BIOFIZIC MEDICAL Biofizica medical cuprinde studiul i aplicarea legilor fizicii n biologie i medicin. Biofizica fenomenele fizice implicate n funcionarea sistemelor biologice, fiind o tiin care utilizeaz tehnici i concepte fizico-chimice pentru cercetarea fenomenelor lumii vii. Biofizica folosete aproape toate domeniile clasice i moderne ale fizicii: - Biomecanica diferitele tipuri de locomoie animal pn la motilitatea celular - Bioelectricitatea ansamblul fenomenelor electrice din lumea vie, la nivel celular, tisular i de organ - Biotermodinamica i bioenergetica generarea, stocarea, conversia energiei la nivel celular i problemele energetice ale sistemelor biologice la nivel supraindividual - Biocibernetica mecanismele reglrii i transmiterii de informaii n sistemele biologice - Radiobiologia fenomenele ce au loc la interaciunea radiaiei cu materia vie Fenomenele fizice stau la baza funcionrii mecanismelor biologice I. BIOFIZICA MOLECULAR

Materia este compus din particule distincte numite atomi. Molecula reprezint particula cea mai mic a oricrui corp, ce are nsuirile caracteristice ale substanei respective. n cadrul biofizicii moleculare se studiaz fenomene termice, mecanice, de energie superficial, de atracie intermolecular, etc. a) Micarea Brownian Micarea brownian (numit dup botanistul Robert Brown) este o micare spontan, complet haotic i dependent de temperatura mediului, a unor particule aflate ntr-o suspensie coloidal sau dispersie gazoas. Moleculele lichidului aflate n permanent micare, ciocnindu-se de o particul solid, i transmit acesteia o cantitate de micare oarecare. Dac particula aflat n suspensie n lichid are dimensiuni mari, numrul moleculelor de lichid care acioneaz asupra ei din toate direciile este de asemenea mare, atunci i aciunea lor se compenseaz practic meninnd corpul ntr-o stare de nemicare aparent. Dac particula este mic, echilibrul nu se mai realizeaz, astfel particula este pus n micare. Deci micarea brownian are loc sub influena micrilor dezordonate ale moleculelor lichidului. Caracteristica principal a micrii browniene este neregularitatea. Micarea brownian este condiionat de energia cinetic a particulelor, viteza lor fiind micorat fa de cea a moleculelor libere, din cauz c particulele n micare brownian sunt de milioane de ori mai mari dect moleculele obinuite. b) Coeziunea Moleculele aceluiai corp se atrag ntre ele n virtutea unei fore numit coeziune. n toate strile de agregare moleculele exercit unele fa de altele aceast for de atracie. Conform legilor atraciei electrostatice orice strile de agregare a materiei sunt datorit distanei dintre molecule. Asfel : substanele solide avnd distana dintre molecule mai mic au fora de coeziune mai mare la substanele lichide distana intramolecular este mai mare, deci fora de coeziune este mai mic gazele au moleculele foarte ndeprtate deci coeziunea este foarte mic

Datorit dependenei strii de agregare de distana dintre molecule, se poate folosi n practic, de ex. pentru a avea CO2 lichid se comprim CO2 gazos la 70 atmosfere deci se micoreaz de 70 ori distana dintre molecule mrindu-se coeziunea iar substana gazoas devine lichid. Distana pn la care se poate exercita coeziunea este limitat de raza aciunii moleculare numit sfera de aciune molecular. c) Adeziunea Adeziunea este fora care ia natere ntre moleculele superficiale a dou corpuri diferite puse n contact. La contactul ntre un corp solid i unul lichid cel mai des este cazul cnd lichidul ud solidul (ap sticl). O pictur de ap rmne de ex. lipit de sticl dei greutatea ei ar trebui s o fac s se rostogoleasc i s cad. n acest caz fora de adeziune este mai mare ca fora de coeziune, pentru c adeziunea a mpiedicat meninerea corpului lichid n forma iniial i a produs desprirea unor picturi din masa lichidului. O pictur de ap pe o sticl nu rmne sferic ci se turtete, fiindc moleculele plcii atrag puternic pe cele ale apei. n cazul lichidelor n care coeziunea dintre molecule este mai puternic (ex. mercurul), atunci lichidul respectiv nu mai ud sticla, adeziunea dintre mercur i sticl fiind mic. Un alt caz de adeziune este cel al lichidelor n vase. Observnd apa dintr-un vas, se constat c suprafaa ei este un plan orizontal, dar n apropiere de pereii vasului apa se ridic datorit faptului c un strat de molecule ader la sticl, prin coeziune acest strat atrage altul, i n continuare. Dac n vas se afl mercur adeziunea nu predomin, iar coeziunea d form concav suprafeei. d) Tensiunea superficial a lichidelor din organism Suprafaa de separare dintre dou medii are caracterul unei membrane elastice. Lichidele din organism fiind n general soluii apoase, au o tensiune superficial mai mic dect a apei curate. Suprafaa lichidelor organice din celulele i capilarele corpului este foarte mare fa de volumul lor. Proteinele trebuie deci s fie concentrate la suprafaa acestor lichide n straturi monomoleculare, al cror rol are o importan deosebit pentru schimbul de substane. e) Capilaritatea Este fenomenul de ridicare n tuburi capilare a nivelului lichidului care ud vasul i de coborre a acestui nivel la lichidele care nu ud pereii vasului. Capilarele sunt tuburile care au lumenul mai mic de 1mm. n vasele comunicante cu un diametru destul de mare, lichidele au acelai nivel. Dac unul din vasele comunicante are dimensiuni capilare, atunci lichidul care ud vasul se urc n capilare mai mult ca n vasul cu diametrul mare. n biologie i medicin, capilaritatea este aplicat n fenomenele de ptrundere a lichidelor prin corpurile poroase, porii fiind ca nite canale capilare care favorizeaz adeziunea lichidelor. Ex. emboliile gazoase: ntr-un capilar coloana de lichid este greu pus n micare chiar exercitndu-se asupra ei o presiune, dac din loc n loc este ntrerupt de mici cantiti de gaz numite embolii gazoase. Asfel prezena aerului sau azotului n vasele capilare oprete circulaia din ele. Acest fel de embolii se produc de ex. cnd se deschid venele gtului unde presiunea sanvin este inferioar celei atmosferice i aerul este absorbit n vasele sangvine. f) Vscozitatea Lichidul n micare este compus din mai multe straturi care prin micarea lor determin o frecare interioar care constituie vscozitatea. Vscozitatea este o proprietate general a fluidelor i depinde de temperatur ( la temperatur sczut vscozitatea crete). Vscozitatea sngelui La temperatur normal vscozitatea este 3,8-5,5. Sngele fiind o suspensie, vscozitatea este cea a sistemelor heterogene, iar creterea ei depinde de volumul total al particulelor. Astfel prezena unei cantiti crescute de CO2 n snge are ca efect umflarea celulelorsangvine deci mrirea volumului lor total n consecin creterea vscozitii. De aceea sngele venos este mai vscos dect cel arterial. Vscozitatea mai crete n : HTA, consum de alcool, oboseal, etc. g) Difuziunea

2

Difuziunea este fenomenul de ptrundere a moleculelor unei substae printre moleculele alteia. Este caracteristic gazelor, lichidelor i solidelor. Difuziunea gazelor Experiment : umplnd un vas aezat cu gura n sus cu CO 2 i aeznd deasupra cu gura n jos un vas la fel de mare umplut cu H, cele dou gaze dei au densiti diferite, difuzeaz i se amestec, H trecnd jos i CO2 urcnd sus (dei CO2 este de 22 ori mai greu dect H). Cauza acestei difuziuni este micarea molecular a celor dou gaze. Viteza de difuziune variaz cu natura, presiunea i temperatura gazelor. Difuziunea gazelor n organism se face cu o vitez proporional cu coeficientul de solubilitate al gazului n lamela lichid prin care traverseaz. La temperatura corpului omenesc se obin urmtoarele valori: N =1, O=1,7, CO2 = 42. n cazul scimburilor respiratorii se observ c presiunea oxigenului descrete astfel: n atmosfer 152 torri, n alveole 99,8 torri, n artere 91 torri, i n esuturi aproape 0. Deci oxigenul va ptrunde din atmosfer n alveole, apoi n sngele venos i va difuza n esuturi unde va ntreine combustiile intratisulare. n cazul CO2 presiunea lui parial se micoreaz de la esuturi 53-76 torri, la sngele venos 41 torri, la aerul alveolar 40 torri, i la aerul atmosferic unde presiunea este aproape 0. deci acest gaz va difuza cu uurin de la esuturi spre atmosfer. Difuziunea lichidelor Experiment : ntr-un pahar cilindric cu ap distilat se introduce cu ajutorul unei pipete pe fundul paharului, o soluie concentrat de sulfat de cupru ( CuSO4) : soluia se aeaz pe fundul paharului deplasnd n sus apa distilat. Lichidul din pahar este alctuit din dou straturi separate, iar prin micarea paharului suprafaa de separare se onduleaz ca i cnd ar exista o membran separatoare. Lsnd paharul acoperit se observ c dup cteva ore dispare membrana de separaie, iar dup cteva zile va fi o soluie uniform n tot paharul. n acest experiment soluia de CuSO4 a difuzat n apa distilat. Legile difuziunii lichidelor: - viteza de difuziune variaz cu natura substanei care difuzeaz - viteza variaz cu starea cristaloid sau coloid a substanei - cantitatea de substan care difuzeaz n unitatea de timp depinde de concentraia soluiei examinate - cantitatea de substan care difuzez crete cu temperatura h) Osmoza Difuziunea lichidelor printr-o membran se numete osmoz, i se produce cnd cele dou lichide ud membrana de fiecare parte. Membranele prin care are loc difuziunea se clasific n : - membrane permeabile cu rol de barier, care opun o rezisten, dar permit trecerea apei, electroliilor i a unor molecule - membrane semipermeabile care n general sunt permeabile doar pentru ap, i pot fi : biologice sau artificiale, organice sau anorganice - membrane selective care permit trecerea numai anumitor substane Aparatul cu care se determin osmoza se numete osmometru i este format dintr-un vas de sticl al crui fund este o membran animal (vezic), iar n partea de sus se continu cu un tub de sticl. Osmometrul se umple cu ap n care s-a dizolvat de ex. o cantitate de zahr, i se aeaz vertical ntr-un cristalizator cu ap distilat. Dup un timp nivelul lichidului se urc n tubul osmometrului i la un moment dat se oprete. Urcarea apei din cristalizator n osmometru se face cu ajutorul unei fore care nvinge fora gravitaiei i care se numete presiune osmotic. Fenomenul se desfoar n dou etape: - un curent de lichid din cristalizator ptrunde n osmometru = endosmoz - dup un timp un curent de soluie de zahr iese din osmometru i intr n cristalizator = exosmoz. Deci osmoza const n trecerea solventului printr-o membran semipermeabil care separ dou medii cu concentraii diferite i are loc dinspre soluii diluate spre soluii concentrate pn la echilibrarea celor dou soluii. 3

Importana biologic a osmozei Osmoza intervine n multe procese fiziologice care au loc n interiorul plantelor i animalelor, jucnd un rol important n schimbrile dintre organisme i mediul lor de via, ntre celulele i mediul extracelular. OBS. O celul introdus ntr-o soluie izotonic nu va suferi nici o modificare a volumului, deoarece nu se produce nici un schimb de substan ntre soluie i citoplasm. Turgescena reprezint fenomenul de mrire a volumului unei celule prin ptrunderea apei n interiorul ei (endosmoz). Atunci cnd celulele se gsesc ntr-o soluie hipotonic, apa intr n celul cutnd s dilueze coninutul ei. Fenomenul invers, de micorare a volumului unei celule prin ieirea apei, atunci cnd se gsete ntr-o soluie hiperton se numete plasmoliz. Hemoliza: Dac celula este o hematie i se introduce ntr-o soluie hipotonic, ea se va umfla datorit ptrunderii apei, ns doar pn la o anumit limit, cnd se va rupe i n consecin va elibera hemoglobina trecnd n lichidul de suspensie. Fenomenul de rupere a hematiei se numete hemoliz iar volumul la care se rupe hematia se numete volum critic de hemoliz. n final celula moare, iar fenomenul se numete citoliz. OBS. Izotonia este o condiie important de care trebuie s se in cont atunci cnd se introduc cantiti de lichid n snge, fie n scop curativ (prin injecii intravenoase), fie n cazul conservrii sngelui. Pentru a nu se modifica echilibrul osmotic al serului sanguin, soluiile injectate trebuie s aib aceeai presiune osmotic. La animale, ca urmare a existenei substanelor coloidale (substane cu diametrul 1 100 m) apare o presiune coloid osmotic (oncotic). Formarea edemelor n strile patologice se explic prin dereglarea presiunii coloid osmotice. Membranele animale nu sunt perfect semipermeabile, deoarece las s treac i substanele cristaloide dizolvate, dar nu las s treac suspensiile coloidale. Aceast nsuire permite separarea substanelor sub form coloid de cele cristaloide, proces ce se numete dializ.

Realizarea dializei Soluia cu amestecul de coloizi i cristaloizi se introduce n vasul prevzut cu membran. Cristaloizii difuzeaz n curentul de ap curat, n timp ce coloidul este reinut. II. BIOFIZIC CELULAR Membrane biologice

4

Membranele biologice se definesc ca fiind ansambluri compuse din proteine i lipide care formeaz structuri continue bidimensionale, cu proprieti caracteristice de permeabilitate selectiv, prin care se realizeaz compartimentarea materiei vii. I. Structur i proprieti: Funciile pe care le ndeplinete membrana sunt urmtoarele: delimiteaz celula (organitele celulare) de mediul exterior; prezint permeabilitate specific pentru ioni i unele macromolecule; constituie locul unor reacii enzimatice. II. Compoziia biochimic a membranelor biologice Principalele componente ale membranelor biologice sunt: proteinele (60-80 %) confer funcionalitatea membranei. Ele intervin n transportul activ, ndeplinesc funcii enzimatice sau de receptori. lipidele (40-20 %) (resturile glucidice sunt ntotdeauna ataate proteinelor sau lipidelor) asigur funcia de barier a membranelor. alte componente minore (ioni, ap, transportori) (insuficient studiate cantitativ). III. Caracteristicile fizice ale membranelor biologice Fluiditatea membranelor mobilitatea lor. Transportul prin membranele biologice Transportul pasiv: Difuziunea simpl prin bistratul lipidic: un exemplu de difuziune simpl prin bistratul lipidic este ptrunderea substanelor liposolubile conform coeficientului de partiie ntre ulei i ap(cu ct coeficientul de partiie are valoare mai mare, cu att substana este mai liposolubil i ptrunde mai repede n celule) Difuziunea simpl mediat de polipeptide: un exemplu l constituie transportul ionilor prin polipeptide produse de microorganisme care sunt numite ionofori. Ionoforii produi de microorganisme sunt antibiotice (mpiedic dezvoltarea altor microorganisme). Ele sunt arme de aprare ale unor microorganisme mpotriva altora Difuzia facilitat: se produce de la o concentraie mai mare la una mai mic i se oprete n momentul egalizrii concentraiilor de cele dou pri ale membranei, dar substanele trec mult mai rapid (de aproximativ 100.000 de ori), dect ar fi de ateptat pentru dimensiunea i solubilitatea lor n lipide. Transportul activ Transportul activ se realizeaz cu consum de energie, de la o concentraie mic spre o concentraie mare. Ex : Pompa de Na+ i K+ se afl n plasmalema tuturor celulelor animale i este responsabil de: meninerea potenialului de membran controlul volumului ntreinerea transportului activ al aminoacizilor i glucidelor. regleaz volumul celular OBS. Peste o treime din necesarul de energie al celulei este consumat de aceast pomp, iar n celulele nervoase, care trebuie s-i refac potenialul de membran dup depolarizarea ce se produce la excitarea lor, se ajunge ca pn la 70 % din consumul energetic s revin pompei. 1. BIOMECANIC Mecanica studiaz formele cele mai simple de micare a materiei. Noiunea de micare, de deplasare a corpurilor cere existena unei poziii de unde ncepe micarea adic a poziiei e repaus. Cinematica studiaz micarea pe difeite traiectorii n raport cu timpul i independent de cauzele care provoac micarea. Dinamica studiaz micarea corpurilor legat de cauzele care o produc adic forele. Statica studiaz echilibrele corpurilor asupra crora acioneaz diferite fore, precum i mijloacele de ralizare a acestor echilibre. 5

1.1. Cinematica uman Locomoia uman se face sub form de mers, alergare sau sritur. Ea se caracterizeaz prin faptul c la un moment dat picioarele se ridic de la sol fie unul cte unul, fie amndou odat, ntr-o anumit faz a deplasrii. a) Mersul Se compune dintr-o serie de perioade de spijin al corpului pe un singur membru inferior, desprite de perioade de sprijin pe ambele membre inferioare. Faza de sprijin unilateral are loc n cea mai mare parte a timpului, adic atunci cnd corpu se sprijin pe un singur picior. Sprijinul dublu este atunci cnd piciarele se afl n acelai timp pe sol. n faza de sprijin unilateral se distinge: - pasul posterior cnd piciorul oscilant se afl n urma celui de sprijin - pasul anterior cnd piciorul oscilant se afl naintea celui sprijinit n deplasarea sa corpul uman execut i alte micri: oscilaiile verticale oscilaii transversale oscilaii longitudinale b) Alergarea Se caracterizeaz prin faptul c n nici un moment picioarele nu se afl pe sol amndou odat. La o anumit vitez apare un interval n care corpul nu are contact deloc cu solul. Alergarea se compune deci dintr-o serie de perioade de sprijin alternate prin perioade de suspensie. n alergare picioarele sunt n flexie. c) Sritura Const n deplasarea cu ambele picioare odat, fazele de sprijin al picioarelor pe sol fiind separate de aflarea concomitent a picioarelor n aer. d) Legile pailor - lungimea medie a pasului normal este mai mare la brbat(63 cm) dect la femeie(50) - la ambele sexe pasul drept este mai mare ca pasul stng - deprtarea lateral a picioarelor n timpul mersului este mai mic la brbai (11-12 cm) ca la femei (12-13 cm) - lungimea pasului crete cu frecvena pn la o caden de 75 pai pe minut; la o caden mai mare lungimea pasului scade - viteza mersului crete cu frecvena pailor pn la o caden de 85 pai pe minut; la o caden mai mare viteza descrete. 1.2. Dinamica corpului uman Ineria este o proprietate general a tuturor corpurilor. Legea ineriei sau legea fundamental a dinamici a fost formulat de Newton: un corp i pstreaz starea de repaus sau de micare rectilinie uniform, atta vreme ct aciunea alto corpuri nul oblig s-i modifice starea sa. Influena unor corpuri asupra altora se manifest cu ajutorul unor fore. Gravitatea este fora pe care o exercit pmntul asupra corpurilor din jurul lui. Astfel orice corp aflat sub influena gravitaiei n condiia n care nu intervin alte fore, cade spre pmnt. Centrul de greutate a oricrui corp se afl la intersecia a cel puin trei plane fa de care se compenseaz momentele forelor de gravitaie. La corpul uman centrul de greutate depinde de poziia corpului, a membrelor, de ncrcarea lor. Astfel se determin trei plane : unul orizontal, unul frontal i unul median antero-posterior, iar centrul de greutate se afl la intersecia acestor trei plane. 1.3. Statica corpului uman Statica studiaz echilibrul, adic starea n care se afl un corp solicitat de mai ulte fore carei anuleaz reciproc efectele. Astfel considernd echilibrul unui corp asupra cruia acioneaz numai gravitaia, se deosebesc: - echilibrul de suspensie cnd corpul este mobil n jurul unei axe de rotaie - echilibrul de sprijin cnd corpul se afl pe un plan cu care are contact prontr-o baz de susinere n oricare caz exist trei moduri de echilibru: stabil, nestabil i indiferent. 6

1.4. Prghiile Aciunea prghiilor se bazeaz pe echilibrul a dou fore: fora pasiv i fora activ. n corpul uman exist peste 200 de prghii osoase. Prghiile sunt de trei genuri: I, II, III, iar n corp se ntlnesc de cele mai multe ori prghii de genul III. Prghiile sunt: genul I sau de echilibru: trunchiul n picioare genul II sau de for: dinii incisivi i canini genul III sau de deplasare: antebraul n flexie cnd flexorii s contract pentru a-l ridica 1.5. Mecanica inimii Sngele circul n vasele sangvine fiind propulsat de inim n aparatul cardio-vascular, energia fiind transmis sngelui de contraciile inimii. Inima este principalul organ propulsor al sngelui. Circulaia este condiionat de contraciile rimice ale inimii, alternate cu relaxarea ei. n medie frecvena contraciilor inimii este 70/min la brbai i 80/min la femei, iar la copii frecvena este mai mare. 1.5. Mecanica vaselor sanguine Inima aruncnd intermitent la fiecare sistol o cantitate de snge n artere, ar trebui ca regimul de curgere prin vase ar trebui s fie i el intermitent. Dar datorit elasticitii vaselor sngele curge continuu i deci se mrete debitul sngelui n vase. Presiunea pe care contracia ventricular o d sngelui, se transmite cu o valoare din ce n ce mai redus cu ct se deprteaz de regiunea de propulsare(inima) spre periferie(capilare). Presiunea sngelui este n medie 120-130 torri n aort, 100-120 torri n carotid, jugular, femural, radial, i 70-90 torri n arterele mici. n capilare presiunea este 10-30 torri. n vene fenomenul este n sens invers, viteza de circulaie n vene crete pe msur ce sngele se apropie de inim. Presiunea mai depinde de fluiditatea sngelui. Presiunea arterial este una din cea mai important mrimi pentru controluli diagnosticul tulburrilor n funcionarea aparatului cardio-vascular. Metoda de determinare a presiunii arteriale se bazeaz pe echilibrarea acesteia cu ajutorul unei presiuni exterioare. Aceasta se realizeaz exercitnd o presiune prin esuturi asupra unei artere care trece pe un plan rezistent, pn se oprete circulaia n acel loc. Astfel se citete pe manometru presiunea exterioar necesar pentru a opri circulaia, i se consider c reprezint presiunea sistolic a sngelui n artera comprimat. Aparatele pentru msurat se numesc sfigmomanometre,tensiometre. Palparea arterei d la fiecare btaie a inimii, o senzaie caracteristic, datorit deformaiei elastice a arterei sub influena trecerii undei sanguine, numit puls. 1.6. Mecanica respiraiei Respiraia este actul reflex care procur oxigenul necesar organismului i mai ales muchilor care sunt cei mai mari consumatori de oxigen. Respiraia const dintr-o micare alternativ de mrire i micorare a volumului cutiei toracice, realizat n doi timpi: inspiraia i expiraia. Inspiraia este un fenomen activ care se face cu efort muscular, prin mrirea toracelui n diferite direcii. Prin urmare plmnii se dilat, presiunea se micoreaz astfel aerul ptrunde n alveole. Expiraia se face normal fr efort muscular, coastele se las n jos, diafragmul se relaxeaz. La expiraia forat particip muchii toracici i abdominali. 1.7. Mecanica contraciei musculare Musculatura - element activ care controleaz deplasarea structurilor osoase i micrile altor structuri. Micrile datorate muchilor se bazeaz pe capacitatea fibrelor musculare de a utiliza energia chimic procurat n procesele metabolice, de a se scurta i de a reveni la dimensiunile iniiale. Muchiul striat - alctuit dintr-un mnunchi (sute, chiar mii) de fibre musculare. Contracia fibrei musculare implic trei etape succesive: 1. excitaia fibrei; 7

2. cuplajul excitaie contracie; 3. contracia propriu-zis a fibrei. Tipuri de contracie. Muchiul dezvolt o for de contracie egal i de sens contrar forei creia i se opune. n funcie de mrimea acestei fore muchiul se poate scurta, alungi sau poate pstra aceeai lungime. Contracie izotonic - muchiul se contract contra unei fore exterioare constante (ridicarea unei greuti). Contracie neizotonic - fora variaz ca mrime - ntinderea unui resort. Contracie izometric - contracie n care lungimea muchiului nu se modific, dar tensiunea n el crete. Fora dezvoltat este egal cu cea care trebuie nvins (contracia postural sau pentru susinerea unui obiect). Muchiul nu efectueaz lucru mecanic. Contracia tetanic - Prin stimulare cu un impuls unic muchiul se contract sub forma unei secuse unice (intervalul ntre stimuli trebuie s fie mai lung dect timpul necesar contraciei i relaxrii); la stimulare repetitiv cu o anumit frecven, peste o limit dat, contraciile individuale fuzioneaz ntr-o contracie unic - contracie tetanic. 2. TERMODINAMIC Termodinamica se ocup cu studiul fenomenelor termice, a strilor de echilibru a sistemelor fizico-chimice. Pentru a caracteriza strile de echilibru, termodinamica opereaz cu o singur mrime, specific temperatura. Transportul cldurii n organism Organismul uman produce cldur care se transmite din centrul corpului spre suprafa, iar de aici spre mediul exterior. Cantitatea de cldur i temperatura din interiorul organismului difer de la un organ la altul. Cldura este transportat din locurile cu temperatura mai ridicat spre cele cu temperatura mai sczut prin conducie i convecie. Conductibilitatea termic a esuturilor este redus, mai ales a celor groase, astfel nct rolul principal n transportul cldurii l constituie sngele. Transmiterea cldurii prin intermediul sngelui este favorizat i de cldura lui specific mare, fiind aproximativ egal cu cea a apei Transmisia cldurii spre exterior se realizeaz prin conducie, convecie, radiere i evaporarea apei prin transpiraie. Transmiterea cldurii prin conducie, convecie i radiere reprezint aproximativ 70 80 % din totalul cldurii transmise mediului exterior, iar prin evaporare se cedeaz 20 30 % din aceasta. n condiii de efort fizic pierderea de cldur prin evaporare este de 6070 % din totalul cldurii. n cazul muncilor fizice grele corpul poate pierde 4 12 l ap prin evaporare, ceea ce reprezint o cedare considerabil de cldur. Din cauza aderrii unui strat de aer de circa 4 8 mm la suprafaa pielii, numit strat marginal, corpul se va opune cedrii cldurii prin curenii de convecie i conducie. Grosimea acestui strat scade atunci cnd corpul este n micare. 2.1. Msurarea temperaturii n funcie de starea corpurilor cldura se propag diferit: - n solide se propag prin conductibilitate trecnd de la un strat de molecule la cel vecin, ca nite lame elementare - n lichide se propag prin convecie adic prin cureni de lichid - n gaze se propag i prin convecie i prin radiaie Cnd se mrete energia termic a unui corp, acesta poate suferi unele transformri: modificri de volum, schimbri ale strii se agregare, transformri chimice.

8

Temperatura reprezint nivelul termic al unui corp, adic starea sa de nclzire sau rcire. Pentru msurarea nivelului termic se folosesc aparate numite termometre, iar unitatea de msur este gradul. 2.2.Temperatura corpului omnesc Se msoar cu ajutorul termometrului medical care are drept corp termometric mercurul. La nclzire mercurul din rezervor dilatndu-se prin energia termic cptat, trece n capilar. Temperatura se ia n axil de cele mai multe ori, se ine 8-10 min i se citete indicaia. Temperatura se mai poate lua bucal, rectal sau vaginal. n mod normal valorile medii sunt 37o axilar i 37,5o rectal. La copii nou nscui temperatura este mai mare dar coboar la normal dup cteva zile. Temperatura este influenat de activitatea muscular i nervoas, de temperatura exterioar, etc. n mod normal corpul omenesc i poate menine temperatura aproape constant chiar dac mediul ambiant are o temperatur variabil, aceasta fiind realizat cu ajutorul unor mecanisme fiziologice termoreglatoare. 2.3. Termoreglarea Cldura este rezultanta echilibrului dintre procesul de producere a energiei termice n organism i pierderile de cldur care se produc prin radiaie, evaporarea la nivelul pielii precum i evaporarea la nivelul mucoasei pulmonare. Termoreglarea se realizeaz prin: - reglarea producerii de cldur - reglarea pierderii de cldur Aceste dou procese se desfoar dup rapotrul dintre temperatura organismului i cea a mediului extern: - cnd n mediul extern temperatura este apropiat de cea corpului, pierderile de cldur se compenseaz prin furnizarea de cldur de ctre arderile din organism. - n mediile cu temperatur sczut, organismul lupt mpotriva frigului prin: haine clduroase i prin intensificarea combustiilor pentru producerea de cldur. - cnd teperatura extern este mare, organismul lupt prin procese de evaporare a apei (transpiraie). 2.4. Legile termodinamicii Principiul I = cantitatea de cldur schimbat de un sistem cu exteriorul, n cursul unei transformri ntre dou stri se regsete pe e o parte n lucrul mecanic realizat i pe de alt parte n variaia energiei interne a sistemului. Acest principiu reprezint conservarea energiei n cursul transformrii de stare. Aplicaie: Legea conservrii energiei este valabil n toate procesele, inclusiv n cazul sistemelor vii. Sursa principal de energie n organism o reprezint procesele de degradare a substanelor alimentare. Rolul principal l constituie reaciile de oxidare ale carbonului i hidrogenului (85%), reaciile de hidroliz (14%), neutralizri, hidratri, scindri moleculare etc (1%). Cedarea de energie de ctre organism se face sub form de lucru mecanic, cldur, evaporarea apei. Principiul II indic sensul unui proces termodinamic natural ,,trecerea cldurii de la un corp cu o anumit temperatur la altul cu o temperatur inferioar este un proces ireversibil,,. 3. BIOELECTRICITATE Electricitatea se ocup cu studiul fenomenelor electrice. 3.1. Electricitatea static Studiaz starea de electrizare i aciunile reciproce a corpurilor electrizate. Corpurile electrizate la fel se resping, iar cele electrizate de fel contrar se atrag. Un corp electrizat are o sarcin electric. O sarcin electric nu se creeaz i nici nu se pierde ci se transmite de la un corp la altul. 9

Corpurile care comduc cel mai bine electricitatea sunt: - metalele care sunt conductori de categoria I, pentru c deplasarea sarcinilor electrice nu este legat de schimbarea proprietilor chimice ale substanei. - electrolitele sunt conductori de categoria II, deoarece deplasarea sarcinilor este legat de modificri chimice. n jurul unui corp ncrcat electric, spaiul n care se constat aciunea forelor electrice se numete cmp electric. n studiul sarcinilor n stare de repaus acest cmp se numete cmp electrostatic. O sarcin se deplaseaz ntr-un cmp electrostatic datorit unor fore aplicate acestei sarcini, iar fiecare punct al cmpului poate fi caracterizat cu ajutorul unei funcii numite potenial. 3.2. Electricitate fiziologic Materia vie este caracterizat de modificarea nsuirilor ei n funcie de condiiile de mediu. Aceast nsuire se numete excitabilitate, iar factorii care provoac aceste modificri se numesc excitani. n dezvoltarea lor unele esuturi au cptat proprieti specifice ca contractilitatea, secreia, manifectate prin excitaie. Prin stimularea unui muchi se obine o contracie, astfel intensitatea care produce cea mai slab contracie a muchiului se numete intensitate liminar i exprim pragul excitaiei. Excitabilitatea electric a muchilor i nervilor se caracterizeaz prin doi parametri: - reobaza adic pragul fundamental, inensitatea minim a unui curent continuu care produce contracia muscular - cronaxia adic timpul minim nrcesar de producere a contraciei musculare utiliznd un curent cu o intensitate dubl cu cea a reobazei. 4. BIOACUSTIC Acustica studiaz anumite vibraii ale corpurilor materiale, care se reflect n simuri sub form de sunet. Urechea uman este sensibil pentru sunete alctuite din vibraii cu frecvena ntre 16 i 20000 perioade pe secund (heri). 4.1. Sunetul Sunetul este un fenomen fizic care stimuleaza simtul auzului. La oameni auzul are loc cand vibratiile de frecvente intre 15 si 20.000 de hertzi ajung la urechea interna. Hertzul, sau Hz, este unitatea de masura a frecventei egala cu o perioada pe secunda. Astfel de vibratii ajung la urechea interna cand sunt transmise prin aer, si termenul sunet este ceva restrictionat la astfel de unde care vibreaza in aer. Fizicienii moderni, insa, extind termenul pentru a include vibratii similare in medii lichide sau solide. Sunete de frecvente mai mari de 20.000 Hz sunt numite ultrasonice. In general, undele se pot propaga transversal sau longitudinal. In ambele cazuri, doar energia miscarii undei este propagata prin mediu; nici o parte din mediu nu se misca prea departe. O unda sonora, insa, este o unda longitudinala. In timp ce energia miscarii undei se propaga in exteriorul sursei, moleculele de aer care duc sunetul se misca in fata si in spate, paralel la directia de miscare a undei. Asadar, o unda sonora este o serie de compresii si extensii alternative ale aerului. Fiecare molecula da energia moleculei vecine, dar dupa ce unda sonora a trecut, fiecare molecula ramane in aceeasi pozitie ca la inceput. Amplitudinea Amplitudinea este caracteristica undelor sonore pe care o percepem ca volum. Distanta maxima pe care o unda o parcurge de la pozitia normala, sau zero, este amplitudinea; aceasta corespunde cu gradul de miscare in moleculele de aer ale unei unde. Cand gradul de miscare in molecule creste, acestea lovesc urechea cu o forta mai mare. Din cauza aceasta, urechea percepe un sunet mai puternic. O comparatie de unde sonore la amplitudine scazuta, medie, si inalta demonstreaza schimbarea sunetului prin alterarea amplitudinii. Aceste trei unde au aceeasi frecventa, si ar trebui sa sune la fel doar ca exista o diferenta perceptibila in volum. Amplitudinea unei unde sonore este gradul de miscare al moleculelor de aer din unda. Cu cat amplitudinea unei unde este mai mare, cu atat moleculele lovesc mai puternic timpanul urechii si sunetul este auzit mai puternic. Amplitudinea unei unde sonore poate fi exprimata in unitati 10

masurand distanta pe care se intind moleculele de aer, sau diferenta de presiune intre compresie si extensie ale moleculelor, sau energia implicata in proces. Cand cineva vorbeste normal, de exemplu, se produce energie sonora la o rata de aproximativ o suta de miime dintr-un watt. Toate aceste masuratori sunt extrem de dificil de facut, si intensitatea sunetului este exprimata, in general, prin compararea cu un sunet standard, masurat in decibeli. Caracteristici fizice: Orice sunet simplu, cum ar fi o nota muzicala, poate fi descrisa in totalitate, specificand trei caracteristici perceptive: inaltime, intensitate, si calitate (timbru). Aceste caracteristici corespund exact a trei caracteristici fizice: frecventa, amplitudine, si constitutia armonica, sau respectiv forma undei. Zgomotul este un sunet complex, o mixare de multe diferite frecvente, sau note care nu sunt legate armonic. Frecventa: Noi percepem frecventa ca sunete mai "inalte" sau sunete mai "joase". Frecventa unui sunet este numarul de perioade, sau oscilatii, pe care o unda sonora le efectueaza intr-un timp dat. Frecventa este masurata in hertzi, sau perioade pe secunda. Undele se propaga si la frecvente mari si la frecvente joase, dar oamenii nu sunt capabili sa le auda in afara unei raze relativ mici. Sunetele pot fi produse la frecvente dorite prin metode diferite. De exemplu, un sunet de 440 Hz poate fi creat activand o boxa cu un oscilator care actioneaza pe aceasta frecventa. Un curent de aer poate fi intrerupt de o roata dintata cu 44 de dinti, care se roteste cu 10 rotatii/secunda; aceasta metoda este folosita la sirena. Sunetul produs de boxa si cel produs de sirena, la aceeasi frecventa este foarte diferit in calitate dar corespund la inaltime. Intensitatea sunetului: Intensitatile sunetului sunt masurate in decibeli(dB). De exemplu, intensitatea la minimul auzului este 0 dB, intensitatea soaptelor este in medie 10 dB, si intensitatea fosnetului de frunze este de 20 dB. Intensitatile sunetului sunt aranjate pe o scara logaritmica, ceea ce inseamna ca o marire de 10 dB corespunde cu o crestere a intensitatii cu o rata de 10. Astfel, fosnetul frunzelor este de aproape 10 ori mai intens decat soapta. Distanta la care un sunet poate fi auzit depinde de intensitatea acestuia, care reprezinta rata medie a cursului energiei pe unitatea de suprafata perpendiculara pe directia de propagare. In cazul undelor sferice care se raspandesc de la un punct sursa, intensitatea variaza invers proportional cu patratul distantei, cu conditia sa nu se piarda energie din cauza vascozitatii, caldurii, sau alte efecte de absorbtie. Astfel, intr-un mediu perfect omogen, un sunet va fi de 9 ori mai intens la distanta de 1 unitate de origine decat la 3 unitati. In propagarea sunetului in atmosfera,schimbarile in proprietatile fizice ale aerului, cum ar fi temperatura, presiune si umiditate,produc scaderea amplitudinii undei sau imprastierea acesteia, asa ca legea de mai sus nu este aplicabila in masurarea intensitatii sunetului in practica. Perceptia notelor: Daca urechea unei persoane tinere este testata de un audiometru, se va observa ca este sensibila la toate sunetele de la 15-20 Hz pana la 15.000-20.000 Hz. Auzul persoanelor in virsta este mai putin acut, mai ales la frecvente mai inalte. Gradul in care o ureche normala poate separa doua note de volum putin diferit sau de frecventa putin diferita variaza in diferite raze de volum si frecventa a notelor. O diferenta in inaltime de aproape 20%(1 decibel,dB), si o diferenta in frecventa de 1/3%(aproximativ 1/20 dintr-o nota) poate fi distinsa in sunete de intensitate moderata la frecventele la care urechea este sensibila (intre 1.000-2.000 Hz). Tot in acest interval, diferenta intre cel mai mic sunet care poate fi auzit si cel mai puternic sunet care poate fi perceput ca sunet (sunetele mai puternice sunt "simtite", sau percepute ca stimuli durerosi) este de aproape 120 dB(de aproximativ 1 trilion de ori mai puternic). Toate aceste teste de senzitivitate se refera la note pure, cum ar fi cele produse de un oscilator electronic. Chiar si pentru astfel de note urechea este imperfecta. Note de frecventa identica dar cu intensitate foarte diferita par ca difera putin in inaltime. Mai importanta este diferenta intre intensitati aparent relative cu frecvente diferite. La volum inalt urechea este aproximativ la fel de sensibila la toate frecventele, dar la volum mai mic urechea este mai sensibila la frecventele mijlocii decat la cele mari sau mici. Astfel, aparatele care reproduc sunetele si functioneaza perfect, par ca nu reproduc corect notele cele mai mici si cele mai mari, daca volumul este scazut. Reflexia:

11

Sunetul este guvernat de reflexie de asemenea, respectand legea fundamentala ca unghiul de reflexie este egal cu cel de incidenta. Rezultatul reflexiei este ecoul. Sistemul de radar subacvatic depinde de reflexia sunetelor propagate in apa. Un megafon este un tub tip cornet care formeaza o raza de unde sonore reflectand unele dintre razele divergente din partile tubului. Un tub similar poate aduna undele sonore daca se indreapta spre sursa sonora capatul mai mare; astfel de aparat este urechea externa a omului. Refractia: Sunetul, intr-un mediu cu densitate uniforma, se deplaseaza inainte intr-o linie dreapta. Insa, ca si lumina, sunetul este supus refractiei, care indeparteaza undele sonore de directia lor originala. In regiuni polare, de exemplu, unde aerul de langa pamant este mai rece decat cel ce se afla la inaltimi mai ridicate, o unda sonora indreptata in sus care intra in zona mai calda din atmosfera este refractata inspre pamant. Receptia excelenta a sunetului in directia in care bate vantul si receptia proasta invers directiei vantului se datoreaza tot refractiei. Viteza vantului este, de obicei, mai mare la altitudini ridicate decat la nivelul pamantului; o unda sonora verticala care se deplaseaza in directia vantului este refractata inspre pamant in timp ce aceeasi unda indreptata invers directiei vintului, este refractata in sus. Trei tipuri importante de sunete obisnuite: In discutie, muzica, si zgomot, notele pure sunt rareori auzite. O nota muzicala contine in plus de o frecventa fundamentala, tonuri mai inalte care sunt armonici ale frecventei fundamentale. Vocea contine un amestec complex de sunete, dintre care unele (nu toate) sunt in relatie armonica intre ele. Zgomotul consista intr-un amestec de multe frecvente diferite intr-un anumit interval; este astfel comparabil cu lumina alba, care consta intr-un amestec de lumini de culori diferite. Zgomote diferite sunt distinse prin diferite distributii ale energiei in mai multe intervale de frecventa. Cand o nota muzicala continand niste armonici ale unei note fundamentale, dar lipsindu-i unele armonici sau chiar fundamentala insasi, este transmisa la ureche, urechea formeaza diferite sunete sub forma sumei sau diferentei frecventelor, astfel producand armonicile sau fundamentala lipsa in sunetul original. Aceste note sunt si ele armonici ale notei fundamentale. Aceasta anomalie a urechii poate fi folositoare. Aparatele ce reproduc sunete si nu au boxe foarte mari, de exemplu, nu pot produce, in general, sunete de inaltime mai mica de anumite valori; totusi, o ureche umana ce asculta la astfel de echipament poate reda nota fundamentala rezolvand frecventele sunetului din armonicile sale. O alta imperfectie a urechii in prezenta sunetelor normale este incapabilitatea de a auzi note de frecventa inalta cand este prezent sunet de frecventa joasa de intensitate considerabila. Acest fenomen se numeste mascare. In general, vocea este inteligibila si cantecele pot fi satisfacator intelese daca sunt reproduse doar frecventele intre 250 si 3.000 Hz, intervalul de frecventa a telefoanelor, chiar daca unele sunete din limbajul nostru au frecvente de aproape 6.000 Hz. Pentru naturalete, insa, trebuie reproduse frecventele de la 100 la 10.000 Hz. Sunetele produse de unele instrumente muzicale, pot fi reproduse natural doar la frecvente relativ scazute, si unele zgomote pot fi reproduse doar la frecvente relativ inalte. Unde sonore caracteristice: Fiecare instrument produce o anumita vibratie caracteristica. Vibratiile calatoresc prin aer sub forma undelor sonore care ajung la urechile noastre, dandu-ne posibilitatea sa identificam instrumentul chiar si daca nu il vedem. Cele patru unde sonore aratate in poza arata forma vibratiilor unor instrumente comune. Un diapazon scoate un sunet pur, vibrand regulat intr-o forma curbata. O vioara genereaza un sunet voios si o unda sonora cu forme ascutite. Flautul produce un sunet tandru, adevarat, si o forma relativ curbata. Diapazonul, vioara, si flautul, cantau toate aceeasi nota, de aceea, distanta dintre punctele inalte ale undei este aceeasi pentru fiecare unda. Un gong nu vibreaza intr-un sablon obisnuit ca celelalte trei instrumente. Forma undei este ascutita si libera, iar inaltimea sa nu este, in general, recunoscuta. Viteza sunetului: Frecventa unei unde sonore este o masura a numarului de unde care trec printr-un punct dat intr-o secunda. Distanta dintre doua varfuri succesive ale undei (ventre) se numeste lungime de unda. Produsul dintre lungimea de unda si frecventa este egal cu viteza de propagare a undei, si este aceeasi pentru sunetele de orice frecventa (daca sunetul se propaga in acelasi mediu la aceeasi temperatura). Viteza de propagare in aer uscat la temperatura de 0 C(32 F este de 331,6 m/sec). 12

Daca temperatura este marita, viteza sunetului creste; astfel, la 20 C, viteza sunetului este 344 m/sec. Schimbarile presiunii la o densitate controlata, nu au nici un efect asupra vitezei sunetului. Viteza sunetului in alte gaze depinde doar de densitatea acestora. Daca moleculele sunt grele, se misca mai greu, iar sunetul se propaga mai incet. De aceea sunetul se propaga putin mai repede in aer mai umed decat in aer uscat, deoarece aerul umed contine un numar mai mare de molecule mai usoare. Viteza sunetului in cele mai multe gaze depinde de asemenea de un alt factor, caldura specifica, care afecteaza propagarea undelor sonore. Sunetul se propaga, in general, mult mai repede in lichide si solide decat in gaze. Si in lichide si in solide, densitatea are acelasi efect ca in gaze; adica, viteza este invers proportionala cu radacina patrata a densitatii. Viteza mai variaza si direct proportional cu radacina patrata a elasticitatii. Viteza sunetului in apa, de exemplu, este aproximativ 1525 m/sec la temperaturi normale dar creste foarte mult cand creste temperatura. Viteza sunetului in cupru este de aproape 3353 m/sec la temperaturi normale si scade odata cu cresterea temperaturii (din cauza elasticitatii care scade); in otel, care este mult mai elastic, sunetul se propaga cu o viteza de aproape 4877 m/sec, propagandu-se foarte eficient. Undele sonore calatoresc mai rapid si mai eficient in apa decat in aer uscat, permitand animalelor cum ar fi balenele sa comunice intre ele de la distante foarte mari. Balenele si casalotii folosesc undele sonore si pentru a le ajuta sa navigheze in ape intunecate, directionand si primind undele sonore la fel ca un radar al unei nave sau submarin. 4.2. Ultrasunetele Dintre vibraiile sonore care ies din limitele de audibilitate ale urechii omeneti, de un mare interes, din punct de vedere practic, sunt ultrasunetele, adic sunetele a cror frecven este mai mare de 20 000 Hz. Orientarea liliecilor, spre exemplu, se bazeaz pe faptul c acetia emit semnale ultrasonore scurte de frecvene ntre 30 60 kHz. Liliacul n zbor emite n medie cca. 30 semnale pe secund. O parte din acestea sunt recepionate de urechile mari ale liliacului sub form de semnale ecou, dup un timp cu att mai scurt cu ct obstacolul este mai aproape. Pe msura apropierii de obstacol liliacul emite din ce n ce mai multe semnale ntr-o secund ajungnd ca de exemplu la un metru de obstacol s emit pn la 60 semnale pe secund. Aceasta permite liliacului s simt precis poziia sa fa de obstacole. Importana practic a ultrasunetelor este legat de lungimea de und mic a acestora. Din aceast cauz, de exemplu, ultrasunetele pot fi emise i se propag ca i razele de lumin sub form de fascicule, spre deosebire de sunetele obinuite care se mprtie n toate direciile. Astfel se constat experimental c dac lungimea undei emise este mai mic dect dimensiunile liniare ale sursei unda se va propaga n linie dreapt sub form de fascicul. n afar de aceasta, datorit lungimii de und mici, fenomenul de difracie (ocolirea obstacolelor) nu apare dect pentru obstacolele de dimensiuni foarte mici n timp ce sunetele obinuite ocolesc practic aproape orice obstacol ntlnit n cale. Ultrasunetele au efecte biologice importante. La ultrasonarea unui lichid se poate produce o diferen de presiune de mai multe atmosfere ntre dou puncte situate la o distan egal cu jumtatea lungimii de und a vibraiei ultrasonore. Acest diferen de presiune poate fi uneori mortal. Astfel aplicaiile cu ultrasunete au mare importan n sterilizarea diferitelor alimente. De asemenea ultrasunetele au efecte distructive mecanice, fizico chimice. Ca apicaii medicale se folosesc aparate generatoare de ultrasunete cu frcven de 800 kHz, care are ca pies de aplicare un cap de iradiere care se aplic pe corp dup ce acesta a fost uns cu ului de parafin. Datorit nclzirii acesta se deplaseaz permanent pe rgiunea iradiat. Se pot folosi i substane medicamentoase care se ntind pe piele apoi se aplic ultrasonarea. 4.3. Recepia auditiv Pentru ca vibraia mecanic s dea natere senzaiei auditive, ea trebuie prceput de analizatorul auditiv, care transform senzaia n excitaie nervoas care produce senzaia auditiv. Senzaiile auditive pot fi: plcute (sunete muzicale) sau neplcute (zgomote). Sunetul este transmis prin canalul auditiv i pune n vibraie timpanul i lanul de osicioare auditive, transmind vibraiile spre fereastra oval. Osiciorele auditive au o importan capital, ciocnelul i nicovala dei articulate ntre ele sunt strns legate astfel c oscileaz mpreun ca un singur organ n timpul vibraiei sonore. Aceste micri se transmit scriei care este fixat de fereastra oval. 4.4. Fonaia 13

Fonaia este un proces complex care const din emiterea unor sunete de ctre organul vocal uman. Organul vorbirii este laringele, care are forma unei plnii al crei tub este traheea. Laringele prezint dou ndoituri numite coarde vocale inferioare, care au proprieti contractile. Coardele vocale se pot apropia i deprta fcnd s varieze i ntinderea lor. Deasupra coardelor vocale inferioare se afl alte dou ndoituri, coardele vocale superioare. Cele dou perechi de coarde delimiteaz deschiderea numit glot. Sunetele vocale se formeaz n laringe, acesta funcionnd ca un tub sonor cu aerul pulmonar. La emiterea sunetului coardele vocale se contract i glota se ngusteaz. Dup aceea curentul de aer trece prin glot n timp ce coardele vocale intr n vibraie. Emisiunea vocal nu const numai din sunetele laringiene, ci i din suprapunerea altor vibraii, de rezonan ale diferitelor caviti ale organismului. Sunetele joase sunt nsoite de o vibraie a pereilor toracici, iar pentru sunetele nalte rezonana are loc n cavitile supralaringiene. 5. OPTIC BIOLOGIC Optica se ocup cu studiul luminii. Lumina este un fenomen ondulator, obiectiv, care pune n legtur organismele cu mediul, producnd prin analizatorul vizual senzaia subiectiv de vedere. 5.1. Ochiul Ochiul are o form aproape sferic cu diametrul de 22 mm. nveliul extern este constituit din sclerotic 5/6 restul este corneea transparent n partea anterioar. Pe partea interioar a scleroticii se afl coroida care se continu cu irisul. Retina este membrana cea mai intern a globului ocular i este constituit din prelungirea nervului optic. Globul ocular conine trei medii transparente: umoarea apoas, umoarea sticloas i cristalinul. Factorul obiectiv n procesul vederii este lumina, aciunea ei asupra retinei d natere la fenomene fotochimice i electrice complexe, care determin impulsuri nervoase transmise de la receptorul periferic la scoara cerebral ceea ce caracterizeaz senzaia vizual. 5.2. Perceperea luminii Sistemul optic al ochiului d pe retin o imagine real, inversat i mai mic a obiectelor aflate n afara ochiului. n locul n care intr nervul optic n ochi, lumina nu este perceput (pata oarb). Elementele fotosensibile ale retinei sunt conurile i bastonaele, care au roluri diferite n formarea senzaiei vizuale. Bastonaele au o sensibilitate mult mai mare dect conurile, dar nu funcioneaz ca elemente de distingere a culorilor. Senzaia de culoare se produce numai la excitarea conurilor. Vederea diurn este legat de excitarea conurilor i funcioneaz la iluminri suficient de mari permind distingerea culorilor i perceperea unui numr mare de amnumte. Vederea nocturn(periferic) este legat de excitarea bastonaelor. De obicei ambele moduri de vedere funcioneaz simultan, iar n cazul iluminrii foarte slabe funcioneaz numai vederea periferic. Adaptarea ochiului la diferite srtluciri se produce n dou feluri: prin reflexul pupilar i prin migraia pigmentului retinian. Adaptarea de la lumin la ntuneric cere mai mult timp dect invers.

14

EXPLORARE IMAGISTIC

Imagistica cu raze rentgen: rntgendiagnosticNatura si producerea razelor X Radiaia descoperit n 1895 la Universitatea Wurzburg de ctre fizicianul Rntgen i denumit de el radiaia X, este o radiaie electromagnetic, cu lungime de und extrem de mic, n medie de 10.000 de ori mai mic dect cea a luminii. Se produc raze X ori de cte ori electroni aflai n micare foarte rapid, se lovesc de corpuri materiale, unde produc dislocri de electroni de pe orbitele energetice ale atomilor acestor corpuri. Pentru a se menine echilibrul, electronii de pe orbitele mai periferice, ale corpului izbit, vor lua locul electronilor dislocai de pe orbitele mai centrale. Din acest salt de pe un nivel energetic pe altul, n sensul menionat mai sus, rezult un plus de energie, care constitue razelele X. Modificrile suferite de energia radiant la diverse nivele n corpul omenesc alctuiesc n ansamblul lor elemente utile, pe care fascicolul de raze X le poate transmite examinatorului sub form de imagini radiologice, produse datorit modificrilor care au loc n fascicolul de raze X la nivelul esuturilor i organelor de examinat. Coeficientul de absorbie este proporional cu numrul atomic la puterea a patra din corpul traversat structurile cu numr atomic mare vor atenua mai mult fascicolul de razeX, iar din punct de vedere radiologic vor fi mai opace exemplu segment scheletic. Producerea radiaiei X se face n tubul de raze-tubul Coolidge (Fig.1)- un tub de sticl n care se afl un vid foarte avansat unde electronii emii de catod (un filament de wolfram ce a fost adus la incadescen) sunt accelerati la diferene de potential de zeci de mii de volti, se ciocnesc cu materialul anodic (are n componen metale greu fuzabile ca reniu, molibden, wolfram) unde cea mai mare parte din energia lor se pierde prin ionizri i excitri n straturile superioare ale materialului anodic, iar o parte produce radiaie Rntgen de frnare i caracteristic.

Fig . 1 . Proprietiile radiaiei X sunt comune cu ale radiaiilor electromagnetice, intensitatea lor scade invers proporional cu ptratul distanei. Proprietile speciale constau n : - penetrabilitate invers proporional cu lungimea de und - sunt absorbite de corpurile prin care trec, absorbia fiind direct proporional cu numrul atomic la puterea 3, densitatea i grosimea obstacolului. - determin fenomenul de luminiscen - determin efect de fotosensibilitate (reduce emulsia de argint la argint metalic) 15

produc ionizare, are loc ionizarea gazelor prin care trec au efecte biologice asupra esuturilor vii prin ionizri i prin excitaii care produc alteraii n materia vie. Efectele celulare ale radiaiilor; Sunt precoci i cumulative n timp. a) Mecanismul de aciune este direct i indirect. - aciunea direct este sub forma rupturii arhitecturii moleculare i n special la nivelul unor structuri ca genele, cromozomii sau enzime - doza este fr importan. - aciunea indirect este dat de substanele nscute din reaciile directe. b) Natura leziunilor A.D.N ul este inta preferat a radiaiilor deci inta princicipal este materialul genetic. c) Efectele somatice - sunt asupra individului n totalitate i pot apare la interval de ore pn la ani. La nivel somatic acioneaz legea ( Bergonier i Tribondeau) conform creia cu ct un esut este mai tnr cu att el este mai sensibil i vulnerabil. d) Manifestarile clinice - ale leziunilor radice apar numai excepional n cadrul iradierii diagnostice. Ele pot fi vzute la medicii radiologi sub forma de boala profesional. - Leziunile pielii apar in formele cronice la radiologi, cel mai adesea sub forma de radiodistrofii: teleangiectazii, tulburri de pigmentare, atrofie i scleroza cutanat, formaiuni keratozice sau papilamatoase; - Leziunile oculare sunt reprezentate de o conjunctivit banal care se vindec far sechele, cataracta sau keratite; -esuturile hematopoetice au o sensibilitate mare n funcie de radiosensibilitatea celulelor susa i de distribuia temporospaial a particulelor ionizante in organism in raport cu celulele hematopoetice. Semnele de alarm sunt modificrile de hemogram; Gonadele au sensibiliti diferite asupra prii endocrine (foarte radiorezistent) i a celei exocrine de reproducere (extrem de radiosensibil); Alte esuturi.; nu apar modificari digestive, pulmonare, osoase, renale dect la doze mari exclus de atins in cadrul radiodiagnosticului. e) Efecte feto-embrionare sunt diferite dup vrsta produsului de conceptie: - la stadiul de ou acioneaz legea tot sau nimic. Oul trieste normal sau moare; - la stadiul de organogenez n primele trei luni se produc malformaii grave; - ftul mai mare de 3 luni este mult mai puin radiosensibil. f) Efecte genetice mutaii care apar indiferent de doz, dar se dubleaz dup 30-50 rds. g) Efecte cancerigene au o frecven mic, dar o existen indiscutabil. Efectele la nivel tisular sau ale ntregului organism reprezint suma nu neaprat matematic a modificrilor celulare. Acumularea n timp a tuturor acestor modificri duce n ultima instant la moartea individului prin alterri functionale i organice ireversibile. PROTECIA MPOTRIVA RADIAIILOR n lumea contemporan orice fiin vie de pe suprafaa pmntului suport o iradiere care nu poate fi evitat. - 87% din aceast iradiere este dat de iradierea natural. -13% este procentul de iradiere artificial, din care 11,5% reprezint iradierea medical. Aceasta din urma se datoreaz n principal iradierii cu scop diagnostic. Evoluia tehnologiilor de diagnostic, n special dezvoltarea imagisticii medicale i n mod particular a tehnicilor de explorare fr radiaii Rntgen (Ecografia i Imagistica prin Rezonan Magnetic) nu au modificat esenial acest procent, care continu s rmn ridicat oriunde pe suprafaa planetei. Mecanismul iradierii nc foarte mari este diferit n diferite zone geografice: n regiunile cu slab dezvoltare economic iradierea se datoreaz utilizrii n continuare a unor tehnologii nvechite de emisie, control i utilizare a radiaiilor. n rile cu inalt dezvoltare tehnologic, iradierea este aproape similar, dar este excesul de investigaie. Aceasta apare ca un corolar al sistemelor sofisticate de sntate public, n care gestul medical subvenionat mpinge la excese i la risip. 16

-

ara noastr este undeva ntre cele dou, ncercnd eforturi remarcabile de rennoire i actualizare a echipamentelor radiologice i de raionalizare a explorrii, n contextul unui sistem de sntate, care implementat la mare distan de alte sisteme din care s-a inspirat, are datoria de a preveni defectele modelelor. Ca rspuns la situaia semnalat mai sus singurele msuri de protecie eficiente i aplicabile sunt: raionalizarea explorrii radiologice n special la grupele de populaie cu factori de risc (copii, gravide etc.); modernizarea echipamentelor, cu extinderea tehnologiilor de achiziie i prelucrare digital. Pentru o raionalizare corect a explorrilor trebuie cunoscute dozele proporionale de radiaii ncasate de pacieni. Acestea se pot cunoate din tabele i dau uneori date surprinztoare. Pentru orientare iat cteva cifre comparative cu privire la dozele ncasate n cadrul diferitelor metode de radiodiagnostic folosind ca baz de comparaie radiografia toracic de faa, gestul radiologic cel mai curent i cu cea mai mic iradiaie: radioscopia convenional toracic = 50-150 radiografii aceeai cu amplificator i lant TV = 5-15 radiografii tomografia plan toracic = 10-15 radiografii/fiecare seciune radiografie de craniu = 1 radiografie pulmonar radiografie abdominal = 10 radiografii pulmonare urografie intravenoas = 35 radiografii pulmonare irigoscopie = 77 radiografii pulmonare computertomografie = ntre 26 i 48 radiografii pulmonare Tot pentru a se realiza amploarea fenomenului, iat cteva date comparative ntre dozele ncasate n cadrul diferitelor tehnici de Radiodiagnostic i iradierea natural. Datele oferite echivaleaz n timp de iradiere natural tehnicile urmrite: Radiografia toracic = 15 zile de iradiere natural Radiografia abdominal = 6 luni de iradiere natural Urografia intravenoas = 18 luni de iradiere Irigoscopia = 3 ani de iradiere natural Computertomografia = ntre 1 i 2 ani Cunoscnd aceste doze se poate ntelege de ce este nevoie de raionalizarea examenelor cu scop de prevenire a iradierii. Raionalizare nsemana n primul rnd abinere de la explorare. Examenul radiologic toracic la un copil fr semne clinice de boal cardiac sau pulmonar este un exces, tot un exces uzual este i radiografia de coloan vertebral repetat cu ocazia fiecrei internari la un bolnav cu leziune degenerative. Tot raionalizare se numete i alegerea dintre mai multe posibiliti de explorare a aceleia care aduce maximum de informaii i poate nlocui metode mai iradiante. Dei ideea pare fantezist, cea mai bun metod de diagnostic radiologic a afeciunilor sinusurilor feei este computertomografia. Suspiciunea de diagnostic de adenom hipofizar oblig la examen prin Rezonan Magnetic, evitandu-se iradiarea prin alte explorri radiologice mai neperformante n situaia dat. O solicitare de examen radiologic trebuie redactat n scris, lizibil i precis. Ea trebuie s indice contextul clinic pentru ca radiologul s poat ntelege problemele particulare pentru care se solicit explorarea respectiv. Este de datoria i de calificarea radiologului s stabileasc metoda i tehnica optimal pentru situaia dat. Receptarea informaiei se face n mai multe moduri: - radioscopie radiaia rezidual acioneaz asupra unui mediu cu proprieti fluorescente i produce o imagine dinamic real time a structurilor traversate. - radiografie impresionarea chimic direct i prin emisie luminoas obinut cu ajutorul ecranelor ntritoare asupra emulsiei de sruri de argint de pe suprafaa unui film radiografic. Aparatura de radiodiagnostic Orice instalaie radiologic se compune din dou pri: 17

-

aparatul propriuzis (Fig.2) accesorii.

Fig.2 Aparatul se compune din: -tubul radiogen -transformatorul de nalt tensiune -transformatorul de nclzire - de joas tensiune -cablurile sau troleele -masa de comand Tubul radiogen const dintr-un balon, construit dintr-o sticl special, fabricat pentru a rezista la temperaturi deosebit de ridicate.Balonul are dou tuburi laterale situate unul n faa celuilalt : - catodul polul negativ al tubului format dintr-un filament de tungsten , dispus n form de spiral, adus la incadescen de un transformator de nclzire - anodul polul pozitiv format din aliaj de metale greu fuzibile care au proprietatea de a transmite rapid cldura primit, facilitnd n felul acesta rcirea tubului produs i prin rotaia sa (3000 ture/min). Transformatorul de inalt tensiune: transform tensiunea obinuit de la reea n tensiune nalt, cu ct tensiunesiunea este mai mare se vor produce raze mai dure de aici rezult calitatea razelor calitate nseamn tensiue deci kilovoltaj iar calitatea amperaj. Masa de comand: servete la punerea n funciune i la oprirea aparatului. Aceasta este nzestrat cu aparate care permit : -msurarea curentului de la reea -msurarea intensitii curentului -msurarea timpului -butonul de punere n funciune. Trolee-sau cabluri. Receptorul a) radioscopia n radioscopia clasic sau analogic imagine obinut direct pe ecranul ce este constituit dintr-o foaie de material celulozic sau plastic, pe care este dispersat un material fluorescent platinocianura de bariu, tungstatul de cadmiu sau sulfura de zinc i cadmiu. Astzi sunt folosii compui de cesiu, titan, ytrium sau pmnturi rare. Pentru protecie n faa ecranului este o sticl special . b) radiografia simpl (Fig.3 ): se bazeaz pe efectul fotochimic al radiaiilor avnd avantaje: document, doz de iradiere redus, cost relative sczut. Filmul radiografic este format dintr-un suport transparent, acoperit de o emulsie de cristale de bromur de argint suspendat n gelatin.

18

Fig.3 Prelucrarea filmului radiologic se face n camera obscur, unde se efectueaz developarea, cnd imaginea latent se transform n imagine vizibil. Formarea imaginii radiologice - imaginea radiologic exist n form latent n relieful spectral al fascicolului emergent. ntruct organele au structuri neomogene, compoziie chimic, densitate, grosime variabile, relieful fascicolului emergent va traduce pe planul de proiecie variaii de absorbie determinate de aspectul neuniform al organului de cercetat, fapt ce va duce la impresionarea discontinu inegal a sistemului detector. TEHNICI RADIOLOGICE SPECIALE Radioscopia televizat transpunerea imaginii radiosopice ntr-o imagine aparenta pe un monitor de televiziune prin intritorul de imagine. Amplificatorul de imagine - sistem electronic ce are urmtoarele aplicaii: permite efectuarea fluoroscopiei la lumina zilei calitatea imaginii este net superioar i poate fi nregistrat video, fotografic digital. se poate lucra cu sistem de TV cu circuit nchis, n echipe de specialiti, proceduri de radiologie intervenional. imaginea poate fi transmis la distan prin TV cablu satelit reducerea considerabil de 3-5 ori a intesitii fascicolului de radiaii a permis constrcia de aparate cu telecomand i protecia operatorului.. Tomografia plan convenional tubul i caseta sunt solitare i se deplaseaz n sens invers. Variante radiografice - radiografia cu raze dure - se utilizeaz pentru disocierea unor opaciti - radiografia cu raze moi pri moi - radiofotografia medical RMF - se folosete pentru depistarea TBC. - radiografia panoramic - se folosete n stomatologie - radiografia digital. Radiografia digital

Fig.4 Radiografia digital (Fig. 4) asigur transformarea datelor analoge n infomaii digitale. Prile componente ale receptorilor digitali utilizai n radiodiagnostic sunt: Detectorul de scintilaie - proprietatea unor substane de a emite lumin la la impactul cu radiaiile X 19

Convertorul energiei luminoase.Acest sistem transform sistemul analog de date (semnalul luminos) n informaii digitale (curentul electric). Calculatorul, care prelucreaz imaginea digital i o transform in semnal video TV. Receptorii digitali sunt utilizati atat in radioscopie ct i n radiografie. Comparaie ntre imaginile digitale i analoage Elementul de baz al imaginii digitale este pixelul o suprafa ptrat cu o nuant de gri corespunzatoare densitilor pe care le reprezint. Imaginea radiologic este format dintr-un numr de pixeli. Creterea numrului de pixeli / imagine determin mrirea rezoluiei imaginii. Imaginea digital are urmatoarele avantaje: permite o mai bun vizualizare a zonelor cu densiti mici; ofer posibilitatea unei prelucrri ulterioare a imaginii. 6.2.8.Tomografia Este un procedeu prin care se obin radiografiile anumitor planuri din corp, eliminnd planurile care nu intereseaz. Aparatul se poate pune la punct pentru diferite seciuni, aa c se pot obine imagini stratificate. Tomografia computerizat (CT) foloseste razele X pentru a crea imagini detaliate a structurilor din interiorul corpului. In timpul testului pacientul va sta ntins pe o suprafa plan (mas) ce este legat la scaner; acesta are form cilindric. Scanerul trimite pulsuri de raze X spre acea parte a corpului ce se dorete investigat. O parte a aparatului este mobil, astfel nct poate efectua imagini din mai multe poziii. Imaginile sunt memorate n computer. O substan iodat (substana de contrast) poate fi folosit pentru a vizualiza mai bine structurile i organele investigate. Aceast substan de contrast poate fi folosit pentru a investiga fluxul sanguin, pentru a decela tumori sau alte afeciuni. Substana poate fi administrat intravenos (IV), oral sau poate fi introdus n diverse alte pri ale organismului (de exemplu, n rect). Imaginile pot fi realizate nainte i/sau dup administrarea substanei de contrast. Tomografia computerizat este folosit pentru a studia diferite pri ale corpului: - toracele: tomografia computerizat a toracelui investigheaz posibile afeciuni ale plmnilor, inimii, esofagului, a principalelor vase sanguine (aorta) sau a esutului din mijlocul pieptului; cteva afeciuni comune ce pot fi descoperite la scanare sunt infeciile, cancerul pulmonar, embolia pulmonar sau anevrismele; poate fi folosit, de asemenea, pentru a investiga gradul de metastazare (rspndire) a cancerului la nivelul toracelui sau a altei pri a corpului - abdomenul: tomografia computerizat este folosit pentru a descoperi chisturi, abcese, infecii, tumori sau anevrisme, ganglioni limfatici mrii de volum, corpuri strine, hemoragii, diverticulita, boala inflamatorie intestinal, apendicita - tractul urinar: tomografia computerizat poate decela prezena pietrelor de la nivelul rinichilor, a blocajelor, tumorilor, infeciilor i a altor probleme renale; o tomografie computerizat mai special, denumit urografie CT, poate decela prezena pietrelor de la nivel renal (litiaza renal) sau a prostatei mrite de volum (hiperplazie benign de prostat) fr a fi necesare alte teste - ficatul: tomografia computerizat poate descoperi la acest nivel tumori, hemoragii i alte afeciuni hepatice; de asemenea, tomografia computerizat poate identifica o posibil cauz a unui icter (simptom caracterizat prin culoarea galben a pielii) - pancreasul: CT-ul poate identifica tumori i inflamaii (pancreatita) ale pancreasului - vezica biliara i cile biliare principale: CT-ul poate fi folosit pentru identificarea cauzei unui blocaj a cilor biliare; pietrele de la nivelul vezicii biliare (litiaza biliar) pot fi identificate ocazional prin computer tomografie, dar investigaia de elecie pentru aceast afeciune rmne ecografia - glandele suprarenale: prin CT se pot identifica tumori sau creterea de volum a glandelor - splina: CT-ul poate fi folosit pentru identificarea leziunilor traumatice ale splinei sau pentru determinarea dimensiunilor acesteia - membrele: CT-ul poate identifica probleme ale braelor sau picioarelor, a umerilor, coatelor, articulaiei pumnului, minilor, oldurilor, genunchilor, gleznelor sau picioarelor; de asemenea, CTul poate fi folosit pentru ghidarea acului n timpul biopsiei sau n timpul drenrii unui abces. 20

Computer tomografia este efectuat, de obicei, de ctre un tehnician radiolog. Imaginile sunt interpretate de cte un medic radiolog, dar sunt i ali medici care pot citi o tomografie computerizat precum medicii de familie, medicii interniti sau chirurgii. Pacientul trebuie s ndeprteze toate bijuteriile pe care le are i majoritatea hainelor nainte de investigaie. Lenjeria intim este de obicei meninut; n locul hainelor pacientul va purta un halat ce va fi furnizat de ctre spital. In timpul testului pacientul va sta ntins pe masa tomografului care este conectat la aparat; aparatul propriu-zis are form cilindric. Masa alunec n interiorul cilindrului, iar scanerul se va roti n jurul corpului pentru a prelua imaginile. In timp ce masa culiseaza spre interiorul aparatului, pacientul va auzi un zumzet specific. Pe durata investigaiei pacientul trebuie s stea nemicat. De asemenea, pe parcursul testului pacientul va rmne singur n camera unde este situat tomograful, ns va fi urmrit printr-o fereastr de ctre tehnician i i se va vorbi prin intermediul unui speaker. Dac este necesar folosirea substanei de contrast, aceasta poate fi administrat pe mai multe ci, n funcie de zona ce se dorete a fi examinat: - substana de contrast poate fi administrat intravenos (IV) la nivelul braului pentru examinarea toracelui, abdomenului sau a zonei pelvine - substana de contrast se poate administra oral , poate fi administrat printr-un tub intrarectal sau intravezical, sau se poate injecta la nivelul articulaiilor. O tomografie computerizat dureaz, n medie, 30 pn la 60 de minute, dar se poate prelungi pn la 2 ore. Dup efectuarea investigaiei pacientul este sftuit s bea ct mai multe lichide, pentru a grbi eliminarea substanei de contrast din organism. Tomografia computerizat nu este dureroas. Suprafaa plan pe care va sta ntins pacientul poate fi incomod, iar camera poate fi rcoroas. Unii pacieni se pot simi neconfortabil n interiorul scanerului. Dac este necesar administrarea unui sedativ sau a substanei de contrast atunci se va monta o perfuzie intravenoas. Pacinetul va simi o mica neptur atunci cnd perfuzia este montat. Substana de contrast poate determina senzaia de cldur i apariia unui gust metalic n gur. Unii pacieni pot avea senzaie de grea sau dureri de cap. Indiferent ce senzaii experimenteaz pacientul va trebui s i se comunice medicului sau tehnicianului. 6.1.9. RMN (IRM) Imagistica prin rezonan magnetic este un test care se folosete de un cmp magnetic i de pulsuri de radiofrecven pentru vizualizarea imaginii diferitelor organe i esuturi ale corpului omenesc. In multe din cazuri, IRM ofer informaii care nu pot fi vizualizate prin radigrafie, ultrasonografie sau tomografie computerizat. In timpul IRM, regiunea corpului ce trebuie investigat, este plasat ntr-un aparat special care reprezint un magnet uria. Informaiile furnizate de IRM pot fi stocate i salvate ntr-un computer. De asemenea pot fi fcute poze sau filme dac situaia o cere. In anumite cazuri se poate utiliza o substan de contrast pentru a vizualiza mai clar anumite structuri ale corpului. IRM se efectueaz pentru diagnosticarea anumitor afeciuni ca tumori, sngerare, leziuni, afectri vasculare sau infecii. Prin folosirea unei substante de contrast n timpul IRM, se pot vizualiza clar anumite esuturi. O IRM este indicat pentru: - regiunea cefalic - IRM poate detecta tumori, anevrisme, sngerri la nivel cerebral, leziuni nervoase i alte afeciuni, ca i cele cauzate de accident vascular cerebral; IRM poate de asemenea detecta afeciuni ale nervului optic i globului ocular, ale urechilor i nervului auditiv - regiunea toracic - IRM poate vizualiza cordul, valvele cardiace i vasele coronare; poate stabili dac plmnii sau inima sunt afectate; de asemenea poate fi folosit pentru diagnosticarea cancerului de sn sau pulmonar - vasele sanguine - IRM poate fi folosit pentru vizualizarea vaselor de snge i a circulaiei sngelui prin vase, n acest caz purtnd numele de angiografie prin rezonan magnetic; poate depista afeciuni ale venelor sau arterelor, ca anevrisme vasculare, un cheag la nivel vascular sau ruptura parial a peretelui vascular; uneori se folosete substana de contrast pentru vizualizarea mai clar a vaselor sanguine 21

- regiunea abdominal i pelvin - IRM poate depista diferite afectri ale organelor abdominale ca ficat, vezica biliar, pancreas, rinichi i vezica urinar; se folosete pentru depistarea tumorilor, sngerrilor, infeciilor i diferitelor obstacole; la femei poate vizualiza uterul i ovarele; la brbai se poate vizualiza prostata - oasele i articulaiile - IRM poate evidenia afectri ale sistemului osos sau articular, ca artrite, afectri ale articulaiei temporomandibulare, probleme ale mduvei osoase, tumori osoase, afectri ale cartilajului, rupturi de ligamente sau tendoane sau infecii; IRM poate afirma cu precizie dac un os este rupt sau nu, atunci cnd radiografia este neclar; IRM se folosete cel mai frecvent pentru depistarea afeciunilor osoase sau articulare - coloana vertebral - IMR poate vizualiza discurile i nervii coloanei vertebrale, putnd diagnostica afeciuni ca stenoza de canal vertebral, herniere discal sau tumori de coloan vertebral. IRM se efectueaz de regul de ctre medicul specialist n rezonana magnetic; pozele vor fi interpretate de ctre un medic radiolog; de asemenea, ali medici sunt capabili s interpreteze o IRM. Pacientul va scoate toate obiectele de metal (ca dispozitive pentru auz, plci dentare, orice tip de bijuterii, ceasul i agrafe de pr) de pe corp deoarece exist riscul ca aceste obiecte s fie atrase de ctre magnetul folosit pentru efectuarea testului; n cazul n care pacientul a suferit un accident sau dac lucreaz cu metale, exist posibilitatea ca acesta s prezinte fragmente de metal la nivelul regiunii cefalice, n ochi, pe piele sau coloana vertebral; de aceea se recomand efectuarea unei radiografii nainte de efectuarea IRM pentru a stabili dac testul se poate efectua. Pacientul va trebui s se dezbrace complet n funcie de aria pe care se efectueaz (n anumite cazuri pacienii pot pstra o parte din haine, dac nu incomodeaz). Pacientul va folosi un halat pe toat perioada efecturii testului. In cazul n care se permite pstrarea unor haine, pacientul va trebui s goleasc buzunarele de orice monede sau carduri, cu benzi magnetice inscripionate deoarece prin IRM se pot demagnetiza. In timpul testului pacientul se va ntinde pe spate pe masa dispozitivului, care reprezint scanner-ul aparatului. Capul, toracele i membrele pot fi fixate cu nite curele pentru a menine pacientul nemicat. Masa va aluneca n interiorul unui dispozitiv care conine magnetul. Un dispozitiv n form de colac poate fi plasat peste sau n jurul regiunii care urmeaz s fie scanat. Unele tipuri de IRM (numite IRM deschise) sunt construite asfel nct magnetul nu nconjoar corpul n ntregime. Unii pacieni devin agitai (claustrofobicii) n interiorul magnetului IRM. Dac pacientul nu poate menine poziia nemicat i se va administra un medicament sedativ pentru relaxare. Dispozitivele cu sistem deschis pot fi utile n cazul pacienilor claustrofobici. In interiorul scannerului, pacientul va auzi un ventilator i va simi aerul micndu-se. De asemenea, se mai pot auzi diverse zgomote care sunt rezultatul scanrii. Unele aparate prezint cti sau dopuri pentru urechi pentru a reduce din zgomot. Este foarte important ca pacientul s nu se mite n timpul scanrii. De asemenea pacientul va fi rugat s i in respiraia pentru scurte perioade de timp. In timpul efecturii testului, pacientul va fi nchis n camera de scanat, ns medicul specialist va supraveghea pacientul prin intermediul unei ferestre transparente. Pacientul va putea comunica printr-unmicrofon. In cazul n care este necesar utilizarea unei substane de contrast, aceasta va fi administrat la nivelul venelor periferice ale braului pacientului. Substana de contrast va fi administrat n 1 pn la 2 minute. Apoi se pot efectua o serie de cliee. Un IRM dureaz de obicei 30 pn la 60 minute, dar se poate prelungi pn la dou ore. Cmpul magnetic sau undele de radiofrecven folosite de dispozitiv nu produce durere. Masa pe care se ntinde pacientul poate fi tare, iar camera poate fi rece. Pacientul poate fi speriat sau iritat dac trebuie s menin poziia nemicat. In cazul n care se folosete substana de contrast, poate aprea senzaie de rceal sau cldur n timpul introducerii substanei la nivel venos. In cazuri rare, poate aprea: - furnicturi la nivelul cavitii bucale n cazul n care pacientul prezint dentiie de metal - nclzirea zonei care se examineaz; acest lucru este normal; medicul specialist trebuie informat dac apare senzaie de grea, vom, cefalee, ameeal, durere sau dificulti de respiraie Nu exist efecte adverse secundare expunerii cmpului magnetic folosit pentru IRM. Cu toate acestea, magnetul este foarte puternic. De aceea el poate afecta pacemakerele, membrele artificiale i 22

alte dispozitive medicale care conin fier. Magnetul va deregla un ceas care se afl n apropierea lui. Dac pacientul prezint fragmente metalice la nivelul ochiului, efectuarea IRM poate afecta retina. Dac exist suspiciunea c ar exista fragmente metalice la nivelul ochiului, se recomand efectuarea unei radiografii nainte de efectuarea IRM. In cazul n care radiografia a depistat fragmentele metalice, se interzice efectuarea IRM. Tatuajele sau machiajul permanent pe baza de pigment ce conine fier pot provoca iritaii ale pielii. IRM poate produce arsuri la nivelul zonelor pe care sunt aplicate diverse patch-uri la nivel cutanat. De aceea, se recomand informarea medicului n legatur cu acest lucru. Exist un mic risc de apariie a unei reacii alergice n cazul n care se folosesc substane de contrast n timpul IRM. Cu toate acestea, majoritatea reaciilor sunt moderate i pot fi tratate cu antialergice. De asemenea, exist un risc sczut de infecie la nivelul venei pe care se introduce substana de contrast. 6.1.10. ECOGRAFIA Ecografia diagnostic este o tehnic imagistic larg utilizat. Ea a nlocuit un numr mare de tehnici radiologice sau scintigrafice. Este o tehnic rapid i inofensiv. Ecografele de diferite dimensiuni, aparatele portative, ofer posibilitatea de a explora numeroase organe. Ele au fcut ca aceast tehnic s devin un examen de rutin, la ndemana oricrui medic practician. Ecografia folosete pentru diagnostic ultrasunetele. Principiul de baz este cel al radarului (sonarului), adic emiterea unui semnal de ultrasunete care ntlnete diferite esuturi. Acestea vor reflecta semnalul care, la rndul lui va fi receptat, prelucrat i transformat n imagine alb-negru pe ecranul monitorului. Semnalul ultrasonic reflectat de ctre o suprafa tisular este recepionat de ctre transductor i afiat pe un ecran cu tub catodic (osciloscop sau monitor). Componentele de baz ale ecografului sunt: transducerul (transductor sau sonda), sistemul de analiz al semnalului, prelucrarea i amplificarea lui (corpul propriu-zis al ecografului) i sistemul de afiare a imaginii obinute (monitorul). Introducerea metodei Doppler pulsatil sau color i sondele endocavitare i-au mrit valoareadiagnostic. Explorarea Doppler detecteaz i vizualizeaz fluxul sau micarea vaselor sanguine accesibile. Conform acestor tehnici, ultrasunetele dirijate de ctre un reflectant n micare se vor ntoarce la emittor, sub forma unui ecou, cu frecvena diferit de cea iniial. Acest principiu este utilizat pentru detectarea circulaiei sanguine, diferenierea dintre o ven i o arter, depistarea unei obstrucii vasculare i determinarea circulaiei de la nivelul cavitii cordului. Exista i tehnici de Doppler color. Introducerea n parctic a Doppler-ului, continuu sau pulsatil reprezint o mare realizare. Exist i transductor (sonda) intracavitar, realizat conform principiului c sonda trebuie s fie ct mai aproape de organul studiat. Ecografia este utilizat n aproape toate domeniile medicale (maladii cardiovasculare, pulmonare, renale, hepato-biliare, pancreatice, splenice, vezicale, prostatice. Prin ecografie se investigheaz ficatul (dimensiune i form, parenchim, vasele intrahepatice, leziuni focale ca chiste, abcese, tumori, traumatisme, parazitoze, colecii lichidiene perihepatice), vezicula i cile biliare (dimensiune, perete, coninut, calculi, dilatarea canalelor biliare), pancreasul (atingeri difuze, leziuni focale ca chiste, abcese, tumori, calcificari), splina (dimensiuni, leziuni focale difuze, traumatisme) rinichi (dimensiune, forma, atingeri parenchimatoase, leziuni focale, uropatia ,colecii lichidiene perirenale), uretere i vezica (obstrucii, parazii, tumori, infecii, diverticuli, calculi), cavitatea peritoneala i cile digestive (colecii lichidiene, intraperitoneale, obstrucii, invaginaii, stenoza piloric), retroperitoneal (dimensiune, anevrismul aortei, tromboza venei cave inferioare), torace pelvisul, evoluia sarcinei, tiroida, snul, aparatul cardiovascular. Asistenta medical va urmri ca bolnavul s consume o cin normal n seara precedent, fr a mai mnca nimic pn la examinare. Prezena alimentelor n stomac poate, uneori, mima false tumori pancreatice sau ale lobului hepatic stng. Cu 2-3 zile naintea examinrii se recomand o alimentaie srac n celuloz. Ecografia cardio-vascular. Transductorul emitor de ultrasunete se aplic pe torace la nivelul zonelor n care cordul sau vasele mari vin n contact nemijlocit cu peretele, fr interpunerea unor formaiuni osoase (parasternal stng, apical, subcostal, suprasternal). Metoda se poate efectua 23

uniplan, biplan sau bidimensional i tridimensional. Ecocardiografia Doppler (fascicul pulsatil sau continuu) furnizeaz informaii asupra fluxului intracardiac. Metoda Doppler confirm sau exclude diagnosticul de stenoz. Doppler-ul codificat color codific fluxul sangvin prin culori. Ecocardiografia transesofagian asigur o foarte bun evaluare a modificrilor patologice Transductorii folosii sunt montai la extremitatea unui gastroscop modificat. O metod superioar este ecocardiografia cu substane de contrast care se efectueaz dup injectarea unor substane ecogene n curentul de flux sangvin (verde de indocianina, ser glucozat. Ser fiziologic Hpvtran Ecocardiografia intracoronarian introdus recent n practic, evideniaz sediul i structura plcilor de aterom, evalueaz rezultatele revascularizrii i detecteaz leziuni coronariene n segmente normale angiografic. Se poate efectua i simultan cu cardioangiografia. Ecografia pulmonar permite diferenierea dintre o formaiune solid (tumoral) i una lichidian (chistic). Se pot depista astfel chisturi bronhogene i revrsate pleurale, n special cele mici, care nu pot fi detectate radiologic. Ecografia ficatului i cilor biliare este uor de efectuat. Metoda d detalii morfologice referitoare la dimensiunile ficatului, ecostructura sa (omogen sau neomogen), prezena unor formaiuni (chisturi hepatice, tumori benigne sau maligne, hemangioame etc). Se evideniaz i sistemul vascular (artera hepatic, vena port), cile biliare intra- i extrahepatice i eventuale adenopatii la nivelul hilului hepatic. Arat diferite aspecte ale veziculei biliare (forma, dimensiune, grosimea pereilor), prezena de calculi sau de tumori . Formaiunile tumorale de dimensiuni mici, sub 2 cm, nu sunt evideniate. Ecografia renal este o metod rapid i repetabil. Imaginea poate fi examinat i n dinamic. Scoate n eviden detalii morfologice (poziia rinichilor, ptoza renal, dimensiunile i sistemul pielocaliceal), arat prezena de calcificri la nivelul parenchimului renal sau formaiuni hiperecogene n sistemul pielocaliceal. Scoate n eviden i tumori renale, vasele hilului renal i ureterele. Ecografia Doppler este indicat cnd exist suspiciunea de tromboz de arter sau ven renal. Ecografia prostatei poate evidenia adenoame de prostat, cancere prostatice (neomogenitatea structurii), prostatite cronice i abcesul prostatic. Cnd este necesar se pot face i ecografii postmicionale. Aceasta const n efectuarea unei noi ecografii dup ce bolnavul a urinat complet dup prima ecografie. SUBSTANE DE CONTRAST Structurile corpului uman care au densiti apropiate nu pot fi difereniate ntre ele .Pentru a putea fi vizualizate se folosesc C.T, ecografia, sau substanele de contrast. Substanele de contrast folosite sunt cu : Contrast negativ, care apar transparente (negre ) pe radiografie-aerul Contreast pozitiv, care apar opace (albe) pe radiografie; -substane pe baz de iod solubile -sulfatul de bariu Dublu contrast : asociere ntre bariu i aer. Reacii sistemice acute neprevzute-administrarea de substane de contrast intravenos, produce reacii diferite din partea organismului, reaciile pot fi minore sau dramatice, foarte rar chiar decesul 1:50000-1:10000. Reaciile minore pot fi mai frcvente 10% - odat cu introducerea substanelor nonionice au sczut . a)Reaciile minore constau n: greuri, gust metalic, senzaii de cldur, roeaa feei, urticarie, erupii cutanate,strnut, cefalee, ameeli. Aceste manifestri dispar dup oprirea injectrii i de regul nu necesit alt tratament nafar de oprirea injectrii timp de 20-30 secunde i nu mai reapar la continuarea injectrii. b)Reaciile moderate - necesit tratament, dar nu necesit terapie intensiv. Reaciile pot fi de tip alergic (alergoid) sau de tip anafilactic(anafilactoid).

24

Reacii de tip alergoid sunt: urticarie, edem facial, spasme, stridor laringian, spasme laringiene, stridor inspirator, spasme bronice, erupii cutanate, strnuturi repetate, lcrimare. In cazurile mai grave apar: diaree, dureri abdominale, vrsturi, cefalee. Tratamentul se face prin: -administrare de oxigen -administrare de adrenalin(epinefrin) 0,5% de soluie 1mg de soluie 1m/ml subcutanat. -administrare de antihistaminice: inhibitori de H1sau inhibitori de H2. Reacii de tip anafilactic: - hipotensiune arteril, tahicardie, paloare, care de regul se adaug peste cele de tip alergoid. Se aplic acela tratament. c)Reacii severe; - cuprind semnele i simptomele ocului anafilactic. Apar semne cardiovasculare, respiratorii, neurologice.Tratamentul este cel specific ocului anafilactic. Profilaxia accidentelor severe se face n primul rnd prin identificarea pacienilor cu risc: alergici, tarai, cu boli cardiovasculare, diabet zaharat i cutarea altor investigaii. Atunci cnd este posibil se vor folosi substane de contrast nonionice hipoosmolare. Dac intervenia este necesar, se va administra o premedicaie ce const din: - prednison 50 mg (10 tablete) per os, n dou prize cu 12 ore i respectiv 2 ore naintea administrrii substanelor de contrast, - antihistaminice (Romergan), 1 fiol cu o or naintea examinrii.

25

RADIOTERAPIA Radioterapia reprezint utilizarea radiatiilor ionizante in tratamentul anumitor boli, indeosebi al cancerelor. Termenul de radioterapie intrebuintat singur se refera mai ales la radioterapia externa, denumita inca si radioterapie transcutanata sau teleradioterapie, in care sursa radiatiilor este exterioara bolnavului si produce un fascicul care atinge tesuturile profunde dupa ce a traversat pielea si tesuturile superficiale. Radioterapia externa face apel la doua tipuri de radiatii ionizante: radiatii electromagnetice (radiatii X, radiatii y) si radiatii constituite din particule elementare infime (electroni, protoni, neutroni). Ea utilizeaza doua surse de radiatii: fie radioelemente in sine (cobalt 60), care sunt adesea izotopi radioactivi ai unei substante; fie aparate (acceleratori de particule) care pun in miscare particulele elementare si trimit spre bolnav ori aceste particule, ori radiatia pe care acestea o produc. Indicatii - La doze slabe, radioterapia are un efect antiinflamator utilizat uneori in tratamentul zonei zoster sau al keloidelor (cicatricele patologice). Totusi, indicatia principala a radioterapiei este cancerul. O radioterapie are drept obiectiv furnizarea unei doze suficiente pentru a trata tumora protejand organele invecinate. Doza absorbita este exprimata in gray. Radiatiile ionizante actioneaza distrugand structurile cromozomice responsabile de diviziunea celulara, ceea ce antreneaza moartea celulelor canceroase. Celulele sanatoase sunt atacate si ele, dar ele au o capacitate de restaurare mai mare. Actiunea anticanceroasa a radiatiilor este utilizata in mod izolat sau asociata cu o alta metoda (chirurgie, chimioterapie). Astfel, radiochimioterapia (administrarea simultana a radiatiilor si a medicamentelor) este utilizata in caz de carcinom epidermoid al faringelui, bronhiilor, esofagului si canalului anal: radioterapia peroperatorie consta in iradierea unei tumori profunde (rectala, pancreatica etc.) cu clectroni in cursul unei interventii chirurgicale dupa ce au fost date deoparte organele invecinate (intestine, rinichi etc.). Radioterapia are numeroase alte aplicatii: radioterapia corporala totala este destinata pregatirii unei grefe de maduva osoasa pentru a trata anumite forme de leucemie sau de hematopatii; radioterapia cutanata totala utilizeaza electroni de slaba intensitate in tratamentul limfoamelor cutanate. Diferite tipuri de aparate - Tuburile traditionale care produc radiatii X de joasa energie nu mai sunt intrebuintate decat in tratamentul cancerelor cutanate. Acceleratorii lineari sunt aparatele cel mai frecvent folosite: ei produc fie electroni, activi la suprafata si indicati in tratamentul tumorilor superficiale, fie radiatii X de inalta energie, care patrund in profunzime, sub piele, si sunt adaptate tratamentului cancerelor profunde ale toracelui sau abdomenului. O alta varietate de acceleratori de particule, ciclotroanele, care produc neutroni sau protoni, este rezervata unor forme rare de cancer si cu un tratament foarte delicat (melanomul ochiului, sarcomul bazei craniului). In sfarsit, aparatele continand cobalt, care emite radiatii y, trateaza tesuturile profunde, dar nu afecteaza pielea, fiind adaptate cancerelor de cap si de gat, de san si ale membrelor. Tehnica - Radioterapia moderna presupune un mediu tehnic costisitor. Un examen prealabil la scaner permite sa se repereze amplasarea organului sau organelor de iradiat. Este realizata o simulare prin radiografie simpla pentru a permite o pozitionare buna a fasciculului. Doza de radiatie necesara distrugerii celulelor canceroase este calculata prin dozimetrie. Pentru a creste e