. Reflexión especular: si la superficie donde se refleja la luz es lisa como por ejemplo los espejos, y los rayos reflejados salen en una misma dirección.

2. Reflexión difusa: ocurre cuando la superficie es rugosa. Los rayos son reflejados en todas direcciones.

B. DIFRACCIÓN

La difracción es la cualidad del movimiento de las ondas que les permite, aun cuando se propagan en línea recta, sortear obstáculos, doblar esquinas o difundirse a través de una rendija.

La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de radio. También sucede cuando un grupo de ondas de tamaño finito se propaga; por ejemplo, por causa de la difracción, un haz angosto de ondas de luz de un láser debe finalmente divergir en un rayo más amplio a una cierta distancia del emisor.

El principio de Huygens predice que cuando una onda plana choca contra un obstáculo con una abertura y los frentes de onda se irrumpen parcialmente, éstos se “doblan hacia atrás”. En consecuencia, los frentes de onda se vuelven curvados o semicirculares. Es la difracción. Hay que tener en cuenta que es preciso que el tamaño de la abertura sea

comparable al de la longitud de onda. En la siguiente imagen se muestra un dibujo que representa el fenómeno de la difracción.

C. REFRACCIÓN:

Fenómeno en el cual un rayo de luz experimenta un cambio de dirección y velocidad, al pasar de un medio a otro.

Este efecto, depende del índice de refracción que se representa con la letra n, y se calcula por la siguiente fórmula:

n : índice de refracción del medio en cuestiónco : velocidad de la luz en el vacío (3x108 m/s) v : velocidad de la luz en el medio en cuestión

Ejemplo: un rayo de luz está en el aire llega a una superficie de agua, ocurre que una parte del rayo incidente se refleja mientras que otro se refracta y entra al agua lo que produce un cambio en dirección y de velocidad del rayo.

Leyes de refracción:

1. El rayo refractado, el incidente y la normal se encuentran en un mismo plano.

2. El rayo refractado se acerca a la normal cuando pasa de un medio en el que se propaga a mayor velocidad (menos denso) a otro en el que se propaga a menor velocidad (más denso). Se aleja de la normal cuando el rayo pasa a un medio menos denso, lo que provoca que la velocidad sea mayor.

IV. ESPEJOS Y LENTES

Los espejos y las lentes se utilizan para desviar la luz. Los primeros reflejan los rayos, las segundas los refractan desviándolos de su trayectoria. Los espejos más sencillos son los espejos planos aunque también tenemos espejos cóncavos (convergentes) y convexos (divergentes). Debes tener en cuenta no solo los espejos de cristal sino también todos aquellos hechos con metales u otros materiales. Otros elementos ópticos importantes son los prismas que también desvían la luz aunque sus caras no son curvas.

A. ESPEJOS:

Los espejos son quizá el instrumento óptico más antiguo. Los egipcios de hace cuatro mil años emplearon metales pulidos para reflejar sus caras. Sin embargo, no fue sino hasta 1857 cuando se inventaron los espejos gracias a Jean Foucault, quien desarrolló un método para recubrir el vidrio con una capa de plata.

a) Espejos planos

Si una persona se mira en un espejo, como por ejemplo en el espejo del baño, apreciará su imagen en un espejo plano. Un espejo plano es una superficie plana y lisa que refleja la luz de manera regular. En el ejemplo, la persona que se mira es el objeto. Un objeto es una fuente de rayos divergentes de luz que puede ser luminoso como una vela o una lámpara o iluminado como la Luna o la página de un libro que esté leyendo. En el caso de un objeto iluminado, éste refleja la luz de manera difusa en todas direcciones.La figura a la derecha muestra cómo algunos de los rayos inciden desde el punto P sobre el espejo y se reflejan con ángulos de incidencia y reflexión iguales (recordar que el ángulo de incidencia se forma cuando llega el rayo a la superficie y el de reflexión cuando se devuelve). Luego de la reflexión, los rayos continúan dispersándose. Si se prolongan los rayos hacia atrás (líneas de visión), por la parte posterior del espejo, como se ve con las líneas discontinuas, se puede observar en el dibujo que se intersecan en el punto P'. El punto P', en donde los rayos prolongados aparentemente se intersecan, se llama imagen. Aun cuando para un observador, los rayos parecen venir del punto P', se observa que allí no existe fuente alguna. Por tal razón, esta imagen se denomina imagen virtual.

b) Espejo cóncavo

Si se examina la superficie interna de una cuchara se tiene un espejo cóncavo, el cual refleja la luz. Está conformado por un número muy grande de espejos planos pequeños montados sobre la superficie de una esfera.

c) Espejo convexo

Un espejo convexo es un objeto esférico que refleja luz desde la superficie externa. La parte externa de una cuchara es un ejemplo. Los rayos reflejados siempre divergen y, por tanto, no forman imágenes reales.

• Centro del espejo. Las líneas que pasan por el centro son radios de la circunferencia y por tanto perpendiculares al espejo. Los rayos que se dirigen al centro de un espejo se reflejan siguiendo la misma dirección.

En la figura puedes ver como los rayos que pasan por el centro de los espejos no se desvían mientras que los demás si lo hacen.

• Foco de un espejo cóncavo.

Los espejos cóncavos concentran los rayos de luz. En una primera aproximación los rayos paralelos al eje se concentran en un punto llamado foco. Foco de un espejo cóncavo es el punto donde se concentran después de reflejarse los rayos paralelos al eje. Distancia focal es la distancia entre el espejo y el foco. En primera aproximación la distancia focal es la mitad del radio.Los rayos que pasan por el foco de un espejo cóncavo, después de reflejarse, salen paralelos al eje.

• Foco de un espejo convexo.

Los espejos convexos dispersan los rayos de luz. En una primera aproximación los rayos paralelos al eje se dispersan de manera que sus prolongaciones parece que salen de un punto. Foco virtual de un espejo convexo es el punto de donde parecen salir los rayos paralelos al eje después de reflejarse.Los rayos que se dirigen al foco virtual salen paralelos después de reflejarse en el espejo.

LENTES

1) Una lente en primera aproximación es un elemento simétrico. En principio son equivalentes sus dos caras.2) Los rayos que pasan por la zona central de una lente apenas se desvían.

3) Foco de una lente convergente. Las lentes convergentes concentran los rayos de luz. En una primera aproximación los rayos paralelos al eje se concentran en un punto llamado foco. Foco de una lente convergente es el punto donde se concentran después de refractarse los rayos paralelos al eje. Distancia focal es la distancia entre la lente y el foco. La distancia focal está relacionada con la curvatura de las caras de la lente. Llamamos potencia de una lente y se mide en Dioptrías a la inversa de la distancia focal.Los rayos que van hacia el foco de una lente convergente, después de refractarse, salen paralelos al eje.

4) Foco de una lente divergente. Las lentes divergentes dispersan los rayos de luz. En una primera aproximación los rayos paralelos al eje se separan de manera que parece que salieran de un punto llamado foco virtual. Foco de una lente divergente es el punto de donde parecen proceder los rayos paralelos al eje después de refractarse. En lentes divergentes se usa el convenio de indicar su potencia con números negativos.Los rayos que pasan por el foco de una lente divergente, después de refractarse, salen paralelos al eje.

Tema 4: Rayos 1ra parte

Radiación y radioactividad :

RADIACIÓN :

Todo esta formado por materia, la materia está formada por átomos , el átomo no se puede observar directamente, de modo que se utilizan varios modelos atómicos para describir los fenómenos observables.

En la radiología se utiliza el modelo de mecánica cuántica (Bohr 1913): ” El átomo es un sistema solar en miniatura”. Donde núcleo es el centro , protones y neutrones orbitaban a altas velocidades alrededor de éste. El modelo explica porqué electrones pueden tener órbitas estables alrededor del núcleo y por qué los átomos presentaban espectros de emisión característicos.

Las radiaciones tienen la propiedad de impresionar placas fotográficas , ionizar gases ,producir fluorescencia atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, entre otros. Debido a esa capacidad, se les suele denominar radiaciones ionizantes . Es un fenómeno que ocurre en los núcleos de ciertos elementos, inestables, que son capaces de transformarse, o decaer, espontáneamente, en núcleos atómicos de otros elementos más estables.

Componentes de la radición :

- Partícula alfa : falujos de partículas cargadas positivamente compuestas por dos neutrones y dos protones , Son desviadas por campos eléctricos y magnéticos. Son poco penetrantes, aunque muy ionizantes. Son muy energéticas.

- Desintegración beta : flujos de electrones (beta negativas) o positrones (beta positivas) resultantes de la desintegración de los neutrones o protones del núcleo cuando éste se encuentra en un estado excitado. Es desviada por campos magnéticos. Es más penetrante, aunque su poder de ionización no es tan elevado como el de las partículas alfa.

Radiación gama : se refiere a ondas electromagnéticas , es la más penetrante , debido a su longitud de onda corta .El núcleo no pierde su identidad, sino que se desprende de la energía que le sobra para pasar a otro estado de energía más baja emitiendo los rayos gamma, o sea fotones muy energéticos. Este tipo de emisión acompaña a las radiaciones alfa y beta. Por ser tan penetrante y tan energética, éste es el tipo más peligroso de radiación.

El fenómeno de la radiación consiste en la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material.

-Radiación corpuscular ( en forma de partículas subatómicas como partículas α, neutrones, etc.) que se mueven a gran velocidad en un medio o el vacío, con apreciable transporte de energía (Rayos X).

-Radiación electromagnética : que la segunda radiación propagada en forma de ondas electromagnéticas (rayos UV, rayos gamma, etc.) se llama radiación electromagnética.

Por lo tanto se puede concluir que El fenómeno de la radiación consiste en la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas a través del vacío o de un medio material.

Si la radiación transporta energía suficiente como para provocar ionización en el medio que atraviesa, se dice que es una radiación ionizante . En caso contrario se habla de radiación no ionizante. El carácter ionizante o no ionizante de la radiación es independiente de su naturaleza corpuscular u ondulatoria.

Son radiaciones ionizantes los rayos X, rayos γ, partículas α y parte del espectro de la radiación UV entre otros. Por otro lado, radiaciones como los rayos UV y las ondas de radio, TV o de telefonía móvil, son algunos ejemplos de radiaciones no ionizantes.

LA RADIACTIVIDAD :

La radiactividad ioniza el medio que atraviesa , una excepción es el neutrón , que no tiene carga , pero ioniza indirectamente .

La radiactividad es una propiedad de los isótopos que son "inestables", es decir, que se mantienen en un estado excitado en sus capas electrónicas o nucleares, con lo que, para alcanzar su estado fundamental , deben perder energía. Lo hacen en emisiones electromagnéticas o en emisiones de partículas con una determinada energía cinética . Esto se produce variando la energía de sus electrones (emitiendo rayos x) o de sus nucleones (rayo gamma) o variando el isótopo (al emitir desde el núcleo electrones , positrones, neutrones,protones o partículas más pesadas).

La radioactividad es un tipo de radiación, en el que un elemento radiactivo (como por ejemplo el uranio) espontáneamente descompone su núcleo, desprendiendo partículas (rayos alfa: núcleos de He, rayos beta: electrones) o radiación de fotones de alta frecuencia (rayos gamma).

La radiactividad puede ser:

Natural: manifestada por los isótopos que se encuentran en la naturaleza. Artificial o inducida: manifestada por los radioisótopos producidos en

transformaciones artificiales.

RADIOLOGÍA ORAL :

Es la Especialidad de la odontología que permite el uso de rayos X para la obtención de imágenes radiográficas, que nos ayudan establecer un diagnóstico presuntivo o definitivo de una enfermedad.

Sus generalidades son el empleo de rayos X y sirve para diagnosticar patologías.

En la absorción de los rayos x se encuentran imágenes radiolúcidas y radiopacas.

El instrumental que se utiliza en la radiología oral son :

Películas Radiológicas.

Reveladora.

Posicionadores.

Líquidos Químicos.

Revelador y Fijador.

Delantales de plomo

Equipos de rayos X dentales

Consiste en un cabezal sostenido por un brazo, que habitualmente esta montado sobre la pared. En el cabezal se encuentra el corazón y fuente de energía de una maquina de rayos x, el tubo de rayos x, junto con algunos componentes de la fuente de energía. Esta maquina puede ser controlada por un panel de control que permite al operador ajustar el tiempo de exposición, y normalmente, la energía y el tiempo de

exposición al haz de rayos x.

-Tubo de rayos X: es el aparato que genera rayos x, esta formado por un catodo y un anodo, donde el catodo es la fuente de electrones que los dirije hacia el anodo. Ambos

se encuentran en una camara o envoltorio de cristal al vacio. Cuando los electrones del catodo chocan con el anticátodo del anodo, este produce rayos x, para que esto sea

posible es nescesaria una fuente de energía que provoque altas diferencias de energía entre el catodo y el anodo para acelerar los electrones

Tubo de rayos dental

Catodo: consta de un filamento y de un elemento focalizador, donde el filamento

es la fuente de electrone. Es un espirald e alambre de tungsteno de aprox. 2mm de diámetro y 1 cm o menos de longitud. Esta montado sobre los alambres rigidos que sirven de soporte y transmiten; ambos pasan a travez de la cubierta de cristal y se conectan con las fuentes eléctricas de alto y bajo voltaje. El filamento se calienta hasta su incandescencia por el flujo de corriente de la fuente de bajo voltaje y emite electrones a un ritmo proporcional a la T° del filamento. El filamento se encuentra en el elemento focalizador (reflector cóncavo cargado negativamente. Este dirije los electrones emitidos por el filamento como un haz estrecho hacia un pequeño punto rectangular del anodo llamado punto focal. En el tubo de rayos x se crea un vacio lo mas completo posible para evitar la colision entre de los electrones con las moléculas de gas, además evita que el filamento se oxide.

Anodo: formado por un anticátodo de tungsteno incluido en vástago de cobre, este convierte la energía cinetica de los electrones generados en el filamento en fotones de rayos x. El cobre, un buen conductor térmico , disipa el calor del

tugsteno, reduciendo el riesgo de fusión del anticátodo. El punto focal es el área del anticátodo al que el recipiente focalizador dirige los electrones del filamento. El anticátodo se situa angulado en relación con el haz de electrones, típicamente se inclina unos 20° en relación con el rayo central del haz de rayos x, el efecto es una fuenet de rayos x aparentemente menor y un incremento de la nitidez de la imagen

+Fuente de energía:

+Temporizador: el temporizador controla el tiempo de durante el que se aplica el alto voltaje al tubo, y por ende, el tiempo que qla corriente fluye en el tubo y se producen los rayos x. este se incerta en el circuito de alto voltaje para controlar la duración de la exposición a los rayos x. El filamento debe estar a una T° apropiada antes de aplicar el voltaje elevado a travez del tubo. El fallo del filamento implica implica por lo general un mal funcionamiento de los tubos de rayos x. para minimizar su calentamiento, el temporizador del circuito envía primero una corriente a travez del filamento durante alrededor de medio segundo para que alcance la T° de funcionamiento adecuada. Una vez calentado, el temporizador aplica potencia al circuito de alto voltaje.

INTERACCIÓN DE RAYOS X Y LA MATERIA:

RAYOS X :

Por definición los rayos x son una forma de radiación electromagnética que es similar a la luz visible pero de menor longitud de onda

PROPIEDADES DE LOS RAYOS X :

- Penetran la materia.

- Hacen florecer ciertas sustancias

- Afectan las películas fotográficas

- Producen efectos biológicos

- Ionizan los gases

Los rayos x son eléctricamente neutros y penetran la materia en grados variables

INTERACCION CON LA MATERIA:

Los rayos X y gamma, al no tener carga, mo pueden ser frenados lentamente por ionización al atravesar un material. Sufren otros mecanismos que al final los hacen desaparecer, transfiriendo su energía , pueden atravesar varios centímetros de un sólido, o cientos de metros de aire, sin sufrir ningún proceso ni afectar la materia que cruzan. Luego sufren uno de los tres efectos y depositan allí gran parte de su energía. Los tres mecanismos de interacción con la materia son: el efecto fotoeléctrico, el efecto Compton y la producción de pares. Se describen en forma gráfica en la figura 13.

a) El efecto fotoeléctrico consiste en que el fotón se encuentra con un electrón del material y le transfiere toda su energía, desapareciendo el fotón original. El electrón secundario adquiere toda la energía del fotón en forma de energía cinética, y es suficiente para desligarlo de su átomo y convertirlo en proyectil. Se frena éste por ionización y excitación del material

b) En el efecto Compton el fotón choca con un electrón como si fuera un choque entre dos esferas elásticas. El electrón secundario adquiere sólo parte de la energía del fotón y el resto se la lleva otro fotón de menor energía y desviado.

c) Cuando un fotón energético se acerca al campo eléctrico intenso de un núcleo puede suceder la producción de pares. En este caso el fotón se transforma en un par electrón- positrón. Como la suma de las masas del par es 1.02 MeV, no puede suceder si la energía del fotón es menor que esta cantidad. Si la energía del fotón original en mayor que 1.02 MeV, el excedente se lo reparten el electrón y el positrón como energía cinética, pudiendo ionizar el material. El positrón al final

de su trayecto forma un positronio y luego se aniquila produciéndose dos fotones de aniquilación, de 0.51 MeV cada uno.

Cada uno de los efectos predomina a diferentes energías de los fotones. A bajas energías (rayos X) predomina el fotoeléctrico; a energías medianas (alrededor de 1MeV) , el Compton; a energías mayores, la producción de pares.

Todos los empleos de la radiación están basados en cualquiera de las dos siguientes propiedades: penetración de la materia y depósito de energía.

Las radiografías, por ejemplo, son posibles gracias a que los rayos X penetran de manera distinta a los diferentes materiales. Por su lado, en la radioterapia se busca depositar energía en los tejidos malignos para eliminarlos.

Tema 5: Rayos 2da parte

Isótopos

Se denominan isótopos a los átomos de un mismo elemento, cuyos núcleos tienen cantidad diferente de neutrones, y por lo tanto, difieren en masa. La mayoría de los elementos químicos poseen más de un isótopo. Solamente 21 elementos (ejemplos: berilio, sodio) poseen un solo isótopo natural; en contraste, el estaño es el elemento con más isótopos estables.

Otros elementos tienen isótopos naturales, pero inestables, como el Uranio, cuyos isótopos están constantemente en decaimiento, lo que los hace radiactivos. Los isótopos inestables son útiles para estimar la edad de variedad de muestras naturales, como rocas y materia orgánica. Esto es posible, siempre y cuando, se conozca el ritmo promedio de desintegración de determinado isótopo, en relación a los que ya han decaído. Gracias a este método de datación, conocemos la edad de la tierra. Los rayos cósmicos hacen inestables a isótopos estables de Carbono que posteriormente se adhieren a material biológico, permitiendo así estimar la edad aproximada de huesos, telas, maderas, cabello, etc. Se obtiene la edad de la muestra, no la del propio isótopo, ya que se tienen en cuenta

también los isótopos que ya han desintegrado en la misma muestra. Se sabe el número de isótopos desintegrados con bastante precisión, ya que no pudieron haber sido parte del sistema biológico a menos que hubieran sido aún estables cuando fueron absorbidos.

Si la relación entre el número de protones y de neutrones no es la apropiada para obtener la estabilidad nuclear, el isótopo es radiactivo.

Por ejemplo, en la naturaleza el carbono se presenta como una mezcla de tres isótopos con números de masa 12, 13 y 14: 12C, 13C y 14C. Sus abundancias respecto a la cantidad global de carbono son respectivamente: 98,89%, 1,11% y trazas.

Los isótopos se subdividen en isótopos estables (existen menos de 300) y no estables o isótopos radiactivos (existen alrededor de 1.200). El concepto de estabilidad no es exacto, ya que existen isótopos casi estables. Su estabilidad se debe al hecho de que, aunque son radiactivos, tienen una semivida extremadamente larga comparada con la edad de la Tierra.

Radioisótopos

Los radioisótopos son isótopos radiactivos ya que tienen un núcleo atómico inestable (por el balance entre neutrones y protones) y emiten energía y partículas cuando cambia de esta forma a una más estable. La energía liberada al cambiar de forma puede detectarse con un contador Geiger o con una película fotográfica.

Cada radioisótopo tiene un periodo de desintegración o semivida características. La energía puede ser liberada, principalmente, en forma de rayos alfa (núcleos de helio), beta (electrones o positrones) o gamma (energía electromagnética).

Varios isótopos radiactivos inestables y artificiales tienen usos en medicina. Por ejemplo, un isótopo del tecnecio (99mTc) puede usarse para identificar vasos sanguíneos bloqueados. Varios isótopos radiactivos naturales se usan para determinar cronologías, por ejemplo, arqueológicas.

Radioisótopos y la medicina

Las radiaciones ionizantes tienen múltiples aplicaciones en el campo de la medicina. La especialidad denominada radiología utiliza los rayos X procedentes de un tubo de rayos catódicos para la realización de múltiples tipos de exploraciones radiológicas diagnósticos. En la especialidad de medicina nuclear se manejan diferentes tipos de isótopos no encapsulados (en forma líquida o gaseosa) que son administrados al paciente o utilizados en laboratorio en pruebas analíticas con fines eminentemente diagnósticos. En el campo de la terapia las radiaciones ionizantes se emplean para el tratamiento de tumores malignos, dando lugar a la especialidad denominada radioterapia.

Además de en estas tres especialidades las radiaciones ionizantes procedentes de isótopos radiactivos se utilizan ampliamente en el campo de la investigación médica, habiéndose realizado gran número de estudios cinéticos y metabólicos en fisiología humana y animal por medio de radiotrazadores.

El gran desarrollo de estas especialidades se debe por una parte a un mejor conocimiento de la física y aplicaciones de las radiaciones y por otra a los continuos avances en los equipos de producción, detección y utilización de las mismas. Los equipos más sofisticados tienen un elevado costo y exigen para su manejo personal multidisciplinario altamente especializado, que incluye no sólo médicos sino también físicos, radiofarmacéuticos y químicos que trabajan en estrecha colaboración. Esto hace que en ocasiones sólo se disponga de estos servicios en grandes centros médicos que sirven a grandes núcleos de población. En la actualidad en España se cuenta, tanto a nivel de sanidad pública como privada, de múltiples centros que disponen de equipos de última generación y personal bien cualificado.

¿Qué es la medicina nuclear?

La medicina nuclear es una especialidad médica, de historia relativamente corta, unos 25 años, que utiliza las radiaciones ionizantes procedentes de los radisótopos o radionucleidos para la realización de estudios morfológicos y funcionales de numerosos órganos, así como para las determinaciones radioanalíticas de numerosas sustancias contenidas en el organismo. Para la realización de los estudios sobre los pacientes es necesaria la introducción en el organismo de una pequeña cantidad de sustancia radiactiva denominada radiofármaco, por diferentes vías, generalmente la intravenosa o bien la digestiva, inhalación, etc. Estas sustancias, por su especial afinidad, se fijan en el órgano que se desea estudiar, emitiendo radiación gamma que es detectada por un equipo denominado gammacámara cuyo detector se sitúa sobre el órgano a explorar, recibiendo los fotones procedentes del radiofármaco.

Estas señales son transformadas en impulsos eléctricos que son modulados, amplificados y procesados por medio de un ordenador adjunto al equipo, lo que permite la representación espacial del órgano, denominada gammagrafía, sobre una pantalla o placa de rayos X o la visualización de imágenes sucesivas del mismo para el estudio de una determinada función. Recientemente se cuenta con cámaras que permiten la obtención de cortes del órgano según las tres direcciones del espacio, lo que mejora la calidad de los estudios.

En algunos centros se dispone de equipos denominados de PET (tomografía de emisión de positrones) que emplean radionucleidos que emiten positrones en vez de fotones como en los métodos clásicos de medicina nuclear. La calidad de las imágenes obtenidas con estos equipos es superior a la de los convencionales, pero en la actualidad debido a su alto coste y complicada tecnología, ya que es preciso disponer de un ciclotrón al pie del equipo para producir isótopos de vida media ultracorta del orden de minutos, sólo existen unos pocos equipos comercializados en el mundo, ninguno de ellos en España hasta la actualidad.

Las ventajas fundamentales de los métodos exploratorios de medicina nuclear son el no ser peligrosos ni molestos para el paciente y el tener efectos secundarios mínimos, ya que la radiación que se recibe es igual o menor a la de estudios radiológicos de rutina.

Las técnicas analíticas denominadas radínmunoanálisis permiten la detección y cuantificación de numerosas sustancias que están en cantidades muy pequeñas en sangre u orina y que son muy difíciles de detectar por medios analíticos convencionales. Se realizan gracias a un ingenioso sistema que combina una reacción de unión antígeno-anticuerpo con el marcado con un isótopo, generalmente el yodo-125, de uno de estos dos componentes.

Aunque la medicina nuclear es una especialidad fundamentalmente diagnostica, los radisótopos no encapsulados pueden utilizarse como medio de tratamiento en aplicaciones puntuales, hablándose entonces de radioterapia metabólica. Esta consiste en administrar una dosis relativamente grande de sustancia radiactiva en forma líquida por

medio de inyección o ingestión para que se acumule en el órgano o lugar tratado, donde actúa por medio de la radiación emitida sobre los tejidos en contacto próximo con ella. La aplicación más frecuente es el tratamiento de pacientes con cáncer de tiroides o hipertiroidismo y para la realización del mismo estos pacientes son generalmente ingresados en unidades de hospitalización especiales que disponen de habitaciones con medios de radioprotección y que son atendidos por personal especializado.

Unidades de medida de la radiación ionizante

Los seres humanos no poseen ningún sentido que perciba las radiaciones ionizantes. Existen diversos tipos de instrumentos que pueden captar y medir la cantidad de radiación ionizante que absorbe la materia. (Ver como ejemplo los contadores Geiger, detectores de ionización gaseosa, centelleadores o ciertos semiconductores)

Existen varias unidades de medida de la radiación ionizante, unas tradicionales y otras del sistema internacional de unidades (SI).

• Unidades tradicionales: son el Roentgen, el Rad, el REM.• Unidades del sistema internacional: son las más utilizadas el Culombio/kg, el Gray

(Gy) y el Sievert (Sv).

Roentgen (unidad)El roentgen es una antigua unidad utilizada para medir el efecto de las radiaciones ionizantes. El roentgen se utiliza para cuantificar la exposición radiométrica, es decir, la carga total de iones liberada por unidad de masa de aire seco en condiciones estándar de presión y temperatura. Establecida en 1928, toma su nombre de Wilhelm Roentgen, el descubridor de los Rayos X. En la actualidad, la unidad preferida para medir esta magnitud es el coulomb por kilogramo (C/kg).

El roentgen equivale a la exposición de una unidad electrostática de carga liberada en un centímetro cúbico de aire. En las unidades del SI, es la exposición recibida por 1 kg de aire si se produce un número de pares de iones equivalente a 2,58 E-4 coulomb. 1 roentgen = 1 R = 2,58 10-4 C/kg.

Relación con otras unidades radiométricas

Inicialmente la magnitud que se medía en roentgen se denominó "dosis de radiación", y fue la más utilizada para cuantificar la cantidad de radiación ionizante y para relacionarla con sus efectos, especialmente con los biológicos. Cuando se comprendieron mejor los detalles de la interacción de la radiación con los medios materiales, se vio que la exposición sólo podía definirse de forma precisa para los rayos X propagándose en aire. Su utilidad, por lo tanto, es limitada, ya que no es aplicable a otros tipos de radiación (fotones de muy alta energía, electrones etc.) ni a otros materiales. Por eso se han definido posteriormente otras magnitudes más generales, que cuantifican la energía depositada por la radiación en cualquier medio; la más importante es la dosis absorbida, cuya unidad en SI es el gray, aunque todavía se usa el rad, que es la centésima parte de un gray. No obstante, se da el hecho de que un haz de rayos X que produce una exposición de 1 roentgen depositará en el tejido humano una dosis de 0,96 rads; esta casi igualdad numérica hace que a veces se confundan estas dos unidades.

En la literatura se encuentran unidades más fáciles de recordar mnemotécnicamente, pero actualmente en desuso. En concreto:

• rad era la unidad de dosis absorbida. Su equivalencia es 1 rad=0,01 Gy• rem era la unidad de dosis equivalente y de dosis efectiva, equivalente a 1 rad para

rayos gamma. 1 rem=0,01 Sv• Unidad para indicar la peligrosidad de una radiación, que debe su nombre al

físico alemán Wilhelm Roentgen(1845-1923). Roentgen Equivalent Man (rem) es una unidad física utilizada antiguamente, y en la actualidad por los países anglosajones (aunque la están cambiando).

• Sus dimensiones son julios por kilogramo (J/kg).• La unidad admitida en el Sistema Internacional de Unidades(SI) para medir esta

cantidad es el sievert (Sv) con las mismas dimensiones que el rem.• La equivalencia con la nueva unidad es 1 Sv = 100 rem.

El rad y el rem han sido sustituidos por el Gy (gray) y el Sv (sievert) respectivamente

Gray (unidad)Abreviación Gray: botánico Samuel Frederick Gray (1766-1828)

El gray (símbolo Gy) es una unidad derivada del Sistema Internacional de Unidades que mide la dosis absorbida de radiaciones ionizantes por un determinado material. Un gray es equivalente a la absorción de un joule de energía ionizante por un kilogramo de material irradiado.

Esta unidad se estableció en 1975. Fue nombrada así en honor al físico inglés Louis Harold Gray.

1 Gy = 100 rad

SievertEl sievert (símbolo Sv) es una unidad derivada del SI que mide la dosis de radiación absorbida por la materia viva, corregida por los posibles efectos biológicos producidos. 1 Sv es equivalente a un julio por kilogramo (J kg-1). Esta unidad da un valor numérico con el que se pueden cuantificar los efectos estocásticos producidos por las radiaciones ionizantes.

Se utilizó este nombre en honor al físico sueco Rolf Sievert.

El organismo encargado de las definiciones de todas las unidades de medida utilizadas para las radiaciones ionizantes y la radiactividad es la ICRU (International Commission on Radiation Units and measurements). Sus recomendaciones son adoptadas por el BIPM (Bureau International des Poids et Mesures) con lo que se incorporan al Sistema Internacional de Unidades.

Su diferencia con el gray (unidad de la dosis absorbida) es que el sievert está corregido por el daño biológico que producen las radiaciones, mientras que el gray mide la energía absorbida por un material.

Se cumple la equivalencia 1 Sv = 1 Gy para las radiaciones electromagnéticas (Rayos X y gamma) y los electrones, pero para otras radiaciones debe utilizarse un factor corrector: 20 para la radiación alfa, de 1 a 20 para neutrones,...).

Esta unidad es utilizada para medir diferentes magnitudes usadas en protección radiológica, como la dosis equivalente, la dosis colectiva, la dosis ambiental o la dosis efectiva entre otras, cada una de ellas corregida o "ponderada" por distintos factores que reflejan distintos aspectos, como la Eficiencia Biológica Relativa (RBE en inglés).

Síntomas inmediatos en la salud

Síntomas en los humanos a causa la radiación acumulada durante un mismo día1 (los efectos se reducen si el mismo número de Sieverts se acumula en un periodo más largo):

• 0 - 0,25 Sv: Ninguno• 0,25 - 1 Sv: Algunas personas sienten náuseas y pérdida de apetito, y pueden sufrir

daños en la médula ósea, ganglios linfáticos o en el bazo.• 1 - 3 Sv: náuseas entre leves y agudas, pérdida de apetito, infecciones , pérdida de

médula ósea más severa, así como daños en ganglios linfáticos, bazo, con recuperación solo probable.

• 3 - 6 Sv: náusea severa, pérdida de apetito, hemorragias, infección, diarrea, descamación, esterilidad, y muerte si no se trata.

• 6 - 10 Sv: Mismos síntomas, más deterioro del sistema nervioso central. Muerte probable.

• Más de 10 Sv: parálisis y muerte.

Síntomas en humanos por radiación acumulada durante un año, en milisieverts (1 Sv=1000 mSv):

• 2.5 mSv: Radiación media anual global.• 5.5 - 10.2 mSv: Valores naturales medios en [Guarapari] (Brasil) y en [Ramsar]

(Irán).Sin efectos nocivos.• 6.9 mSv: Escáner CT.

• 50 - 250 mSv: Límite para trabajadores de prevención y emergencia, respectivamente.

• 1 Sv = 100 rem

En las aplicaciones que pueden encontrarse comúnmente suelen ser utilizados sus submúltiplos mSv y μSv. A partir de 1 Sv los efectos más importantes son los deterministas, por lo que se utiliza la dosis absorbida (por tanto los gray).

Efectos de la radiación a nivel tisular y orgánico

La radiosensibilidad de un tejido o un órgano se mide por su respuesta a la irradiación. Un pequeño número de perdidas celulares no suele tener efecto clínico. Conforme aumenta la cantidad de células destruidas los organismos tendrán repercusión clínica.

1) EFECTOS ESTOCASTICOS, PROBABILISTICOS, TARDIOS O A LARGO PLAZO: Son aquellos cuya ocurrencia está en función de la dosis, es decir, la probabilidad de ocurrencia del efecto es proporcional a la dosis recibida. En este caso, no existe un dosis umbral o valor mínimo de dosis. Entre los efectos biológicos estocásticos de la radiación tenemos el cáncer y los efectos hereditarios. Ante la generación de cáncer no se puede decir con certeza que éste fue ocasionado por la radiación, pero sí se puede estimar la probabilidad de que ese cáncer haya sido producido por la radiación a cierta dosis. Según esta definición, no hay dosis por pequeña que sea que no implique algún riesgo de cáncer en el futuro.

El cáncer o los cambios hereditarios pueden iniciarse con la modificación de la información genética de la célula, por alteración de genes específicos. Estos efectos pueden presentarse por una simple sobreexposición alta o por una exposición baja continua durante largo tiempo. Esta puede ser por irradiación externa o por inhalación o ingestión de un radioisótopo, el que es procesado por el cuerpo de acuerdo a su comportamiento químico, pudiendo alojarse en ciertos órganos o tejidos (sitios críticos).

Entre los efectos tardíos se tiene el cáncer que frecuentemente ataca el sistema hematopoyético, tiroides, hueso y piel. El tumor puede aparecer unos 5 a 20 años después

de la sobreexposición. Los datos para casos de bajas dosis no son concluyentes, por ello se extrapola los datos obtenidos con dosis altas. Existe un modelo de Umbral Cero, que sugiere que en un millón de personas que han recibido una dosis de 10 milisievert, se observa 125 casos más que lo normal (206,000 muertes) en decesos por cáncer.

A lo largo de la historia, se observa una mayor proporción de casos de leucemia entre los médicos y radiólogos que han usado rayos X en comparación con los que no los han utilizado. Además se presentan casos de leucemia entre pacientes que han recibido tratamiento de rayos X para algunos tipos de reumatismo, no estando claro que exista un umbral para la leucemia. En Hiroshima se observó que en más del 60% de las personas expuestas a una dosis entre 0,2 y 0,4 Gy presentaron leucemia. En Nagasaki no se vió incidencia de leucemia en irradiados con menos de 1 Gy. Esta diferencia se atribuye a la dosis neutrónica de la bomba de Hiroshima, la que fue casi nula en Nagasaki. Los humanos, durante el desarrollo fetal, son 10 veces más sensibles que los recién nacidos. En todo caso, los estudios con dosis menores a 0.1 Gy no son concluyentes y se estima que éstas son poco eficientes en inducir leucemia.

Varias jóvenes que trabajaron pintando líneas luminosas en base a un compuesto de radio con cristales de ZnS, en los años 1920, murieron de anemia y con degeneración de los huesos mandibulares, ya que utilizaban los labios para darle forma fina a la punta del pincel. Lo mismo ocurrió con pacientes que fueron inyectados con radio para fines terapéuticos, pues se demostró que éste era retenido por los huesos. Cantidades significativas de radio fueron encontradas en los huesos de las víctimas 25 a 35 años más tarde. El estroncio radioactivo, el bario y el radio tienen un metabolismo similar al calcio, por lo que se integran a la estructura ósea. Los productos de fisión Ce-144 y Pr-144 también se acumulan en el hueso, teniendo comportamiento similar al calcio que normalmente se encuentra en éstos. Los radioisótopos que se acumulan en los huesos pueden dañar los tejidos hematopoyéticos de la región medular. Los animales inyectados con estas sustancias en cantidades suficientes terminan presentando el cuadro canceroso.

En minas del mineral pechblenda, a partir del radio se genera el radón, que es radiactivo. Por otro lado, el radón decae en otros productos radioactivos. En consecuencia, los mineros aspiran estas sustancias radiactivas. En dos minas europeas, con una concentración de radón en el aire 1 x 10 5 Bq/m 3 , se ha generado un alto porcentaje de casos de cáncer al pulmón en los mineros 15 años después que comenzaron a trabajar. Experimentos con ratones mostraron definitivamente que el radón inhalado producía cáncer al pulmón. La deposición de otras sustancias radiactivas también produce cáncer.

Los efectos estocásticos se producen sin umbral, es decir que no hay dosis por pequeña que sea que no implique algún riesgo. La probabilidad del efecto aumenta en función de la dosis. No existe dosis ni efecto cero (línea punteada).

B. EFECTOS DETERMINISTICOS, AGUDOS O A CORTO PLAZO: Los efectos determinísticos tienen tres características. En primer lugar, los efectos se presentan a partir de una dosis mínima (dosis umbral) que para una exposición de cuerpo entero el umbral es de aproximadamente 500 mSv y en un corto período de latencia. En segundo lugar, la severidad o gravedad del efecto aumenta a partir de la dosis umbral. Finalmente, se establece una relación clara entre el agente causante y el efecto (Figura 2). Si con una determinada dosis, el 50% de las personas irradiadas mueren después de 60 días, se le define entonces como la dosis LD-50/60. Estos efectos dan lugar a lo que denominamos Síndrome Agudo por Radiación que puede ser hematopoyético, gastrointestinal y del sistema nervioso central. Quienes llegan a sufrir de estos síndromes agudos generalmente mueren . Previamente hay una serie de síntomas que se manifiestan con náuseas, malestar y fatiga, fiebre y cambios en la sangre, radiodermitis, cataratas, ceguera, esterilidad parcial y total, daños a órganos nobles (intestinos, hígado, bazo, huesos, páncreas, tiroides). Generalmente, los cambios sanguíneos se producen a partir de dosis entre los 250 - 500 mGy. Las células presentes en la sangre son los glóbulos rojos (eritrocitos o hematíes), los glóbulos blancos (leucocitos) y las plaquetas (trombocitos). Los eritrocitos se encuentran en un número de 5x10 6 / mm 3 , teniendo la función de llevar oxígeno de los pulmones a

las células y transportar el CO2 de las células a los pulmones para ser expulsado; son células sin nucleo. Los leucocitos se encuentran en un número de 7000/mm3, defienden al cuerpo contra las infecciones y pueden ser granulocitos (basófilos, acidófilos o eosinófilos y neutrófilos ) y agranulocitos (linfocitos y monocitos). Las plaquetas se encuentran en un número de 200,000 a 400,000/mm3, tienen la función de participar en la coagulación sanguínea.

Una dosis elevada produce durante unas horas, un aumento transitorio de los granulocitos (leucocitosis), seguida de la disminución, que llega a su mínimo en varias semanas (leucopenia) y recupera su nivel en varias semanas o meses. En cambio los glóbulos rojos se mantienen inalterables hasta una semana después de la exposición, disminuyen hasta un mínimo en uno o dos meses y se recuperan en unas semanas. Las plaquetas disminuyen durante un mes y se recuperan en varios meses. Para dosis de 3 a 4 Gy aparecen efectos hematopoyéticos, caraterizados por depresión de la médula ósea, náuseas, vómitos, malestar y fatiga. Entre la segunda y tercera semana se pierde el cabello, en uno o dos meses el irradiado muere. Con una dosis de 8 Gy, se produce el síndrome gastrointestinal, abruptamente aparecen los efectos hemopáticos, con náuseas, diarrea y vómitos inmediatos seguidos de muerte en una o dos semanas. Con una dosis mayor de 15 Gy se produce daños del sistema nervioso central y de otros órganos. El irradiado pierde el conocimiento y muere en horas o días a consecuencia de edema cerebral. La radiación también afecta la piel, una exposición de 77 mC/kg de rayos X de baja energía produce eritemas. Mayores dosis generan pigmentación, depilaciones, necrosis y ulceración. Los órganos reproductores son particularmente sensibles. Aún a dosis tan bajas como 0.5 Gy a los testículos, se compromete su funcionabilidad, pudiendo producirse la esterilidad permanente en adultos con dosis entre 3 y 5 Gy. En las mujeres la irradiación sobre los ovarios puede producir esterilidad temporal a una dosis de 0.6 a 4 Gy. La esterilidad permanente se produciría con dosis de 2.5 a 10 Gy (dosis única) o con una dosis de 6 Gy (dosis fraccionada). A nivel cromosómico se pueden producir alteraciones estructurales producidas específicamente por las radiaciones como son los cromosomas dicéntricos, siendo su estudio y análisis la base o el fundamento de la dosimetría biológica. Estas alteraciones generalmente incapacitan a las células para reproducirse.

Según esta concepción, el efecto se presenta a partir de la dosis umbral (en este caso, Du = 0.5 Sv) y de allí en adelante se hace más severo según aumenta la dosis (la escala mostrada en el gráfico es arbitraria).