02 guia biofisica
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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
GUIA DE PRCTICAS
BIOFISICA
DOCENTE: Dr. ANGEL ANIBAL RAMOS CASAS Profesor auxiliar Biofsica Diagnstico por Imagen
Puno, C.U del 2010
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BIOFISICA UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
Dr. Angel Anibal [email protected]
RAMOS CASAS Cel: 951680768
Jr. Lima 208 2 piso *ParquePino-Puno*
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CONTENIDO
INTRODUCCION
PRACTICA 1.- MEDICION SISTEMA DE UNIDADES
PRACTICA 2.- TEMPERATURA CALORIMETRIA
PRACTICA 3.- FLUIDOS Y DINAMICA DE FLUIDOS
PRACTICA 4.- ALTURA, PRESION ATMOSFERICA, CAMBIO CLIMATICO
PRACTICA 5.- HEMODINAMICA ARTERIAL
PRACTICA 6.- HEMODINAMICA DE LAS VENAS
PRACTICA 7.- BIOFISICA DEL SONIDO,ULTRASONIDO
PRACTICA 8.- ONDA EN EL ESTUDIO DOPPLER
PRACTICA 9.- RESONANCIA MAGNETICA
PRACTICA 10.-ONDAS ELECTROMAGNETICAS
PRACTICA 11.- RADIACIONES IONIZANTES, RAYOS X
PRACTICA 12.- DOSIMETRIA, RADIOBIOLOGIA Y RADIOPROTECCION
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La presente gua de prcticas del curso de biofsica esta dirigida a los
alumnos del pre grado de medicina y ciencias de la salud, como curso
bsico interdisciplinario.
Que tiene la utilidad de ofrecer conocimientos introductorios que
incluyen deficinicin, expresin matemtica, leyes y uso del sistema de
unidades en fsica biolgica para que en el saln de clases o laboratorio se
represente a trves de dibujos, esquemas, maqueta, utilizando equipos y o
materiales de laboratorio.
Desarrollar las aplicaciones de fsica biolgica, ejercicios de lo
expuesto, previa preparacin terica del tema de acuerdo a la gua y
bibliografa de referencia, al ingreso de la prctica presentaran
individualmente su trabajo desarrollado de acuerdo a la gua de prcticas e
inmediatamente se realizar la evaluacin de entrada.
Al final de la prctica se presenta los resultados de un trabajo en
equipo, grupos, talleres, seminarios, simposios, en un informe de acuerdo a
la presente gua.
INTRODUCCION
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SISTEMA DE UNIDADES
La medicin es una actividad inherente a la actividad cientfica y profesional podemos medir las dimensiones de una estructura anatmica, la longitud de un cable o para dar un medicamento tenemos que dar de acuerdo a una dosis medida de acuerdo a la edad talla peso temperatura riesgo cardiolgico, frecuencia cardiaca, diagnstico etc.
Actualmente la llamada nanotecnologa termino que viene del prefijo nano que equivale a la 10-9 que implica la fabricacin de estructuras microscpicas, moleculares, construir dispositivos o mquinas moleculares, suministro de medicamentos como la nanoquimioterapia, la nanocomputacin.
Las mediciones se expresan en valores unitarios o unidades que estn incluidas con una gran variedad y combinaciones de las mismas. Actualmente se utilizan dos sistemas principales de unidades el sistema mtrico y el sistema ingles que todava es utilizado en Estados Unidos, en el Mundo se utiliza el sistema mtrico o el sistema internacional de unidades. El sistema internacional de unidades SI de unidades: Incluye cantidades base y cantidades derivadas.
TABLA 1.1 Algunas unidades SI comunes
MAGNITUD
NOMBRE DE LA UNIDAD
SMBOLO DE LA UNIDAD
Unidades fundamentales: Longitud
Masa Tiempo
Temperatura Carga elctrica
Unidades derivadas: Frecuencia
Fuerza Presin
Viscosidad Energa Potencia
Corriente Elctrica Potencial Elctrico
Resistencia Elctrica Capacidad Elctrica Campo magntico
Metro
Kilogramo Segundo
Kelvin Coulomb
Hertz
Newton Pascal
poiseuille Joule Watt
Ampere Volt Ohm Farad Tesla
m kg s K C
Hz N Pa Pl J W A V
F T
PRACTICA I
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TABLA 1.2 PREFIJOS METRICOS COMUNES
MLTIPLO PREFIJO (y abreviatura)
1024
1021
1018
1015
1012
109
106
103
102
10-12
10-15
10-18
10-21
10-24
yota- ( Y )
zeta- ( Z )
exa- ( E )
peta- ( P )
tera- ( T)
giga- (G)
mega- (M)
kilo- (K)
hecto- (h)
deca- (da)
deci- (d)
centi- ( c )
mili- (m)
micro- (u)
nano- (n)
pico- (p)
femto- (f)
ato- (a)
zepto- (z)
yocto- (y)
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CONVERSION DE UNIDADES
La conversin de unidades nos permite expresar una cantidad en trminos de
otras unidades sin alterar su valor ni su magnitud fsica, a travs de un factor de
conversin.
Ejemplos de conversin de unidades:
1.1 Los capilares, los vasos sanguneos ms pequeos del cuerpo, conectan al
sistema arterial con el venoso y suministran a nuestros tejidos oxgeno y
nutrimentos. Se calcula que si todos los capilares de un adulto se enderezan y
conectaran extremo con extremo alcanzaran una longitud de unos 64000 km. (a)
Cuanto es esto en millas. Compare esta longitud con la circunferencia de la Tierra.
Razonamiento: Esta conversin es sencilla, basta con usar el factor de conversin
apropiado Cmo calculamos la circunferencia de un crculo o esfera? Hay una
ecuacin para hacerlo, pero necesitamos conocer el radio o el dimetro de la
Tierra. (Sino recuerda uno de estos valores)
Solucin:
a) 1 Km.=0.621 mi, as que:
64000 km x Km
mi
1
621.0 = 40 000mi redondeado
b) una longitud de 40 000 comparamos con el dimetro de la tierra es 8000 mi la
circunferencia c = d tenemos: 3 x 8000 mi = 24 000 mi
= 3.14......redondeamos a 3 nciatierracincunfere
apilareslonguitudc =
mi
mi
24000
40000 = 1.7
Los capilares de nuestros cuerpo tienen una longitud total que dara 1.7 veces la
vuelta al mundo.
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Ejercicios:
1.1 si se extrae 10cc de sangre de la vena de un paciente. En laboratorio se
determina que equivale a una masa de 16g. Estime la densidad de la sangre.
1.2 El volumen de sangre del cuerpo humano vara, en promedio es unos 5L. Un
valor representativo para la concentracin de glbulos rojos es 5 000 000 x
mm3 Estime el nmero de glbulos rojos que hay en su cuerpo.
1.3 Estime cuntos glbulos blancos tiene en su
cuerpo si el promedio normal de glbulos
blancos en la sangre humana es de 5000 a
10 000 clulas por mm3
1.4 Realice las siguientes determinaciones con
sus compaeros: sexo, edad, talla, peso,
permetro abdominal, y representar en un
cuadro.
UTILIDAD DE LOS SIGUIENTES EQUIPOS
INFANTOMETRO RECIEN NACIDOS
PREMATUROS
TALLIMETRO
MATERIALES QUE DEBE
TRAER EL ALUMNO PARA
INGRESAR A LA PRESENTE
PRACTICA: un instrumento de
medicin: longitud, peso
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BALANZA DIGITAL
CIRCUNFERENCIA
ABDOMINAL US
CIRCUNFERENCIA
ABDOMINAL
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TEMPERATURA CALORIMETRIA
La temperatura es la medida de la energa cintica de traslacin aleatoria
promedio por molcula en una sustancia, medida en grados Celsius, Fahrenheit, o
Kelvin. Cuando se transfiere calor entre dos objetos, en contacto o no, decimos
que los objetos estn en contacto trmico. Cuando deja de haber una
transferencia neta de calor entre objetos en contacto trmico, han alcanzado la
misma temperatura y decimos que estn en equilibrio trmico. La temperatura
es una medida, o indicacin, relativa de qu tan caliente o fra est una cosa.
Percibimos la temperatura a travs del tacto; pero no es confiable ni til en la
ciencia.
Medicin de la temperatura
Medimos la temperatura con un termmetro, un dispositivo que aprovecha alguna
propiedad de una sustancia que cambia con la temperatura. Los termmetros se
calibran de modo que se pueda asignar un valor numrico a una temperatura dada
con dos puntos fijos de referencia el punto de ebullicin y punto de congelacin del
agua bajo una presin de una atmsfera o presin estndar.
Un termmetro de laboratorio o clnico consiste en un tubo de vidrio cerrado con
un bulbo en un extremo, en la cavidad del tubo est lleno de un lquido,
generalmente mercurio.
1. DIBUJAR EL TERMOMETRO CLINICO SEALANDO LA ESCALA
TERMOMETRICA:
ORAL RECTAL AXILAR
PRACTICA II
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2. Completar los datos de la siguiente tabla:
Tabla 1.1 Temperatura de cambios de Fase a 1 a.m.
SUSTANCIA PUNTO DE FUSION PUNTO DE EBULLICION
Oxgeno
Agua
Alcohol etlico
Mercurio
Nitrgeno
3. Medir la temperatura de cada alumno y registrar en una tabla.
C VARONES MUJER
ORAL AXILAR ORAL AXILAR
35
35.5
36
36.5
37
37.5
38
38.5
Reportar los siguientes promedios:
3.1 temperatura mnima : oral axilar
3.2 temperatura mxima : oral axilar
3.3 temperatura promedio: oral axilar
.
MATERIALES QUE CADA ALUMNO DEBE TRAER PARA INGRESAR A LA PRESENTE PRACTICA: termmetro oral, axilar, rectal y por grupos los
materiales de asepsia y antisepsia por bioseguridad.
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FLUIDOS Y DINAMICA DE LOS FLUIDOS
Los fluidos son muy importantes en la biologa, y el conocimiento de su
comportamiento es fundamental, para lo cual iniciaremos estudiando lo siguiente
Densidad
La densidad de una sustancia de composicin uniforme se define como su masa
por unidad de volumen. Su smbolo es (la letra griega rho)
Masa Kg
= --------------- = ------
volumen m3
La densidad de la mayor parte de los lquidos como de los slidos varia
ligeramente con los cambios de temperatura y de presin; la densidad de los
gases varia mucho con este tipo de cambio
Ejercicio 3.1 realizar una Tabla: Densidad de algunas sustancias comunes, a
presin atmosfrica y temperatura estndares.
El peso especfico
El peso especfico de una sustancia es la relacin entre su densidad y la densidad
del agua a 4C que es
1.0 x 103 Kg / m3 es una cantidad adimensional.
Variacin de la presin con la profundidad, principio de pascal
Si un fluido est en reposo en un recipiente, todas las partes del fluido deben
encontrarse en equilibrio. Asimismo, todos los puntos que estn a la misma
PRACTICA III
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profundidad deben hallarse a la misma presin.
El volumen de fluido que est en equilibrio esta sometido a tres fuerzas: la fuerza
de la gravedad Mg + la fuerza ascendente que ejerce el fluido que est debajo de
el PA + y una fuerza hacia abajo P0A y la suma de estas fuerzas es cero y
tenemos:
PA + Mg + P0A = 0 M = V = Ah el peso del fluido es w
w = Mg = gAh
La presin P, a una profundidad h por debajo de la superficie de un lquido abierto
a la atmsfera es mayor que la presin atmosfrica en la cantidad pgh P = P0
+ phg
En un fluido la presin depende nicamente de la profundidad. Todo aumento de
la presin en la superficie se transmite a todos los puntos del fluido. Es lo
reconoci Blaise Pascal (1623 1662) y se le conoce como el principio de
Pascal: La presin que se aplica a un fluido encerrado se transmite sin
mengua a todos los puntos del fluido y a las paredes del recipiente que lo
contiene.
Ejercicio 3.2 Aplicaciones del principio de pascal: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . .. . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..
Fuerzas de flotacin y el principio de Arqumedes
El principio de Arqumedes (287- 212 a.C.) se enuncia: todo cuerpo total o
parcialmente sumergido en un fluido es empujado hacia arriba por una fuerza cuya
magnitud es igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo.
Ejercicio 3.3 Completar las siguientes aplicaciones:
. El cerebro humano est inmerso en un fluido (LCR) cuya densidad es de. . . . . . .
. . . . . . . . ..., levemente inferior a la densidad media del cerebro, que es de. . . . . .
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. . . . . . . . . . . . . . .En consecuencia, la mayor parte del peso del cerebro est
sostenida por la fuerza de flotacin del lquido que lo rodea.
Fluidos en movimiento
Considerando ciertos aspectos de un fluido (ideal) en movimiento se entienden
suponiendo que el fluido no es viscoso, es incompresible, y que su movimiento es
estable y sin turbulencia.
Ecuacin de continuidad
El gasto (caudal) a travs de un tubo es una constante, lo que equivale a afirmar
que el producto del rea de seccin transversal, A, por la velocidad, , en
cualquier punto es constante:
A1 1 = A2 2
Ejercicio 3.4 Una elevacin del colesterol en la sangre puede hacer que se formen
depsitos grasos llamados placas ateroma tosas. Supongamos que una placa
reduce el radio eficaz de una arteria en 25%. Cmo afectar este bloqueo parcial
la rapidez con que la sangre fluye por la arteria?. Realice el clculo con la
ecuacin anterior.
Ecuacin de Bernoulli (1700- 1782)
La suma de la presin, la energa cintica por unidad de volumen y la energa
potencial por unidad de volumen tiene el mismo valor en todos los puntos a lo
largo de una lnea de corriente.
P + 2 + gy = constante
Ejercicio 3.5 cules son las aplicaciones de la ecuacin de Bernoulli?
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ALTURA Y PRESION ATMOSFERICA, CAMBIO
CLIMTICO
La altitud o altura es un punto de la tierra sobre el nivel del mar, la poblacin
mayoritaria con ms efectos por la altitud vive entre los 2400 y 4300msnm.
Clasificacin de la altura de acuerdo a la clasificacin de Dietz:
3.1 Altura moderada : 1500 a 3500 msnm.
3.2 Gran Altura : 3500 a 5500 msnm.
3.3 Altura Extrema : 5500 para arriba
La Presin
El aire es un fluido, al aplicar una fuerza sobre un rea, tal aplicacin de fuerza se
expresa en trminos de presin: la fuerza por unidad de rea:
F Newton
P = ---- = ------------ = pascal (Pa)
A m2
Presin Atmosfrica o Baromtrica
La presin atmosfrica puede medirse con un barmetro de mercurio (Hg),
inventado por Evangelista Torricelli (1608-1647). El barmetro simple es un tubo
lleno de mercurio que se invierte dentro de un depsito, quedando en el tubo una
columna de mercurio sostenida por la presin de aire sobre la superficie del
depsito. Entonces la presin atmosfrica es igual a la presin debida al peso de
la columna de mercurio de exactamente 76cm de altura a nivel del mar a 0C.es
decir:
Patm = gh = densidad g = aceleracin d gravedad h =
altura
1 Atm = 76cm Hg 760mm Hg = 29.92 pulg Hg = 1.01 X 105 Pa
PRACTICA IV
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1 Atm = 760 Torr 1mm Hg = 1 Torr
Dibuje un barmetro de mercurio :
la densidad del mercurio :
. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . ..
aceleracin de la gravedad
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..
Por la toxicidad del mercurio se le sella dentro de los barmetros; se est usando
actualmente el barmetro aneroide (sin fluido).
En la superficie terrestre el aire tiene mayor densidad y presin atmosfrica, que
en la mayor altitud sobre el nivel del mar. La relacin presin atmosfrica (
baromtrica ) y altitud depende tambin de otros factores, como la distancia del
ecuador, estacin del ao, clima, temperatura.
. Representar un cuadro: los efectos de la altitud en la presin baromtrica y en la
PO2 :
. Escriba la ecuacin mediante el cual se calcula esta relacin :
. Realizar una maqueta todo el curso donde se represente el mar, nivel del mar hasta la mayor altura de nuestro pas o
continente, sealando principales ciudades, picos con su respectiva altitud, presin atmosfrica, presin parcial de O2, CO2
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HEMODINAMICA ARTERIAL
La contraccin cardiaca bombea la sangre desde los ventrculos hacia las
arterias.
La presin dinmica se debe al bombeo cardaco, mientras que la
presin potencial es responsable del movimiento de la sangre en las arterias
como resultado de las diferencias de presin entre los vasos.
La presin dinmica es mxima en el corazn y disminuye hacia la periferia,
siendo de unos 95 mmHg en los tobillos.
La influencia de la gravedad causa un ligero descenso de la presin
sangunea por encima del nivel del corazn y un aumento relativo por debajo.
La sangre va pasando a arterias progresivamente menores hasta que llega
a las ramas ms pequeas ( arteriolas), que nutren los lechos capilares de los
orgnicos y tejidos. La dilatacin y contraccin de las arterias elsticas durante el
ciclo cardaco crea una onda de presin (pulso) que se transmite por el rbol
arterial con cada latido cardaco.
El Pulso.
Se puede medir en varios puntos, que tambin se pueden comprimir para
detener una hemorragia arterial.
La presin del pulso se define como la diferencia entre la presin sistlica y
la diastlica (normalmente de unos 50 mm Hg).
La presin media es el promedio de presin sangunea durante todo el ciclo
cardaco.
La presin sistlica es la mxima presin en una arteria grande (unos120
mm Hg en un adulto sano joven).
La presin diastlica es la presin ms baja alcanzada durante el ciclo
cardaco, y es de unos 70 mm Hg.
Pregunta: Seale los puntos de pulso arterial de acuerdo a localizacin
PRACTICA V
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clnica en un esquema.
La Presin Sangunea.
Se expresa como una relacin en la que se escribe primero la presin
sistlica (p. ej. 120/70 mm Hg).
En general el cambio de presin arterial entre la sstole y la distole es
menor en las arterias grandes porque la resistencia es relativamente menor.
Por el contrario la presin desciende rpidamente durante la distole en las
arterias ms pequeas, donde la resistencia es mayor.
El Flujo Sanguneo.
Los dos factores principales que gobiernan el flujo sanguneo son las
presin y la resistencia.
El flujo sanguneo es el volumen de sangre que circula por un vaso, un
rgano o todo el sistema circulatorio en un periodo de tiempo dado.
La presin sangunea es la fuerza por una de superficie ejercida por la
sangre sobre la pared arterial (expresada en mm Hg).
Las diferencias de presin sangunea en el sistema vascular son las que
hacen que la sangre circule.
La resistencia es la oposicin al flujo y es una medida de la friccin de la
sangre en el sistema vascular.
La mayora de la friccin se da en el sistema perifrico (resistencia
perifrica).
La cantidad de resistencia depende de tres factores: la viscosidad de la
sangre, la longitud del vaso y su dimetro.
La diferencia de presin entre los dos extremos de un vaso hace que la
sangre circule desde la zona de mayor presin a la de menor.
Al mismo tiempo, la resistencia se opone al flujo como se expresa en la
ecuacin de la ley de Ohm.
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PRESION, FLUJO Y RESISTENCIA Q = P / R
Q = flujo sanguneo P = presin P = diferencia de presin entre dos puntos R = resistencia Define la relacin entre la presin, flujo y la resistencia en un circuito.
La Ley de Poiseuille.
Es una variacin de la ley de Ohm que incorpora el efecto del radio del vaso
y de la viscosidad de la sangre. El factor ms importante es el radio; para definir
la definicin entre el fluido y la diferencia de presin.
LEY DE POISEUILLE Q = r4 (P1 P2) 8 Ln Q = flujo r = radio P1 P2 = diferencia de presin entre dos puntos n = viscosidad L = distancia (entre dos puntos) Define la relacin entre el fluido y la diferencia de presin en funcin de la longitud de un tubo, su radio y la viscosidad del fluido.
Esta ley establece que el volumen de flujo en un tubo es directamente
proporcional a la cada de presin a lo largo del tubo y a la cuarta potencia del
radio del tubo, e inversamente proporcional a la longitud del tubo y a la viscosidad
del fluido.
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En una tabla exprese usted las viscosidades respecto al agua:
Lquido cefalorraqudeo, orina, plasma, suero, sangre total.
Principio de Bernouilli.
La cantidad de flujo se determina por la diferencia de energa, que incluye
las prdidas por el movimiento del lquido y la resistencia.
Cuando mayor sea la diferencia de energa mayor es el flujo.
Por el contrario, cuando mayor es la resistencia menor es el flujo. Segn el
principio de Bernouilli la energa del flujo en movimiento queda determinada por la
presin, la energa cintica y la energa gravitacional.
PRINCIPIO DE BERNOUILLI
P1 + pgh1 + pu12 = P2 + pgh2 + pu22 + calor
P = presin
pgh = energa potencial gravitacional
pu2 = energa cintica
La suma de la velocidad y de la energa cintica de un fluido que se mueve en un tubo es
constante. En el caso de la sangre en movimiento, la energa del fluido se pierde
fundamentalmente en forma de calor.
Nmero de Reynold.
Las arterias tienen unos patrones de flujo caractersticos, que hay que
conocer par interpretar correctamente los estudios del flujo sanguneo.
El patrn normal en vaso largo y liso es el flujo laminar, en el que la
velocidad en el centro del vaso y muy baja cerca de sus paredes, con lo que se
crea un efecto de flujo parablico.
La capa del flujo sanguneo inmediatamente contigua a la pared arterial se
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llama capa perifrica o fronteriza, y en esta regin el flujo es ms lento y tiende a
ser ms turbulento. La separacin de esta capa es ms pronunciada a la altura de
la bifurcacin carotdea. Aunque anteriormente se la relacion con una inversin
anormal del flujo, en realidad se trata de un hallazgo normal. La inversin del
color cerca de la pared se debe a la menor velocidad de la sangre en esa zona.
Se produce un flujo turbulento cuando la sangre que circula a alta velocidad
atraviesa una zona de estenosis, un cambio brusco de direccin del vaso o una
superficie irregular. La turbulencia significa que la sangre se mueve en diagonal y
no slo hacia delante. Ello tiende a crear remolinos de sangre en rpido
movimiento.
NUMERO DE REYNOLD
Re = v x r n p Re = nmero de Reynold v = velocidad de la sangre (cm/s) r = radio (cm) n = viscosidad p = densidad Define el punto en el que el flujo pasa de laminar a turbulento.
Segn la ecuacin de Reynold la tendencia a la aparicin de flujo turbulento
aumenta de forma directamente proporcional a la velocidad de la sangre y al radio
del vaso e inversamente proporcional a la viscosidad de la sangre dividida por su
densidad. Si el nmero de Reynold es mayor de 200 aparecer flujo turbulento en
las ramificaciones del rbol arterial, pero las turbulencias desaparecern en las
porciones lisas del vaso. Si el nmero de Reynold es mayor de 1.000 tambin
aparecern turbulencias en vasos rectos y lisos.
En una tabla exprese usted las densidades respecto al agua:
Lquido cefaloraquideo, orina, plsma, suero, sangre total.
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HEMODINAMICA DE LAS VENAS
El volumen sanguneo en el sistema venoso es muy variable, y aumenta o
disminuye de manera sustancial al expandirse o colapsarse las venas, sin que
cambie la presin venosa central. Slo cuando la presin venosa es alta y las
venas estn llenas hasta su capacidad mxima las demandas adicionales de flujo
sanguneo conducen a un aumento significativo de la presin venosa.
La relacin entre la presin y el flujo en el sistema venoso est regida por
los siguientes fenmenos: el efecto de la gravedad sobre la presin venosa, las
relaciones entre la presin venosa y el volumen y la teora del flujo en tubos que
se pueden colapsar.
La Presin Venosa Dinmica.
Suele ser baja, de unos 15 20 mm Hg en las vnulas y 0 mm Hg la
sangre fluye desde las venas sistmicas a la aurcula derecha.
Sin embargo, cuando se adopta una postura distinta a la horizontal la
presin hidrosttica excede mucho a la presin dinmica. En bipedestacin la
gravedad hace que se dilaten las venas de la extremidades inferiores y que se
acumule la sangre en ellas, con aumento de la presin hidrosttica. Para que la
sangre vuelva al corazn es necesario el mecanismo de bombeo muscular que
contrarresta la fuerza de gravedad.
Los msculos de la pierna son capaces de generar presiones superiores a
100 mm Hg. Los sinusoides sleos y gastrocnemios empujan la sangre venosa
para que vuelva al corazn.
Esta bomba muscular acta mediante una seria de contracciones y
relajaciones. Despus de cada contraccin muscular las venas profundas se quedan
vacas y su presin es baja. Las venas superficiales se llenan de sangre y aumentan
su presin. Ello hace que los comunicantes se abran para que pasen la sangre al
PRACTICA VI
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sistema profundo, de menos presin.
Al llenarse la sangre las venas profundas aumentan de nuevo su presin, lo
que activa el bombeo muscular y empuja la sangre en sentido ascendente hacia el
muslo cuando.
Cuando las vlvulas son competentes aseguran que la que hace que el
mecanismo de bombeo sea ms eficaz. Despus de varias contracciones
musculares fuertes la presin venosa en el pie desciende (por debajo de 20 mm
Hg). La presin alcanzada durante el ejercicio se denomina presin venosa
ambulatoria.
Realice un diagrama anatmico de la distribucin de la presin en el cuerpo
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La Relacin entre la Presin y el Volumen.
La relacin entre la presin y el volumen est regida por las presiones
transmurales. La presin transmural es la diferencia que existe entre la presin
intramural que tiende a expandir la vena y la presin de los tejidos externos que
tienden a colapsarla.
Si aumenta la presin transmural el volumen de la sangre en la vena
tambin lo hace por la flexibilidad de la pared venosa. Siempre haya que recordar
este fenmeno cuando se midan las venas en la ecografa. Las medidas venosas
son muy variables y a menudo no reflejan necesariamente el tamao real de vena.
Por lo tanto, siempre que se posible hay que intentar medir la vena en su
estado ms distendido.
El Flujo venoso.
Es esencialmente un sistema hidrulico. La sangre es propulsada de un
punto a otro por un gradiente de energa, contra una resistencia.
De acuerdo con el principio Bernouilli, la energa total en un punto del
sistema venoso es la suma de la presin hidrosttica, la energa gravitacional, la
energa cintica y la presin dinmica producida por la contraccin del ventrculo
izquierdo y la musculatura esqueltica.
El flujo y la presin venosa estn influidos por el ciclo cardaco. La
contraccin de la aurcula derecha eleva la presin venosa central y causa una
inversin transitoria del flujo venoso. Al relajarse la aurcula durante la sstole
ventricular el flujo venoso aumenta y la presin venosa disminuye.
El flujo disminuye durante la distole hasta que la presin diferencial a
travs de la vlvula tricspide hace que la vlvula se abra, con lo que se produce
un breve aumento del flujo seguido de un descenso gradual hasta el cero.
Estos cambios se ven y se oyen fcilmente en las venas yugulares, pero
son menos evidentes en las extremidades inferiores y por las grandes
fluctuaciones de los movimientos respiratorios.
En los pacientes con insuficiencia cardiaca congestiva la presin venosa
central se impone sobre los efectos respiratorios de manera que las pulsaciones
cardacas se hacen prominentes en los patrones de flujo venoso de las
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extremidades inferiores.
La naturaleza colapsable de la pared venosa tambin es responsable de
una relacin presin-flujo caracterstica de las venas.
La presin en las venas debe aumentar hasta que excede ligeramente la
presin del sistema venoso cerrado para que el tubo se abra y permita el paso de
sangre a travs del sistema. Por lo tanto, el flujo en el tubo depende del gradiente
de presin.
La Respiracin.
Tiene un efecto muy importante en el patrn de flujo venoso. Cuando el
paciente hace una inspiracin profunda el diafragma desciende.
Ello aumenta la presin abdominal y disminuye la presin intratorcica. El
efecto global es un descenso en el gradiente de presin con lo que disminuye el
flujo procedente de las extremidades inferiores mientras que aumenta el de la
parte superior del cuerpo.
Con la espiracin el diafragma se relaja, con lo que disminuye la presin
intraabdominal la vena cava se expande y la sangre fluye hacia el corazn.
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PRINCIPIOS Y BASES FSICAS DE LOS
ULTRASONIDOS
El conocimiento en profundidad de los principios de la ecografa en escala
de grises, del Doppler y del Doppler en color es esencial para que las
exploraciones realizadas sean excelentes y no mediocres.
PRINCIPIOS FSICOS DE LOS ULTRASONIDOS
El trmino ultrasonidos se refiere a ondas sonoras que estn por encima
del lmite de la audicin humana ( > 20.000Hz). La ecografa diagnstica en
medicina emplea ondas sonoras de ms de 1 MHz (un milln de ciclos por
segundo).
RANGOS SONOROS
Infrasonidos: .por debajo de 20 Hz
Sonidos audibles: 20-20.000 Hz
Ultrasonidos:..por encima de 20.000 Hz
Las ondas sonoras son vibraciones mecnicas u ondas mecnicas de
presin. Para realizar ecografas diagnsticas hay que conocer las siguientes
propiedades bsicas de las ondas sonoras.
1. La frecuencia es el nmero de ciclos por unidad de tiempo.
2. Un ciclo por segundo es igual a 1 herzio (Hz).
3. Un milln de ciclos por segundo es igual al 1 mega herzio (MHz).
4. El periodo de una onda es el tiempo de un ciclo.
PRACTICA VII
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5. El periodo y la frecuencia son recprocos (al aumentar la frecuencia el
periodo disminuye y viceversa).
6. La longitud de onda es la distancia de un ciclo (se expresa por ).
7. La amplitud de la onda es la intensidad relativa de la energa acstica.
8. La amplitud disminuye a medida que el sonido se propaga a travs del
cuerpo.
Realizar el esquema de una onda acstica.
La intensidad de la energa acstica se puede expresar en decibelios (dB),
que se calculan como un cociente de intensidad (expresado como un logaritmo en
base 10).
dB = 10 log (I / I0 )
Donde I = intensidad de haz en cualquier punto; I0 =intensidad inicial.
El logaritmo de un nmero es la potencia a la que hay que elevar 10 para
llegar a dicho nmero. Por ejemplo, el logaritmo de 1.000 (10 X 10 X 10, o 103 )
es 3, porque hay que levar 10 a la tercera potencia para obtener 1.000. La
intensidad de un haz trasmitido de ultrasonidos que es 1.000 veces mayor que la
de la onda reflejada ha perdido 30 dB (10 X 3) al atravesar los tejidos. Es posible
compensar esta prdida con un mecanismo de ajuste de la ganancia
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(amplificacin), como se explica en el apartado de instrumentacin.
La relacin entre la longitud de onda, la velocidad y la frecuencia
Permite calcular la longitud de onda para cada frecuencia:
Longitud de onda = velocidad / frecuencia
La ecuacin demuestra el principio de que cuanto mayor es la resolucin.
Los siguientes clculos ilustran este concepto:
Longitud de onda de 1 MHz = 1,54 mm
Longitud de onda de 2 MHz = 0,77 mm
Longitud de onda de 3 MHz = 0,51 mm
Un aumento en la frecuencia conlleva una disminucin de la longitud de
onda, lo que aumenta la resolucin. Adems, la frecuencia y la longitud de onda
son inversamente proporcionales. En la prctica debe emplearse la mayor
frecuencia posible conservando la capacidad de penetracin necesaria.
La onda acstica consiste en una serie de compresiones y rarefacciones
transmitidas en el medio. Este medio es necesario para que se propaguen las
ondas y determina su velocidad, que depende de la densidad, elasticidad y
temperatura del medio. Como la velocidad del sonido no es constante, sino que
depende del medio, en la mayora de los clculos y ecuaciones se asume que
en las partes blandas es de 1.540 m / s. Sin embargo, es importante conocer
tambin la velocidad en otros medios habituales. En el aire es de 331 m/s, en el
hueso es de 4.080 m / s. Ninguno de estos medios es adecuado para la
propagacin del sonido, bien porque no lo atraviesa (aire) o porque es
completamente absorbido o reflejado (hueso).
Las ondas sonoras se producen por un efecto piezoelctrico que es
propio del cristal del transductor. Se trata de un efecto que convierte la energa
elctrica en energa mecnica. Inicialmente una estimulacin de alto voltaje del
cristal hace que vibre a su frecuencia de resonancia. La frecuencia de resonancia
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est determinada por el grosor del materia piezoelctrico y la velocidad del
sonido al atravesarlo. Cuanto ms delgado es el material mayor es la frecuencia.
Un material amortiguador ligado al cristal limita las ondas del pulso, con lo que
aumenta la calidad de la imagen y su resolucin. El ancho de banda es inherente
al traductor y se define como la diferencia entre la frecuencia ms baja y la mas
alta de las emitidas por el traductor. La frecuencia principal emitida por el
traductor es la frecuencia central o de resonancia. El material piezoelctrico
tambin puede convertir la energa mecnica en elctrica, lo que permite que el
traductor pueda enviar y recibir ondas acsticas. Un sistema pulsado de
ultrasonidos enva ondas un 1% del tiempo y las recibe alrededor de un 99% del
tiempo. Por el contrario, los sistemas continuos de ultrasonidos tienen un cristal
que enva ondas continuamente y otro que las recoge tambin de forma continua.
Sin embargo, todos los sistemas de imagen emplean un sistema pulsado. La
frecuencia de repeticin del pulso (PRF) es el nmero de pulsos por segundo.
El PRF depende de la profundidad de la imagen y suele variar entre 1.000 y
10.000 kHz.
La resolucin se refiere a la nitidez y el detalle de la imagen y se divide en
dos tipos: axial y lateral. La resolucin axial (en profundidad) es la separacin
mnima entre los reflectores situados en el trayecto longitudinal del haz necesario
para producir reflexiones separadas. La resolucin axial es igual a la mitad de la
longitud espacial del pulso. Mejora con las frecuencias ms altas muy
amortiguadas. El amortiguamiento disminuye la longitud espacial del pulso, pero
aumenta el ancho de banda. El factor de calidad representa el grado de
amortiguamiento y est determinado por la frecuencia dividida por el ancho de
banda. La resolucin lateral se define como la separacin mnima entre los
reflectores perpendiculares a la trayectoria del haz necesaria para producir
reflexiones separadas. La resolucin lateral nunca es tan buena con la axial y
est afectada por el dimetro del material piezoelctrico. Cuanto mayor es la
frecuencia mejor es la resolucin lateral y axial. Sin embargo, siempre hay una
contrapartida: al aumentar la frecuencia disminuye la penetracin por que aumenta
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la atenuacin. La atenuacin es la prdida de energa de la onda acstica al
atravesar el medio. En las partes blandas es de 1 dB por cm por MHz. La
atenuacin tambin puede deberse a absorcin, reflexin, divergencia del haz y
dispersin. Aumenta al hacerlo la frecuencia o la profundidad del trayecto.
El haz de ultrasonidos tiene dos campos primarios: el campo prximo
(zona Fresnel) y el campo lejano (zona de Fraunhofer). La longitud del campo
prximo es proporcional al cuadrado del dimetro del elemento piezoelctrico y
es el espacio entre el traductor y el foco. El campo prximo. El haz empieza a
divergir en el campo lejano, una vez que ha acabado el prximo. La divergencia
del haz puede perjudicar a la calidad de la imagen, por lo que la zona de inters
clnico debe situarse en el campo prximo.
La imagen ecogrfica se genera por la reflexin en las interfases, las
reflexiones que se reciben suelen ser las que inciden perpendicularmente. Por lo
tanto, en las imgenes en escala de grises es importante explorar de manera
perpendicular al objeto de inters para lograr de manera perpendicular al objeto
de inters para lograr la mejor reflexin, El ngulo de incidencia es igual al ngulo
de reflexin. Una interfase especular es un reflector con una superficie lisa y
unas dimensiones mayores que la longitud de onda. El sonido que no es reflejado
es refractado, o cambia de direccin, al atravesar la interfase.
Para tener una onda reflejada tiene que haber una diferencia de
impedancias acsticas entre dos medios. La impedancia acstica se calcula
multiplicando la densidad del =material y la velocidad de la onda cuando lo
atraviesa2.
Z = PV
Donde Z = impedancia acstica (medida en rayls); P = densidad del material
(K/m) y
V = velocidad de la onda sonora (m/s) .
Cuanto mayor sea la diferencia de impedancia acstica mayor es la energa
acstica reflejada. En la 1-1 aparecen las impedancias acsticas de algunos
materiales importantes en el diagnstico.
Impedancia acstica. La diferencia de impedancias y la reflexin resultante
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depende de la diferencia entre los medios que atraviesa la onda sonora.
El porcentaje de reflexin del haz en una interfase se puede calcular por la
siguiente ecuacin:
(Z2 Z1)2
%R= --------------------- X 100
Z2 + Z1 ) 2
El porcentaje transmitido de haz es simplemente la cantidad que queda tras
restar de 100 el porcentaje reflejado.2
Tabla 1-1 Valores de impedancia acstica
Sustancia Rayls
Aire 0,0004
Grasa 1,38
Agua 1,48
Sangre 1,61
Hgado 1,65
Msculo 1,7
Hueso 7,8
PRINCIPIOS DEL DOPPLER
El efecto Doppler, descrito por primera vez por Cristian Doppler en 1842,
se refiere al cambio de la frecuencia de una onda sonora con el movimiento de la
fuente respecto al receptor. Por ejemplo, si la bocina de un coche en movimiento
suena continuamente, la frecuencia del sonido aumenta al acercarse al receptor y
disminuye al alejarse de l.
El cambio de frecuenta Doppler es la diferencia entre la frecuencia
reflejada y la transmitida, definidas por las ecuaciones del Doppler.
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0
f 2VFo Cos 0
---------------------
c
El cambio de frecuencia Doppler es proporcional a la velocidad del reflector
y a la frecuencia y se relaciona con el coseno del ngulo Doppler, que es esencial
para pequeos generan cambios de frecuencia Doppler grandes. El mximo
cambio de frecuencia Doppler grandes. El mximo cambio de frecuencia Doppler
ocurre cuando la sangre fluye directamente hacia el transductor o alejndose de
l. Por ello, el ngulo ptimo de exploracin es de 0 180grados. Cuando el
ngulo se aproxima a los 90 grados el coseno la diferencia de frecuencias
disminuye. A 90 grados al coseno es 0. Por ello, la sangre que circula
perpendicular a la lnea de exploracin(en general paralela al transductor) no se
detecta, porque no se genera ningn cambio de frecuencia Doppler. Se
recomienda que el ngulo Doppler sea de 40 a 60 grados. El cambio de frecuencia
Doppler puede expresarse en trminos de frecuencia o de velocidad. Si se
emplea la frecuencia el ngulo debe ser de 40 a 60 grados, pero no es necesario
hacer correcciones segn el ngulo. Sin embargo, si se hacen valores
comparando una unidad con otra, es esencial que la frecuencia sea la misma. Si
se emplea la velocidad es obligado corregir el ngulo para que las medidas sean
exactas.
Hay dos modalidades de Doppler, el continuo y el pulsado. Los equipos de
Doppler continuo transmiten y reciben constantemente la seal ultrasnica.
Para ello se necesitan dos cristales, uno transmisor y otro receptor, los sonidos de
un equipo de Doppler continuo puede orse o imprimirse. La principal desventaja
es que se detectan todas las interfases mviles en el recorrido, sin seleccionar las
situadas a determinadas profundidades.
El Doppler pulsado supera el inconveniente de la falta de resolucin en
profundidad y permite que se obtengan las seales Doppler procedentes de una
profundidad seleccionada. El haz es pulsado para obtener informacin tanto de
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velocidad como de posicin. Todos los sistemas de imagen utilizan Doppler
pulsado, por lo que son sistemas duplex
Cuando se estudia el flujo sanguneo la seal Doppler surge por el
movimiento de los glbulos rojos, todos ellos con velocidades diferentes
dependiendo de se estn en el centro del vaso o a lo largo de sus paredes. En un
vaso recto con paredes uniformes el flujo sanguneo tiene un perfil de velocidad
liso y uniforme, lo que se conoce como flujo laminar. En el flujo laminar la
velocidad de la sangre es mxima en el centro del vaso y disminuye
gradualmente al acercarse a la pared del vaso. Cuando la geometra del vaso
cambia por estenosis o acumulacin de placas, el patrn del flujo se altera y se
desva del tipo laminar. En una estenosis severa la sangre circula a mayor
velocidad en la regin ms estrecha y se hace turbulenta distalmente a la
estenosis (turbulencia postestentica).
ANALISIS ESPECTRAL
El anlisis espectral determina la presencia, la direccin y las
caractersticas del flujo sanguneo. La grfica muestra la amplitud relativa de cada
frecuencia de la seal Doppler. Puede emplearse al anlisis espectral para valorar
el grado de estenosis, la localizacin de la obstruccin, el tipo de vaso, la
presencia de flujo turbulento, las resistencias perifricas y la velocidad relativa del
flujo. La visualizacin de la onda acstica con el Doppler permite una
caracterizacin ms exacta y objetiva que la resultante de basarse slo en la
seal acstica. Esta tcnica asegura una exploracin eficaz y facilita la
localizacin y la identificacin de los vasos sanguneos.4
El procesamiento de las seales Doppler lo lleva a cabo un analizador
espectral que descompone la seal acstica en sus componentes de frecuencia
bsicos. La informacin se presenta en una escala temporal para ofrecer la
distribucin acumulada de frecuencias a lo largo del ciclo del pulso. La tcnica que
se emplea para realizar el anlisis espectral se conoce como la transformacin
de Fourier. Se digitalizan y analizan matemticamente periodos cortos de la seal
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para ver las frecuencias que los componen. Los procesadores realizan los
clculos tan rpidamente que estn listos para el siguiente periodo de anlisis con
lo que producen una serie de espectros en tiempo real. El analizador espectral
puede procesar la seal Doppler para calcular todos los componentes de
velocidad representados por dicha seal. Los componentes espectrales que
resultan de la transformacin de Fourier se pueden seguir procesando para
calcular los parmetros que definen el estado de un vaso sanguneo: velocidad
media, velocidad mxima, ensanchamiento espectral y tasa de flujo. La
distribucin de las frecuencias (ancho de banda) se muestra en el eje
horizontal y el tiempo en el vertical. La amplitud des espectro es la intensidad que
indica donde se localiza el mayor nmero de hemates. En el flujo laminar normal
el ancho del bandas es pequeo y su contorno es similar al de una grabacin
analgica, con una ventana sistlica y un pico de mxima frecuencia. La ventana
es el rea que est bajo la banda de frecuencia y en condiciones normales carece
de espectro.
Realizar un esquema para el anlisis espectral normal.
Anlisis espectral anormal
Las caractersticas del anlisis espectral que hay que analizar son:
pulsatividad, flujo sistlico antergrado, flujo invertido diastlico y oscilaciones
diastlicas
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Anlisis espectral normal. El anlisis espectral muestra la seal acstica
recibida que representa el ciclo cardaco y el cambio de frecuencia Doppler, con la
distribucin de frecuencias en una escala temporal.
Ensanchamiento espectral. Mnima perturbacin del flujo debida a una placa
blanda; hay un leve ensanchamiento del espectro sin aumento del cambio de
frecuencia Doppler. Leve aumento del cambio de frecuencia Doppler del cambio
de frecuencia Doppler con ensanchamiento del espectro y turbulencias leves
Turbulencias espectral y tortuosidad. Flujo mnimamente alterado con escasa
turbulencia justo distalmente al bulbo cartideo.
Las perturbaciones del flujo causan un relleno de la ventana espectral, que vara
desde leve (un punteado en la ventana) hasta severo (obliteracin completa de la
ventana). La alteracin del flujo tambin produce un aumento del pico de
frecuencia mxima y causa la formacin de pequeas espirales que invaden el
centro de la corriente e introducen un movimiento desordenado de los hemates,
con lo que se detectan ms velocidades con el Doppler. Este proceso aumenta el
ancho de banda y se conoce como ensanchamiento espectral. Los espectros
turbulentos hacen que se deteriore el contorno del pulso sin que aumenta la
frecuencia mxima; la ventana puede estar ensanchada o no.
Las estenosis leves producen una dispersin de las velocidades, con
mayores amplitudes en el rango de las frecuencias ms bajas durante la sstole.
En las estenosis moderadas las amplitudes de la seal son bastante uniformes en
todas las frecuencias durante la sstole y aumenta la velocidad pico sistlica en el
lugar de la estenosis. Cuando hay una estenosis severa la onda est muy alterada
con una pulsatilidad aumentada. Puede haber frecuencias muy altas durante el
pico sistlico, pero tambin hay bajas frecuencias prominentes y una amplia
variedad de frecuencias durante el ciclo cardaco. En el caso de las alteraciones
del flujo debidas a un soplo pueden verse seales prominentes de baja
velocidad. El cambio de una pulsatilidad multifsica a un aspecto monofsico o
incluso a la ausencia de pulsatilidad indican una estenosis severa o una
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obstruccin proximal al punto explorado, y el flujo residual procede en gran
medida o totalmente de vasos colaterales.
Las estenosis proximales disminuyen la velocidad y la amplitud del ascenso
sistlico, hacen que se pierda la muesca dcrota, endentecen el descenso y
amortiguan las oscilaciones diastlicas.
La desaparicin del flujo diastlico invertido y de las oscilaciones diastlicas
invertido y de las oscilaciones diastlicas en la arterias perifricas grandes
traducen una falta de distensibilidad arterial por una estenosis u obstruccin
proximal con la consiguiente disminucin de las resistencias perifricas por
vasodilatacin y obstrucciones proximales a varios niveles pueden perderse por
completo el flujo sistlico antergrado y obtenerse un registro plano.
VISITA PERSONALIZADA DE UN CENTRO DE ECOGRAFIA y diferentes tipos
de ecgrafos, sistema de registro de informacin y evaluacin mdica. Y realizar
un esquema o foto.
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CARACTERISTICAS DE LA ONDA EN EL ESTUDIO
DOPPLER
El fsico austriaco Cristian Johan Doppler describi en 1842 que la
frecuencia con que es percibida una emisin de ondas por un observador aumenta
cuando ste se mueve acercndose al foco emisor y disminuye cuando se mueve
alejndose de l, y que la velocidad a la que se aproximan o alejan foco emisor y
observador se puede calcular conociendo la relacin entre las frecuencias de
emisin y de recepcin.
Arterias.
1. La onda espectral es multifsica con un componente sistlico marcado, un
componente de flujo invertido y un componente diastlico antergrado. La
pulsatilidad de la onda depende del lecho vascular irrigado (de alta o bajo
resistencia).
Ej. La arteria perifrica normal se ve la onda trifsica de alta resistencia.
Arteria renal normal, en el anlisis espectral se ve una onda multifsica
de baja resistencia.
2. La onda espectral tiene un ancho de banda (espectro de frecuencia)
reducido y una ventana espectral abierta. (El ensanchamiento espectral es
un de los criterios de estenosis).
PRACTICA VIII
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3. Los tres ndices empleados para valorar la onda espectral son:
Indice de pulsatilidad (IP)
Indice de resistividad (IR)
Indice tobillo-braquial.
INDICE DE PULSATILIDAD
IP = A (cm/s) B(cm/s)
TA (cm/s)
A = velocidad en cm/s en el pico sistlico del trazado
espectral.
B = velocidad en cm/s en el punto mnimo de la
distole del trazado espectral.
TA = promedio de los picos de velocidad en el tiempo
(puede calcularse empleando la frecuencia en kHz en
lugar de cm/s)
INDICE DE RESISTIVIDAD
IR = A (cm/s) B (cm/s)
A (cm/s)
A = velocidad en cm/s en el pico sistlico del trazado
espectral.
B = velocidad en cm/s en el punto mnimo de la
distole deltrazado espectral (se puede calcular con la
frecuencia usandolos kHz en lugar de cm/s)
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Ecuacin del ndice Tobillo-Braquial.
PRESIN EN EL TOBILLO (mm Hg)
Indice = -------------------------------------------------
PRESIN BRAQUIAL (mm Hg)
VALORES DEL INDICE TOBILLO-BRAQUIAL
Normal 1 o mayor
Anormal 0,6 - 0,9 CLAUDICACION
0,5 o menor ESTADO OCLUSIVO SEVERO
PRESIN EN EL PULGAR (mmHg)
INDICE PULGAR-BRAQUIAL = --------------------------------------------------
PRESIN BRAQUIAL (mm Hg)
La presin en el primer dedo del pie es un 60% de la presin en el tobillo.
Realizar un esquema del cuerpo humano con las presiones sealadas.
Caractersticas de las Ondas en el Doppler.
Venas Normales.
1. El trazado respectral muestra una seal espontnea con variaciones
debidas a la respiracin y la presin intraabdominal.
2. No hay seal durante la respiracin suspendida.
3. La seal tiene una baja frecuencia y aumenta fcilmente.
4. Con la presin distal se demuestra un aumento del flujo hacia el
corazn con mayores velocidades.
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RESONANCIA MAGNETICA
En la Resonancia Magntica Nuclear la energa transmitida responsable de la
adquisicin de las imgenes, es el ncleo atmico, ms precisamente el protn.
Los protones de elementos con nmero atmico impar son
excitables y capaces de producir energa por medio de
movimientos rotacionales en su propio eje (spin). El del
hidrgeno nos interesa los contenidos en el agua libre del cuerpo
humano, a partir del movimiento de estos protones son adquiridas
las imgenes de RM.
La energa de cada protn se representa por un vector, que tiene un
tamao y direccin. Fuera de un campo magntico potente, la orientacin de los
vectores de los protones es aleatoria.
En campo magntico potente del equipo de RM,
los vectores de los protones del hidrgeno del
agua tienden a alinearse paralelamente a este
campo. Esta armonia puede ser perturbada por un
pulso de radiofrecuencia, que promover la
reorientacin de estos vectores con relacin al
campo magntico.
Una vez que cesa el pulso de radiofrecuencia, existe una tendencia de los
protones de hidrgeno de alinearse con los campos magnticos (relajamiento),
con velocidad variable de acuerdo con la energa generada en los diferentes
elementos generando la contrastacion necesaria para la formacin de las
imgenes.
PRACTICA IX
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Existen 3 tipos bsicos de secuencias de pulso: a) SE (Spin-Echo) que puede
potenciar las imgenes en T1, T2 y Densidad protnica (D). Es la secuencia ms
utilizada por sus posibilidades diagnsticas, b) IR (Inversion-Recovery), que
potencia la imagen en T1, y c) GE (Gradient-Echo), que potencia las imgenes en
T1, T2 y T2*. La imagen potenciada en T2* tiene su mxima representatividad en
el estudio del sistema msculo esqueltico.
El uso de material de contraste intravascular paramagntico (gadolinio) en la RM
proporciona informacin de la integridad de la barrera hematoenceflica. La seal
de resonancia de un tejido depende de algunos parmetros intrnsecos: Densidad
protnica (D), T1 y T2: las imgenes potenciadas en D precisan un TR > de 2000
ms y un TE < de 60 ms, las imgenes T1 precisan un TR < de 500 ms y un TE <
de 60 ms, las imgenes potenciadas en T2 tienen un TR > de 2000 ms y un TE >
de 120 ms.
Imagen potenciada en densidad protnica (TR largo y TE corto): La escala de
intensidades en la imagen es proporcional a la densidad de ncleos de Hidrogeno.
Hay que recalcar que no es densidad absoluta de tejido, sino densidad de ncleos
de H+, que provienen bsicamente del agua y de los tejidos grasos (los cuales se
vern hiperintensos). Su imagen es directamente proporcional a la densidad de
ncleos de Hidrogeno. (Figura 1a).
Imagen potenciada en T1 (TR y TE cortos): Est relacionada con la mayor o
menor facilidad que tienen los ncleos de H de liberar energa. El H en una
molcula de grasa tiene facilidad para liberar energa (T1 corto), mientras que el H
en una molcula de agua tiene dificultad en liberar energa (T1 largo). Una imagen
est potenciada T1 cuando la grasa aparece hiperintensa y los lquidos aparecen
hipointensos. Su imagen es directamente proporcional a la liberacin de energa
de los ncleos de Hidrogeno. Actualmente se utilizan sustancias de contraste
como el gadolinio. Su efecto es facilitar la relajacin de los ncleos de H con los
que se relaciona, por lo tanto acortar el T1 (imgenes hiperintensas) [1] (Figura
1b).
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Imagen potenciada en T2 (TR y TE largos): Est relacionada con la frecuencia
con que los ncleos en relajacin liberan su exceso energtico dentro de un
campo magntico. En el agua libre, los ncleos de H, al estar prcticamente
aislados, perciben el mismo campo magntico (relajacin sincrnica o coherente =
seal hiperintensa), mientras que en los diferentes tejidos, los ncleos de H
perciben campos magnticos distintos debido a que estn rodeados de electrones
de varios tipos (relajacin asincrnica o incoherente = seal hipointensa). En una
imagen potenciada T2, el agua libre aparece hiperintensa. Por lo general toda
patologa comporta un aumento de agua libre y por tanto se detecta en T2 como
una seal hiperintensa. Su imagen es directamente proporcional a la frecuencia
con que los ncleos de Hidrogeno liberan su energa [1] (Figura 1c).
1. 2 3
EL ALUMNO DEBERA
ADJUNTAR IMGENES
COMPARATIVAS EN
SECUENCIAS DIFERENTES
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ONDAS ELECTROMAGNETICAS
Son aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse.
Incluyen, entre otras, la luz visible y las ondas de radio, televisin y telefona.
Todas se propagan en el vaco a una velocidad constante, muy alta (300 0000
km/s) pero no infinita. Gracias a ello podemos observar la luz emitida por una
estrella lejana hace tanto tiempo que quizs esa estrella haya desaparecido ya. O
enterarnos de un suceso que ocurre a miles de kilmetros prcticamente en el
instante de producirse.
Las ondas electromagnticas se propagan mediante una oscilacin de campos
elctricos y magnticos. Los campos electromagnticos al "excitar" los electrones
de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que nuestro cerebro
"construya" el escenario del mundo en que estamos.
Las ondas electromagneticas. son tambin soporte de las telecomunicaciones y el
funcionamiento complejo del mundo actual.
ESPECTRO ELECTROMAGNTICO
Las ondas electromagnticas se agrupan bajo distintas denominaciones segn su
frecuencia, aunque no existe un lmite muy preciso para cada grupo. Adems,
una misma fuente.
Presentamos la distribucin de las ondas elctromagneticas de acuerdo a su
frecuencia:
PRACTICA X
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Ondas de radio: son las utilizadas en telecomunicaciones e incluyen las
ondas de radio y televisin. Su frecuencia oscila desde unos pocos hercios
hasta mil millones de hercios. Se originan en la oscilacin de la carga
elctrica en las antenas emisoras (dipolo radiantes).
Microondas: Se utilizan en las comunicaciones del radar o la banda UHF
(Ultra High Frecuency) y en los hornos de las cocinas. Su frecuencia va
desde los milmillones de hertcios hasta casi el billon. Se producen en
oscilaciones dentro de un aparato llamado magnetrn. El magnetrn es una
cavidad resonante formada por dos imanes de disco en los extremos,
donde los electrones emitidos por un ctodo son acelerados originado los
campos electromagnticos oscilantes de la frecuencia de microondas.
Infrarrojos: Son emitidos por los cuerpos calientes. Los trnsitos
energticos implicados en rotaciones y vibraciones de las molculas caen
dentro de este rango de frecuencias. Los visores nocturnos detectan la
radiacin emitida por los cuerpos a una temperatura de 37 .Sus
frecuencias van desde 10 11Hz a 41014Hz. Nuestra piel tambin detecta el
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calor y por lo tanto las radiaciones infrarrojas.
Luz visible: Incluye una franja estrecha de frecuencias, los humanos
tenemos unos sensores para detectarla (los ojos, retina, conos y bastones).
Se originan en la aceleracin de los electrones en los trnsitos energticos
entre rbitas permitidas. Entre 41014Hz y 81014Hz
Ultravioleta: Comprende de 81014Hz a 11017Hz. Son producidas por
saltos de electrones en tomos y molculas excitados. Tiene el rango de
energa que interviene en las reacciones qumicas. El sol es una fuente
poderosa de UVA ( rayos ultravioleta) los cuales al interaccionar con la
atmsfera exterior la ionizan creando la ionosfera. Los ultravioleta pueden
destruir la vida y se emplean para esterilizar. Nuestra piel detecta la
radiacin ultravioleta y nuestro organismo se pone a fabricar melanina para
protegernos de la radiacin. La capa de ozono nos protege de los UVA.
Rayos X: Son producidos por electrones que saltan de rbitas internas en
tomos pesados. Sus frecuencias van de 1'11017Hz a 1,11019Hz. Son
peligrosos para la vida: una exposicin prolongada produce cncer.
Rayos gamma: comprenden frecuencias mayores de 11019Hz. Se origina
en los procesos de estabilizacin en el ncleo del tomo despus de
emisiones radiactivas. Sus radiacin es muy peligrosa para los seres vivos.1
EFECTOS BIOLGICOS DE LAS RADIACIONES ULTRAVIOLETAS
La radiacin ultravioleta (RUV) se sita en el espectro electromagntico entre los
rayos X y le espectro visible con longitudes de onda entre los 100 a los 400 nm.
Corresponde a un tipo de radiacin no ionizante.
Teniendo en cuenta los efectos biolgicos, se dividen en 3 zonas:
1http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/Ondasbachillerato/ondasEM/on
dasEleMag_indice.htm
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UV- A 315-400 nm: Se denomina luz negra y produce fluorescencia de
numerosas sustancias.
UV- B 280-315 nm: La mayor parte de las UV estn incluidas en esta gama.
Produce eritema cutneo.
UV- C 100-280 nm: Produce efectos germicidas.
La regin entre 100 nm y 190 nm se denomina UV de vaco, es absorbida y
no produce efectos biolgicos.
La exposicin laboral a radiacin ultravioleta es muy amplia, tanto en trabajos a la
intemperie (luz solar), como en procesos industriales en los que se utilizan
lmparas germicidas, de fototerapia, solares UV-A, arcos de soldadura y corte,
fotocopiadoras, etc.
La principal fuente natural, producto de R-UV es el sol y la mayor parte de fuentes
artificiales se encuentran en las siguientes categoras:
Descarga gaseosa: Lmparas de vapor de mercurio, lmpara de gases, flax,
lmpara de hidrgeno y deuterio, arco de soldadura.
Fuerzas incandescentes: Lmparas de tungsteno y halgenas.
Lmparas fluorescentes: Tubos fluorescentes, emisores de luz negra.
El grado de penetracin de los RUV depende de su longitud de onda y del grado
de pigmentacin de la piel (en las pieles ms pigmentadas la penetracin es
menor por lo que el riesgo disminuye).
Los efectos de los RUV se limitan prcticamente a la piel y los ojos. La mayor
parte de las UV son absorbidas por la crnea y el cristalino. La retina slo queda
expuesta en circunstancias especiales con RUV-A prxima a la luz visible.
Las radiaciones UV-B y C penetran nicamente la epidermis, los UV-A penetran la
dermis, pudiendo llegar a producir lesiones en las terminaciones nerviosas.
Las alteraciones ms frecuentes son:
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Efectos sobre la piel
Efectos agudos:
Oscurecimiento: Se produce en exposiciones a RV- A.
Eritema: Aparece tras exposiciones prolongadas a radiaciones de longitud
de onda superiores a los 300 nm. El eritema inmediato puede aparecer en
una o dos horas, la segunda fase de dos a diez horas y su duracin
depende de la gravedad de la exposicin.
Pigmentacin retardada: Es un fenmeno que aparece por la
prolongacin de la melanina a capas superiores de la piel.
Interferencia en el crecimiento celular: como consecuencia de la
exposicin, para el crecimiento de algunas clulas bsales y epidrmicas.
Efectos crnicos:
Prdida de elasticidad en la piel
Aparicin de arrugas en la piel
Aparicin de carcirognesis de la piel tras largas exposiciones, funcin de
la dosis.
Efectos sobre los ojos
Efectos agudos:
Fotoqueratitis o fotoquerato conjuntivitis, luego de exposiciones de dos a 24
horas, no suele dejar lesiones residuales.
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Efectos crnicos:
Aparicin de opacidades en el cristalino tras exposiciones prolongadas.
Los criterios para determinar los lmites de exposicin ocupacional se
refieren a la radiacin ultravioleta en la regin espectral entre 180 y 400 nm,
no considerando el rango menor comprendido entre los 100 a los 180 nm.
En nuestra legislacin no se han determinado lmites de exposicin de
comparacin para este tipo de radiaciones. En el captulo 10, Artculo 63 del
Decreto 351/79 se establecen las medidas de prevencin tendientes a
disminuir la exposicin al personal a radiaciones ultravioletas.2
2 http://www.solysalud.org/sys/radiacion/fradiacion.html
1. EL ALUMNO DEBERA PRESENTAR IMGENES DE EFECTOS
BIOLOGICOS
2. PREVENCION DE EXPOSICION A RADIACION ULTRAVIOLETA
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RADIACIONES IONIZANTES RAYOS X
.
Los rayos X se producen siempre que una sustancia es irradiada con electrones
de alta energa. Un tubo convencional de rayos X consiste bsicamente de un
ctodo y un nodo colocados dentro de un envase de vidrio al vaco (vase figura
1).
FIG 1. Diagrama esquemtico de un tubo de rayos X
El ctodo consiste de un filamento de tungsteno que al ser calentado emite
electrones. Estos electrones son acelerados, debido a una diferencia de potencial
aplicada entre el ctodo y el nodo, hacia un blanco montado en el nodo. Para
tener un mayor control en la calidad del haz de rayos X es necesario que los
electrones no sean desviados de su trayectoria, y para esto se requiere de un alto
vaco. Los electrones al ser frenados bruscamente en el blanco, emiten radiacin
electromagntica con un espectro continuo de energas entre 15 y 150 keV, que
es lo que se conoce como rayos X.
El nmero atmico del material del que est construido el blanco y la velocidad del
haz de electrones, determina la energa mxima y la forma del espectro. El haz
tiene dos componentes, una de ellas es continua y corresponde a la radiacin de
frenado (bremsstrahlung) y la otra es discreta. A sta ltima se le conoce como
radiacin caracterstica y se debe a transiciones electrnicas entre estados
PRACTICA XI
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excitados en tomos del blanco. El blanco puede ser de tungsteno para radiografa
general o de molibdeno para mamografa.
EQUIPOS DE RAYOS X, SEALE SU NOMBRE
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