Radiaciones:

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 ión (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.(“Radiación”, 2017)

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.

 La radiactividad o radioactividad

Es un fenómeno 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 denomina rradiaciones 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 puede ser:

    ·         Natural: manifestada por los isótopos que se encuentran en la naturaleza.

  ·  Artificial o inducida: manifestada por los radioisótopos producidos en transformaciones    artificiales.

Rayos X 

Designa a una radiación electromagnética, invisible para el ojo humano, 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 0,01nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 30000 PHz (de 50 a 5000 veces la frecuencia de la luz visible).(“RX_ones_castellano.pdf”, s/f)

Tubo de Coolidge

En 1913 William Coolidge inventó el tubo Coolidge,  también conocido como «tubo de cátodo caliente»,  un tubo de rayos X con una mejora de cátodo para su uso en rayos X las máquinas que permitían más intensa visualización de la anatomía y destrucción de tumores. El tubo Coolidge, también utiliza un filamento de wolframio, fue un desarrollo importante en la especialidad médica, entonces naciente de la radiología, fue el precursor de casi todos los tubos de rayos X médicos todavía están en uso, aunque su desarrollo además se prolongó hasta mediados de la década de 1940. Inventó el primer tubo de rayos X de ánodo giratorio.

Ley de Owen

En cualquier metal, existen uno o dos electrones por átomo que son libres de moverse de un átomo a otro. A esto se le llama "mar de electrones". Su velocidad, más que ser uniforme, se modela por una distribución estadística, y ocasionalmente un electrón tendrá la velocidad suficiente para escapar del metal, sin ser atraído de regreso. La cantidad mínima de energía necesaria para que un electrón escape de la superficie se llama función de trabajo. Esta función de trabajo es característica del material y para la mayoría de los metales es del orden de varios electronvoltios. Las corrientes termoiónicas pueden incrementarse o decrementarse disminuyendo la función de trabajo. Esta característica, que es muy deseable, puede lograrse aplicando al alambre varios recubrimientos de óxido.

Owen Willans  Richardson  fue un físico británico, ganador del Premio Nobel de Física en 1928 por sus estudios sobre los fenómenos termoiónicos y, especialmente, por el descubrimiento de la ley que lleva su nombre

La radiopacidad es la capacidad que posee un determinado material de no permitir penetrar los rayos x es decir de desviarlos al contacto con ellos, los metales nobles poseen una gran densidad la cual le permite evitar la penetración de los rayos X siendo claramente visibles en una radiografía esto se debe a que presentan una mayor cantidad de masa por cm³ que atravesar. En la primera radiografía tomada por Wilhen Röntgen se puede apreciar cómo se traspasan los tejidos blandos como hueso y carne pero el anillo de bodas (oro) no es atravesado por ellos.

Radiolucido en Rx es la zona mas negra de la placa o sea que en ese sector es donde llego mas radiación que en las zonas blandas debido a la poca resis radiolucido es porque los rayos x traspasan fácilmente la estructura y en la radiografía se ve mas negrotencia de las estructuras.(“recurso_828.pdf”, s/f)

La física nuclear.

Es una rama de la física que estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos. En un contexto más amplio, se define la física nuclear y de partículas como la rama de la física que estudia la estructura fundamental de la materia y las interacciones entre las partículas subatómicas. Asimismo, la física nuclear es conocida mayoritariamente por la sociedad, por el aprovechamiento de la energía nuclear en centrales nucleares y en el desarrollo de armas nucleares, tanto de fisión nuclear como de fusión nuclear.

Es una pequeña región central del átomo donde se encuentran distribuidos los neutrones y protones, partículas fundamentales del núcleo, que reciben el nombre de nucleones. La estabilidad del núcleo no puede explicarse por su acción eléctrica. Es más, la repulsión existente entre los protones produciría su desintegración. El hecho de que en el núcleo existan protones y neutrones es un indicador de que debe existir otra interacción más fuerte que la electromagnética que no está directamente relacionada con cargas eléctricas y que es mucho más intensa. Esta interacción se llama nuclear y es la que predomina en el núcleo

La energía de enlace nuclear, se define como la energía necesaria para separar los nucleones de un núcleo, o bien como la energía que se libera cuando se unen los nucleones para formar el núcleo.

El origen de la energía de ligadura o de enlace nuclear reside en la desaparición de una parte de la masa de los nucleones que se combinan para formar el núcleo. Esta diferencia de masa recibe el nombre de defecto másico, y se transforma en energía cuyo cálculo se puede realizar por la ecuación de Einstein,  E=m.c2

Constitución del Atomo 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 módelos que han intentado dar respuesta sobre la estructura del átomo. Algunos de tales modelos son los siguientes:

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.

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.

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.(“quincena5.pdf”, s/f)

La audición y biofísica de la percepción auditiva.

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

La audición es la percepción de las ondas sonoras que se propagan por el espacio, en primer lugar, por nuestras orejas, que las transmiten por los conductos auditivos externos hasta que chocan con el tímpano, haciéndolo vibrar. Estas vibraciones generan movimientos oscilantes en la cadena de huesecillos del oído medio (martillo, yunque y estribo), los que son conducidos hasta el perilinfa del caracol. Aquí las ondas mueven los cilios de las células nerviosas del órgano de Corti que, a su vez, estimulan las terminaciones nerviosas del nervio auditivo. O sea, en el órgano de Corti las vibraciones se transforman en impulsos nerviosos, los que son conducidos, finalmente, a la corteza cerebral, en donde se interpretan como sensaciones auditivas. Como también se puede mandar al cerebro para dar la señal de los sonidos que generan las ondas sonoras.

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 se producen cuando las oscilaciones de la presión del aire, son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por el cerebro

Una de las principales características que ha de tener el sonido, para ser audible por el ser humano, es que su frecuencia se mantenga entre los 20 y 20 000 Herzios.1 Otra de las características que posee el sonido es la amplitud que se relaciona psicológicamente con la sonoridad.

 Onda sonora 

lEs 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 ocuasiperiódica. Mecánicamente las ondas sonoras son un tipo de onda elástica

La velocidad del sonido.

Es la dinámica de propagación de las ondas sonoras. En la atmósfera terrestre es de 343 m/s (a 20 °C de temperatura, con 50 % de humedad y a nivel del mar). La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se trasmite. Dado que la velocidad del sonido varía según el medio.

La velocidad o dinámica de propagación de la onda sonora depende de las características del medio en el que se realiza dicha propagación y no de las características de la onda o de la fuerza que la genera. En el aire, el sonido tiene una velocidad de 331,5 m/s cuando: la temperatura es de 0 °C, la presión atmosférica es de 1 atm (nivel del mar) y se presenta una humedad relativa del aire de 0 % (aire seco). Aunque depende muy poco de la presión del aire. La velocidad del sonido depende del tipo de material. Cuando el sonido se desplaza en los sólidos tiene mayor velocidad que en los líquidos, y en los líquidos es más veloz que en los gases. Esto se debe a que las partículas en los sólidos están más cercanas.

La voz humana

La voz humana se produce por la vibración de las cuerdas vocales, lo cual genera una onda sonora que es combinación de varias frecuencias y sus correspondientes armónicos. La cavidad buco-nasal sirve para crear ondas cuasiestacionarias por lo que ciertas frecuencias denominadas formantes. Cada segmento de sonido del habla viene caracterizado por un cierto espectro de frecuencias o distribución de la energía sonora en las diferentes frecuencias. El oído humano es capaz de identificar diferentes formantes de dicho sonido y percibir cada sonido con formantes diferentes como cualitativamente diferentes, eso es lo que permite por ejemplo distinguir dos vocales. Típicamente el primer formante, el de frecuencia más baja está relacionado con la abertura de la vocal que en última instancia está relacionada con la frecuencia de las ondas estacionarias que vibran verticalmente en la cavidad. El segundo formante está relacionado con la vibración en la dirección horizontal y está relacionado con si la vocal es anterior, central o posterior.

La voz masculina tiene un tono fundamental de entre 100 y 200 Hz, mientras que la voz femenina es más aguda, típicamente está entre 150 y 300 Hz. Las voces infantiles son aún más agudas. Sin el filtrado por resonancia que produce la cavidad buco nasal nuestras emisiones sonoras no tendrían la claridad necesaria para ser audibles. Ese proceso de filtrado es precisamente lo que permite generar los diversos formantes de cada unidad segmental del habla.

Un audímetro.-  

Es un aparato que se conecta a algunos televisores y mide la audiencia de manera permanente y automática; sus datos se utilizan para generar datos estadísticos.

Los audímetros originales para televisión tan sólo eran capaces de medir el número de hogares que se conectaban a un canal de televisión, lo cual ha sido superado con el «audímetro individual», capaz de contar el número de espectadores. Este modelo posee un mando a distancia en el que cada miembro de la familia tiene asignado un número, el cual pulsa cuando va a ver la televisión, de manera que el audímetro conoce en cada momento los miembros de la familia que están ante el televisor. Los botones sobrantes del mando pueden ser utilizados por visitas que no tengan asignado ningún otro.

La luz y el espectro electromagnético

La luz es 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.

Espectro electromagnético

Es la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir ver el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.

El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo (véase Cosmología física) aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo.

La naturaleza de la luz ha sido estudiada desde hace muchos años por científicos tan notables como Newton y Max Plank. Para los astrónomos conocer la radiación electromagnética es un elemento clave debido a que toda la información que obtenemos de las estrellas nos llega a través del estudio de la radiación que recibimos de ellas. Como se ha dicho antes la naturaleza de la luz ha sido interpretada de diversas maneras: 1. Compuesta por corpúsculos que viajaban por el espacio en línea recta (teoría corpuscular - Newton - 1670) 2. Ondas similares a las del sonido que requerían un medio para transportarse (el eter) (teoría Ondulatoria - Huygens - 1678, Young, Fresnel) 3. Ondas electromagnéticas al encontrar sus características similares a las ondas de radio (teoría electromagnética - Maxwell - 1860) 4. Como paquetes de energía llamados cuantos (Plank). Finalmente Broglie en 1924 unifica la teoría electromagnética y la de los cuantos (que provienen de la ondulatoria y corpuscular) demostrando la doble naturaleza de la luz.

El color 

Es la impresión producida por un tono de luz en los órganos visuales, o más exactamente, es una percepción visual que se genera en el cerebro de los humanos y otros animales al interpretar las señales nerviosas que le envían los fotorreceptores en la retina del ojo, que a su vez interpretan y distinguen las distintas longitudes de onda que captan de la parte visible del espectro electromagnético.

Todo cuerpo iluminado absorbe una parte de las ondas electromagnéticas y refleja las restantes. Las ondas reflejadas son captadas por el ojo e interpretadas en el cerebro como distintos colores según las longitudes de ondas correspondientes.

El ojo humano sólo percibe las longitudes de onda cuando la iluminación es abundante. Con poca luz se ve en blanco y negro. En la superposición de colores luz (denominada "síntesis aditiva de color") el color blanco resulta de la superposición de todos los colores, mientras que el negro es la ausencia de luz.

Cualidades de la luz Sistema visual humano.

La percepción visual es la interpretación o discriminación de los estímulos externos visuales relacionados con el conocimiento previo y el estado emocional del individuo.

La percepción visual es un proceso activo con el cual el cerebro puede transformar la información lumínica captada por el ojo en una recreación de la realidad externa.

Así, el estímulo pertenece al mundo exterior y produce un primer efecto en la cadena del conocimiento; al igual que el frío, el calor, lo duro, lo gelatinoso, lo rojo, lo blanco es de orden cualitativo. Por otro lado, es toda energía física, mecánica, térmica, química o electromagnética que provoca la activación de un receptor sensorial. Ésta percepción pertenece al mundo individual interior, al proceso de interpretación del ser humano y al conocimiento de las cosas.

UNIDAD #3

SISTEMAS BIOFÍSICOS BIOELÉCTRICOS.

Sistema Bioeléctrico.

El Sistema Cuántico Bioeléctrico es una nueva herramienta que analiza este fenómeno. La energía y la baja frecuencia magnética del cuerpo humano se captan al sostener el sensor, y a continuación el equipo las amplifica y las analiza mediante el microprocesador que incorpora. Los datos se comparan con el espectro cuántico de resonancia magnética estándar de enfermedades y de nutrición, así como con otros indicadores incorporados en el equipo para diagnosticar si las formas de las ondas presentan irregularidades a través del uso de la aproximación de Fourier. De esta manera se puede realizar el análisis y diagnóstico del estado de salud y obtener los principales problemas del paciente, también como distintas propuestas estándares de curación o prevención, basándose en el resultado del análisis de la forma de la onda.

Electrodiagnóstico

El electrodiagnóstico es una rama de la medicina que puede aportar datos clínicos duros útiles para el diagnóstico de diversos padecimientos que afectan a los sistemas nerviosos central y periférico

El Electrodiagnóstico es un modelo de intervención fisioterápica que permite una evaluación cualitativa de la placa neuromotora. Se observará la durabilidad contráctil, localización del punto motor más allá de la anatomofisiología neurológica.

El rol de la electricidad con relación al sistema nervioso surgió de la observación de los efectos de la aplicación de la misma al organismo y eventualmente, del descubrimiento que tanto músculos, así como nervios podían ser fuentes de esta energía. Este descubrimiento fue la base del diagnóstico eléctrico o electrodiagnóstico.

El electrodiagnóstico incluye: Electroencefalografía, electromiografía, potenciales provocados por estimulaciones sensoriales (espinales y cerebrales), registro de potenciales de acción de un nervio-conducción nerviosa y electrorretinograma. Todos ellos tienen alguna relación con los escritos de Galvani en 1791.1 Richard Caton en 1875, fue el primero en descubrir el EEG y detectar el cambio en el potencial provocado por estimulación visual y su aplicación a la localización cortical. El electrodiagnóstico se ha diversificado y ampliado enormemente, gracias a los equipos computarizados que utilizan conversión analógica-digital.

La electroterapia 

Es una disciplina pseudocientífica 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 electroterapia es la parte de la fisioterapia que, mediante una serie de estímulos físicos producidos por una corriente eléctrica, consigue desencadenar una respuesta fisiológica, la cual se va a traducir en un efecto terapéutico.

Se engloba dentro de este término todas aquellas actuaciones en las cuales, de una forma u otra, se utiliza una corriente eléctrica en el cuerpo humano con fines terapéuticos.

Tipos de corriente.

Baja frecuencia: van desde la galvánica pura o continua hasta corrientes con frecuencias de 800 Hz. Como formas de corriente de baja frecuencia tenemos: galvánica pura o continua, galvánica interrumpida o rectangular, farádica rectangular, galvano-farádica progresiva y moduladas.

Con este tipo de corrientes se busca sustituir estímulos fisiológicos naturales por un estímulo artificial que se consigue a partir de un equipo generador. Por ejemplo, se puede estimular un músculo paralizado. La corriente va a producir la contracción del músculo al crear una diferencia de potencial entre la membrana y el interior de la fibra nerviosa excitada. También tiene un efecto analgésico, antiespasmódico, hiperemiánte  y térmico.

Media frecuencia: Abarca frecuencias entre 801 y 20.000 Hz y son las denominadas corrientes interferenciales. Con este tipo de corrientes se consigue una baja sensación de corriente, una gran dosificación y es aplicable a todo tipo de lesiones, ya que, dependiendo de la frecuencia aplicada, conseguiremos un efecto excito-motor.

Indicada en procesos de atrofia muscular por inmovilización, degeneración parcial del sistema neuromuscular, estimulación, en caso de anquilosis, contracturas, tonificación, y en casos de problemas de circulación periférica.

Alta frecuencia: Engloba frecuencias que van desde los 20.001 a los 5 MHz, entre ellas encontramos la diatermia, que va a tener unos efectos hiperemiante, analgésicos, antinflamatorios y antiespasmódicos. La onda corta,  que dependiendo de su forma de aplicación tendrá un efecto térmico o no, va a tener un efecto analgésico, relajante muscular, estimula la circulación sanguínea, favorece la cicatrización de las heridas, antinflamatoria, profiláctica en postoperatorios. También está indicada para esguinces, roturas musculares, contusiones, fracturas, osteomielitis, bursitis, sinusitis, prostatitis y estimulante de la circulación periférica, ciática...etc.

EFECTOS DE LA ELECTRICIDAD SOBRE EL CUERPO HUMANO

 Cuando alguna parte o partes del cuerpo humano entran en contacto con dos puntos u objetos entre los que existe una diferencia de potencial (voltaje), se establece el paso de una corriente eléctrica a través del cuerpo que puede producir efectos muy diversos, desde un leve cosquilleo hasta la muerte, pasando por contracciones musculares, dificultades o paro respiratorio, caídas, quemaduras, fibrilación ventricular y paro cardíaco. Esto se conoce como choque eléctrico.

El choque eléctrico puede producirse al tocar elementos sometidos a tensión, como cables o barras metálicas desnudas (contacto directo), u objetos, normalmente inofensivos, cuya tensión se debe a fallos y defectos de aislamiento (contacto indirecto).

 La utilidad de la Bomba de Na y K en la generación de impulso nervioso y su parecido con la electricidad y sus variantes.

La bomba de sodio y potasio es una proteína presente en todas las membranas plasmáticas de las células, cuyo objetivo es eliminar sodio de la célula e introducir potasio en el citoplasma. Ese intercambio permite mantener, a través de la membrana, las diferentes concentraciones entre ambos cationes. La proteína transmembrana “bombea” tres cationes de sodio expulsándolos fuera de la célula y lo propio hace con dos cationes de potasio al interior de ella. De esa forma se genera un potencial eléctrico negativo intracelular. 

La bomba de sodio y potasio cumple un rol muy importante en la producción y transmisión de los impulsos nerviosos y en la contracción de las fibras musculares.

En base no es más que la transmisión del mensaje (que es un impulso nervioso de carácter eléctrico) que es conducido a través del cuerpo celular a lo largo del axón hasta el botón sináptico para liberar alguna sustancia transmisora.    La neurona tiene un medio interno y un medio externo, tanto fuera como dentro tiene iones positivos y negativos, aunque cada medio suele tener una mayor concentración de iones, así el medio interno tiende a ser negativo y el medio externo a positivo. De tal forma que el medio externo de la neurona lo constituyen fundamentalmente Sodio (Na+) y Cloro (cl-) y en el medio interno potasio (K+) y Aniones (A-).

Repolarización de membrana

Las membranas de las neuronas tienen canales iónicos regulados por voltaje (por el potencial eléctrico). Los estímulos abren los canales de Na+ regulados por voltaje. La apertura de estos canales es muy rápida; cuando se abren, el Na+ ingresa a la célula en forma masiva. A medida que ingresa el Na+, el interior celular se hace cada vez más positivo. Esta inversión del potencial de reposo recibe el nombre de despolarización o potencial de acción.

Durante el potencial de acción hay una primera fase en la que se produce el ingreso de Na+ y una segunda fase en la cual el ingreso de Na+ se detiene y ocurre la salida de K+, haciendo que la membrana se repolarice. Entonces, cuando se alcanza nuevamente el potencial de reposo, las concentraciones iónicas quedan invertidas, con el K+ fuera de la célula y el Na+ en el interior.

El potencial de la membrana retorna al valor de reposo. La recuperación del potencial de reposo negativo recibe el nombre de repolarización. Los canales de K+ se cierran cuando la repolarización se completa

La bomba de Na+ y K+ restablece los gradientes iniciales, introduciendo nuevamente el K+ y extrayendo el Na+ de la célula. El 70% del ATP de una neurona es consumido en el trabajo de la bomba de Na+ y K+.(“sist_cuant.pdf”, s/f)

CORAZONES ARTIFICIALES:

Un corazón artificial es una prótesis que se implanta en el cuerpo para reemplazar al corazón biológico. Es distinto de una máquina de bypass cardiopulmonar (CPB), que es un dispositivo externo utilizado para proveer las funciones del corazón y los pulmones. El CPB oxigena la sangre, y por lo tanto no es preciso se encuentre conectado a ambos circuitos sanguíneos. Además, un CPB es adecuado para ser utilizado solo durante algunas pocas horas, mientras que se han utilizado corazones artificiales por períodos que exceden un año de uso (información válida al año 2007).

Tipos de Corazones artificiales:

Corazón artificial total: (por sus sigla en inglés TAH) su implantación requiere la extracción del corazón nativo. Es un procedimiento de cirugía similar a un trasplante de corazón con un donante humano de corazón.

Dispositivo de asistencia cardíaca: (por sus siglas en inglés VAD) no se debe extraer el corazón del paciente durante la implantación, sino que el dispositivo se coloca junto al corazón existente para brindar un soporte adicional mientras el órgano se recupera. Los dispositivos de asistencia ventricular pueden brindar soporte al ventrículo izquierdo (LVAD, Left Ventricular Assist Device), al ventrículo derecho (RVAD, Right Ventricular Assist Device') o a ambos ventrículos (BiVAD, Biventricular Assist Device). A diferencia de la implantación del TAH, el dispositivo de asistencia provee solo una parte del trabajo total desarrollado por el corazón del paciente.

Orígenes

Un reemplazo sintético del corazón es una de las aspiraciones más anheladas de la medicina moderna. El beneficio obvio de un corazón artificial funcional sería reducir la necesidad de trasplantes de corazón, ya que la demanda para donantes de corazones siempre es mayor que la oferta (situación que sucede con todos los órganos).

Si bien el corazón es conceptualmente simple (en su esquema más básico es un músculo que funciona como una bomba), posee una serie de características intrínsecas que hacen muy complejo su emulación mediante materiales sintéticos y fuentes de suministro de energía. Estas dificultades dan lugar a una serie de consecuencias que pueden complicar la implantación de un corazón artificial. Algunas complicaciones incluyen el rechazo del trasplante (debido a que el organismo detecta la presencia de un cuerpo extraño), la necesidad de tomar anticoagulantes de forma permanente, y la necesidad de utilizar baterías externas que limitan la movilidad del paciente a horas o días.

Primeros diseños

En 1953 se utilizó una máquina corazón pulmón durante la primera cirugía de corazón abierto. El Dr. John Heysham Gibbon realizó la operación, él mismo había desarrollado el substituto del corazón y pulmón. No es claro si ese dispositivo puede ser considerado un corazón artificial.

Esto disparó el interés científico en grupos de investigación de todo el mundo para desarrollar una solución para las enfermedades del corazón.

Primeros diseños de corazones artificiales totales.

En 1937 en Rusia V.P. Demichov implantó versiones de TAHs en perros. TAH del tipo bomba de rodillos TAH (dentro del pecho) con el eje motor que atravesaba el esternón. En 1957 Tet Akutsu y Willem Kolff iniciaron un amplio programa de investigación sobre TAH en la Clínica Cleveland.

En 1958 Domingo Liotta comenzó estudios de reemplazo por TAH en Lyon, Francia y en 1959-60 en la Universidad Nacional de Córdoba en la Argentina. Presentó su trabajo en una reunión de la "American Society for Artificial Internal Organs" que se realizó en marzo de 1961 en Atlantic City. En dicha reunión el Dr Liotta describió el implante de tres tipos TAH ortopódicos (dentro del saco pericardial) en perros, cada uno de los cuales utilizaba una fuente de energía externa diferente: un motor eléctrico implantable, una bomba rotatoria implantable con un motor eléctrico externo y una bomba neumática.1 2

Primeros usos clínicos de circulación asistida y un corazón artificial total

El sistema de "Dispositivo de asistencia ventricular derecha" (RVAD) fue creado por Domingo Liotta en la Baylor University College of Medicine en Houston en 1962.3

Primer uso clínico de una bomba intratorácica

En la tarde del 19 de julio de 1963 E. Stanley Crawford y Domingo Liotta implantaron el primer LVAD clínico en el Hospital Metodista en Houston, Texas en un paciente que sufrió un paro cardiaco después de una cirugía. El paciente sobrevivió 4 días con la asistencia mecánica pero no se recuperó de las complicaciones del paro cardiaco, finalmente la bomba fue desconectada y el paciente murió.

Primer uso clínico de una bomba extracorporea

En la tarde del 12 de abril de 1966 Michael DeBakey y Domingo Liotta implantaron el primer LVAD clínico en una posición extracorporea (la bomba externa se ubica al costado del paciente) en el hospital Metodista en Houston en un paciente con shock cardíaco después de una cirugía del corazón. El paciente desarrolló complicaciones neurológicas y pulmonares y murió después de unos pocos días de soporte mecánico LVAD. En octubre de 1966 Michael E. DeBakey y Domingo Liotta implantaron el LVAD extracorporeo Liotta-DeBakey en otro paciente que se recuperó sin problemas, y que fue dado de alta del hospital después de 10 días de soporte mecánico. convirtiéndose de esa manera en el primer uso exitoso de un LVAD para shock post cardiotomia.

Primer implante de un corazón artificial total

Durante la tarde del 4 de abril de 1969 Denton A. Cooley y Domingo Liotta le reemplazaron el corazón a un hombre moribundo por un corazón mecánico ubicado dentro de su pecho, esta operación se realizó a modo de puente para permitir un trasplante en el Texas Heart Institute en Houston. El paciente se despertó y se recuperó sin problemas. Después de 64 horas el corazón artificial impulsado por medios neumáticos fue extraído siendo reemplazado por el corazón de un donante. Reemplazar el corazón artificial más tarde se demostró no fue una decisión adecuada. Treinta y dos horas después del trasplante el paciente falleció de lo que más tarde se determinó fue una infección pulmonar aguda, que se extendió a ambos pulmones, causada por hongos, muy probablemente producto de las drogas inmuno depresoras que se le habían suministrado. Si hubieran dejado el corazón artificial es probable que el paciente no hubiera fallecido.

El prototipo original del corazón artificial de Liotta-Cooley utilizado en esta histórica operación es exhibido en el Smithsonian Museum Treasures of American History en Washington, DC.

El primer corazón artificial que fue patentado fue inventado por Paul Winchell en 1963 [1]. Posteriormente Winchell le cedió la patente a la Universidad de Utah, donde Robert Jarvik lo utilizó como modelo para desarrollar el Jarvik-7. Los diseños de Jarvik mejoraron el diseño, pero sus pacientes fallecieron después de unas breves pruebas. El primer paciente al que se le colocó el Jarvik-7, fue el dentista Barney Clark de 61 años de edad que sobrevivió durante 112 días después de la implantación que se realizó en la Universidad de Utah el 2 de diciembre, de 1982. Una de las innovaciones que incorporaba el Jarvik-7 era el material de recubrimiento interno, desarrollado por David Gernes. Este recubrimiento favorecía la adherencia de la sangre y el recubrimiento de sus paredes internas con tejido vivo, lo que permitía se estableciera un flujo más natural de la sangre.

Después de que unas 90 personas recibieran el dispositivo de Jarvik, se prohibió el implante de corazones artificiales en pacientes con fallas cardíacas para usos permanentes, porque la mayoría de los pacientes no lograban sobrevivir más de seis meses. Sin embargo, se utiliza de forma temporal en algunos candidatos a trasplantes cardíacos, que están esperando la aparición de un donante de corazón pero necesitan urgentemente reemplazar su corazón ya que está sumamente enfermo.

Hiroaki Harasaki de la Cleveland Clinic desarrolló dos mejoras importantes sobre el corazón artificial y diseñó nuevos órganos artificiales. Las dos innovaciones patentadas resuelven importantes obstáculos de la problemática de los órganos artificiales implantables y sus materiales. La primera fue un material de recubrimiento superficial que no induce la coagulación lo cual reduce en forma significativa los riesgos de que el sistema inmunológico del paciente rechace el órgano. La segunda innovación, que requirió un esfuerzo colaborativo de numerosas disciplinas, consistió en una fuente de energía implantable con una generación de calor tan reducida que no daña los tejidos.

Desarrollos recientes:

El 2 de julio, del 2001 Robert Tools recibió el Corazón de Reemplazo implantable de AbioCor producido por la empresa AbioMed de Danvers, Massachusetts. Fue el primer transplante de un corazón artificial completamente autocontenido. La cirugía se realizó en la University of Louisville en el Jewish Hospital en Louisville, Kentucky. Tom Christerson sobrevivió por 17 meses luego de otro transplante AbioCor. El 6 de septiembre del 2006 el dispositivo AbioCor fue el primer corazón artificial completamente implantable aprobado bajo las denominadas 'dispositivos de uso humanitarios'.

CARMAT SA, firma francesa, ha desarrollado un corazón artificial cuya primera implatation en un paciente de 75 años de edad, se llevó a cabo el 18 de diciembre de 2013, por el equipo del Hospital Europeo Georges Pompidou en París (Francia). El paciente falleció 75 días después de la operación. El prototipo utiliza sensores electrónicos integrados y se hizo a partir de tejidos animales químicamente tratados, llamados "biomateriales", o un "pseudo-piel" de biosíntesis, materiales microporosos. El dispositivo CARMAT diferencia de los diseños anteriores por estar destinado a ser utilizado en casos de insuficiencia cardiaca terminal, en lugar de ser utilizado como un dispositivo de puente mientras el paciente espera un trasplante. Con 900 gramos pesa todavía casi tres veces que el corazón típico y está dirigido principalmente hacia los hombres obesos. También requiere que el paciente lleva una batería de Li-Ion adicional. La vida útil prevista del corazón artificial es de alrededor de 5 años (230 millones de latidos).(“Corazón artificial”, 2016)