tercera unidad "sistema bioelectrico" parte 2

Tercera Unidad Parte II

SISTEMA BIOELECTRICO

El sistema nervioso

Es una red de tejidos de origen ectodérmico3 4 5 en los animales diblásticos y triblásticos cuya unidad básica son las neuronas. Su función primordial es la de captar y procesar rápidamente las señales ejerciendo control y coordinación sobre los demás órganos para lograr una oportuna y eficaz interacción con el medio ambiente cambiante.1 Esta rapidez de respuestas que proporciona la presencia del sistema nervioso diferencia a la mayoría de los animales (eumetazoa) de otros seres pluricelulares de respuesta motil lenta que no lo poseen como los vegetales, hongos, mohos o algas.

Cabe mencionar que también existen grupos de animales (parazoa y mesozoa) como los poríferos,6 7 8 placozoos y mesozoos que no tienen sistema nervioso porque sus tejidos no alcanzan la misma diferenciación que consiguen los demás animales ya sea porque sus dimensiones o estilos de vida son simples, arcaicos, de bajos requerimientos o de tipo parasitario.

Las neuronas son células especializadas,9 cuya función es coordinar las acciones de los animales10 por medio de señales químicas y eléctricas enviadas de un extremo al otro del organismo.

Para su estudio desde el punto de vista anatómico el sistema nervioso se ha dividido en central y periférico, sin embargo para profundizar su conocimiento desde el punto de vista funcional suele dividirse en somático y autónomo.

Otra manera de estudiarlo y desde un punto de vista más incluyente, abarcando la mayoría de animales, es siguiendo la estructura funcional de los reflejos estableciéndose la división entre sistema nervioso sensitivo o aferente, encargado de incorporar la información desde los receptores, en sistema de asociación, nota 1 encargado de almacenar e integrar la información, y en sistema motor o eferente, que lleva la información de salida hacia los efectores.

El arco reflejo

es la unidad básica de la actividad nerviosa integrada11 y podría considerarse como el circuito primordial del cual partieron el resto de las estructuras nerviosas. Este circuito pasó de estar constituido por una sola neurona multifuncional en los diblásticos12 a dos tipos de neuronas en el resto de los animales llamadas aferentes y eferentes. En la medida que se fueron agregando intermediarios entre estos dos grupos de neuronas con el paso del tiempo evolutivo, como interneuronas y circuitos de mayor plasticidad, nota 2 el sistema nervioso fue mostrando un fenómeno de concentración en regiones estratégicas dando pie a la formación del sistema nervioso central, siendo la cefalización el rasgo más acabado de este fenómeno.

Para optimizar la transmisión de señales existen medidas como la redundancia, que consiste en la creación de vías alternas que llevan parte de la misma información garantizando su llegada a pesar de daños que puedan ocurrir. La mielinización de los axones en la mayoría de los vertebrados y en algunos invertebrados como anélidos y crustáceos es otra medida de optimización. Este tipo de recubrimiento incrementa la rapidez de las señales y disminuye el calibre de los axones ahorrando espacio y energía.

Otra característica importante es la presencia de metamerización del sistema nervioso, es decir, aquella condición donde se observa una subdivisión de las estructuras corporales en unidades que se repiten con características determinadas. Los tres grupos que principalmente muestran esta cualidad son los artrópodos, anélidos y cordados

El sistema nervioso se compone de varios elementos celulares como tejidos de sostén o mantenimiento llamados neuroglía,15 un sistema vascular especializado y las neuronas3 que son células que se encuentran conectadas entre sí de manera compleja y que tienen la propiedad de generar, propagar, codificar y conducir señales por medio de gradientes electroquímicos (electrolitos) a nivel de membrana axonal y de neurotransmisores a nivel de sinapsis y receptores.

CÉLULAS GLIALES

NEUROGLIA

Canal central de la médula espinal, se observan células ependimales y neurogliales.

Las células gliales (conocidas también genéricamente como glía o neuroglía) son células nodriza del sistema nervioso que desempeñan, de forma principal, la función de soporte y protección de las neuronas. En los humanos se clasifican según su localización o por su morfología y función. Las diversas células de la neuroglia constituyen más de la mitad del volumen del sistema nervioso de los vertebrados. Las neuronas no pueden funcionar en ausencia de las células gliales.

Clasificación topográfica

Según su ubicación dentro del sistema nervioso ya sea central o periférico, las células gliales se clasifican en dos grandes grupos. Las células que constituyen la glía central son los Astrocitos, oligodendrocitos, células ependimales y las células de la microglia, y suelen encontrarse en el cerebro, cerebelo, tronco cerebral y médula espinal. Las células que constituyen la glía periférica son las células de Schwann, células capsulares y las células de Müller. Normalmente se encuentran a lo largo de todo el sistema nervioso periférico.

Clasificación morfo-funcional

Por su morfología o función, entre las células gliales se distinguen las células macrogliales (astrocitos, oligodendrocitos ), "las células microgliales" (entre el 10 y el 15% de la glía) y las "células ependimales".

NEURONAS

Diagrama básico de una neurona

Las partes anatómicas de estas células se divide en cuerpo celular neuronal o soma, axones o cilindroejes y las dendritas.

CLASIFICACIÓN MORFOLÓGICA

En base a la división morfológica entre las distintas partes anatómicas de las neuronas y sus distintas formas de organización se clasifican en cuatro variedades:

1. Unipolares, son células con una sola proyección que parte del soma, son raras en los vertebrados.
2. Bipolares, con dos proyecciones que salen del soma, en los humanos se encuentran en el epitelio olfativo y ganglios vestibular y coclear.
3. Seudounipolares, con una sola proyección pero que se subdivide posteriormente en una rama periférica y otra central, son características en la mayor parte de células de los ganglios sensitivos humanos.
4. Multipolares, son neuronas con múltiples proyecciones dendríticas y una sola proyección axonal, son características de las neuronas motoras.

CLASIFICACIÓN FISIOLOGICA

Las neuronas se clasifican también en tres grupos generales según su función:

Sensitivas o aferentes, localizadas normalmente en el sistema nervioso periférico (ganglios sensitivos) encargadas de la recepción de muy diversos tipos de estímulos tanto internos como externos. Esta adquisición de señales queda a cargo de una amplia variedad de receptores:

• Externo receptores, encargados de recoger los estímulos externos o del medio ambiente.
• Nocicepción. Terminaciones libres encargadas de recoger la información de daño tisular.
• Termo receptores. Sensibles a radiación calórica o infrarroja.
• Fotorreceptor. Son sensibles a la luz, se encuentran localizados en los ojos.
• Quimiorreceptores. Son las que captan sustancias químicas como el gusto (líquidos-sólidos) y olfato (gaseosos).
• Mecano receptores. Son sensibles al roce, presión, sonido y la gravedad, comprenden al tacto, oído, línea lateral de los peces, estatocistos y reo receptores.
• Galvanorreceptores. Sensibles a corrientes eléctricas o campos eléctricos.
• lnternorreceptores, encargados de recoger los estímulos internos o del cuerpo:
• Propiocepción, los husos musculares y terminaciones nerviosas que encargan de recoger información para el organismo sobre la posición de los músculos y tendones.
• Nocicepción. Terminaciones libres encargadas de recoger la información de daño tisular.
• Quimiorreceptores. En relación con las funciones de regulación hormonal, hambre, sensación de sed, entre otros.

• Motoras o eferentes, localizadas normalmente en el sistema nervioso central se encargan de enviar las señales de mando enviándolas a otras neuronas, músculos o glándulas.
• Interneuronas, localizadas normalmente dentro del sistema nervioso central se encargan de crear conexiones o redes entre los distintos tipos de neuronas.

SEÑALES NEURONALES

Estas señales se propagan a través de propiedades de su membrana plasmática, al igual que muchas células, pero en este caso está modificada para tener la capacidad de ser una Excitabilidad neuronal membrana excitable en sentido unidireccional controlando el movimiento a través de ella de iones disueltos desde sus proximidades para generar lo que se conoce como potencial de acción.

Por medio de sinapsis las neuronas se conectan entre sí, con los músculos Unión neuromuscular placa neuromuscular, con glándulas y con pequeños vasos sanguíneos. Utilizan en la mayoría de los casos neurotransmisores enviando una gran variedad de señales dentro del tejido nervioso y con el resto de los tejidos, coordinando así múltiples funciones

Anatómicamente, el sistema nervioso de los seres humanos se agrupa en distintos órganos, los cuales conforman estaciones por donde pasan las vías neurales. Así, con fines de estudio, se pueden agrupar estos órganos, según su ubicación, en dos partes: sistema nervioso central y sistema nervioso periférico.

SISTEMA NERVIOSO CENTRAL

El sistema nervioso central está formado por el encéfalo y la médula espinal, se encuentra protegido por tres membranas, las meninges. En su interior existe un sistema de cavidades conocidas como ventrículos, por las cuales circula el líquido cefalorraquídeo.

El encéfalo es la parte del sistema nervioso central que está protegida por los huesos del cráneo. 

Está formado por el cerebro, el cerebelo y el tallo cerebral.

• Cerebro es la parte más voluminosa. Está dividido en dos hemisferios, uno derecho y otro izquierdo, separados por la cisura interhemisférica y comunicados mediante el Cuerpo calloso. La superficie se denomina corteza cerebral y está formada por re plegamientos denominados circunvoluciones constituidas de sustancia gris. Subyacente a la misma se encuentra la sustancia blanca. En zonas profundas existen áreas de sustancia gris conformando núcleos como el tálamo, el núcleo caudado o el hipotálamo.
• Cerebelo está en la parte inferior y posterior del encéfalo, alojado en la fosa cerebral posterior junto al tronco del encéfalo.
• Tronco del encéfalo compuesto por el mesencéfalo, la protuberancia anular y el bulbo raquídeo. Conecta el cerebro con la médula espinal.

• La médula espinal es una prolongación del encéfalo, como si fuese un cordón que se extiende por el interior de la columna vertebral. En ella la sustancia gris se encuentra en el interior y la blanca en el exterior.

Sistema Nervioso Central

1. Encéfalo       
2. Prosencéfalo           
3. Telencéfalo  
4. Rinencefalo
5. amígdala
6. hipocampo
7. neocórtex
8. ventrículos laterales
9. Diencéfalo    
10. Epitalamio
11. tálamo
12. hipotálamo
13. subtálamo
14. pituitaria
15. pineal
16. tercer ventrículo
17. Tallo cerebral          
18. Mesencéfalo Téctum
19. pedúnculo cerebral
20. pretectum
21. acueducto de Silvio
22. Rombencéfalo         
23. Mesencéfalo 
24. Puente troncoencefálico
25. cerebelo
26. Mielencéfalo
27. Médula oblonga
28. Médula espinal

SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO

Sistema nervioso periférico está formado por los nervios, craneales y espinales, que emergen del sistema nervioso central y que recorren todo el cuerpo, conteniendo axones de vías neurales con distintas funciones y por los ganglios periféricos, que se encuentran en el trayecto de los nervios y que contienen cuerpos neuronales, los únicos fuera del sistema nervioso central.

Los nervios craneales son 12 pares que envían información sensorial procedente del cuello y la cabeza hacia el sistema nervioso central. Reciben órdenes motoras para el control de la musculatura esquelética del cuello y la cabeza. 

Estos tractos nerviosos son:

• Par I. Nervio olfatorio, con función únicamente sensitiva quimiorreceptora.
• Par II. Nervio óptico, con función únicamente sensitiva fotorreceptora.
• Par III. Nervio motor ocular común, con función motora para varios músculos del ojo.
• Par IV. Nervio patético, con función motora para el músculo oblicuo mayor del ojo.
• Par V. Nervio trigémino, con función sensitiva facial y motora para los músculos de la masticación.
• Par VI. Nervio abducen externo, con función motora para el músculo recto del ojo.
• Par VII. Nervio facial, con función motora somática para los músculos faciales y sensitiva para la parte más anterior de la lengua.
• Par VIII. Nervio auditivo, recoge los estímulos auditivos y del equilibrio-orientación.
• Par IX. Nervio glosofaríngeo, con función sensitiva quimiorreceptora (gusto) y motora para faringe.
• Par X. Nervio neumogástrico o vago, con función sensitiva y motora de tipo visceral para casi todo el cuerpo.
• Par XI. Nervio espinal, con función motora somática para el cuello y parte posterior de la cabeza.
• Par XII. Nervio hipogloso, con función motora para la lengua.

Los nervios espinales son 31 pares .y se encargan de enviar información sensorial (tacto, dolor y temperatura) del tronco y las extremidades, de la posición, el estado de la musculatura y las articulaciones del tronco y las extremidades hacia el sistema nervioso central y, desde el mismo, reciben órdenes motoras para el control de la musculatura esquelética que se conducen por la médula espinal.

Estos tractos nerviosos son:

• Ocho pares de nervios raquídeos cervicales (C1-C8)
• Doce pares de nervios raquídeos torácicos (T1-T12)
• Cinco pares de nervios raquídeos lumbares (L1-L5)
• Cinco pares de nervios raquídeos sacros (S1-S5)
• Un par de nervios raquídeos coccígeos (Co)

CLASIFICACIÓN FUNCIONAL

Una división menos anatómica pero es la más funcional, es la que divide al sistema nervioso de acuerdo al rol que cumplen las diferentes vías neurales, sin importar si éstas recorren parte del sistema nervioso central o el periférico:

El sistema nervioso somático, también llamado sistema nervioso de la vida de relación, está formado por el conjunto de neuronas que regulan las funciones voluntarias o conscientes en el organismo (p.e. movimiento muscular, tacto).

El sistema nervioso autónomo, también llamado sistema nervioso vegetativo o sistema nervioso visceral, está formado por el conjunto de neuronas que regulan las funciones involuntarias o inconscientes en el organismo (p.e. movimiento intestinal, sensibilidad visceral). A su vez el sistema vegetativo se clasifica en simpático y parasimpático, sistemas que tienen funciones en su mayoría antagónicas.

En color azul se muestra la inervación parasimpática, en color rojo la inervación simpática.

El sistema nervioso parasimpático al ser un sistema de reposo da prioridad a la activación de las funciones peristálticas y secretoras del aparato digestivo y urinario al mismo tiempo que propicia la relajación de esfínteres para el desalojo de las excretas y orina; también provoca la broncoconstricción y secreción respiratoria; fomenta la vasodilatación para redistribuir el riego sanguíneo a las vísceras y favorecer la excitación sexual; y produce miosis al contraer el esfínter del iris y la de acomodación del ojo a la visión próxima al contraer el músculo ciliar.

En cambio este sistema inhibe las funciones encargadas del comportamiento de huida propiciando la disminución de la frecuencia como de la fuerza de la contracción cardiaca.

El sistema parasimpático tiende a ignorar el patrón de metamerización corporal inervando la mayor parte del cuerpo por medio del nervio vago, que es emitido desde la cabeza (bulbo raquídeo). Los nervios que se encargan de inervar la misma cabeza son emitidos desde el mesencéfalo y bulbo. Los nervios que se encargan de inervar los segmentos digestivo-urinarios más distales y órganos sexuales son emitidos desde las secciones medulares S2 a S4.

El sistema nervioso simpático al ser un sistema del comportamiento de huida o escape da prioridad a la aceleración y fuerza de contracción cardiaca, estimula la piloerección y sudoración, favorece y facilita los mecanismos de activación del sistema nervioso somático para la contracción muscular voluntaria oportuna, provoca la broncodilatación de vías respiratorias para favorecer la rápida oxigenación, propicia la vasoconstriccion redirigiendo el riego sanguíneo a músculos, corazón y sistema nervioso, provoca la midriasis para la mejor visualización del entorno, y estimula las glándulas suprarrenales para la síntesis y descarga adrenérgica.

En cambio este inhibe las funciones encargadas del reposo como la peristalsis intestinal a la vez que aumenta el tono de los esfínteres urinarios y digestivos, todo esto para evitar el desalojo de excretas. En los machos da fin a la excitación sexual mediante el proceso de la eyaculación.

El sistema simpático sigue el patrón de metamerización corporal inervando la mayor parte del cuerpo, incluyendo a la cabeza, por medio de los segmentos medulares T1 a L2.

Cabe mencionar que las neuronas de ambos sistemas (somático y autónomo) pueden llegar o salir de los mismos órganos si es que éstos tienen funciones voluntarias e involuntarias (y, de hecho, estos órganos son la mayoría). En algunos textos se considera que el sistema nervioso autónomo es una subdivisión del sistema nervioso periférico, pero esto es incorrecto ya que, en su recorrido, algunas neuronas del sistema nervioso autónomo pueden pasar tanto por el sistema nervioso central como por el periférico, lo cual ocurre también en el sistema nervioso somático. La división entre sistema nervioso central y periférico tiene solamente fines anatómicos.

SISTEMA BIOELÉCTRICO

ELECTRODIAGNOSTICO

¿PARA QUÉ SIRVE Y COMO SE SOLICITA UN ESTUDIO ELECTRODIAGNÓSTICO?

Con el fin de optimizar la prestación del servicio de apoyo en el Servicio de Electrodiagnóstico, en pos de sacar el máximo provecho de este servicio en el manejo de los pacientes y para obviar anomalías en los procesos de facturación y cobro de los mismos,  me permito sugerir la indicación y adecuada solicitud de los diferentes estudios:

ELECTROMIOGRAFIA: Estudio del comportamiento electrofisiológico de los Músculos de una región corporal.  Está indicado en sospecha de Neuropatías que causen atrofia, hipertrofia o distrofia. También en miopatias como la miastenia gravis, las distrofias musculares autoinmunes y las enfermedades inflamatorias del músculo esquelético.

NEUROCONDUCCIONES:  Estudio de las facultades electrofisiológicas de los Nervios periféricos, y su integridad en mielina, axón, y capacidad de conducir el impulso nervioso.  Se utiliza en la investigación de patologías de Nervios periféricos en las extremidades y en el esqueleto axial.

REFLEJO H Y ONDA F:  Es un estudio que se utiliza en la investigación de Radiculopatías (ciática, cervical) y en las patologías proximales de nervios o segmentarias de la médula espinal. .  la indicación más común es la de investigar atrapamiento de raíces en la columna vertebral o en mielitis transversas.

POTENCIALES EVOCADOS:  Son estudios que se utilizan en el diagnóstico de alteraciones en la integridad de la vía neurológica periférica y central de los sistemas sensoriales del cuerpo: visión, audición y sensación.

Potenciales evocados Visuales:  Estudio de la integridad de la neurovía visual: (Esclerosis múltiple, secuelas de IMOC, Enfermedad cerebrovascular, Tumores de quiasma óptico, etc.

Potenciales evocados Auditivos: Estudio de la integridad de la neurovía auditiva, desde el nervio estatoacústico hasta las radiaciones temporales del cerebro: (Esclerosis múltiple, secuelas de IMOC, Hipoacusia neurosensorial, Neuromas, muerte cerebral, etc. Al pedir técnica pro umbrales establecemos niveles de integridad dela señal (hipoacusia).

Potenciales evocados somato sensoriales:  Estudia la vía periférica y central de conducción de la sensibilidad en la médula espinal, el tallo cerebral y la corteza.  (Esclerosis múltiple, tumores medulares,  mielitis transversa, lesión medular incompleta,  etc.

Principales estudios  Electrodiagnóstico y su indicación:

La electroterapia es una disciplina 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 Historia de la Electroterapia es muy antigua y se remonta a la aplicación de las descargas del pez torpedo en la época griega y romana (véase, Historia, en fisioterapia).

Actualmente, la tecnología ha desarrollado numerosos aparatos (productos sanitarios) para la aplicación de la electroterapia sin correr riesgos de efectos secundarios, como los TENS o los estimuladores de alta o baja frecuencia.

LOS PRINCIPALES EFECTOS DE LAS DISTINTAS CORRIENTES DE ELECTROTERAPIA SON:

Anti-inflamatorio.

Analgésico.

Mejora del trofismo.

Potenciación neuro-muscular.

Térmico, en el caso de electroterapia de alta frecuencia

fortalecimiento muscular

mejora transporte de medicamentos

disminución de edema

control de dolor

Mejora sanación de heridas

Potencial de Acción

unidad básica de comunicación de un nervio en reposo tiene una carga de 60-90mV.

la velocidad de la que se propaga el potencial de Acción depende el diámetro del nervio así como si este esta mielinizada o no.

Se aplica en procesos dolorosos, inflamatorios músculo-esqueléticos y nerviosos periféricos, así como en atrofias y lesiones musculares y parálisis.

Existe la posibilidad de aplicarla combinada con la ultrasonoterapia.

LA ELECTROTERAPIA

es una prescripción médica y es aplicada por un fisioterapeuta o bien una técnica de tratamiento aplicada a manos de un Kinesiólogo, dependiendo del país.

PRECAUCIÓN: Productos fraudulentos Bajo este nombre hay en ocasiones presentes información de productos fraudulentos, tenga en cuenta la siguiente información de las Autoridades Sanitarias.

CLASIFICACIÓN DE LAS CORRIENTES

Las corrientes en electroterapia podemos clasificarlas de varias formas:

Según metodología

Según los efectos generados

Según las frecuencias

Según las formas

SEGÚN METODOLOGÍA O MODO DE APLICACIÓN

Todas las corrientes se aplican en general de acuerdo a cuatro métodos regulables en los equipos:

Como pulsos aislados

En ráfagas o trenes

Frecuencia fija

Modulaciones o cambios constantes y repetitivos

SEGÚN LOS EFECTOS GENERADOS

Cuando aplicamos electroterapia en todas sus posibilidades podemos buscar efectos de:

Cambios bioquímicos

Estímulo sensitivo en fibra nerviosa

Estímulo motor en fibra nerviosa o fibra muscular

Aporte energético para que el organismo absorba la energía y la aproveche en sus cambios metabólicos.

SEGÚN LAS FRECUENCIAS

Baja frecuencia.- de 0 a 1000 Hz (aproximadamente)

Media frecuencia.- de 2.000 a 10.000 Hz (también aproximadamente)

Alta frecuencia.- en dos bandas;

Radiofrecuencia de 500.000 hasta 2450 Nhz (microondas)

Banda de la luz desde los infrarrojos medios y cercanos (IR-B e IR-A) hasta el límite de las radiaciones no ionizantes en los ultravioletas tipo (UV-A).

Los ultrasonidos no forman parte de este espectro.

Los límites de la baja frecuencia son muy relativos y depende de unos aparatos a otros. Algunos de baja (combinando pulsos con reposos) generan corrientes consideradas de media frecuencia, mientras que otros no van más allá de los 200 Hz.

La banda de media frecuencia es muy amplia, pero en la actualidad únicamente se emplean desde los 2.000 hasta los 10.000 Hz.

En alta frecuencia aplicamos puntos concretos de la banda, aunque disponemos de un espectro muy amplio, solamente podemos usar puntos controlados por la legislación.

SEGÚN LAS FORMAS

Además de lo aclarado anteriormente en la introducción, referente a baja frecuencia, debemos clasificar las corrientes en grandes grupos en lugar de dispersarlas para estudiarlas de una en una porque ello conducirá a confusión:

Galvánica

Interrumpidas galvánicas

Alternas

Interrumpidas alternas

Moduladas

Galvánica

La galvánica tiene polaridad, es única en su grupo y se destina a provocar cambios electroquímicos en el organismo.

Interrumpidas galvánicas

Todas aquellas que están conformadas por pulsos positivos o negativos, pero todos en el mismo sentido, luego, poseen polaridad. Los pulsos pueden ser de diferentes formas y frecuencias, así como agrupados en trenes, impulsos aislados, modulados o frecuencia fija. Son las más características de la baja frecuencia. Veamos algunos ejemplos de forma:

Alternas

Reciben el nombre de alternas porque su característica fundamental se manifiesta en el constante cambio de polaridad, en consecuencia, no poseen polaridad. La forma más característica es la sinusoidal perfecta de mayor o menor frecuencia, empleada en media y alta frecuencia. Existen otras corrientes cuya forma no es la típica sinusoidal, sino que pueden dibujarse como cuadrangulares, triangulares, etcétera, pero que, aunque siguen manteniendo la alternancia en la polaridad, realmente se les denominan bifásicas.

Interrumpidas alternas y moduladas

En este grupo entran un gran conjunto de corrientes no bien definidas y difíciles de clasificar, pero que normalmente consisten en aplicar interrupciones en una alterna para formar pequeñas ráfagas o paquetes denominados pulsos o modulaciones. Es muy frecuente encontrar estos pequeños paquetes de alterna en magnetoterapia, media frecuencia, alta frecuencia, pulsos de láser, media frecuencia e incluso en algunos TENS.

Moduladas

Las moduladas se caracterizan por ser corrientes que están sufriendo cambios constantes durante toda la sesión. Pueden pertenecer al grupo de las interrumpidas galvánicas o al de las alternas. Las modulaciones más habituales son las de amplitud, modulaciones en frecuencia y modulaciones en anchura de pulso.

Por lo que se refiere a la forma de la modulación, en media frecuencia las más habituales son la sinusoidal y la cuadrangular.

EFECTOS DE ELECTRICIDAD EN LOS SERES VIVOS

EFECTOS FÍSICOS INMEDIATOS

Según el tiempo de exposición y la dirección de paso de la corriente eléctrica para una misma intensidad pueden producirse lesiones graves, tales como: asfixia, fibrilación ventricular, quemaduras, lesiones secundarias a consecuencia del choque eléctrico, tales como caídas de altura, golpes, etc., cuya aparición tiene lugar dependiendo de los valores t-Ic.

EFECTOS SOBRE EL ORGANISMO

Paro cardíaco: Se produce cuando la corriente pasa por el corazón y su efecto en el organismo se traduce en un paro circulatorio por parada cardíaca.

Asfixia: Se produce cuando la corriente eléctrica atraviesa el tórax. el choque eléctrico tetaniza el diafragma torácico y como consecuencia de ello los pulmones no tienen capacidad para aceptar aire ni para expulsarlo. Este efecto se produce a partir de 25-30 mA.

• Quemaduras: Internas o externas por el paso de la intensidad de corriente a través del cuerpo por Efecto Joule o por la proximidad al arco eléctrico. Se producen zonas de necrosis (tejidos muertos), y las quemaduras pueden llegar a alcanzar órganos vecinos profundos, músculos, nervios e inclusos a los huesos. La considerable energía disipada por efecto Joule, puede provocar la coagulación irreversible de las células de los músculos estriados e incluso la carbonización de las mismas.
• Tetanización: O contracción muscular. Consiste en la anulación de la capacidad de reacción muscular que impide la separación voluntaria del punto de contacto (los músculos de las manos y los brazos se contraen sin poder relajarse). Normalmente este efecto se produce cuando se superan los 10 mA.
• Fibrilación ventricular: Se produce cuando la corriente pasa por el corazón y su efecto en el organismo se traduce en un paro circulatorio por rotura del ritmo cardíaco. El corazón, al funcionar incoordinadamente, no puede bombear sangre a los diferentes tejidos del cuerpo humano. Ello es particularmente grave en los tejidos del cerebro donde es imprescindible una oxigenación continua de los mismos por la sangre. Si el corazón fibrilar el cerebro no puede mandar las acciones directoras sobre órganos vitales del cuerpo, produciéndose unas lesiones que pueden llegar a ser irreversibles, dependiendo del tiempo que esté el corazón fibrilado. Si se logra la recuperación del individuo lesionado, no suelen quedar secuelas permanentes. Para lograr dicha recuperación, hay que conseguir la reanimación cardíaca y respiratoria del afectado en los primeros minutos posteriores al accidente. Se presenta con intensidades del orden de 100 mA y es reversible si el tiempo es contacto es inferior a 0.1 segundo

La fibrilación se produce cuando el choque eléctrico tiene una duración superior a 0.15 segundos, el 20% de la duración total del ciclo cardíaco medio del hombre, que es de 0.75 segundos.

• Lesiones permanentes: Producidas por destrucción de la parte afectada del sistema nervioso (parálisis, contracturas permanentes, etc.)

Se fija el tiempo máximo de funcionamiento de los dispositivos de corte automático en función de la tensión de contacto esperada:

Por encima de estos valores se presenta fibrilación ventricular y por debajo no se presentan efectos peligrosos.

EFECTOS FÍSICOS NO INMEDIATOS

Se manifiestan pasado un cierto tiempo después del accidente. Los más habituales son:

Manifestaciones renales:

Los riñones pueden quedar bloqueados como consecuencia de las quemaduras debido a que se ven obligados a eliminar la gran cantidad de mioglobina y hemoglobina que les invade después de abandonar los músculos afectados, así como las sustancias tóxicas que resultan de la descomposición de los tejidos destruidos por las quemaduras.

Trastornos cardiovasculares:

La descarga eléctrica es susceptible de provocar pérdida del ritmo cardíaco y de la conducción aurícula- ventricular e interventricular, manifestaciones de insuficiencias coronarias agudas que pueden llegar hasta el infarto de miocardio, además de trastornos únicamente subjetivos como taquicardias, sensaciones vertiginosas, cefaleas rebeldes, etc

.

Trastornos nerviosos:

La víctima de un choque eléctrico sufre frecuentemente trastornos nerviosos relacionados con pequeñas hemorragias fruto de la desintegración de la sustancia nerviosa ya sea central o medular. Normalmente el choque eléctrico no hace más que poner de manifiesto un estado patológico anterior. Por otra parte, es muy frecuente también la aparición de neurosis de tipo funcional más o menos graves, pudiendo ser transitorias o permanentes.

Trastornos sensoriales, oculares y auditivos:

Los trastornos oculares observados a continuación de la descarga eléctrica son debidos a los efectos luminosos y caloríficos del arco eléctrico producido. En la mayoría de los casos se traducen en manifestaciones inflamatorias del fondo y segmento anterior del ojo. Los trastornos auditivos comprobados pueden llegar hasta la sordera total y se deben generalmente a un traumatismo craneal, a una quemadura grave de alguna parte del cráneo o a trastornos nerviosos.

Iones de repolarizacion de membrana

En la membrana celular hay proteínas especializadas, llamadas canales del sodio, del calcio y del potasio a través de las cuales pasan los iones y están también la bombas del sodio y del calcio que trabajan contra gradiente, debido a la diferencia de concentraciones de iones, a través de las membranas, consumiendo energía; es evidente que cuanto más aumentan las concentraciones del sodio y del calcio en la sangre más aumenta el consumo de energía. La bomba sodio/potasio facilita los desplazamientos de estos iones a través de la membrana y tiene una gran importancia porque mantiene altas las concentraciones de potasio y bajas las del sodio dentro la célula.

Concentraciones altas de potasio dentro de la célula son necesarias para numerosos procesos: uno es la síntesis proteica en los ribosomas; además, numerosas enzimas de la glicolisis requieren potasio, por ejemplo la pirúvico quinasa. La bomba del sodio induce el intercambio de 3 iones de sodio que salen de la célula contra 2 iones de potasio que entran en la célula; dicha bomba está formada por 1318 aminoácidos y está ubicada a lo largo de la membrana celular; así mismo la bomba del calcio (compuesta por una sola proteína de 1220 aminoácidos) expulsa iones calcio de la célula contra el gradiente de concentración, consumiendo energía.

Se ha calculado que las células de los riñones y del cerebro

FISIOLOGIA DE LA MEMBRANA

La función de la membrana es la de proteger el interior de la célula frente al líquido extracelular que tiene una composición diferente y de permitir la entrada de nutrientes, iones u otros materiales específicos. También se intercomunica con otras células a través de las hormonas, neurotransmisores, enzimas, anticuerpos, etc.

GRADIENTE ELECTROQUIMICO

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

PERMEABILIDAD SELECTIVA

La membrana plasmática regula la entrada y salida de materiales, permitiendo la entrada de unos y restringiendo el paso de otros. Esta propiedad se llama permeabilidad selectiva

La membrana es permeable cuando permite el paso, más o menos fácil, de una sustancia. La permeabilidad de la membrana depende de varios factores relacionados con las propiedades físico-químicas de la sustancia:

1. Solubilidad en los lípidos: Las sustancias que se disuelven en los lípidos (moléculas hidrófobas, no polares) penetran con facilidad en la membrana dado que esta está compuesta en su mayor parte por fosfolípidos.
2. Tamaño: la mayor parte de las moléculas de gran tamaño no pasan a través de la membrana. Sólo un pequeño número de moléculas no polares de pequeño tamaño pueden atravesar la capa de fosfolípidos
3. Carga: Las moléculas cargadas y los iones no pueden pasar, en condiciones normales, a través de la membrana. Sin embargo, algunas sustancias cargadas pueden pasar por los canales proteicos o con la ayuda de una proteína transportadora.
4. También depende la permeabilidad de una membrana de la naturaleza de las proteínas de membrana existentes:
5. Canales: algunas proteínas forman canales llenos de agua por donde pueden pasar sustancias polares o cargadas eléctricamente que no atraviesan la capa de fosfolípidos.
6. Transportadoras: otras proteínas se unen a la sustancia de un lado de la membrana y la llevan del otro lado donde la liberan.

En general, estos canales y proteínas transportadoras muy altamente selectivas permitiendo el paso a un única sustancia.

TRANSPORTE DE MATERIALES A TRAVES DE LAS MEMBRANAS PLASMATICAS

Los mecanismos que permiten a las sustancias cruzar las membranas plasmáticas son esenciales para la vida y la comunicación de las células. Para ello, la célula dispone de dos procesos:

• Transporte pasivo: cuando no se requiere energía para que la sustancia cruce la membrana plasmática
• Transporte activo: cuando la célula utiliza ATP como fuente de energía pasa hacer atravesar la membrana a una sustancia en particular

TRANSPORTE PASIVO

Los mecanismos de transporte pasivo son:

Difusión simple
Osmosis
Ultrafiltración
Difusión facilitada

Difusión Simple

Las moléculas en solución están dotadas de energía cinética y, por tanto tienen movimientos que se realizan al azar. La difusión consiste en la mezcla de estas moléculas debido a su energía cinética cuando existe un gradiente de concentración, es decir cuando en una parte de la solución la concentración de las moléculas es más elevada. La difusión tiene lugar hasta que la concentración se iguala en todas las partes y será tanto más rápida cuanto mayor sea energía cinética (que depende de la temperatura) y el gradiente de concentración y cuanto menor sea el tamaño de las moléculas.

Algunas sustancias como el agua, el oxígeno, dióxido de carbono, esteroides, vitaminas liposolubles, urea, glicerina, alcoholes de pequeño peso molecular atraviesan la membrana celular por difusión, disolviéndose en la capa de fosfolípidos.

Algunas sustancias iónicas también pueden cruzar la membrana plasmática por difusión, pero empleando los canales constituidos por proteínas integrales llenas de agua. Algunos ejemplos notables son el Na+, K+, HCO3, Ca++, etc. Debido al pequeño tamaño de los canales, la difusión a través de estos es mucho más lenta que a través de la bicapa fosfolipídica

Osmosis

Es otro proceso de transporte pasivo, mediante el cual, un disolvente - el agua en el caso de los sistemas biológicos - pasa selectivamente a través de una membrana semi-permeable. La membrana de las células es una membrana semi-permeable ya que permite el paso del agua por difusión pero no la de iones y otros materiales. Si la concentración de agua es mayor (o lo que es lo mismo la concentración de solutos menor) de un lado de la membrana es mayor que la del otro lado, existe una tendencia a que el agua pase al lado donde su concentración es menor.

El movimiento del agua a través de la membrana semi-permeable genera un presión hidrostática llamada presión osmótica (*). La presión osmótica es la presión necesaria para prevenir el movimiento neto del agua a través de una membrana semi-permeable que separa dos soluciones de diferentes concentraciones

La ósmosis puede entenderse muy bien considerando el efecto de las diferentes concentraciones de agua sobre la forma de las células. Para mantener la forma de un célula, por ejemplo un hematíe, esta debe estar rodeada de una solución isotónica, lo que quiere decir que la concentración de agua de esta solución es la misma que la del interior de la célula. En condiciones normales, el suero salino normal (0.9% de NaCl) es isotónico para los hematíes.

Si los hematíes son llevados a una solución que contenga menos sales (se dice que la solución es hipotónica), dado que la membrana celular es semi-permeable, sólo el agua puede atravesarla. Al ser la concentración de agua mayor en la solución hipotónica, el agua entra en el hematíe con lo que este se hincha, pudiendo eventualmente estallar (este fenómeno se conoce con el nombre de hemolisis.

Por el contrario, si los hematíes se llevan a una solución hipertónica (con una concentración de sales superior a la del hematíe) parte del agua de este pasará a la solución produciéndose el fenómeno de cremación y quedando los hematíes como "arrugados".

Ultrafiltración

En este proceso de transporte pasivo, el agua y algunos solutos pasan a través de una membrana por efecto de una presión hidrostática. El movimiento es siempre desde el área de mayor presión al de menos presión. La ultrafiltración tiene lugar en el cuerpo humano en los riñones y es debida a la presión arterial generada por el corazón. Esta presión hace que el agua y algunas moléculas pequeñas (como la urea, la creatinina, sales, etc.) pasen a través de las membranas de los capilares microscópicos de los glomérulos para ser eliminadas en la orina. Las proteínas y grandes moléculas como hormonas, vitaminas, etc., no pasan a través de las membranas de los capilares y son retenidas en la sangre.

Difusión facilitada

Algunas moléculas son demasiado grandes como para difundir a través de los canales de la membrana y demasiado insolubles en lípidos como para poder difundir a través de la capa de fosfolípidos. Tal es el caso de la glucosa y algunos otros monosacáridos. Esta sustancias, pueden sin embargo cruzar la membrana plasmática mediante el proceso de difusión facilitada, con la ayuda de una proteína transportadora (*). En el primer paso, la glucosa se une a la proteína transportadora, y esta cambia de forma, permitiendo el paso del azúcar. Tan pronto como la glucosa llega al citoplasma, una Kinsasa (enzima que añade un grupo fosfato a un azúcar) transforma la glucosa en glucosa-6-fosfato. De esta forma, las concentraciones de glucosa en el interior de la célula son siempre muy bajas, y el gradiente de concentración exterior --> interior favorece la difusión de la glucosa.

La difusión facilitada es mucho más rápida que la difusión simple y depende:

del gradiente de concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana

del número de proteínas transportadoras existentes en la membrana

de la rapidez con que estas proteínas hacen su trabajo

La insulina, una hormona producida por el páncreas, facilita la difusión de la glucosa hacia el interior de las células, disminuyendo su concentración en la sangre. Esto explica por qué la ausencia o disminución de la insulina en la diabetes mellitus aumenta los niveles de glucosa en sangre al mismo tiempo que obliga a las células a utilizar una fuente de energía diferente de este monosacárido

BIOFISICA DE LA RESPIRACIÓN

Respiración es el proceso de intercambio gaseoso entre la atmósfera y el organismo. Por su intermedio se obtiene oxígeno molecular necesario para los procesos metabólicos y la eliminación del anhídrido carbónico producido en los tejidos. Este intercambio gaseoso se denomina hematosis.

El aparato respiratorio consta de un sistema de vías de conducción o vías respiratorias,   a cuyo nivel se realizan los intercambios   y el transporte de los gases.

En el ser humano, el proceso de respiración consta de tres fases: inspiración, transporte por la corriente sanguínea y exhalación.

Los movimientos respiratorios de inspiración y exhalación son los procesos mecánicos que permiten el traslado del aire del exterior del organismo a su interior

Como las necesidades de oxígeno por el organismo son distintas en el reposo o en la actividad, la frecuencia y profundidad de los movimientos deben alternarse para ajustarse en forma automática a las condiciones variables. Es el centro respiratorio, ubicado en el bulbo raquídeo y la protuberancia, el que coordina los movimientos armónicos de músculos (separados) para levar  a  cabo el proceso de la respiración.

El aparato respiratorio es el encargado de realizar el intercambio de gases entre el aire y la sangre. 

Está constituido por:

Vías respiratorias y Pulmones

1. Vías respiratorias: Conducen el aire del exterior a los pulmones y viceversa.

1.1. Fosas nasales

1.2. Faringe

1.3. Laringe

1.4. Tráquea

1.5. Bronquios

2. Pulmones: Son dos masas esponjosas recubiertas de un tejido de doble pared llamado pleura, con una fina capa de líquido entre ambas para suavizar los movimientos respiratorios. El pulmón derecho está dividido en tres lóbulos y el izquierdo en dos. Están constituidos por los bronquiolos que se dividen repetidamente en ramas terminando en los alveolos, los cuales están recubiertos por capilares sanguíneos.

Ventilación pulmonar

Es la entrada y salida de aire de los pulmones.

Consta de dos movimientos respiratorios: inspiración y espiración.

1. INSPIRACIÓN

Se produce por contracción del diafragma (desciende) y de los músculos que elevan las costillas. Esto provoca un aumento de la cavidad torácica, lo que hace que la presión en los pulmones descienda y, por el proceso de la difusión, el aire ingrese al cuerpo. (entrada de aire a los pulmones)

2. ESPIRACIÓN

Ocurre cuando el diafragma y los músculos de las costillas se relajan, disminuyendo la capacidad torácica. Esto hace que la presión aumente y, nuevamente por la difusión, el aire sea expulsado de los pulmones. (Salida pasiva del aire)

INTERCAMBIO DE GASES

El aire atmosférico inspirado contiene 21%de oxígeno, 78% de nitrógeno y 0.04% de anhídrido carbónico; pero a nivel del alveolo pulmonar, la concentración del oxígeno disminuye a 14%, y el anhídrido carbónico,

El intercambio de gases entre el aire y la sangre tiene lugar a través de las finas paredes de los alvéolos y de los capilares sanguíneos. La sangre venosa proveniente de la arteria pulmonar se libera del dióxido de carbono, procedente del metabolismo de todas las células del cuerpo, y toma oxígeno. La sangre oxigenada regresa por la vena pulmonar al corazón que la bombea a todo el cuerpo.

FISIOLOGÍA DEL INTERCAMBIO DE GASES

El pulmón humano contiene unas vías aéreas de conducción, con afilamiento progresivo, que originándose en la glotis terminan en la matriz de la delgada pared alveolar. Esta matriz alveolar es una rica red de capilares que originadas en la arteriolas pulmonares terminan en la vénulas pulmonares.

Existen dos tipos de capilares pulmonares en la matriz alveolar. Un grupo de capilares se encuentran en la intersección de tres septos alveolares, y probablemente no participan en el intercambio gaseoso, pero tienen un importante papel en la hemostasia de los fluidos pulmonares. El segundo grupo de capilares discurren por los septos alveolares, protruyendo en los espacios aéreos alveolares, mostrando una pared delgada en dicha zona, permitiendo el intercambio gaseoso entre el alvéolo y la sangre. Es necesario un íntimo contacto entre la red de sangre venosa pulmonar y una correcta cantidad de gas alveolar, para la eficacia de la respiración en cada unidad alveolar.

El gas alveolar y el gas de la sangre venosa alcanzan rápidamente una presión parcial equilibrada. En el hombre, en situación de reposo, el equilibrio para el O2 se alcanza cuando el hematíe ha recorrido un tercio del trayecto de la longitud del capilar. El equilibrio con el CO2 se alcanza mucho más rápidamente, difundiendo a través de la membrana capilar 20 veces más rápido que el O2.

El transporte de O2 es el producto del gasto cardíaco y de la cantidad de dicho gas contenido en la sangre. En la sangre más del 97% de las moléculas de O2 están ligadas de forma reversible con la hemoglobina, siendo la cantidad disuelta una fracción mínima del total, aunque sea la que determine la presión parcial del gas en la sangre (3). La mayoría del O2 va unido al hierro de la hemoglobina formando oxihemoglobina. La relación entre la PaO2 y la cantidad del mismo combinada con la hemoglobina viene descrita por la curva de disociación de la hemoglobina.

A partir de una presión arterial de 60 mmHg la saturación de oxígeno disminuye notablemente, mientras que por encima de 60 la curva se aplana. Desplazamiento de la curva según diversas condiciones.

Podemos observar que cuando la PaO2 baja de 60 mmHg la cantidad contenida por la sangre se reduce considerablemente, sin embargo, cuando la presión parcial está por encima de dicha cifra sólo se consigue pequeños incrementos del contenido de O2. Como medida de esta afinidad

se utiliza la denominada P50 o cifra de PaO2 necesaria para saturar la hemoglobina en un 50%. En condiciones normales, su valor oscila entre 26-28 torr (5). Si la curva se desplaza hacia la derecha, es decir, si la P50 aumenta, la afinidad de la hemoglobina para el oxígeno disminuye. El fenómeno contrario se produce si la curva de disociación se desplaza hacia la izquierda (P50 disminuye). La disminución del pH plasmático o el aumento de la PaCO2, de la concentración intraeritrocitaria de 2,3 difosfoglicerato (2,3-DPG) o de la temperatura provocan un incremento de la P50, con lo que disminuye la afinidad de la hemoglobina por el oxígeno y se facilita su liberación a los tejidos. La alcalosis, hipocapnia, hipotermia y/o disminución del 2,3-DPG tiene un efecto contrario (5).

Respecto al CO2, una proporción significativa de moléculas de la sangre venosa sistémica también están ligadas reversiblemente con la hemoglobina. Sin embargo, la mayor parte de las moléculas o están disueltas en solución, o están involucradas en el equilibrio ácido carbónico-bicarbonato:

CO2 + H2O ----> H2CO3 ------> H+ + HCO3-

Este equilibrio explica las relaciones entre la PCO2 (reflejado en el número de moléculas de CO2 disueltas) y el pH sanguíneo (una expresión logarítmica de la concentración de H+). La elevación de la presión parcial de CO2 disuelta desvía este equilibrio hacia la derecha, e incrementa la concentración de H+, disminuyendo el pH. Al igual que el O2, el CO2 alcanza un equilibrio instantáneo con el ácido carbónico-bicarbonato y la carboxihemoglobina. La igualdad local entre ventilación (V) y perfusión (Q) alveolar es el determinante principal del intercambio gaseoso. La distribución de la ventilación alveolar en relación con el flujo sanguíneo (equilibrio V/Q) optimiza la eliminación de CO2.

Las relaciones entre ventilación y flujo sanguíneo se muestran de forma esquemática en la Figura 2. En la Figura 2-A la ventilación y el flujo sanguíneo son uniformes (intercambio ideal del gas), por lo que no hay diferencias de PO2 alveolo-arterial. En las restantes condiciones existirán diversas alteraciones en la relación V/Q. Sin embargo, el intercambio de gas no es perfecto, aún en el pulmón humano normal. Normalmente es más baja la ventilación alveolar que el flujo sanguíneo, y las relaciones V/Q global en el pulmón es de 0.8 (6). Las zonas pulmonares bajas reciben mayor ventilación y flujo sanguíneo que las zonas superiores. Sin embargo, el gradiente gravitacional, es mayor para la perfusión. Por lo tanto, la zonas pulmonares inferiores tienen por término medio una relación V/Q relativamente más baja, mientras que en las superiores es relativamente más alta. Además, los valores normales para PO2, pero no para la PCO 2, cambian de forma considerable con la edad, siendo ambos influenciados por la alto

PRESIONES

Por convenio en el aparato respiratorio las presiones se miden tomando como referencia la presión atmosférica. Una presión será negativa cuando sea menor de 760 mmHg y positiva si es mayor. Durante la inhalación normal la presión dentro de los pulmones presión intralveolar, es cerca de -2 cm de agua.

La presión, generada por la fuerza de contracción de los músculos inspiratorios tiene que compensar:

La fuerza de retroceso elástica del pulmón

La disposición de los alveolos y la presencia de elastina en su estructura les confieren propiedades semejantes a las de un resorte regido por la ley de Hooke:

Para mantener un elemento elástico como el alveolo con un determinado volumen se requiere una presión que compense la fuerza elástica. Esto se estudia representando la relación entre presión y volumen.

La tensión superficial de la interface aire liquido

En 1929 von Neergaard descubrió que si se inflaba un pulmón con líquido la presión que se necesitaba era mucho menor que cuando se utilizaba aire. Dedujo que esto se debía a que el líquido suprimía la interface aire líquido y eliminaba la fuerza de tensión superficial. Cuando el alvéolo se expande con aire se genera una fuerza de tensión superficial que se opone al desplazamiento y que debe ser compensada por la presión de acuerdo con la ley de Laplace.

Sin embargo el pulmón tiene un comportamiento peculiar. En primer lugar la fuerza de tensión superficial es menor que la que se desarrolla en una interface aire plasma. Esto se explica por la existencia, en los alvéolos, de unas células, los neumocitos tipo II, que secretan un agente tensioactivo el surfactante que modifica la tensión interfacial: a mayor concentración de surfactante, menor es la tensión superficial. En segundo lugar de la ley de Laplace se deduce que si la tensión superficial es constante, la presión de equilibrio tiene que ser mayor en los alvéolos pequeños que en los grandes. Como los alvéolos están intercomunicados, los más pequeños se vaciarían en los mayores y un sistema con alvéolos de distinto tamaño sería inestable.

Esto no sucede en la realidad y se debe justamente a la presencia del surfactante alveolar. La masa o cantidad de surfactante permanece constante en el alvéolo, mas no su proporción por unidad de superficie alveolar; es decir, su concentración superficial cambia con el volumen. Al expandirse el alvéolo durante una inspiración su área se incrementa, pero al permanecer constante la masa del surfactante, la concentración superficial o cantidad del mismo por unidad de área alveolar se vuelve más pequeña; como resultado, incrementa la tensión superficial. Lo contrario ocurre cuando el alvéolo se contrae: disminuye su área y aumenta la concentración superficial de surfactante, con lo cual se reduce la tensión superficial.

En particular en los alveolos pequeños la tensión superficial puede ser hasta diez veces menor que en los mayores. De esta manera, al cambiar el numerador y el denominador en la relación de Laplace se explica que puedan coexistir alvéolos de distinto tamaño con la misma presión intraalveolar. Este mismo fenómeno también coopera en la histéresis que presenta el pulmón, al existir una diferencia entre la distensibilidad pulmonar durante la inflación y deflación ya que la histéresis es mucho menor cuando el pulmón se rellena con líquido en lugar de con aire.

La fuerza elástica y la tensión superficial se analizan, en las pruebas funcionales respiratorias, mediante la adaptabilidad pulmonar (llamada también distensibilidad o comparanza) que es el cambio de volumen que produce un cambio de una unidad de presión y cuyo valor normal es de unos 0,2 litros de aire por cada cm de agua de presión.

La resistencia al flujo

Durante el movimiento pulmonar (condiciones dinámicas) la presión debe compensar también la resistencia al flujo. En gran parte de las vías aéreas el flujo se puede considerar laminar y viene regido por la ley de Poiseuille:

Es el factor más importante, porque es el que puede cambiar en el organismo y porque interviene en su cuarta potencia el calibre de los bronquios, de ahí los efectos dramáticos que puede causar la bronquioconstricción. En las grandes vías respiratorias como la tráquea y los grandes bronquios el flujo puede ser turbulento y entonces la presión se relaciona con el flujo y con el cuadrado del flujo y la resistencia depende de la densidad más que de la viscosidad. Esto es importante cuando se respira aire a presión (como en el buceo) ya que, en los gases, la densidad es proporcional a la presión. En las pruebas funcionales respiratorias la resistencia de la vías aéreas se estudia mediante las curvas de flujo-volumen.

VOLÚMENES Y CAPACIDADES PULMONARES ESTÁTICOS

Los volúmenes pulmonares estáticos son un reflejo de las propiedades elásticas de los pulmones y de la caja torácica. La capacidad vital (VC = Vital Capacity, ó "VC lenta") es la combinación del volumen tidal o de corriente, del volumen de reserva inspiratoria y del volumen de reserva espiratoria. Representa el volumen total de aire que se puede inspirar después de una máxima expiracion.2 Dado que la VC disminuye a medida que las enfermedades restrictivas empeoran, ésta junto con la capacidad de transferencia de  pueden ser utilizados como parámetros básicos al efectuar un seguimiento de la evolución de una enfermedad pulmonar restrictiva y por tanto de su respuesta al tratamiento.

La capacidad vital forzada (FVC = Torced Vital Capacity), es una maniobra parecida a la anterior a excepción de que se requiere de una espiración forzada (rápida) máxima, por lo general se mide junto a los flujos espiratorios máximos en la espirómetro simple.

La VC (lenta) puede ser considerablemente mayor que la FVC en pacientes con obstrucción de la vía aérea. Durante la maniobra de FVC, las vías aéreas terminales pueden cerrarse de forma prematura (es decir, antes de que se alcance el volumen residual verdadero), atrapando gas en sus porciones distales y evitando que éste sea medido por el espirómetro.

La capacidad pulmonar total (TLC = Total Lung Capacity) es el volumen de aire que permanece dentro de los pulmones al final de una inspiración máxima.

La capacidad residual funcional (FRC = Functional Residual Capacity) es el volumen de aire contenido en los pulmones al final de una espiración normal, cuando todos los músculos respiratorios están relajados. Fisiológicamente, es el volumen pulmonar de mayor importancia, dada su proximidad al rango normal del volumen corriente. Al nivel de la FRC, las fuerzas de retracción elástica de la pared torácica, que tienden a aumentar el volumen pulmonar, se hallan en equilibrio con las del parénquima pulmonar, que tienden a reducirla.

En condiciones normales, estas fuerzas son iguales y de sentido opuesto, aproximadamente el 40% de la TLC. Los cambios de estas propiedades elásticas modifican la FRC. La pérdida de retracción elástica del pulmón en el enfisema aumenta el valor de la FRC. Por el contrario, el aumento de la rigidez pulmonar que se asocia al edema pulmonar, la fibrosis intersticial, y otras enfermedades restrictivas provoca disminución de la FRC. La cifoscoliosis disminuye la FRC y otros volúmenes pulmonares, debido a que la pared torácica rígida y no distensible restringe la expansión pulmonar. La diferencia entre la TLC y la FRC es la capacidad inspiratoria.

VOLÚMENES PULMONARES Y FLUJOS AÉREOS DINÁMICOS

Los volúmenes pulmonares dinámicos reflejan el estado de las vías aéreas. El espirograma proporciona una gráfica de volumen contra tiempo, obtenida en un espirómetro de campana o electrónico, mientras el enfermo realiza una maniobra de FVC. El VEF1 (o FEV1 por sus siglas en inglés Forced Expiratory Volume in the first second) es el volumen de aire eliminado durante el primer segundo de espiración forzada, después de una inspiración máxima; en condiciones normales, su valor es mayor al 75 % de la VC, por lo que a menudo se expresa en forma de porcentaje de la capacidad vital forzada (FEV1% FVC).

El índice de Tiffenau es la relación entre la FEV1 y la CV:

en individuos normales, suele oscilar alrededor del 80%;

en pacientes con enfermedades obstructivas (como asma, EPOC o enfisema), suele representar el 30-40%, dado que la FEV1 disminuye mucho más que la FVC;

en pacientes con enfermedades restrictivas, suele obtenerse un valor normal (como en la enfermedad de Duchenne) o mayor (como en la fibrosis pulmonar), porque la FEV1 y la FVC disminuyen de forma paralela.

El flujo espiratorio forzado medio (FEF25-75 %) durante la fase media (del 25% al 75 %) de la maniobra de FVC es la pendiente de la línea que corta el trazado espirográfico al 25% y al 75 % de la VC. El FEF25-75 % depende menos del esfuerzo realizado que el FEV1 y, por lo tanto, constituye un indicador más precoz de obstrucción de las vías aéreas.

En una curva de flujo volumen normal, la porción inspiratoria de la curva es simétrica y convexa. La porción respiratoria es lineal. Los flujos se miden a menudo en el punto medio de la VC. El MIF50% es > MEF50% VC debido a la compresión dinámica de las vías aéreas.

En ocasiones se utiliza el flujo respiratorio máximo para estimar el grado de obstrucción de la vía aérea, pero depende mucho del esfuerzo realizado por el paciente. Los flujos espiratorios medidos por encima del 50% de la VC, es decir, cercanos al RV son indicadores sensibles del estado de las vías aéreas del pequeño calibre.

En una enfermedad restrictiva, por ejemplo sarcoidosis ó cifoscoliosis. La curva es más estrecha a causa de la reducción de los volúmenes pulmonares

Durante una maniobra de espiración forzada, la presión intratorácica positiva determina que las vías aéreas se vayan estrechando de modo progresivo. Esta compresión dinámica de las vías aéreas limita las velocidades máximas de flujo respiratorio que pueden alcanzarse. Durante la maniobra de inspiración se produce el efecto opuesto, ya que la presión intratorácica negativa tiende a mantener al máximo el calibre de las vías aéreas. Debido a estas variaciones de diámetro de las vías aéreas, en la mayor parte del ciclo respiratorio las velocidades de flujo aéreo son mucho mayores durante la inspiración que durante la espiración.

La ventilación voluntaria máxima (MVV = Máxima Voluntaria Ventilación) se calcula indicando al enfermo que respire durante 15 segundos a volumen y frecuencia respiratoria máximos (la cantidad de aire espirado se expresa en lt/min.). En general, el valor de la MVV es paralelo al del FEV1, y puede aplicarse una fórmula simple para comprobar la uniformidad interna de la prueba y valorar el grado de cooperación del enfermo. Es posible predecir la MVV a partir del espirograma, multiplicando el FEV1 (en lt) x 35 o 40, según los autores. Esta fórmula sirve tanto para los individuos sanos como para los enfermos con trastornos respiratorios obstructivos y restrictivos.

Si se observa una MVV muy baja en un usuario que parece cooperar de forma activa, hay que pensar en una debilidad neuromuscular. Exceptuando los casos de enfermedad neuromuscular muy avanzada, la mayoría de los usuarios son capaces de efectuar un esfuerzo respiratorio aislado como un FVC. La MVV requiere un esfuerzo mucho mayor, y su alteración demuestra la existencia de músculos respiratorios débiles y fatigables. La MVV disminuye progresivamente cuando existe un aumento de la debilidad de los músculos respiratorios; junto con las presiones inspiratoria y espiratoria máximas, la MVV es en ocasiones, la única prueba funcional respiratoria anómala en ciertos individuos con una enfermedad neuromuscular relativamente grave.

La MVV es importante también en la valoración del riesgo quirúrgico, pues refleja la gravedad de la obstrucción de las vías aéreas y también las reservas respiratorias, la fuerza muscular y el grado de motivación del usuario. Volúmenes pulmonares, valor de volúmenes, capacidad total, capacidad residual funcional, capacidad reserva respiratoria.

EL COLAPSO PULMONAR, O NEUMOTÓRAX,

Es la acumulación de aire en el espacio que rodea los pulmones. Esta acumulación de aire ejerce presión sobre el pulmón, de manera que no se puede expandir tanto como lo hace normalmente cuando usted inspira.

CAUSAS

El colapso pulmonar ocurre cuando el aire escapa del pulmón y llena el espacio por fuera de éste, dentro del tórax. Puede ser causado por una herida en el tórax con arma de fuego o con arma blanca, la fractura de una costilla o ciertos procedimientos médicos.

En algunos casos, ocurre un colapso pulmonar sin ninguna causa. Esto se denomina neumotórax espontáneo, y es cuando se rompe un área pequeña del pulmón que está llena de aire (vesícula pulmonar), y el aire va hacia el espacio que rodea el pulmón.

Las personas altas y delgadas y los fumadores tienen mayor probabilidad de sufrir colapso pulmonar.

Las siguientes enfermedades pulmonares también incrementan el riesgo de un colapso pulmonar:

Asma

EPOC

Fibrosis quística

Tuberculosis

Tos ferina

SÍNTOMAS

LOS SÍNTOMAS COMUNES DE UN COLAPSO PULMONAR ABARCAN:

Dolor torácico agudo que empeora con la respiración profunda o la tos

Dificultad respiratoria

UN NEUMOTÓRAX MAYOR CAUSARÁ SÍNTOMAS MÁS INTENSOS, COMO:

Coloración azulada de la piel a causa de la falta de oxígeno

Opresión torácica

Tendencia a la fatiga

Frecuencia cardíaca rápida

Otros síntomas que pueden ocurrir con un colapso pulmonar abarcan:

Aleteo nasal

PRUEBAS Y EXÁMENES

Al escuchar el tórax con un estetoscopio, hay disminución o ausencia de ruidos respiratorios en el lado afectado. Se puede presentar hipotensión arterial.

Los exámenes comprenden:

Gasometría arterial

Radiografía de tórax

TRATAMIENTO

Un neumotórax pequeño puede desaparecer por sí solo. Usted puede necesitar sólo oxígeno y reposo.

El médico puede usar una aguja para extraer el aire extra que se encuentra alrededor del pulmón, de manera que éste pueda expandirse más completamente. A usted le pueden permitir que se vaya a su casa si vive cerca del hospital.

Si tiene un neumotórax grande, se le colocará una sonda pleural entre las costillas dentro del espacio que rodea los pulmones para ayudar a drenar el aire y permitir que el pulmón se vuelva a expandir.

La sonda pleural se puede dejar allí durante varios días. Usted posiblemente necesite quedarse en el hospital. Sin embargo, se puede ir a su casa si usa una sonda pleural pequeña.

Algunos pacientes con colapso pulmonar necesitan oxígeno adicional.

Se puede necesitar cirugía pulmonar para tratar el neumotórax o para prevenir episodios futuros. Se puede reparar el área donde se presentó el escape. Algunas veces, se coloca un químico especial en el área del colapso pulmonar, el cual provoca la formación de una cicatriz. Este procedimiento se llama pleurodesis.

PRONÓSTICO

Si usted tiene un colapso pulmonar, es más propenso a sufrir otro en el futuro si:

Es alto y delgado.

Continúa fumando.

Ha tenido dos colapsos pulmonares en el pasado.

Su pronóstico después de tener un colapso pulmonar depende de lo que lo causó.

POSIBLES COMPLICACIONES

Otro neumotórax en el futuro

Shock

CUÁNDO CONTACTAR A UN PROFESIONAL MÉDICO

Llame al médico si tiene síntomas de un neumotórax, en especial si ha experimentado uno antes.

PREVENCIÓN

No existe una forma conocida de prevenir un colapso pulmonar, pero se puede disminuir el riesgo evitando fumar.

TRANSPORTE DE DIÓXIDO DE CARBONO

El CO2 es transportado en la sangre de 3 maneras: disuelto, en forma de bicarbonato y combinado con proteínas como compuestos carbamínicos.

►El CO2 disuelto, lo mismo q el O2, obedece a la ley de Henry, pero el CO2 es unas 20 veces más soluble q el O2.

Como resultado, el CO2 disuelto ejerce un papel significativo en el transporte de este gas, ya q cerca del 10% del CO2

q pasa por el pulmón desde la sangre se halla en su forma disuelta.

►El bicarbonato se forma en la sangre mediante la secuencia:CO2 + H2O ↔H2CO3 ↔ H+ HCO3

La primera reacción es muy lenta en el plasma, pero muy rápida dentro del glóbulo rojo porque éste contiene la enzima

anhidrasa carbónica (AC)

. La 2ªreacción, q es la disociación iónica del ácido carbónico, se produce con rapidez sin enzimas. Cd la concentración de estos iones asciende dentro del glóbulo rojo, el HCO3

difunde hacia el exterior, pero el H+

no puede hacerlo con facilidad porque la mb eritrocítica es relativamente a los cationes. Por lo tanto, para q se mantenga la electroneutralidad, se difunden iones Cl-

hacia el interior del glóbulo rojo desde el plasma en el llamado desplazamiento del cloruro o de Hamburguer

.En los capilares pulmonares sucede lo contrario: el ion cloruro sale del eritrocito y el HCO3- entra otra vez para producir de nuevo CO2, el cual se difunde fuera del alveolo. La administración de

acetazolamida, inhibidor de la anhidrasacarbónica, puede impedir el transporte entre tejidos y alveolos. Algunos de los H+ liberados se fijan a la Hb reducida (acción amortiguadora de la Hb). Esto sucede porque la Hb reducida (desoxiHb) es menos ácida (es decir, mejor aceptor de protones) q la forma oxigenada. Por lo tanto, la presencia de desoxiHb en la sangre periférica contribuye a la captación de CO2 , mientras q la oxigenación en el capilar pulmonar contribuye a su desprendimiento. El hecho de q la desoxigenación de la sangre acreciente su capacidad para transportar CO2 se conoce como efecto Haldean

. Así, la desoxiHb tiene una afinidad por CO2

3,5 veces mayor q la oxiHb y como resultado transporta más CO2.

►Los compuestos carbamínicos se forman al combinarse el CO2 con los grupos amino terminales de las proteínas sanguíneas. La proteína +importante es la globina de la Hb y se forma carbamino Hb

. Esta reacción se produce rápidamente sin acción enzimática y la Hb reducida fija + CO2

en la forma carbaminoHb q la HbO2.

CURVA DE DISOCIACIÓN DEL CO2

Esta figura muestra la relación entre la P CO y la concentración total de CO2.Esta curva es mucho más lineal q la curva de disociación del O2.Cuanto menor es la saturación de la Hb por el O2, mayor será la concentración de CO2 para una PCO2 dada. Es decir, la curva se desplaza a la derecha con incrementos de la SatO2.

La curva del CO2 es más La curva del CO2 es más empinada y más lineal q la del O2

UNIDAD RESPIRATORIA

Zona del pulmón que depende de un bronquiolo Terminal Dan lugar a los bronquiolo respiratorios-generaciones 17-19 que sé que se continúan con los conductos alveolares 20-22 y los sacos alveolares -23.20-22.

Cada saco alveolar termina en 10-16 alvéolos donde se efectúa la transferencia de gases.

LA MEMBRANA RESPIRATORIA

Es el conjunto de estructuras que deben cruzar los gases entre el alveolo y el capilar  pulmonar. Está integrada por, lleno desde el alveolo al capilar,

1./fina capa de líquido , que cubre el alveolo y contiene el surfactante

2./ epitelio alveolar

3./ membrana basal alveolar

4./ espacio intersticial

5./ membrana basal capilar

6./ endotelio capilar.

A pesar de sus 6 capas, tiene un espesor muy delgado, solo 0,5 micras, en cambio , si tomamos en cuente  los 300 millones de alveolos, su superficie es muy amplia, 70 metros cuadrados.

El o2 cruza desde el alveolo al capilar, y el co2, desde el capilar al alveolo.  La difusión se realiza siguiendo los gradientes de presión.

La po2 del  alveolo es de 104  mmhg , mientras que la po2 en la sangre capilar pulmonar, que regresa de los tejidos periféricos, es solo de 40 mmhg. Por tanto el 02 ingresa con una diferencia de presión de 64 mmhg.

En cambio, el co2, en la sangre capilar pulmonar, tiene una pco2 de 45 mmhg, producto del metabolismo de las células, y en el aire alveolar es menor, solo 40 mmhg, por tanto el co2 sale desde el capilar hacia el alveolo con una diferencia de presión de 5 mmhg.  Debemos recordar que la capacidad de difusión del co2 es 20 veces mayor que la del o2, por eso la diferencia de gradientes de presión entre los 2 gases.

Este proceso, llamado hematosis, se realiza en un tiempo muy corto, menos de medio segundo, en el cual la hemoglobina se satura al 100% , que es valor con la que la sangre se dirige a la aurícula izquierda por las 4 venas pulmonares.

INTERSISTICIO ALVEOLAR

Tejido conjuntivo en donde se encuentran los capilares formando un encuentran los capilares formando un retículo que envuelve a los alvéolos.

El intercambio de gases se realiza a través del epitelio alveolar y el endotelio capilar cada estrato con sus endotelio capilar cada estrato con sus respectivas membranas básales En la pared alveolar se neumocitos tipo I de revestimiento y ocupan el 93% de la superficie y ocupan el 93% de la superficie alveolar y neumocitos tipo II que tapizan el 7% restante produciendo el surfactante produciendo el surfactante pulmonar

Flujo Sanguíneo bronquial arterial del VIdel VI(arterias bronquiales

Flujo Sanguíneo Pulmonar por sangre venosa

El 50% de la resistencia aérea se encuentra en la vía aérea alta.

Vía aérea baja 50%.

Tráquea 80% y sistema bronquial hasta la 8 generación.

20% Bronquios menores de 2

RESISTENCIAS VASCULARES PULMONAR

Arteria Pulmonar 1/3.Arteria Pulmonar 1/3.

Capilares Pulmonares 1/3.Capilares Pulmonares 1/3.

Venas Pulmonares 1/3.Venas Pulmonares 1/3.

BIOFISICA DE LA LUZ Y LA VISION

La  Luz

Se llama luz (del latín lux, lucís) a la parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye todo el campo de la radiación conocido como espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible señala específicamente la radiación en el espectro visible.

La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones.

El estudio de la luz revela una serie de características y efectos al interactuar con la materia, que permiten desarrollar algunas teorías sobre su naturaleza.

LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA

es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro.

La radiación electromagnética puede manifestarse de diversas maneras como calor radiado, luz visible, rayos X o rayos gamma. A diferencia de otros tipos de onda, como el sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación electromagnética se puede propagar en el vacío. En el siglo XIX se pensaba que existía una sustancia indetectable, llamada éter, que ocupaba el vacío y servía de medio de propagación de las ondas electromagnéticas. El estudio teórico de la radiación electromagnética se denomina electrodinámica y es un su campo del electromagnetismo.

Espectro electromagnético.

Atendiendo a su longitud de onda, la radiación electromagnética recibe diferentes nombres, y varía desde los energéticos rayos gamma (con una longitud de onda del orden de picómetros) hasta las ondas de radio (longitudes de onda del orden de kilómetros), pasando por el espectro visible (cuya longitud de onda está en el rango de las décimas de micrómetro). El rango completo de longitudes de onda es lo que se denomina el espectro electromagnético.

El espectro visible es un minúsculo intervalo que va desde la longitud de onda correspondiente al color violeta (aproximadamente 400 nanómetros) hasta la longitud de onda correspondiente al color rojo (aproximadamente 700 nm).

En telecomunicaciones se clasifican las ondas mediante un convenio internacional de frecuencias en función del empleo al que están destinadas como se observa en la tabla, además se debe considerar un tipo especial llamado microondas, que se sitúan su rango de frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, es decir, longitudes de onda de entre 30 centímetros a 1 milímetro, que tienen la capacidad de atravesar la ionosfera terrestre, permitiendo la comunicación satelital.

LUZ VISIBLE

está formada por radiación electromagnética cuyas longitudes de onda están comprendidas entre 400 y 700 nm. La luz es producida en la corteza atómica de los átomos, cuando un átomo por diversos motivos recibe energía puede que algunos de sus electrones pasen a capas electrónicas de mayor energía. Los electrones son inestables en capas altas de mayor energía si existen niveles energéticos inferiores desocupados, por lo que tienden a caer hacia estos, pero al decaer hacia niveles inferiores la conservación de la energía requiere la emisión de fotones, cuyas frecuencias frecuentemente caen en el rango de frecuencias asociados a la luz visible. Eso es precisamente lo que sucede en fenómenos de emisión primaria tan diversos como la llama del fuego, un filamento incandescente de una lámpara o la luz procedente del sol. Secundariamente la luz procedente de emisión primaria puede ser reflejada, refractada, absorbida parcialmente y esa es la razón por la cual objetos que no son fuentes de emisión primaria son visibles.

EL MOVIMIENTO ONDULATORIO

se mide por la frecuencia, es decir, por el número de ciclos u oscilaciones que tiene por segundo. La unidad de frecuencia es el Hertz (Hz), que equivale a un ciclo por segundo.

Una onda es una perturbación que avanza o que se propaga en un medio material o incluso en el vacío. A pesar de la naturaleza diversa de las perturbaciones que pueden originarlas, todas las ondas tienen un comportamiento semejante. El sonido es un tipo de onda que se propaga únicamente en presencia de un medio que haga de soporte de la perturbación.

Algunas clases de ondas precisan para propagarse de la existencia de un medio material que haga el papel de soporte de la perturbación; se denominan genéricamente ondas mecánicas. El sonido, las ondas que se forman en la superficie del agua, las ondas en cuerdas, son algunos ejemplos de ondas mecánicas y corresponden a compresiones, deformaciones y, en general, a perturbaciones del medio que se propagan a través suyo. Sin embargo, existen ondas que pueden propasarse aun en ausencia de medio material, es decir, en el vacío. Son las ondas electromagnéticas o campos electromagnéticos viajeros; a esta segunda categoría pertenecen las ondas luminosas.

Independientemente de esta diferenciación, existen ciertas características que son comunes a todas las ondas, cualquiera que sea su naturaleza, y que en conjunto definen el llamado comportamiento ondulatorio,

El tipo de movimiento característico de las ondas se denomina movimiento ondulatorio. Su propiedad esencial es que no implica un transporte de materia de un punto a otro. Las partículas constituyentes del medio se desplazan relativamente poco respecto de su posición de equilibrio. Lo que avanza y progresa no son ellas, sino la perturbación que transmiten unas a otras. El movimiento ondulatorio supone únicamente un transporte de energía y de cantidad de movimiento.

Clasificación de las ondas

Pueden ser clasificadas de distintas formas, dependiendo de los factores que se tengan en cuenta para hacerlo:

·         En función del medio de propagación

Mecánicas (medio material): las ondas mecánicas necesitan un medio elástico (sólido, líquido o gaseoso) para propagarse. Las partículas del medio oscilan alrededor de un punto fijo, por lo que no existe transporte neto de materia a través del medio. Como en el caso de una alfombra o un látigo cuyo extremo se sacude, la alfombra no se desplaza, sin embargo una onda se propaga a través de ella. Dentro de las ondas mecánicas tenemos las ondas elásticas, las ondas sonoras y las ondas de gravedad.

No mecánicas (medio no material): son aquellas que no necesitan de un medio elástico, se propagan por el vacío. Dentro de estas ondas se encuentran las electromagnéticas.

·         En función de su propagación

Escalares: es una magnitud, sin dirección ni sentido. Por ejemplo, la presión en un gas, o la onda emitida por las partículas elementales del átomo.

Vectoriales: la magnitud tiene una dirección y un sentido.

Ondas longitudinales: el movimiento de las partículas que transporta la onda es paralelo a la dirección de propagación de la misma. Por ejemplo, el sonido.

Ondas transversales: las partículas se mueven perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Por ejemplo, las ondas electromagnéticas (son ondas transversales perpendiculares entre sí).

·         En función de su periodicidad

Ondas periódicas: la perturbación local que las origina se produce en ciclos repetitivos por ejemplo una onda sinodal.

Ondas no periódicas: la perturbación que las origina se da aisladamente o, en el caso de que se repita, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes. Las ondas aisladas se denominan también pulsos.

CLASES DE LUZ

La luz natural indispensable para todos los organismos fotosintéticos es un Espectro Electromagnético formado por la asociación de varios colores( azul hasta el rojo) que se propaga en forma de ondas ( modelo ondulatorio) o estar formado por partículas luminosas cargadas con paquetes de energía cuántica( fotones de luz solar), esta luz es clave para realizar el proceso de la fotosíntesis.

Algunos seres vivos como las luciérnagas y peces abisales generan luz propia o radiante, llamándose Bioluminiscentes, los destellos de luz biológica son producidos por gasto de ATP celular.

La luz artificial es originada por transformación de una forma de energía a otra, cuando la energía eléctrica pasa por las bombillas luminosas los filamentos de Tungsteno generan luz artificial que sirve para la iluminación de todos los ambientes, este tipo de luz también e aprovechada por las plantas expuestas bajo bombillas luminosas pues realizan fotosíntesis pero en intensidades menores a la luz natural.

La absorción, la reflexión y la refracción de la luz

LA ABSORCIÓN

La absorción de la luz consiste en que un cuerpo se quedaron parte de la energía de la luz que llega.

LA REFLEXIÓN DE LA LUZ

A veces, los rayos de la luz que llegan a un cuerpo rebotan en él. Este fenómeno se llama reflexión de la luz. El ángulo con el que la luz sale reflejada de la superficie de un cuerpo (ángulo de reflexión) es igual al ángulo con el que llegó a dicha superficie(ángulo de incidencia). Los espejos son superficies muy lisas que reflejan la mayor parte de la luz que les llega y que permite ver imágenes en ellas.

LA REFRACCIÓN DE LA LUZ.

La refracción es el cambio de dirección que experimentan los rayos de la luz al pasar de un medio transparente distinto.

Una lente es un cuerpo transparente, por lo general de vidrio, plástico, con una o dos caras curvas. La luz se refracta en su interior, de madera que si miramos a través de ellas, vemos las imágenes deformadas

LUZ INFRARROJA Y TERMOGRAFÍA

Aplicación de luz infrarroja o termografía es el uso de una cámara de imágenes infrarrojas y medición para «ver» o «medir» la energía térmica que emite un objeto. La energía térmica o infrarroja es luz no visible, ya que su longitud de onda es muy larga para que la detecte el ojo humano. Dicho de otra manera, es la parte del espectro electromagnético que percibimos como calor. A diferencia de la luz visible, en el mundo infrarrojo todo aquello con una temperatura sobre cero absoluto emite calor; incluso, los objetos muy fríos, tales como cubos de hielo, emiten luz

infrarroja.

Visualizando la Luz Infrarroja

Entre más alta sea la temperatura del objeto mayor será la radiación IR emitida. La luz infrarroja nos permite ver lo que los ojos no. Las cámaras de termografía infrarroja producen imágenes de luz infrarroja visible o radiación de «calor» y proporcionan mediciones precisas de temperatura sin contacto. Casi cualquier cosa se calienta antes de que falle, lo que convierte a las cámaras infrarrojas en herramientas muy rentables y valiosas para el diagnóstico de diversas tareas; y como la industria se esfuerza por mejorar la eficacia de fabricación, el manejo de energía, el mejoramiento de la calidad del producto y el aumento de la seguridad del trabajador, emergen día con día nuevos usos para ellas.

El Sistema Visual Humano

Definimos foto receptores como aquella célula o mecanismo capaz de captar la luz. Los foto receptores se localizan en el interior del ojo y existen dos tipos diferentes: conos y bastones.

Distribución de los foto receptores en el ojo

Los conos forman un mosaico hexagonal regular en la fóvea, la mayor densidad de conos se encuentra en la foveola descendiendo esta densidad según nos alejamos en la retina periférica. Los bastones se encuentran por la fóvea siguiendo de una manera más desorganizada el patrón de los conos. Existe una zona donde no existe ningún fotorreceptor, es el punto ciego.

Pigmentos visuales

Los fotorreceptora responden a la luz en función de los pigmentos visuales que están localizados en la bicapa lipídica de los repliegues para los conos y en los discos membranosos para los bastones.

Los bastones contienen rodesiana, que es una proteína que presenta una mayor sensibilidad a las longitudes de onda cercanas a 500nm, es decir, a la luz verde azulada, por lo tanto es la responsable de la visión isotópica (condiciones de baja luminosidad).

Cada cono contiene uno de tres tipos de opinas: La eritropsia que tiene mayor sensibilidad para las longitudes de onda largas (luz roja), la cloropsina con mayor sensibilidad para longitudes de onda medias(luz verde) y por último la camposina con mayor sensibilidad para las longitudes de onda pequeñas (luz azul), por ello los conos son los responsables de la percepción del color y dan lugar a la visión tricromática.

Ultra estructura de las terminaciones sinápticas de los conos y bastones

La información codificada por los fotorreceptora se transmite a través de sus terminaciones sinápticas llamadas pedículos en el caso de los conos y esférulas en el caso de los bastones. Ambas están llenas de vesículas sinápticas. En las sinapsis, que es la región de contacto entre los axómas y las dendritas, existen unas estructuras densas llamadas Sinapsis en Cintilla. Las células que intervienen en los procesos que se realizan en esta zona son las células bipolares, las células horizontales, las células interplexiformes y las ganglionares.

Los pedículos forman una estructura conocida como triada en la que se encuentran tres procesos: 2 procesos laterales que corresponden a células horizontales y un proceso central alineado con la sinapsis en cintilla (células bipolares). Además existen otros tipos de células bipolares que tienen contactos basales con el pedículo. En estas terminaciones sinápticas hay aproximadamente 30 Sinapsis en Cintillas.

Las esférulas contienen dos sinapsis en cintilla que forman una estructura conocida como diada compuesta por una estructura lateral (compuesto por las terminaciones axónicas de las células horizontales) y un elemento central (compuesto por las dendritas intervaginantes de las células bipolares para los bastones). Por lo general no existen contactos basales en las esférulas.

Existen también sinapsis de tipo eléctrico en la retina de tipo cono-cono y bastón-cono.

Foto transducción

La foto transducción es el proceso a través del cual la información captada por las células fotorreceptora se convierte en señal eléctrica y luego se manda al cerebro.

Aunque la estructura de los conos y los bastones es diferentes, el mecanismo de transducción en ambos es muy similar.

ADAPTACIÓN AL BRILLO

El ojo humano puede discriminar un rango total de niveles enorme (10^10 niveles) pero no a la vez. Aquí es donde aparece el fenómeno de adaptación al brillo que dependiendo del brillo subjetivo percibido el ojo puede discriminar unos niveles u otros.

BIOFISICA DEL SONIDO Y AUDICION

EL SONIDO

En física, es cualquier fenómeno que involucre la propagación en forma de ondas elásticas (sean audibles o no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.

El sonido humanamente audible consiste en ondas sonoras que producen oscilaciones de la presión del aire, que son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro. La propagación del sonido es similar en los fluidos, donde el sonido toma la forma de fluctuaciones de presión.1 En los cuerpos sólidos la propagación del sonido involucra variaciones del estado tensional del medio.

La audición constituye los procesos psico-fisiológicos que proporcionan al ser humano la capacidad de oir.

ONDA SONORA

es una onda longitudinal que transmite lo que se asocia con sonido. Si se propaga en un medio elástico y continuo genera una variación local de presión o densidad, que se transmite en forma de onda esférica periódica o cuasi periódica. Mecánicamente las ondas sonoras son un tipo de onda elástica.

Las variaciones de presión, humedad o temperatura del medio, producen el desplazamiento de las moléculas que lo forman. Cada molécula transmite la vibración a las que se encuentren en su vecindad, provocando un movimiento en cadena. Esa propagación del movimiento de las moléculas del medio, producen en el oído humano una sensación descrita como sonido.

VELOCIDAD DEL SONIDO: (depende del medio en que se propague)

aired: 340 m/s

agua:1460 m/s.

acero:5941 m/s

Variación de la velocidad del sonido con la temperatura

La velocidad del sonido en un gas no es constante, sino que depende de la temperatura. De la ecuación de un gas ideal pV=nRT, o bien ;

M es el peso molecular del gas que contiene el tubo (aire). M=28.9 g/mol, g =1.4 y R=8.314 J/(ºK mol).

La fórmula de la velocidad del sonido queda finalmente en función de la temperatura t del gas en grados centígrados.

LA ENERGÍA SONORA (o energía acústica)

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

ELEMENTOS DE UNA ONDA

Son los siguientes: la cresta, el valle, la longitud de onda y la amplitud.

·         LA CRESTA (C)

Es el punto que ocupa la posición más alta en una onda.

·         VALLE (V)

Es el punto más bajo de la onda.

·         LONGACIÓN

Es la distancia comprendida entre la posición de equilibrio de un punto en oscilación y la posición donde se encuentra un objeto en un instante determinado.

·         LA AMPLITUD

Cuando se mantiene tensa una cuerda que está sujeta por el otro extremo, esta cuerda está en equilibrio. Si se le comunica un impulso hacia arriba, se produce una onda, porque se origina una separación en la parte que está más próxima a sus manos. La preparación entre su posición de equilibrio y su máxima altura es la amplitud (A).

·         LA LONGITUD

La distancia entre dos crestas consecutivas de una misma onda entre dos valles consecutivos; generalmente, la longitud de onda se considera como la distancia entre dos puntos que están en el mismo estado de vibración.

·         ONDA COMPLETA

Es cuando todo el punto de oscilación ha tomado todo los valores positivos y negativos.

·         EL PERÍODO

Cuando producimos ondas en sucesivos impulsos hacia arriba y hacia abajo, las ondas formadas viajan. El tiempo que se toma una onda en pasar por un punto del medio material perturbado es lo que constituye el período. Se designa por P.

·         LA FRECUENCIA

Si por el contrario controlamos el número de ondas que pasan por un punto la unidad de tiempo, entonces nos referimos a la frecuencia. Se designa por F.

CUALIDADES DEL SONIDO

Desde el punto de vista de la percepción del sonido por el ser humano los sonidos se caracterizan por su intensidad, tono y timbre.

·         Intensidad

La intensidad o el volumen es la cualidad que nos permite clasificar los sonidos en fuertes o débiles y está relacionada directamente con la magnitud física “Intensidad de la onda” que es la cantidad de energía que transporta la onda por unidad de superficie y unidad de tiempo.

·         Tono

El tono es una cualidad del sonido que nos permite clasificar los sonidos en altos y graves y está relacionada directamente con la magnitud física “frecuencia”. Los sonidos graves son los de frecuencia baja y los sonidos altos son los de gran frecuencia.

·         Timbre

El timbre nos permite distinguir dos sonidos de la misma intensidad y la misma frecuencia. Por ejemplo nos permite distinguir el sonido de una trompeta y un violín aunque emitan la misma nota con la misma intensidad.

En general, los sonidos no son de una sola frecuencia, los sonidos suelen tener una onda principal que va acompañada de otras ondas de menor amplitud llamadas armónicos cuya frecuencia es múltiplo de la onda principal; la suma de esas ondas da lugar a una onda que tiene una forma determinada. El timbre está relacionado con la forma de la onda.

A continuación puedes ver dos representaciones de ondas de la misma frecuencia principal pero que se diferencian por su forma, es decir se diferencian en los armónicos y por ello si los escucháramos  podríamos distinguir los dos sonidos, pues tienen distinto timbre.

PROPIEDADES DEL SONIDO

REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN DEL SONIDO

La reflexión es el cambio de dirección de un rayo o una onda que ocurre en la superficie de separación entre dos medios, de tal forma que regresa al medio inicial.

Cuando una onda sonora golpea una superficie plana es reflejada de manera coherente asumiendo que el tamaño de la superficie reflectiva es lo suficientemente larga con relación a la longitud de la onda que incide. Si tomamos en cuenta que las ondas del sonido audible tienen un amplio rango de frecuencias (de 20 Hz hasta 20000 Hz), al igual que la longitud de onda. Se obtiene que la naturaleza en general, así como el comportamiento del fenómeno de reflexión varía de acuerdo con la estructura y la textura de las superficies de reflexión; por ejemplo, una superficie porosa tiende a absorber grandes cantidades de energía, mientras que una superficie áspera reflejará las ondas en todas direcciones dispersando la energía de la onda, en lugar de reflejar el sonido en forma coherente. Esto nos lleva al campo de la acustica arquitectónica, porque la naturaleza de estas reflexiones son críticas para la sensación del espacio en un auditorio.

Una aplicación de este fenómeno sonoro se utiliza para la fabricación de los sonar que incluyen algunos barcos para medir la profundidad del mar.

La Refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Este se origina por  el cambio de velocidad que experimenta dicha onda.

A diferencia de lo que ocurre en el fenómeno de la reflexión, en la refracción, el ángulo de refracción ya no es igual al de incidencia. La refracción también puede producirse dentro de un mismo medio, cuando las características de este son homogéneas, por ejemplo, cuando de un punto a otro de un medio aumenta o disminuye la temperatura.

Ejemplo: Sobre una superficie nevada, el sonido es capaz de desplazarse atravesando grandes distancias. Esto es posible gracias a las refracciones producidas bajo la nieve, que no es medio uniforme. Cada capa de nieve tiene una temperatura diferente. Las más profundas, donde no llega el sol, están más frías que las superficiales. En estas capas más frías próximas al suelo, el sonido se propaga con menor velocidad.

LA VOZ HUMANA

consiste en un sonido emitido por un ser humano usando las cuerdas vocales. Para hablar, cantar, reír, llorar, gritar, etc. La voz humana es específicamente la parte de la producción de sonido humano en la que las cuerdas vocales son la fuente primaria de sonido. Hablando de forma general, la voz se puede dividir en: pulmones, cuerdas vocales y 'articuladores'. Los pulmones deben producir un flujo de aire adecuado para que las cuerdas vocales vibren (el aire es el combustible de la voz). Las cuerdas vocales son los vibradores, unidades neuromusculares que realizan un 'ajuste fino' de tono y timbre. Los articuladores (tracto vocal) consisten en lengua, paladar, mejilla, labios, etc. Articulan y filtran el sonido.

Las cuerdas vocales, en combinación con los articulares, son capaces de producir grandes rangos de sonidos.1 2 3 El tono de la voz se puede modular para sugerir emociones tales como ira, sorpresa, o felicidad.4 5 Los cantantes usan la voz (música) humana como un instrumento para crear música.

·         Las voces humanas se dividen en dos grupos:

voces de mujer o de niño, también llamadas voces blancas; y voces de hombre. Las voces se clasifican por su timbre y por su tesitura o extensión.

Dentro de cada grupo podemos hacer la siguiente clasificación:

Voces de mujer	Voces de hombre
Soprano Mezzosoprano Contralto	Tenor Barítono Bajo

Las claves en que aparecen las extensiones de las diferentes voces son las utilizadas actualmente por los compositores de nuestro tiempo. Hay que señalar que la voz de tenor, aunque esté escrita en clave de Sol, suena realmente una octava baja.

Tradicionalmente, las voces humanas se escribían en otras claves, que eran las idóneas ya que se adaptaban perfectamente a la tesitura real de cada voz. Estas claves son las siguientes:

Soprano: Clave de Do en 1ª línea Contralto: Clave de Do en 3ª línea Tenor: Clave de Do en 4ª línea Bajo: Clave de Fa en 4ª línea

ÁMBITO Y TESITURA

El ámbito vocal es el marco total de frecuencias que puede generar un tracto vocal. Se mide por la frecuencia más grave y más aguda posibles. Dentro del ámbito, el volumen sube de la nota grave a la nota de arriba. Las notas graves comúnmente no son aplicables por la falta de volumen, las notas más agudas por el volumen descontrolado. Por eso, para la música clásica, se define una zona apta para el uso musical que se llama tesitura. Esa es más pequeña que el ámbito y consiste de las notas que se pueden producir con una calidad apta para el uso musical. A través de tesitura y timbre, las voces se pueden clasificar.

Durante la adolescencia, todas las voces cambian de un ámbito agudo a un ámbito más grave, debido al cambio hormonal. Esa mutación es más marcada en voces masculinas que en voces femeninas. Mientras que una voz femenina muta alrededor de una tercia mayor, la voz varonil muta comúnmente alrededor de una octava. Antes de la mutación, un niño puede cantar como soprano o alto. Durante la mutación la voz cambia dentro del marco de una octava. El fenómeno de la mutación ha sido bien documentado para el cantante alemán Peter Schreier, a través de grabaciones antes y después de la mutación. En el barroco, niños cantores fueron castrados para mantener la voz de niño en el cuerpo adulto. Los castrati fueron las verdaderas estrellas de la ópera barroca.

LA PERCEPCIÓN SONORA

es el resultado de los procesos psicológicos que tienen lugar en el sistema auditivo central y permiten interpretar los sonidos recibidos.

La psicoacústica estudia la percepción del sonido desde la psicología (percepción sonoro subjetiva) y describe la manera en que se perciben las cualidades (características) del sonido, la percepción del espacio a través del sonido escucha biaural y el fenómeno del enmascaramiento, entre otras cosas.

Marshall McLuhan en su teoría de la percepción afirma que la imagen sonora necesita ser fortalecida por otros sentidos. No porque la imagen sonora sea débil, sino porque la percepción humana tiene gran dependencia de la percepción visual y el sentido del oído necesita que la vista confirme lo que ha percibido.

EL AUDIÓMETRO

Es un instrumento de tecnología digital y diseño ultra compacto que permite realizar audiometrías tonales por vía aérea, por vía ósea y logo audiometrías con micrófono o grabador.

Se utiliza para realizar test audiométricos completos y específicos. Permite determinar el nivel auditivo de un paciente en cada uno de sus oídos.

RADIOBIOLOGIA Y RADIACIONES

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:

Protección Radiológica: Poder utilizar esas radiaciones de forma segura en todas las aplicaciones médicas o industriales que las requieran.

Radioterapia: Utilización de las radiaciones ionizantes principalmente en neoplasias, preservando al máximo los órganos críticos (tejido humano sano).

LA HISTORIA

Cinco siglos antes de Cristo, los filósofos griegos se preguntaban si la materia podía ser dividida indefinidamente o si llegaría a un punto que tales partículas fueran indivisibles. Es así, como Demócrito formula la teoría de que la materia se compone de partículas indivisibles, a las que llamó átomos (del griego átomos, indivisible).

En 1803 el químico inglés John Dalton propone una nueva teoría sobre la constitución de la materia. Según Dalton toda la materia se podía dividir en dos grandes grupos: los elementos y los compuestos. Los elementos estarían constituidos por unidades fundamentales, que en honor a Demócrito, Dalton denominó átomos. Los compuestos se constituirían de moléculas, cuya estructura viene dada por la unión de átomos en proporciones definidas y constantes. La teoría de Dalton seguía considerando el hecho de que los átomos eran partículas indivisibles.

Hacia finales del siglo XIX, se descubrió que los átomos no son indivisibles, pues se componen de varios tipos de partículas elementales. La primera en ser descubierta fue el electrón en el año 1897 por el investigador Sir Joseph Thomson, quién recibió el Premio Nobel de Física en 1906. Posteriormente, Hantaro Nagaoka (1865-1950) durante sus trabajos realizados en Tokio, propone su teoría según la cual los electrones girarían en órbitas alrededor de un cuerpo central cargado positivamente, al igual que los planetas alrededor del Sol. Hoy día sabemos que la carga positiva del átomo se concentra en un denso núcleo muy pequeño, en cuyo alrededor giran los electrones.

El núcleo del átomo se descubre gracias a los trabajos realizados en la Universidad de Manchester, bajo la dirección de Ernest Rutherford entre los años 1909 a 1911. El experimento utilizado consistía en dirigir un haz de partículas de cierta energía contra una plancha metálica delgada, de las probabilidades que tal barrera desviara la trayectoria de las partículas , se dedujo la distribución de la carga eléctrica al interior de los átomos.

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:

A) 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 demostraron la inexactitud de tales ideas.

B) 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 neutralizan 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.

C) 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.

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.

La radiación propagada en forma de ondas electromagnéticas (rayos UV, rayos gamma, rayos X, etc.) se llama radiación electromagnética, mientras que la radiación corpuscular es la radiación transmitida en forma de partículas subatómicas (partículas α, neutrones, etc.) que se mueven a gran velocidad en un medio o el vacío, con apreciable transporte de energía.

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.

A) 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

La radiactividad del elemento no dependía de la naturaleza física o química de los átomos que lo componen, sino que era una propiedad radicada en el interior mismo del átomo.

Hoy en día se conocen más de 40 elementos radiactivos naturales, que corresponden a los elementos más pesados. Por arriba del número atómico 83, todos los núcleos naturales son radiactivos.

B) DESINTEGRACIONES ALFA, BETA, GAMMA.

La radiactividad es un fenómeno que se origina exclusivamente en el núcleo de los átomos radiactivos. La causa que los origina probablemente se debe a la variación en la cantidad de partículas que se encuentran en el núcleo.

Cuando el núcleo atómico es inestable a causa del gran número de protones que posee (ocurre en los elementos más pesados, es decir con Z = 83 o superior), la estabilidad es alcanzada, con frecuencia, emitiendo una partícula alfa, es decir, un núcleo de Helio (2He4 ) formado por dos protones y dos neutrones.

Cuando la relación de neutrones/protones en un núcleo atómico es elevada, el núcleo se estabiliza emitiendo un neutrón, o bien como ocurre con frecuencia, emitiendo una partícula beta, es decir, un electrón.

Cuando la relación de neutrones/protones es muy pequeña, debe ocurrir una disminución en el número de protones o aumentar el número de neutrones para lograr la estabilidad del núcleo. Esto ocurre con la emisión de un electrón positivo o positrón, o bien absorbiendo el núcleo un electrón orbital.

Los rayos gamma son ondas electromagnéticas de gran energía, muy parecidos a los rayos X, y en ciertas ocasiones se presentan cuando ocurre una desintegración de partículas beta, o bien una emisión de positrones. Por lo tanto, la radiación gamma no posee carga eléctrica y su naturaleza ondulatoria permite describir su energía en relación a su frecuencia de emisión.

C) 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.

Desde el descubrimiento de los primeros elementos radiactivos artificiales, el hombre ha logrado en el tiempo obtener una gran cantidad de ellos. Es clave en este proceso la aparición de los llamados aceleradores de partículas y de los reactores nucleares. Estos últimos son fuente importante de neutrones que son utilizados para producir gran variedad de radioisótopos.

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 ion (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.

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.

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: El 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 biomolecular, 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.

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.

¿QUÉ ES LA RADIACIÓN ULTRAVIOLETA (UV)?

La radiación ultravioleta (UV) es el factor de riesgo principal para la mayoría de los cánceres de piel. La luz solar es la fuente primordial de rayos UV, los cuales pueden ser dañinos al ADN en las células de su piel. Las lámparas y camas bronceadoras también son fuentes de radiación ultravioleta. Las personas que se exponen mucho a la luz procedente de estas fuentes tienen un mayor riesgo de cáncer de piel.

LA RADIACIÓN ULTRAVIOLETA TIENE TRES RANGOS DE LONGITUD DE ONDA:

LOS RAYOS UVA envejecen a las células y pueden dañar el ADN de la célula. Se asocian con el daño de la piel a largo plazo, tal como arrugas, aunque también se cree que desempeñan un papel en ciertos cánceres de piel.

LOS RAYOS UVB pueden causar daño directo al ADN, y son los rayos principales que causan quemaduras de sol. Asimismo, se cree que causan la mayoría de los cánceres de piel.

LOS RAYOS UVC no penetran nuestra atmósfera y por lo tanto no están en la luz solar. No son normalmente una causa de cáncer de piel.

Los rayos UVA y UVB producen sólo una pequeña porción de los rayos solares, pero son la causa principal de los efectos dañinos del sol en la piel. Los rayos UV dañan el ADN de las células de la piel. Los cánceres de piel comienzan cuando este daño afecta el ADN de los genes que controlan el crecimiento de las células de la piel.

Tanto los rayos UVA como los UVB dañan la piel y causan cáncer de piel. Los rayos UVB son causantes más potentes de al menos ciertos cánceres de piel, pero hasta donde se sabe, ningún rayo UV es seguro.

El grado de exposición a la luz ultravioleta que una persona recibe depende de la intensidad de los rayos, del tiempo que la piel ha estado expuesta y de si ésta ha estado protegida con ropa o bloqueador solar.

El cáncer de piel es una de las consecuencias de mucha exposición al sol, pero también hay otros efectos. Las quemaduras y los bronceados son los resultados a corto plazo de la exposición excesiva a los rayos UV, y son señales de daño a la piel. La exposición prolongada pueden causar envejecimiento prematuro de la piel, arrugas, pérdida de la elasticidad de la piel, manchas oscuras (pecas, algunas veces llamadas "manchas de envejecimiento" o "manchas del hígado" y cambios precancerosos de la piel (tal como áreas ásperas, secas y escamosas llamadas queratosis actínica).

Los rayos UV del sol también aumentan el riesgo de una persona de cataratas y ciertos otros problemas visuales y pueden suprimir el sistema inmunológico de la piel. Las personas de piel más oscura por lo general tienen una probabilidad menor de padecer cáncer de piel en comparación con la gente de piel blanca, aunque aún pueden llegar a tener cataratas y supresión del sistema inmunológico de la piel.

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 se ordenan aquí según su escala de tiempo, de menor a mayor.

Etapa Física

Es una respuesta inmediata que ocurre entre billonésimas y millonésimas de segundo. En esta etapa se produce la interacción de los electrones corticales con los fotones o partículas que constituyen el haz de radiación. Los electrones secundarios originados en la interacción, excitan e ionizan a otros átomos provocando una cascada de ionizaciones. Se estima que un Gray de dosis absorbida produce 100000 ionizaciones en un volumen de 10 micras cúbicas.

La acción directa de la radiación es consecuencia de ionizaciones que se producen en los átomos que forman la molécula del ADN, fenómeno dominante en radiaciones con alta transferencia lineal de energía (LET) como las partículas alfa, beta y protones, que inciden directamente sobre los átomos de las moléculas.

La acción indirecta de la radiación es la interacción del haz de radiación con otros átomos y moléculas de la célula como el agua, produciéndose radicales libres que al difundir hasta la molécula de ADN, la dañan de manera indirecta.

Etapa Química

Esta etapa es de un orden ligeramente mayor estando en una escala de entre una millonésima de segundo y un segundo. Es el proceso de la interacción de los radicales libres resultantes de la radiolisis del agua, que originan una serie de reacciones químicas con moléculas de solutos presentes en el medio irradiado y que producirán la inducción de un cierto grado de lesión biológica. Cuando las radiaciones interaccionan con la materia viva se producen fenómenos fisicoquímicos, pues la ionización y excitación suponen un incremento de energía para las moléculas, lo que compromete su estabilidad; dependiendo de la importancia de la molécula afectada, la lesión biológica será más o menos importante.

RADIACTIVIDAD

Es un fenómeno químico-físico por el cual los núcleos de algunos elementos químicos, llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de impresionar placas radiográficas, ionizar gases, producir fluorescencia, atravesar cuerpos opacos a la luz ordinaria, entre otros. Debido a esa capacidad, se les suele denominar radiaciones ionizantes (en contraste con las no ionizantes). Las radiaciones emitidas pueden ser electromagnéticas, en forma de rayos X o rayos gamma, o bien corpusculares, como pueden ser núcleos de helio, electrones o positrones, protones u otras. En resumen, 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.

La radiactividad se aprovecha para la obtención de energía nuclear, se usa en medicina (radioterapia y radiodiagnóstico) y en aplicaciones industriales (medidas de espesores y densidades, entre otras).

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.

CLASES DE RADIACIÓN IONIZANTE Y CÓMO DETENERLA.

Las partículas alfa (núcleos de helio) se detienen al interponer una hoja de papel. Las partículas beta (electrones y positrones) no pueden atravesar una capa de aluminio. Sin embargo, los rayos gamma (fotones de alta energía) necesitan una barrera mucho más gruesa, y los más energéticos pueden atravesar el plomo.

Se comprobó que la radiación puede ser de tres clases diferentes, conocidas como partículas, desintegraciones y radiación:

PARTÍCULA ALFA: Son flujos de partículas cargadas positivamente compuestas por dos neutrones y dos protones (núcleos de helio). Son desviadas por campos eléctricos y magnéticos. Son poco penetrantes, aunque muy ionizantes. Son muy energéticas. Fueron descubiertas por Rutherford, quien hizo pasar partículas alfa a través de un fino cristal y las atrapó en un tubo de descarga. Este tipo de radiación la emiten núcleos de elementos pesados situados al final de la tabla periódica (A >100). Estos núcleos tienen muchos protones y la repulsión eléctrica es muy fuerte, por lo que tienden a obtener N aproximadamente igual a Z, y para ello se emite una partícula alfa. En el proceso se desprende mucha energía, que se convierte en la energía cinética de la partícula alfa, por lo que estas partículas salen con velocidades muy altas

DESINTEGRACIÓN BETA: Son 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. Por lo tanto, cuando un átomo expulsa una partícula beta, su número atómico aumenta o disminuye una unidad (debido al protón ganado o perdido). Existen tres tipos de radiación beta: la radiación beta-, que consiste en la emisión espontánea de electrones por parte de los núcleos; la radiación beta+, en la que un protón del núcleo se desintegra y da lugar a un neutrón, a un positrón o partícula Beta+ y un neutrino, y por último la captura electrónica que se da en núcleos con exceso de protones, en la cual el núcleo captura un electrón de la corteza electrónica, que se unirá a un protón del núcleo para dar un neutrón.

RADIACIÓN GAMMA: Se trata de ondas electromagnéticas. Es el tipo más penetrante de radiación. Al ser ondas electromagnéticas de longitud de onda corta, tienen mayor penetración y se necesitan capas muy gruesas de plomo u hormigón para detenerlas. En este tipo de radiación 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.

RAYOS X

Designa a una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de imprimir las películas fotográficas. Los actuales sistemas digitales permiten la obtención y visualización de la imagen radiográfica directamente en una computadora (ordenador) sin necesidad de imprimirla. La longitud de onda está entre 10 a 0,01 nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).

Son una radiación electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, las ondas de microondas, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioleta y los rayos gamma. La diferencia fundamental con los rayos gamma es su origen: los rayos gamma son radiaciones de origen nuclear que se producen por la desexcitación de un nucleón de un nivel excitado a otro de menor energía y en la desintegración de isótopos radiactivos, mientras que los rayos X surgen de fenómenos extranucleares, a nivel de la órbita electrónica, fundamentalmente producidos por desaceleración de electrones. La energía de los rayos X en general se encuentra entre la radiación ultravioleta y los rayos gamma producidos naturalmente. Los rayos X son una radiación ionizante porque al interactuar con la materia produce la ionización de los átomos de la misma, es decir, origina partículas con carga (iones).