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Red de Revistas Cientficas de Amrica Latina, el Caribe, Espaa y Portugal

Sistema de Informacin Cientfica

Alejandra Viridiana Rodrguez GmezResea de "La Fsica en la Medicina" de Mara Cristina Pia Barba

Acta Universitaria, vol. 16, nm. Sup, 2006, pp. 26-30,

Universidad de Guanajuato

Mxico

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Acta Universitaria,

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U n i v e r s i d a d d e G u a n a j u a t o

26 Suplemento Vol. 16 2006 2do. Concurso Leyendo la Ciencia

La Fsica en la Medicina

Alejandra Viridiana Rodrguez Gmez*

A consecuencia de un accidente, que lo oblig a reducir sus actividades por estar sujeto a una silla de rueda

el distinguido arquelogo Romn Pia Chan se vio en la necesidad de estar hospitalizado, mientras su hija, l

doctora Maria Cristina Pia, tuvo que pasar varios meses a su lado. Ah fue donde su curiosidad cientca spresent; pues es doctora en ciencias y decidi analizar los mltiples usos y aplicaciones que la fsica tiene e

la medicina, as se inici mentalmente este libro.

En la obraLa fsica, en la medicina,a pesar de ser un texto complejo, la autora muestra una versin clara d

la obra. Nos presenta, a un nivel bsico, el funcionamiento de algunos rganos, sistemas y sentidos del cuerp

humano y, despus, nos da una relacin con el campo en la fsica.

A lo largo de la obra, la doctora Pia nos menciona el uso del ultrasonido. Dice que su frecuencia oscil

entre 1 y 5 MHz. Y se dirige al cuerpo: la onda cuando se encuentra con un obstculo se maniesta en partela fraccin que continua en el penetrando se reejar en el obstculo siguiente.

La autora ha colaborado con Efran Borja y Jos Lus Mondragn en el amplio campo de la fsica aplicad

a la medicina. La doctora Pia Barba considera que: una de las cosas ms agradables de la vida es sentir qu

nuestro trabajo sirve a la comunidad; que podemos ayudar y hacer la vida ms placentera.

...Ms que la cantidad de conocimientos que tenemos

Es el uso correcto de lo que poseemos,El hombre sabio querr estar siempre

Con quien sea mejor que l Platn

Los diversos temas tratados en el libro se presentan a continuacin:

SISTEMA SEO

El hueso es un tejido vivo que, al igual que los otros tejidos del cuerpo, debe alimentarse para estar en buena

condiciones. Y poder realizar diferentes cosas como correr, saltar, trabajar, etc. De su alimentacin se enca

gan los osteocitos, que son clulas seas distribuidas en el tejido seo. La remodelacin sea, aparece cuando

hueso sufre cambios sin alteraciones mayores, es llevada a cabo por los osteoclastos que son las clulas enca

gadas de la construccin del tejido viejo y los osteoblastos, que construyen el nuevo. Uno de los componente

principales del hueso es el colgeno seo. Este es menos denso que el mineral seo y es el que proporciona lelasticidad a los huesos.

El tejido seo se presenta en dos tipos diferentes: slido o compacto y esponjoso o trabecular. El tejid

compacto se encuentra, principalmente, en la parte supercial de los huesos as como en la caa central dlos huesos largos, mientras que, el esponjoso se encuentra en los extremos de dichos huesos. Su principa

funcin es la de soporte, sobre todo en las piernas. As como el hecho, de que los huesos son una buena op

cin de almacenamiento de productos qumicos necesarios para la alimentacin del cuerpo humano. El hues

ms vulnerable es la tibia y, el esfuerzo sobre este hueso, es mayor en el punto donde el rea transversal e

* Escuela Preparatoria de Silao. Universidad de Guanajuato.

Pia Barba, Mara Cristina. La Fsica en la Medicina.Mxico: (SEP; FCE; CONACYT),

1998. (La Ciencia para todos; 37).

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mnima, o sea en el tobillo. Me llam mucho la aten-

cin de cmo es que la tibia a pesar de ser un hueso

supuestamente tan frgil, es capaz de soportar hasta

130 veces el peso de una persona. Tambin se me hizo

impresionante que, si una persona con las piernas

rectas cae desde 1,3 metros de altura, se fractura la

tibia, sin embargo si cae con las piernas exionadaspuede aumentar su resistencia hasta 60 veces, o sea

que alcanzara a caer desde una altura de 78 metros

sin sufrir fractura alguna.

SISTEMA MUSCULAR

El cuerpo humano cuenta con clulas especializadasque tienen la caracterstica de relajarse y contraerse

segn se requiera. A estas clulas se las llama: teji-dos musculares o simplemente msculos. Se clasi-can en estriados porque cuando se ven por medio de

un microscopio parece que contienen bandas clarasy obscuras pero alternadas en forma regular. Los li-

sos en cambio, son bras cortas que no presentanestras. Sobre los msculos actan fuerzas represen-

tadas con Fy marcan por ejemplo: el peso, la fuer-

za de gravedad, compresin, etc. Hay un caso donde

debemos tener cuidado, esto es, si las fuerzas que

actan sobre el cuerpo tienen la misma magnitud y

direccin pero sentidos contrarios, la suma vectorial

es cero, a esto se le llama equilibrio. Ninguna fuerza

es la que gana. El concepto de centro de gravedades til en terapia fsica ya que un cuerpo, apoyado

sobre su centro de gravedad, encuentra su estado

de equilibrio y no cambiar de posicin a menos que

llegue una fuerza exterior que se le aplique. En f-

sica se consideran tres casos de equilibrio: estable

(el cuerpo tiende a regresar a su posicin original);

inestable (un cuerpo al moverse fuera de su posicin

de equilibrio, ya no regresa a ella) y el indiferente (elcuerpo que se mueve de su posicin de equilibrio y

regresa a cualquier otra posicin).

La energa que posee el cuerpo es la capacidad que

tiene para realizar un trabajo. La energa potencial se da

con respecto a la altura del cuerpo y la energa cintica es

el tipo de energa que se da por medio del movimiento.

SISTEMA NERVIOSO

La informacin que recibimos mediante los rganos

sensitivos hasta el cerebro es transportada median-

te electricidad. Como sabemos, existen dos tipos de

cargas elctrica, la positiva (+) y la negativa (-). Los

tomos, que son partculas que conforman la mate-

ria, estn formados, a su vez, por otras partculas an

ms pequeas llamadas protones (carga +), electr

(carga -) y neutrones (sin carga). Las cargas elctr

slo por el hecho de existir, ejercen sobre s una fu

determinada por el Coulomb:

FE=Kq Q/r2

Donde F=fuerza, K=constante de proporcional

Q y q=cargas consideradas. El sistema nervios

la parte ms complicada del cuerpo humano pu

que, aunque se ha estudiado mucho, no se ha lle

al conocimiento total de ste. El sistema nervios

puede dividir en dos partes, central y perifrico

que nada por su anatoma. El central est comp

to por el cerebelo, cerebro, diencfalo y tallo cereEl sistema nervioso perifrico est compuesto po

nervios que se encuentran fuera del SNC, a su

ste se divide en: sistema nervioso somtico y sis

nervioso autnomo. El primero controla las funci

voluntarias y, el segundo, las involuntarias. El s

ma nervioso tambin se compone de clulas brllamadas neuronas. Al proceso de formacin de

neurona se llama sinapsis. Algunos estudios han

cho que sea posible que se perfore el crneo par

troducir agujas muy nas, aislantes que llevan einterior un electrodo y la cabeza de ste en la pun

estos electrodos se les llama microelectrodos, los

les han sido utilizados para saber que el control

temperatura corporal la controla el hipotlamo.

SISTEMA CARDIOVASCULAR

Est formado por el corazn, la sangre y los v

sanguneos. Su funcin principal es la de trans

tar materiales por todo el cuerpo. La sangre, reco

oxgeno en los pulmones y lo lleva por todo el cu

Casi el 7 % de la masa del cuerpo se debe a la

gre. Dentro de la sangre hay otras clulas que son

componentes. Estas son de dos tipos: clulas r

(eritrocitos) y clulas blancas (leucocitos). El cor

es prcticamente una doble bomba que suminist

fuerza necesaria para que nuestra sangre circule

todo el cuerpo a travs de dos sistemas muy im

tantes que son: circulacin pulmonar (primero por lo pulmones, luego por el resto del cuerpo) y

culacin sistemtica en el resto del cuerpo. La sa

es bombeada por contraccin de msculos cardi

quienes son generados por el ventrculo izquierd

sangre tiene una densidad de 1,04 g/cm3, muy

cana a la del agua cuya densidad es de 1 g/cm3

eso es que, al sistema circulatorio, tambin se le l

sistema hidrulico. Igualmente porque las venas

arterias son similares a mangueras. Si quisira

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saber cunta sangre pasa por una vena o una arteria,

podramos calcularlo por medio de una ecuacin for-mulada por el matemtico francs Poiseuille:

R= 8 l/ r

Las enfermedades del corazn son una de las ma-

yores causas de mortandad en el mundo. La aurcula y

el ventrculo estn separados por una capa gruesa que

no conduce electricidad ni propaga los pulsos nervio-

sos, es el nodo atrioventricular quien tiene a su cargo

conducir los impulsos de la aurcula a los ventrcu-los. Cuando este ndulo es daado los ventrculos no

paran de bombear y el pulso baja. El paciente no se

muere pero llevar una vida de semiinvlido. Actual-mente se les implanta a los pacientes, con este caso,

un marcapasos que consiste en un generador que pro-

porciona un pulso mayor y puede seguir casi normal.

SONIDO EN MEDICINA

Las ondas son generadas por un movimiento ondu-

latorio. Por ejemplo: en el agua, aire por medio desonidos, etc. Las ondas se clasican en dos tipos:ondas mecnicas que son movimientos oscilatorios

de partculas materiales como las ondas de agua y

ondas electromagnticas, que son movimientos osci-

latorios del campo electromagntico, como las ondas

de radio, TV, luz

La frecuencia es el nmero de oscilaciones que ocu-

rren en la unidad de tiempo. Como el periodo se mide

en segundos, la frecuencia se mide en Hertz (Hz). Las

ondas se llaman transversales cuando el movimientooscilatorio se lleva a cabo en el plano perpendicular a

la direccin por donde se propaga la onda, mientras

que, se llaman ondas longitudinales, cuando la osci-

lacin se realiza en la direccin de su propagacin.

Un ejemplo de dispositivo de sonido es el estetos-

copio. Este consta de una campana que est abierta

o cerrada por un diafragma delgado, un tubo y las

salidas para los odos del mdico. Cuando la campanaest abierta acumula los sonidos del rea de contacto,

la piel que abarca hace las veces del diafragma. Lafrecuencia de resonancia es aqulla que permite la

mejor transmisin de los sonidos y depende, en este

caso, del tipo de piel, del material de la campana y de

la forma y medidas de ella. Un dispositivo que convier-

te energa elctrica en energa mecnica o viceversa

se llama transductor, de modo que un generador de

ultrasonido es simplemente un transductor.

El odo es el rgano que convierte a las ondas so-

noras en pulsos nerviosos. Se divide en tres partes:

odo externo (pabelln y canal auditivo), odo medi

(tmpano, martillo, yunque y estribo) y odo intern

(tres canales semicirculares, el vestbulo, la cocela

aproximadamente 30,000 bras nerviosas que conforman el nervio auditivo).

FRO Y CALOR EN MEDICINA

El calor y el fro son una parte muy importante e

nuestro organismo ms que nada por las funcione

metablicas. Tambin nos menciona el libro que,

calor y el fro desde que vivan nuestros antepasado

han sido muy tiles para la curacin de varias enfe

medades. Aunque todava no se sabe a ciencia cierta qu se deben ciertas reacciones del organismo baj

estos estmulos, lo que s se ha podido proporciona

es un avance en estas investigaciones y todo gracias

la ayuda de buenos equipos formados por mdicos, f

sicos y pacientes. Si preguntramos cul es la cienc

que se encarga de estudiar estos tipos de comporta

miento, podramos pensar, que se trata de una ram

de la fsica que se encarga de la medida de la tempera

tura. Hay que sealar que tambin existe la termogra

fa, que es la parte de la medicina que se encarga d

hacer un registro grco de la temperatura del cuerphumano. Cabe mencionar que, as como ya hablamo

de las ciencias que estudian el calor, tambin tenemo

a dos ciencias que estudian el fro: la criogenia y l

criociruga. La autora nos explica mediante un modelmolecular lo que fsicamente es la temperatura: la

molculas que componen la materia estn en mov

miento incesante, las cules tienen energa cintic

(dada por el movimiento) que puede transmitir a otra

mediante choques.

Si quisiramos aumentar la temperatura de u

cuerpo, sera necesario agregarle una mayor cantida

de energa cintica.

Ahora hemos llegado al momento de hablar del fr

donde encontramos a la criogenia, el lmite del fro l

encontramos en el cero absoluto o sea el cero en es

cala de grados Kelvin. Cuando se llega a este lmite s

dice que la energa cintica ha llegado a cero y qupor lo tanto, no hay movimiento. La temperatura pue

de medirse por medio de un termmetro. La doctor

Pia Barba habla acerca de una rama de la medicin

llamada criociruga que se usa principalmente en pa

cientes que presentan una enfermedad llamada Pa

kinson. Esta afecta una parte del tlamo y se present

mediante movimientos incontrolables de las extrem

dades (piernas y brazos). Aunque se pensaba que er

muy difcil de contrarrestar puesto que afecta al siste

ma nervioso, sin embargo, se encontr que, por med

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MEDICINA NUCLEAR

La radioactividad, es uno de los fenmenos fsicos

utilizados en medicina, se le conoce como med

nuclear. Las reacciones nucleares no cuentan con

estructura estable. Su composicin puede ser afec

por rayos alfa (+), beta (-) o gamma (0). La activ

de una muestra de material radiactivo es ms bie

proporcin en que sus ncleos se van desintegra

Podemos presentar una ecuacin para la radioa

dad que es: R=d.C./dt(N=nmero total de ncleos

unidad es el Curie (Ci) que equivale a 3.7X10 *10

integraciones por segundo. Un foto multiplicador

detector adecuado para medir radiacin gamma,

es la ms usada en medicina nuclear.

BIOMATERIALES

stos pueden denirse como materiales biolgicomunes as como piel, madera, o cualquier elem

que reemplace la funcin de los tejidos o de los

nos. La biomecnica se dedica a estudiar la mec

y dinmica de un tejido u rgano. Los requisitos

debe cumplir un biomaterial es: ser biocompatibl

txico, buena resistencia, tiempo de fatiga adecu

densidad y adecuado diseo de ingeniera, ser re

vamente barato. Pueden ser de metal, cermica,

mricos y compuestos de ellos.

COMENTARIOS

Quiero hacer notar que me llam la atencin s

bro, porque me parece un muy buen trabajo el

desempean los fsicos mdicos. Sin su interven

no podramos tener tantos aparatos y tanta tecn

ga como para atender a pacientes con enfermed

bastante graves o bien enfermedades simples y

fciles de curar, incluso para saber si nuestro o

nismo est funcionando adecuadamente. Tambi

llam la atencin de este libro porque lo primero

le fue la presentacin de la autora, en que se bas

el hecho de que su padre sufri un accidente y d

observacin de los aparatos que le servan. Creo

todos tenemos una razn por la cual hacemos

As es como yo escog este libro porque lo que

me gusta es la medicina. Me agrad como era su

rracin pues algunos temas lograban que mi aten

se concentrara en lo que estaba leyendo. Aunqu

gunos, sinceramente, no les entenda. Tal es el

del tema la luz en medicina. Ya que falt un

de explicacin ms desarrollada, razn por la cua

me quedaron claras muchas cosas, debido a qu

de la criociruga, se puede extraer del tlamo, la causa

de la afeccin. Esto se lleva a cabo a temperaturas

muy bajas de hasta -82 C.

FLUIDOS

La materia se puede clasicar en tres grupos: sli-dos, lquidos y gases. A los lquidos y gases se les

llama tambin uido puesto que si los introducimosen un tubo, ambos tienden a uir. Gracias a esto loslquidos y gases cambian de forma mientras que los

slidos no. Algunas veces, nos hemos de haber pre-

guntado qu es una atmsfera: es la presin que sen-

timos debido a la existencia de la atmsfera terrestreal nivel del mar, o sea que es el peso de la atmsfera

que rodea la Tierra por cada metro cuadrado de su

supercie, lo cual equivale a 1.013X10*5N/m2. Estadenicin le da ms sentido al hecho de que, cuandosalimos del agua, conforme vamos saliendo nos sen-

timos ms pesados. Es porque la presin atmosfrica

se hace mayor a causa de que nuestros poros absor-

ben el agua. Tambin hemos de preguntarnos por qu

es que no nos deformamos o sufrimos un aplasta-

miento, pues debido a que el cuerpo ejerce una pre-

sin muy parecida a la del agua. Hacemos una suma

de las presiones y, por lo tanto, se anulan. Es por eso

que no morimos aplastados.

LUZ

Los experimentos de destacados cientcos esta-blecen que la luz puede presentarse de dos formas,

como onda y, a veces, como partcula. La velocidad

con que viaja la luz es de 300,000,000 m/s y se re-

presenta con la letra: C. Cuando pasa luz por una

barra de vidrio o de plstico pero con un dimetro

pequeo, se produce una reexin interna si la barrase dobla o se encorva. A esto se le llama pipas de luz

o bra ptica.

La energa de la luz absorbida se puede manifes-

tar como calor, as es como se usa la luz infrarroja

en medicina para calentar tejidos. Cuando un fotn

es absorbido, es emitido otro fotn aunque el segun-

do de menor energa. A esta propiedad se le llama

uorescencia y es la base de los tubos de luz uo-rescentes. Cuando hablamos de luz visible se cono-

ce como fotometra, pero si se trata de luz invisible,

generalmente se habla de radiacin o de radiacin

UV. La luz es una onda electromagntica o sea que

se compone de un campo elctrico y otro magntico,

ambos perpendiculares.

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lectura resultaba confusa. Me gustara que se hicie-

ra una obra de la fsica en la medicina mucho ms

amplia porque creo que es un tema muy bonito y que

realmente valdra la pena extenderlo. Dice, al nal dela obra, la autora; que es un libro que tiene mucha

utilidad para la sociedad y creo que usted, Doctora,

ha de sentirse muy bien al haber publicado un trabajo

que realmente ayuda a la sociedad. Quisiera sugerir

la posibilidad de incluir ms imgenes a su escrit

para que sea un poco ms entendible y algunos con

ceptos un poco ms explcitos. En general, me gust

muchsimo su trabajo, sobre todo el tema de medicin

nuclear y biomateriales, pues son temas muy bueno

sobre todo para el mundo actual.

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