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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
Cmo citar? Fascculo completo Ms informacin del artculo Pgina de la revista
Acta Universitaria,
ISSN (Versin impresa): 0188-6266
Universidad de Guanajuato
Mxico
www.redalyc.orgProyecto acadmico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto
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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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30 Suplemento Vol. 16 2006 2do. Concurso Leyendo la Ciencia
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.