biofisica 1º semana

5/16/2018 biofisica 1º semana - slidepdf.com

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Biofísica

especial

Biofísica

especial

Rossana bosco b.

“La biofísica es esa rama del conocimientoque aplica los principios de la física, la

química, los métodos de análisis matemático

y de modelaje por computadoras paracomprender cómo funcionan los sistemas

biológicos”.

Biophysical Society, 2008

Ultrasonidos enUltrasonidos enMedicinaMedicina

Sonido:Sonido: Energía vibratoria que seEnergía vibratoria que se

propaga a través de un medio propaga a través de un medio

ONDA TRANSVERSAL

Las partículas vibran perpendicularmente a la

dirección de propagación de la onda.

ONDA LONGITUDINAL

Las partículas vibran paralelamente a la

dirección de propagación de la onda

Características de las ondasCaracterísticas de las ondas

F= ciclos . s-1 (Hertz)

Los líquidos y gases soportan ondaslongitudinales, mientras que los

sólidos toleran otras formas devibración además de laslongitudinales.

Efecto piezoeléctrico directo

Efecto piezoeléctrico inverso

Generación del ultrasonido

Transductor

Es un dispositivo que transforma un tipo de energía en otra.

Z = p C

El valor obtenido al multiplicar la densidad del medio por la velocidadde propagación se conoce como IMPEDANCIA ACUSTICA (Z)

Donde:Z = Impedancia Acústica (Rayls)p = densidad (Kg/m3)C = Velocidad de propagación del sonido

Cuando se propaga el haz ultrasónico a través de los tejidos y encuentradiferencias de IMPEDANCIA ACUSTICA se produce una INTERFASE

ECO (REFLEXIÓN)

Modalidades de emisión ultrasónica

•Continua

•Pulsada

Características físicas del ultrasonido

a) Frecuencia: Terapia: 1-3 MHz

Diagnóstico: 1-20 MHz

A mayor frecuencia,A mayor frecuencia,menor penetración ymenor penetración ymejor resolución.mejor resolución.

A menor frecuencia,A menor frecuencia,mejor penetración ymejor penetración ymenor resolución.menor resolución.

Λ = Velocidad de propagación de la onda

b) Intensidad (Potencia):

La OMS limita la intensidad en usos terapéuticos (emisióncontinua) a un máximo de 3 W.cm-2.

En diagnóstico: 1-10mW.cm-2.

Intensidad= potencia (mW)área (cm2)

c) Atenuación:

A medida que viaja por lo tejidos, el ultrasonido esatenuado por varios mecanismos:

Absorción

Reflexión

Refracción

Dispersión

Absorción:

Es la pérdida de energía mecánica por conversión a calor que seproduce en los materiales. Depende de:

la distancia recorrida por la onda,la viscosidad del tejido yel cuadrado de la frecuencia de la onda.

En los tejidos densos y compactos (hueso) la absorción es más importante.

Reflexión

Refracción

Divergencia

P ió d l US

Propagación del US

• Pobre o nula en el AIRE

• Buena en LÍQUIDOS y SÓLIDOS

Ve lo c i dad de p ropagac i ón de l u l t r a son i do en d i f e r en t e s ma te r i a l e s

MEDIOV (m/s)

Hueso 3.500

Músculo estr iado 1.580

Corazón 1.575

Plasma 1.570

Hígado 1.550

Cerebro 1.545

Vaso sanguíneo 1.530

Piel 1.519

LCR 1.510

Grasa profunda 1.450

Agua (20 ºC) 1.492

Grasa subcutánea 1.215

Pulmón 650Aire (20 ºC) 343

aprox. 1500m/s

M i d ió d l US

Mecanismo de acción del US

Energía ultrasónica

Acción térmica(calor)

Acción mecánica(micromasaje)

Acción química(>difusión)

EFECTOS BIOLÓGICOS DEL US

Vasodilatación de la zona con hiperemia y aumento del flujo

sanguíneo.

Incremento del metabolismo local , con estimulación de las

funciones celulares y de la capacidad de regeneración tisular.

Incremento de la flexibilidad de los tejidos ricos en colágeno,con disminución de la rigidez articular y de la contractura.

Efecto antiálgico y espasmolítico.

Reparación tisular

Ca++ intracelular permeabilidad de piel y membrana celular

degranulación de mastocitos

liberación de histamina y la respuesta de macrófagossíntesis rotéica or los fibroblastos

Aplicaciones del US en medicina

• Terapia: Dolores artrósicos, mialgias, distensiones,tendopatías, espasmos musculares, cicatricesretráctiles, liberación de adherencias.

Sonoforesis (anestésicos, antiinflamatorios)

•Diagnóstico:

Ecografía

Doppler

Efecto Doppler

C. Doppler (1805- 1853)

“Efecto Doppler"

Fenómeno físico, por el cual la frecuencia de la onda ultrasónica, que encuentra

un objeto en movimiento, genera una onda con una variación de frecuencia

directamente proporcional a la velocidad del objeto que se mueve.

En el caso de la aplicación clínica del Doppler, el objeto al cual se le analiza la

velocidad de movimiento está representado por los hematíes.

DF = 2 V . Fi . cos (α)

DF : Diferencia de frecuencia entre la onda incidente (Fi) y la reflejada (Fr)

V: Velocidad del objeto explorado.

Fi: Frecuencia de la onda incidente.

cos α: Coseno del ángulo formado entre la dirección del haz ultrasónico y el eje del vaso

explorado.C: Constante de la velocidad de propagación del haz ultrasónico (1.540m/seg)

C. Doppler (1805 1853)

Contraindicaciones :

Inflamaciones agudas de cavidades cerradas (apendicitis)

Los ultrasonidos continuos no deben utilizarse en el período

agudo de los traumatismos musculosqueléticos

Marcapasos

Laminectomía

Insuficiencia vascular Tumores

Globo ocular

Útero gestante

Precauciones:

Epífisis en crecimiento

Pacientes con implantes metálicos

"Hay que hacer las cosas ordinarias, con un amor extraordinario."Madre Teresa de Calcuta

BIOFÍSICA DE LA VISIÓN

El proceso visual es un fenómeno hibrido de física y bioquímica

Cámara Estenopéica

Índice de refracción

Es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz alpropagarse por un medio.

IR = Velocidad de la luz en el vacío (300Km.s-1)Velocidad de la luz en otro medio

Punto focal

Ojo reducido = 59 dioptrias

C i t li 20 di t í ( d lt )

Acomodación positiva Acomodación negativa

(cristalino relajado)

Cristalino: 20 dioptrías (adulto)34 dioptrías (niños)

Punto focal

Miopía

Hipermetropía

Biofísica de la audición

P= F/A

Onda viajera

El h i l h t di i fi i ló i

El ser humano es un animal homeotermo que en condiciones fisiológicasnormales mantiene una temperatura corporal constante y dentro de unos

límites muy estrechos, entre 36,6 +/- 0,38ºC, a pesar de las ampliasoscilaciones de la temperatura ambiental.

Regulación de la temperatura

Regulación

Producción

(Termogénesis)

Pérdida

(Termolisis)

Metabolismo basal

(hormonas tiroideas)

ATPasas

SN simpático

(grasa parda)

Escalofríos

Ingesta alimenticia

OvulaciónActividad muscular

RadiaciónConvección

Conducción

Evaporación

Radiación

Mecanismo de termolisis más importante

(50% de la pérdida total de calor)

Infrarrojo

Convección

15% de la pérdida

C d ió

Conducción

5% de la pérdida

Evaporación

30% de las pérdidas

Por cada gramo de agua evaporado se pierden 0,6 calorías

• Pérdidas insensibles (piel y pulmones):

12-16 cal/hr

• Sudoración :

A > humedad del medio ambiente < cantidad de calor

podrá ser eliminada

Orina y heces

1% de las pérdidas

Calor Neutro Frío

Temperatura rectal >43ºC MUERTE

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