Luz - Biofisica médica

Luz y Ondas Electromagnéticas
La definición más general establece que la onda consiste en una perturbación que se
propaga en el espacio y en el tiempo. Esa perturbación transporta energía sin transportar
materia.
La perturbación de una magnitud física consiste a menudo en una variación periódica y
sobre todo oscilatoria (repetición entre valores extremos opuestos) por lo que, en
particular, la onda se considera como la propagación de una vibración originada en un
punto.
Existe una amplia variedad de magnitudes físicas cuya oscilación con el tiempo se
propaga en el espacio constituyendo ondas. Por ejemplo, los cambios de presión
explican las ondas sonoras y las modificaciones en los campos electromagnéticos
caracterizan las ondas electromagnéticas.
Aunque todas las ondas tienen unas características generales comunes podemos ver
algunos aspectos que permiten agruparlas en clases distintas. Cada uno de ellos da lugar
a un determinado tipo de onda.
·
Así, por ejemplo, atendiendo a su NATURALEZA la onda puede necesitar o no
de un medio material para su propagación, esto las agrupa respectivamente en ONDAS
MECÁNICAS o MATERIALES (ejemplo sonido, ondas en cuerdas...) y en ONDAS
ELECTROMAGNÉTICAS (la luz se puede propagar en el vacío).
·
Dependiendo de cómo se generan, es decir de la forma de oscilar en el origen,
tendremos ONDAS PERIÓDICAS o NO PERIÓDICAS.(son aquellas ondas que
muestran periodicidad respecto del tiempo, esto es, describen ciclos repetitivos, cuando
proceden de una fuente que vibra periódicamente. En una onda periódica se cumple que
puede ser descrita por un modelo matemático, como la onda armónica sinusoidal. Las
ondas no periódicas son aquellas cuya periodicidad no sigue ningún tipo de ciclo. Son
ondas que se dan aisladamente. Las ondas aisladas se denominan también pulsos.
ONDAS TRANSVERSALES y LONGITUDINALES
Si las partículas del medio en el que se propaga la perturbación vibran
perpendicularmente a la dirección de propagación las ondas se llaman transversales. Si
vibran en la misma dirección se llaman longitudinales.
LUZ:
La ciencia que estudia las principales formas de producir luz, así como su control y
aplicaciones, se denomina óptica.
La luz se define como la superposición de un gran número de ondas cuya vibración
eléctrica está orientada al azar, o la energía electromagnética radiante que puede
ser percibida por el ojo humano.
Principales características, efectos y propiedades de la luz
El estudio de la luz revela una serie de características y efectos al interactuar con la
materia.
1) Velocidad finita: Velocidad de la luz
Se ha demostrado teórica y experimentalmente que la luz tiene una velocidad finita. La
primera medición con éxito fue hecha por el astrónomo danés Roemer en 1676 y desde
entonces numerosos experimentos han mejorado la precisión con la que se conoce el
dato. Actualmente el valor exacto aceptado para la velocidad de la luz en el vacío es de
299.792.458 m/s
La velocidad de la luz al propagarse a través de la materia es menor que a través del
vacío y depende de las propiedades dieléctricas del medio y de la energía de la luz. La
relación entre la velocidad de la luz en el vacío y en un medio se denomina índice de
refracción del medio
Se denomina índice de refracción al cociente entre la velocidad de la luz en el vacío y la
velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula. Se simboliza con la letra n y se
trata de un valor adimensional.
n=c/v
c: la velocidad de la luz en el vacío
v: velocidad de la luz en el medio cuyo índice se calcula (agua, vidrio, etc.).
2) Refracción
Es el cambio brusco de dirección que sufre la luz al cambiar de medio. Este fenómeno
se debe al hecho de que la luz se propaga a diferentes velocidades según el medio por el
que viaja. El cambio de dirección es mayor, cuanto mayor es el cambio de velocidad, ya
que la luz prefiere recorrer las mayores distancias en su desplazamiento por el medio
que vaya más rápido, (principio de Fermat, que indica que la trayectoria de la luz es
aquella en la que los rayos de luz necesitan menos tiempo para ir de un punto a otro). La
ley de Snell relaciona el cambio de ángulo con el cambio de velocidad por medio de los
índices de refracción de los medios.
(Fórmula simple utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la
superficie de separación entre dos medios de índice de refracción distinto. La ley de
Snell dice que el producto del índice de refracción por el seno del ángulo de incidencia
es constante para cualquier rayo de luz incidiendo sobre la superficie separatriz de dos
medios. Aunque la ley de Snell fue formulada para explicar los fenómenos de refracción
de la luz se puede aplicar a todo tipo de ondas atravesando una superficie de separación
entre dos medios en los que la velocidad de propagación la onda varíe.
Como la refracción depende de la energía de la luz, cuando se hace pasar luz
blanca o policromática a través de un medio no paralelo, como un prisma, se
produce la separación de la luz en sus diferentes componentes (colores) según su
energía, en un fenómeno denominado dispersión refractiva. Si el medio es paralelo,
la luz se vuelve a recomponer al salir de él.
Ejemplos muy comunes de la refracción son la ruptura aparente que se ve en un lápiz al
introducirlo en agua o el arco iris.
Reflexión interna total (Ángulo límite)
al fenómeno que se produce cuando un rayo de luz, atravesando un medio de
índice de refracción n más grande que el índice de refracción en el que este se
encuentra, se refracta de tal modo que no es capaz de atravesar la superficie entre
ambos medios reflejándose completamente.
Cuando el ángulo de incidencia es mayor o igual al ángulo crítico , la luz no puede
refractarse y se refleja totalmente en la frontera. Los ángulos del dibujo corresponden a
la frontera aire-agua. los rayos dibujados en verde están en reflexión total.
Un rayo de luz propagándose en un medio con índice de refracción incidiendo con un
ángulo sobre una superficie sobre un medio de índice con
puede reflejarse
totalmente en el interior del medio de mayor índice de refracción. Este fenómeno se
conoce como reflexión interna total o ángulo límite y se produce para ángulos de
incidencia mayores que un valor crítico cuyo valor es:
La reflexión es realmente total (100%) y sin pérdidas. Es decir, mejor que los espejos
metálicos (plata, aluminio) que solo reflejan 96% de la potencia luminosa incidente.
3) Difracción
Propiedad de la luz más evidente a simple vista es que se propaga en línea recta. Lo
podemos ver, por ejemplo, en la propagación de un rayo de luz a través de ambientes
polvorientos o de atmósferas saturadas.
La óptica geométrica parte de esta premisa para predecir la posición de la luz, en un
determinado momento, a lo largo de su transmisión.
De la propagación de la luz y su encuentro con objetos surgen las sombras. Si
interponemos un cuerpo opaco en el camino de la luz y a continuación una pantalla,
obtendremos sobre ella la sombra del cuerpo. Si el origen de la luz o foco se encuentra
lejos del cuerpo, de tal forma que, relativamente, sea más pequeño que el cuerpo, se
producirá una sombra definida. Si se acerca el foco al cuerpo surgirá una sombra en la
que se distinguen una región más clara denominada penumbra y otra más oscura
denominada umbra.
Sin embargo, la luz no siempre se propaga en línea recta. Cuando la luz atraviesa un
obstáculo puntiagudo o una abertura estrecha, el rayo se curva ligeramente. Este
fenómeno, denominado difracción, es el responsable de que al mirar a través de un
agujero muy pequeño todo se vea distorsionado o de que los telescopios y microscopios
tengan un número de aumentos máximo.
4) Interferencia
Las interferencias se producen cuando dos o más ondas se encuentran en una misma
región del espacio. En este caso, las ondas pueden anularse (se encuentran en
contraposición de fase; es decir, en estados de vibración complementarios -una cresta se
encuentra con un valle-) o reforzarse (están en fase).
Las interferencias de la luz son responsables, por ejemplo, de las irisaciones que se
observan en ocasiones en algunas burbujas o en manchas de aceite.
5) Reflexión y dispersión
Al incidir la luz en un cuerpo, la materia de la que está constituido retiene unos instantes
su energía y a continuación la reemite en todas las direcciones. Este fenómeno es
denominado reflexión. Sin embargo, en superficies ópticamente lisas, debido a
interferencias destructivas, la mayor parte de la radiación se pierde, excepto la que se
propaga con el mismo ángulo que incidió. Ejemplos simples de este efecto son los
espejos, los metales pulidos o el agua de un río (que tiene el fondo oscuro).
La luz también se refleja por medio del fenómeno denominado reflexión interna total,
que se produce cuando un rayo de luz, intenta salir de un medio en que su velocidad es
más lenta a otro más rápido, con un determinado ángulo. Se produce una refracción de
tal modo que no es capaz de atravesar la superficie entre ambos medios reflejándose
completamente. Esta reflexión es la responsable de los destellos en un diamante tallado.
Cuando la luz es reflejada difusa e irregularmente, el proceso se denomina dispersión.
Gracias a este fenómeno podemos seguir la trayectoria de la luz en ambientes
polvorientos o en atmósferas saturadas. El color azul del cielo se debe a la luz del sol
dispersada por la atmósfera. El color blanco de las nubes o el de la leche también se
debe a la dispersión de la luz por el agua o por el calcio que contienen respectivamente.
6) Polarización electromagnética
Polarizador El fenómeno de la polarización se observa en unos cristales determinados
que individualmente son transparentes. Sin embargo, si se colocan dos en serie,
paralelos entre si y con uno girado un determinado ángulo con respecto al otro, la luz no
puede atravesarlos. Si se va rotando uno de los cristales, la luz empieza a atravesarlos
alcanzándose la máxima intensidad cuando se ha rotado el cristal 90º respecto al ángulo
de total oscuridad.
Muchas gafas de sol y filtros para cámaras incluyen cristales polarizadores para eliminar
reflejos molestos
Espectro electromagnético
El espectro electromagnético está constituido por todos los posibles niveles de energía
que la luz puede tomar. Hablar de energía es equivalente a hablar de longitud de onda;
luego, el espectro electromagnético abarca, también, todas las longitudes de onda que la
luz pueda tener, desde miles de kilómetros hasta femtómetros. Es por eso que la mayor
parte de las representaciones esquemáticas del espectro suelen tener escala logarítmica.
El conjunto de todas las radiaciones electromagnéticas conocidas constituye un
espectro continuo de extraordinaria amplitud, que se extiende desde las ondas
radioeléctricas más largas hasta los rayos gamma más energéticos. En el espectro
electromagnético, las diferentes radiaciones se disponen en orden decreciente de
longitud de onda (lo que equivale a un orden creciente de frecuencia). La luz
visible por el ojo humano constituye una porción muy reducida del espectro
Es el resultado obtenido al dispersar un haz heterogéneo de radiación electromagnética
al hacerlo pasar por un medio dispersante y transparente a dicha radiación. También se
puede provocar la separación de las radiaciones de distintas frecuencias que componen
el haz al reflejarlo en una rejilla de dispersión de tallado adecuado.
Espectro visible
De todo el espectro, la porción que el ser humano es capaz de ver es muy pequeña en
comparación con las otras regiones espectrales. Esta región, denominada espectro
visible, comprende longitudes de onda desde los 380 nm hasta los 780 nm. La luz de
cada una de estas longitudes de onda es percibida por el ojo humano como un color
diferente, por eso, en la descomposición de la luz blanca en todas sus longitudes de
onda, por prismas o por la lluvia en el arco iris, el ojo ve todos los colores.
Si todas las longitudes de onda del espectro visible impactan al mismo tiempo sobre la
retina, se percibirá en la retina la sensación de blanco. Por otro lado, el negro tampoco
es un color, sino la ausencia del mismo, y esto puede ocurrir con una sustancia que
tenga la capacidad de absorber todas las longitudes de onda del espectro visible.
Cuando una onda de luz que contiene múltiples frecuencias choca contra un objeto, la
naturaleza de este determina lo que se absorberá o transmitirá., según la frecuencia que
sea afín y los átomos que conformen el cuerpo.
a) Colores primarios y secundarios:
La mezcla de todos los colores da lugar a la luz blanca, pero esta también puede
generarse por la mezcla de solo 3 colores, estos son los primarios ROJO, AZUL Y
BLANCO.
La mezcla de dos colores primarios se obtienen los secundarios
ROJO + VERDE = AMARILLO
ROJO + AZUL = MAGENTA
VERDE + AZUL = CYAN
Descripción de las Ondas Electromagnéticas NO ionizantes:
Se entiende por radiación no ionizante aquella onda o partícula que no es capaz de
arrancar electrones de la materia que ilumina produciendo, como mucho, excitaciones
electrónicas. Ciñéndose a la radiación electromagnética, la capacidad de arrancar
electrones (ionizar átomos o moléculas) vendrá dada, en el caso lineal, por la frecuencia
de la radiación, que determina la energía por fotón.
Así, atendiendo a la frecuencia de la radiación serán radiaciones no ionizantes las
frecuencias comprendidas entre las frecuencias bajas o radio frecuencias y el
ultravioleta aproximadamente, a partir del cual (rayos X y rayos gamma) se habla de
radiación ionizante. En el caso particular de radiaciones no ionizantes por su frecuencia
pero extremadamente intensas (únicamente los láseres intensos) aparece el fenómeno de
la ionización no lineal siendo, por tanto, también ionizantes.
Rayos UVA
Se producen por saltos electrónicos entre átomos y moléculas excitados.
El Sol es emisor de rayos ultravioleta, que son los responsables del bronceado de la piel.
Es absorbida por la capa de ozono, y si se recibe en dosis muy grandes puede ser
peligrosa ya que impiden la división celular, destruyen microorganismos y producen
quemaduras y pigmentación de la piel.
Radiación infrarroja
Es emitida por cuerpos calientes y son debidas a vibraciones de los átomos.
La fotografía infrarroja tiene grandes aplicaciones,:en la industria textil se utiliza para
identificar colorantes, en la detección de falsificaciones de obras de arte, en telemandos,
estudios de aislantes térmicos, etc.
En general, la longitud de onda donde un cuerpo emite el máximo de radiación es
inversamente proporcional a la temperatura de éste. De esta forma la mayoría de los
objetos a temperaturas cotidianas tienen su máximo de emisión en el infrarrojo. Los
seres vivos, en especial los mamíferos, emiten una gran proporción de radiación en la
parte del espectro infrarrojo, debido a su calor corporal.
Radiación de microondas
Son producidas por vibraciones de moléculas.
Se utilizan en hornos eléctricos. Esta aplicación es la más conocida hoy en día y en
muchos hogares se usan los "microondas". Estos hornos calientan los alimentos
generando ondas microondas que en realidad calientan selectivamente el agua. La
mayoría de los alimentos, incluso los "secos" contienen agua. Las microondas hacen
que las moléculas de agua se muevan, vibran, este movimiento produce fricción y esta
fricción el calentamiento. Así no sólo se calienta la comida, otras cosas, como los
recipientes, pueden calentarse al estar en contacto con los alimentos.
Ondas de radio
Son ondas electromagnéticas producidas por el hombre con un circuito oscilante.
Se emplean en radiodifusión, las ondas usadas en la televisión son las de longitud de
onda menor y las de radio son las de longitud de onda mayor. Las radio-ondas más
largas se reflejan en la ionosfera y se pueden detectar en antenas situadas a grandes
distancias del foco emisor. Las ondas medias se reflejan menos en la ionosfera, debido a
su gran longitud de onda pueden superar obstáculos, por lo que pueden recorrer grandes
distancias. Para superar montañas necesitan repetidores. Las ondas cortas no se reflejan
en la ionosfera, requieren repetidores más próximos. Se transmiten a cualquier distancia
mediante los satélites artificiales. Este tipo de ondas son las que emiten la TV, teléfonos
móviles y los radares.
Aplicaciones en Medicina: Radiaciones no ionizantes
La luminoterapia o fototerapia, en sentido estricto, debe entenderse como el empleo
terapéutico de la luz.
De gran interés terapéutico para nuestra especialidad, son la luz infrarroja, la luz
ultravioleta y la luz láser
Para las aplicaciones médicas de las radiaciones empleadas en fototerapia, hay que tener
en cuenta una serie de leyes y propiedades que rigen el comportamiento de las ondas
electromagnéticas, como son:
1. Ley del inverso del cuadrado de la distancia. Establece que la intensidad de una
radiación electromagnética que incide sobre una superficie determinada está en relación
inversa con el cuadrado de la distancia entre el foco emisor y la superficie. De este
modo en la medida que se separa el foco emisor de la superficie de tratamiento se va
perdiendo significativamente la energía.
2. Ley del coseno de Lambert. Establece que la máxima intensidad de la irradiación
sobre una superficie se obtiene cuando el haz incide perpendicularmente sobre ésta. Si
la incidencia no es perpendicular, por el fenómeno de reflexión la intensidad disminuye.
3. Ley de Bunsen-Roscoe. Se refiere a la importancia de un mínimo de intensidad para
obtener los efectos, y que esta intensidad está en relación inversamente proporcional
con el tiempo de aplicación para obtener la misma densidad de energía y por
consiguiente, los mismos efectos.
4. Ley de Grotthus-Draper. Indica que, desde el punto de vista de los efectos biológicos,
sólo es eficaz la radiación absorbida. De este modo en la metodología de tratamiento,
cuando se calcula una dosis se hace pensando en la energía que se va a absorber, por lo
que se evita a toda costa la reflexión, la dispersión en otros tejidos, se tiene en cuenta la
capacidad de transmisión o penetración, la longitud de onda utilizada. Todo esto para
llegar con la dosis requerida al tejido que queremos estimular.
Comportamiento óptico de los tejidos biológicos
Si bien la forma de realización de ambas depende de datos físicos, como la longitud de
onda de la radiación o el tamaño de las partículas tisulares, en la absorción tiene
importancia un factor adicional: la presencia de determinados pigmentos, elementos
cromóforos, como la melanina, hemoglobina, mioglobina, etc. Éstos van a marcar
claramente las diferencias de absorción de un tejido a otro. El grado de penetración de
una longitud de onda determinada dependerá de la absorción de estos pigmentos y de la
absorción competitiva de otros elementos celulares. No puede dejar de tenerse en cuenta
en este punto, que la absorción que muestran los tejidos biológicos a la luz varía con la
actividad metabólica de éstos.
Luminoterapia
1) Para la Depresión:
Exponerse 45 minutos diarios a una lámpara especial puede mejorar el ánimo
La exposición a una luz artificial de intensidad similar a la solar puede aliviar la
depresión de forma equiparable a la psicoterapia y a la medicación. Se aplica durante
una hora en el curso de la sesión de psicoterapia. La eficacia es inmediata, algo que no
conseguimos con el tratamiento cognitivo-conductual. Los pacientes notan que su
ánimo mejora durante una semana. Al séptimo u octavo día el efecto empieza a decaer y
se repite el ciclo
¿Cuál es la magia de esta luz artificial? Pues el engaño. El tratamiento pretende
modificar el reloj interno que regula los ciclos de actividad del organismo, que reside en
el cerebro y se activa por el estímulo lumínico. (a través del nervio óptico incide sobre
la Glándula Pineal y a través de ella incide regulando los niveles de serotonina) Cada
vez más trabajos científicos apoyan la teoría de que la disminución de las horas de sol
durante el otoño y el invierno propicia que ciertas personas desarrollen síntomas
depresivos y que su actividad decaiga, como si fueran osos en hibernación.
Así se definió un nuevo subtipo de alteración psiquiátrica, el trastorno afectivo
estacional o depresión estacional. Se estima que actualmente esta dolencia afecta a
entre un 3% y un 10% de la población de los países con cambios de estación bruscos,
como los nórdicos.
Mientras los depresivos típicos pierden apetito, peso y sueño, los 'estacionales' muestran
una necesidad exagerada de dormir y tienen tendencia a engordar, ya que sufren crisis
bulímicas, es decir, comen de forma compulsiva, especialmente alimentos de alto aporte
calórico, como dulces.
2) Para la hiperbilirrubinemia: Trastorno cuya característica es una cantidad excesiva de
bilirrubina en la sangre. Esta sustancia se produce cuando se destruyen los glóbulos
rojos. Debido a que es difícil para los bebés deshacerse de la bilirrubina, es posible que
ésta se acumule en su sangre, sus tejidos y fluidos corporales, trastorno que se
denomina hiperbilirrubinemia. Dado que la bilirrubina tiene un pigmento o coloración, la
piel y los tejidos del bebé se tornan amarillentos. A esto se le llama ictericia.
¿Cuáles son las causas de la hiperbilirrubinemia?
Durante el embarazo, la placenta excreta bilirrubina. Cuando el bebé nace, es su hígado
el que debe ahora cumplir con esa función. La ictericia fisiológica se presenta como una
respuesta "normal" a la capacidad limitada del bebé para excretar bilirrubina durante los
primeros días de vida. La ictericia relacionada a la deficiencia hepática puede estar
relacionada a una deficiencia hepática ocasionada por una infección u otros factores.
Aunque generalmente los bajos niveles de bilirrubina no son un problema, es posible
que grandes cantidades de esta sustancia afecten los tejidos del cerebro y provoquen
convulsiones y daño cerebral.

fototerapia
Dado que la bilirrubina absorbe la luz, la ictericia y los niveles elevados de
bilirrubina generalmente disminuyen cuando el bebé se expone a luces de
emisión espectral azul especiales. La fototerapia se administra durante todo el
día y la noche. Las fuentes luminosas más eficaces para degradar la bilirrubina
son aquellas que emiten luz en una gama de longitud de onda relativamente
estrecha (400 a 520 nm), con En estas longitudes de onda, la luz penetra la piel
bien y es absorbida al máximo por la bilirrubina. La luz Azul, verde, y turquesa
(el espectro azul verde) es considerada la más eficaz. La fototerapia convierte la
bilirrubina que está presente en los capilares superficiales y espacio intersticial a
isómeros solubles en agua que son excretables sin pasar por el metabolismo del
hígado. La fototerapia se parece mucho a una droga percutanea. Cuando la
fototerapia ilumina la piel, una infusión de fotones de energía, como moléculas
de una medicina (droga), es absorbida por la bilirrubina de la misma manera que
una molécula de medicina(droga) se une a un receptor.
3) Diatermia en tratamiento antiarrugas y celulitis:
Mediante la diatermia dirigimos un haz de energía de Radio Frecuencia al área de
aplicación siendo ésta absorbida por los tejidos con un alto contenido en agua. Esta
energía de Radio Frecuencia se refleja entre los límites de tejidos diferentes
(músculos/hueso) y rara vez penetra una profundidad de 2cm. A diferencia de otros
métodos de termoterapia, como la onda corta, la energía electromagnética de la
diatermia puede ser dirigida directamente sobre el tejido que se desea tratar,
minimizando de este modo el riesgo de sobrecalentamiento de los tejidos limítrofes.
La característica fundamental del tratamiento por este tipo de ondas electromagnéticas
es la profundidad, ya que atravesarán la piel y sobre todo el tejido graso sin perder
energía, cediendo toda su energía en las capas musculares subyacentes.
Los tejidos del cuerpo humano deben mantener una temperatura media de 37°C, por lo
que si provocamos un aumento de temperatura, el sistema neurovegetativo lo detectará
y provocará los mecanismos de termorregulación más inmediato es la vaso dilatación de
modo que el flujo de sangre aumenta, llevando la sangre caliente a otras zonas de
gradiente térmico más bajo.
Por consiguiente, el efecto terapéutico de la diatermia está basado en dos aspectos
fundamentales:
- La vasodilatación que facilita el movimiento de los agentes de la inflamación y el
aporte de agentes reparadores.
- El efecto que estimula la formación de nuevos tejidos.
-Proliferación de fibroblastos de producen colágeno, gracias al aumento de Heat Shock
Proteins en respuesta a la aplicación directa de calor (Aumento de proteínas del RER
implicadas en el correcto ensamblaje de la triple hélice de colágeno)
- La Radiofrecuencia produce un calentamiento profundo que afecta a la piel y tejido
graso subcutáneo. Dicho calentamiento va a favorecer el drenaje linfático, lo cuál
permitirá disminuir los líquidos y toxinas en el que se encuentran embebidos los
adipocitos del tejido afecto de celulitis. A su vez se producirá un aumento en la
circulación de la zona que permitirá mejorar el metabolismo tanto del tejido graso
subcutáneo como la mejora del aspecto de la piel acompañante. Y por último y más
importante la Radiofrecuencia provoca la formación de nuevo colágeno tanto en la piel
como en el tejido subcutáneo permitiendo que todo el tejido adquiera firmeza gracias a
la reorganización de los septos fibrosos y engrosamiento dérmico suprayacente. La
disminución de volumen se justifica tanto por la reducción del edema, como por la
compactación a través del tejido conectivo y queda por demostrar la hipótesis en la que
intervendría un tercer mecanismo en el que se produciría la ruptura o lisis de la
membrana que rodea a las células grasas contribuyendo a la reducción volumétrica.
4) Ultratermia Onda corta:
Su uso es exclusivamente médico. La frecuencia en que se emite este tipo de corriente
es de 10 millones de Hercios (10 Mhz.) por segundo, lo que provoca un considerable
efecto térmico, empleado en el tratamiento de multitud de patologías, principalmente
relacionadas con el tejido muscular. En su aplicación se emplea un electrodo a distancia,
interponiéndose entre éste y la piel una cámara de aire que hace aumentar la resistencia
al paso de la corriente y, por lo tanto, provoca una gran movilidad celular llamada
frotación. Con ésta, se aumenta la temperatura en las moléculas que contienen más
cantidad de agua (músculos).
En el fondo, es corriente eléctrica transformada en calórica. Es utilizada como antiinflamatorio, analgésico y relajante muscular. Se utiliza en articulaciones (pequeñas,
medianas y grandes) y en la columna cervical, dorsal y lumbar según diagnóstico
indicado
5) Esterilización por emisión UV:
El término ultravioleta o luz "UV", como usualmente se refiere, es uno de los medios
probados para tratar aguas contaminadas biológicamente. Esta simple y segura
tecnología es conveniente para pequeños flujos residenciales, así como también grandes
flujos en proyectos comerciales e industriales. El ultravioleta es una región de energía
del espectro electromagnético que yace entre la región de radiografía y la región visible.
UV por sí misma yace en las gamas de 200 nanómetros a 390 nanómetros. UV-C u onda
corta ultravioleta ocurre entre 200 y 295 nm y es donde más ocurre el efecto germicida.
La óptima acción UV germicida ocurre en 265 nm.
Estas lámparas UV son similares en el diseño a lámparas fluorescentes estándares con
unas pocas diferencias notables. Las lámparas UV típicamente se fabrican con cristal
duro de cuarzo a diferencia de cristal suave encontrado en lámparas fluorescentes. Este
cuarzo permite una transmisión de energía radiada UV de 90%. Las lámparas
fluorescentes también contienen un revestimiento delgado de fósforo que convierte el
UV a la luz visible.
Los microorganismos comprenden una variedad amplia de estructuras únicas y pueden
agruparse en cinco grupos básicos: bacterias, virus, hongos, protozoarios y algas. En
términos simplistas, un microorganismo se constituye de la pared de célula, membrana
citoplásmica y el material genético de célula, ácido nucleico. Es el material genético o
DNA (ácido desoxirribonucleico) blanco para la luz UV. Como UV penetra la pared de
célula y membrana citoplásmica, ocasiona una reestructuración molecular de DNA del
microorganismo que así lo previene de reproducirse. Si una célula no puede
reproducirse, se considera muerta.
Debido a la construcción individual de célula, niveles diferentes de energía UV se
requieren para la destrucción. Las lámparas UV emiten sobre 90% de su energía
radiante en 253.7 nm, que es muy cerca del pico eficiencia germicida de 265 nm.
6) Láser: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, Amplificación de
Luz por Emisión Estimulada de Radiación
El láser es un dispositivo electrónico que amplifica un haz de luz de extraordinaria
intensidad. Se basa en la excitación de una onda estacionaria entre dos espejos, uno
opaco y otro traslúcido, en un medio homogéneo. El fenómeno de emisión estimulada
de radiación, enunciado por Einstein constituye la base de la tecnología empleada en la
fabricación de dispositivos láser. Surgió, así, en los años sesenta, el denominado láser,
amplificación de la luz por la emisión estimulada de radiación).
El fundamento del láser: la emisión estimulada
El átomo está integrado por un núcleo, formado por un conjunto de protones y
neutrones, y por una serie de electrones emplazados a determinada distancia, alrededor
del núcleo. Los electrones del átomo, cuya energía depende de su distancia al núcleo,
pueden encontrarse en estado excitado —con una energía superior a la normal— o en
reposo. En el estado excitado, el electrón almacena una determinada proporción de
energía.
En virtud del llamado proceso de absorción, cuando un fotón choca con un electrón no
excitado, puede hacer que pase al estado de excitado. Habitualmente, un electrón que
resulta excitado, al cabo de un tiempo pasa nuevamente al estado de reposo, emitiendo
al pasar un fotón. Este fenómeno, conocido como emisión espontánea, es el que tiene
lugar, por ejemplo, en el Sol o en las bombillas. Ahora bien, un electrón puede ser
inducido a liberar su energía almacenada. Si un fotón pasa al lado de un electrón
excitado, éste retorna al estado no excitado a través de la emisión de un fotón de luz
igual al que pasó junto a él inicialmente. Este proceso se conoce como emisión
estimulada y constituye el fundamento del láser.
La luz normal y el rayo láser
Las tres características que diferencian el rayo láser de la luz del Sol o de la generada
por una bombilla, es que aquél es un haz de luz monodireccional, monocromático y
coherente.
En cuanto a la característica del monocromatismo, el color de una luz está en función de
su frecuencia; si todas las ondas poseen la misma frecuencia, poseen también el mismo
color. La luz de una bombilla tiene múltiples frecuencias, dependiendo del filamento
que se haya empleado en su construcción. Por el contrario, en un láser, la fuente de luz
proviene de un gas o de un sólido muy purificado y los átomos tienen idénticos niveles
energéticos. Como resultado, los fotones generados poseen idéntica energía y
frecuencia.
Las ondas electromagnéticas son señales alternas, es decir, cambian constantemente de
valor. Dado que en la luz normal las ondas no están en fase, una proporción elevada de
su energía se pierde, puesto que unas señales se anulan con otras. Por el contrario, en el
láser, todas las ondas poseen la misma fase y la energía resultante es la máxima posible,
puesto que no se anula ninguna onda. Éste es el sentido del término coherente.
Componentes del láser
a) El láser está formado por un núcleo, que suele tener forma alargada, donde se
generan los fotones. El núcleo puede ser de rubí, o un tubo de vidrio que contiene gases,
por lo general dióxido de carbono o la mezcla helio-neón, o sea, son materiales que
poseen electrones fácilmente excitables y que no emiten inmediatamente de forma
espontánea, sino que pueden quedar excitados durante un tiempo mínimo. Es
precisamente este pequeño intervalo de tiempo el que se necesita para que los electrones
produzcan emisión estimulada, no espontánea.
b) Junto al núcleo se halla el excitador, un elemento capaz de provocar la excitación de
electrones del material que se halla en el núcleo, a partir de una lámpara de destellos.
c) El tercer componente del láser son dos espejos paralelos emplazados en los extremos
del núcleo. Uno de ellos es reflectante, mientras el segundo es semirreflectante, es decir,
permite el paso de una parte de la luz que le llega.
Aplicaciones en Medicina
-Los rayos láser tienen múltiples aplicaciones en diferentes áreas médicas, entre ellas la
cirugía. Existen bisturís de luz, que emite que un rayo láser, que corta con mayor
precisión y con menor brote de sangre.
-Extirpación de lunares con la ayuda de rayos láser. El rayo penetra cerca de un
milímetro y cauteriza los vasos sanguíneos haciendo que el color desaparezca
gradualmente. Las glándulas sudoríparas, células epidérmicas y folículos pilosos no son
perjudicados.
-Coagulación en pequeños vasos sanguíneos (puntos oscuros) cerca del nervio óptico en
operaciones de ceguera. De no ser así, los vasos proliferan generando hemorragias,
fibrosis, cicatrización, visión altamente deteriorada y eventual ceguera.
-Destrucción de tumores sin comprometer al tejido sano.
-Destrucción de cálculos en la vesícula.
7) Resonancia Magnética:
La Resonancia Magnética (RM) es una herramienta de diagnóstico por imagen que se
basa en las ondas de radiofrecuencia emitidas por los protones del tejido examinado,
luego de ser expuestos a un campo magnético. La señal que emite cada protón es
capturada y procesada por avanzados programas computacionales, transformándola en
imágenes de alta calidad. A diferencia de los equipos de rayos convencionales, el
escáner y la medicina nuclear, ésta no emite radiaciones.
Una resonancia magnética ayuda a detectar y tratar precozmente una enfermedad.
Proporciona información detallada rápidamente y puede reducir la necesidad de ciertas
cirugías de diagnóstico, como lesiones traumáticas, trastornos del cerebro y del sistema
nervioso, cáncer y problemas musculares u óseos.
Funcionamiento
Para producir imágenes sin la intervención de radiaciones ionizantes (rayos gama o X),
la resonancia magnética se obtiene al someter al paciente a un campo electromagnético
con un imán de 1.5 Tesla, equivalente a 15 mil veces el campo magnético de nuestro
planeta. Además de afectar la carga positiva de los protones, cambiándola a negativa; el
electromagnetismo también genera una gran cantidad de calor, por lo cual estos aparatos
cuentan con sistemas refrigerantes.
Este poderoso imán atrae a los protones que están contenidos en los átomos de
hidrógeno que conforman los tejidos humanos, los cuales, al ser estimulados por las
ondas de radio frecuencia, salen de su alineamiento normal. Cuando el estímulo se
suspende, los protones regresan a su posición original, liberando energía que se
transforma en señales de radio para ser captadas por una computadora que las
transforma en imágenes, que describen la forma y funcionamiento de los órganos.
En una pantalla aparece la imagen, la cual es fotografiada por una cámara digital.
Contraindicaciones
Generalmente no se puede someter a una resonancia magnética si su cuerpo tiene:
Un implante de un dispositivo electrónico, como marcapasos, clips quirúrgicos, alguna
válvula cardíaca artificial o implantes auditivos metálicos.
Embarazo.
Funcionamiento
Se pueden colocar pequeños dispositivos, llamados espirales, en la cabeza, el brazo o la
pierna u otras áreas que se vayan a estudiar. Estos dispositivos ayudan a enviar y recibir
las ondas de radio y mejorar la calidad de las imágenes.
Durante la RM, el técnico que opera la máquina vigilará a la persona desde un cuarto
contiguo. Generalmente, se necesitan varias series de imágenes, cada una de las cuales
toma de 2 a 15 minutos. Dependiendo de las áreas que se vayan a estudiar y el tipo de
equipo, el examen puede tomar una hora o más.
Riesgos
Las IRM no involucran radiación ionizante y hasta el momento no ha habido reportes
documentados de efectos secundarios significativos en el cuerpo humano a causa de los
campos magnéticos y de las ondas de radio.
La persona que opera la máquina vigila la frecuencia cardíaca y la respiración, en la
medida de lo necesario.
Algunas personas se han lesionado en las máquinas para tomar IRM por no haberse
despojado de los objetos metálicos de sus ropas o porque otras personas dejaron objetos
de metal en el cuarto.