22magnetismo

Fuerza fundamental de la naturaleza, fenómeno físico caracterizado por la existencia de fuerzas de atracción y repulsión entre algunos cuerpos. Los imanes se consideran dipolos magnéticos, tienen polo N y S separados por una distancia. Los polos opuestos se atraen y los del mismo signo se repelen debido a la estructura del material y la configuración electrónica donde cada electrón se comporta como un pequeño imán. Tener en cuenta el movimiento intrínseco del electrón (spin) y también el campo magnético debido al movimiento orbital del electrón alrededor del núcleo. Importante para RM ya que utiliza potentes campos magnéticos para generar imágenes en los diferentes tejidos. La capacidad magnética de algunos objetos para atraer a otros se debe a la configuración electrónica de los materiales, donde cada electrón se comporta como un pequeño imán.

Imán

Material magnético capaz de atraer a otros imanes o metales.

• Imán natural: mantienen su campo magnético continuo. Son permanentes a no ser que sufran grandes golpes o se les apliquen cargas magnéticas opuestas a altas temperaturas.
• Imán artificial: para aplicaciones domésticas o industriales.
• Electroimán: usado en aplicaciones tecnológicas y en la industria pesada. Emplean el principio de inducción magnética que permite su activación y desactivación en función de sus necesidades.

Tipos de materiales magnéticos

• Diamagnéticos: no pueden ser magnetizados de forma artificial y no son atraídos por un imán debido a su configuración electrónica. Sus capas electrónicas están compuestas y no representan momento magnético neto (susceptibilidad magnética negativa). Ejemplos: agua, gases nobles, grafito, oro, cloruro de sodio, bronce, madera.
• Paramagnéticos: escasamente atraídos por imanes. Los campos magnéticos externos les afectan poco. Tienen una pequeña susceptibilidad magnética positiva que les permite imantarse levemente. Ejemplos: aluminio, platino, aire, litio, wolframio.
• Ferromagnéticos: intensamente atraídos por imanes. Su susceptibilidad magnética es alta por lo que se magnetizan de forma permanente frente a un campo magnético. Tienen un gran número de electrones presente en los materiales. Ejemplos: hierro, cobalto, níquel.

Campos y fuerzas magnéticas

Un imán o una corriente eléctrica pueden influir en otros materiales magnéticos sin tocarlos físicamente ya que alrededor de estos se produce un campo magnético. Los campos magnéticos se representan por líneas en dirección N-S. Cuando más intenso es el campo, mayor número de líneas se representa. Las líneas forman un circuito continuo sin fin.

Electricidad

Conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas, cuyas manifestaciones se encuentran en una gran variedad de fenómenos naturales y artificiales. Es una forma de energía muy versátil. La electroestática se encarga del estudio de cargas eléctricas cuando estas no están en movimiento. Existen dos clases de cargas: positivas y negativas. Las unidades mínimas en que las cargas pueden existir son el protón + y el electrón -. Carga de las partículas = 1,6·10^-19C. Ejercen fuerza entre sí de forma igual y opuesta.

Tipos de materiales según conductividad

• Dieléctricos: madera, plástico: no conducen electricidad bajo ningún concepto.
• Conductores: cobre, plata: conducen la electricidad siempre.
• Semiconductores: grafito, silicio: solo conducen en determinadas circunstancias.
• Superconductores: estaño, aluminio: conducen la corriente eléctrica siempre, aunque sea en muy pequeña condición.

Teoría de bandas

Justifica la conductividad eléctrica de los metales. Ante un potencial eléctrico, los electrones de metales que están en la última capa (valencia) podrán o no pasar a niveles energéticos mayores (banda de conducción), siempre que estos sean accesibles y siempre que estén desocupados o semillenos. En las sustancias conductoras, la BV se solapa energéticamente con la BC que está vacía. Los electrones pueden saltar de una a otra con un mínimo aporte de energía, pueden conducir la corriente eléctrica con facilidad. En los semiconductores y en los aislantes, la BV no se solapa con la BC. Hay una zona intermedia llamada BP. En los semiconductores, la anchura de la BP no es muy grande y los electrones con suficiente energía pueden pasar a la BC. En los aislantes, la BP es tan ancha que ningún electrón puede saltarla. La BC siempre está vacía. Los electrones de la BC pueden moverse fácilmente cuando se establece una diferencia de potencial entre los polos, conduciendo la corriente eléctrica. La resistencia de un conductor eléctrico es la oposición que presenta el movimiento de los electrones a través de él. La unidad de resistencia es el ohmio. La corriente eléctrica comienza cuando una fuerza impulsa a los electrones. El movimiento de las cargas siempre será del polo negativo al polo positivo. Para que se de la corriente es necesario un conductor y una diferencia de potencial eléctrico o tensión. Hay una relación entre el potencial eléctrico (voltaje), la corriente eléctrica (intensidad) y resistencia: LEY DE OHM.

Inducción electromagnética

La inducción sobre un conductor se da si el campo magnético es variable, y la corriente que se genera depende de la velocidad del campo magnético. Si por el contrario lo que se mantiene fijo es el imán y se hiciera mover el conductor, se generaría un flujo de corriente, efecto generador.

Generadores

Dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico sobre dos polos, transformando la energía mecánica en eléctrica. La transformación se consigue gracias a un campo magnético permanente. Proporciona corriente continua (dinamo), o corriente alterna (alternador).

Transformadores

Dispositivo capaz de transformar el potencial eléctrico en otro de mayor o menos intensidad. Formado por dos bobinas de material conductor. Necesita corriente alterna. Su uso en radiología, transforma la corriente (220V) en 150.000V que es lo que necesitan los tubos de rayos X.

Rectificadores

Dispositivo capaz de convertir la corriente alterna en corriente continua. La rectificación se lleva a cabo mediante diodos. Los tubos de rayos x requieren para su funcionamiento un aporte estable de corriente continua.

Radiaciones ionizantes

Pueden modificar la estructura electrónica de la materia y alterar sus propiedades. La radioterapia es uno de los tratamientos más comunes contra el cáncer utiliza radiación de alta energía para eliminar las células cancerosas.

Técnicas de radioterapia

• Braquiterapia: fuentes radioactivas encapsuladas dentro o próximas al tumor. Uso: en tumores accesibles desde la superficie y en tumores situados en cavidades corporales. Beneficios: tejido sano no irradiado por haz de radiación. Inconvenientes: paciente con radiación, isótopo encapsulado dentro del cuerpo. Los implantes de tumores pueden ser permanentes o temporales. Las permanentes son cápsulas de acero llamadas semillas que tienen material radioactivo dentro.
• Teleterapia: fuente de irradiación a cierta distancia del paciente en equipos grandes como el acelerador lineal de neutrones, tubos de rayos, unidad de cobalto. Los aceleradores de electrones, linac, son los medios de aplicación más utilizados. Producen rayos x de alta energía y también haces de electrones empleados en tumores superficiales. La dioterapia externa en 3D genera imágenes tridimensionales detalladas. Se pueden usar dosis de mas alta radiación con menos riesgo de dañar el tejido. IMRT: radioterapia con intensidad modular, modula la intensidad de manera precisa. Dirige mejor la radiación que la 3D-CRT.

Técnicas que emplean haces externos

• Radiología convencional: la más utilizada, solo emplea un haz de rayos x que atraviesa al paciente y transfiere una cantidad de energía a un receptor, que la transforma en una imagen en función de la absorción que se haya producido al atravesar esa zona. Las radiografías tienen poca profundidad y poca sensibilidad para diferenciar tejidos. Esto mejora con pastillas de yodo o bario. Existen también la mamografía y la ortopantomografía. Se diferencian por la energía de los rayos, utilizan entre 25 y 150 kVp.
• TC: técnica de rayos x para obtener imágenes de cortes anatómicos con fines diagnósticos. Da la opción de realizar imágenes en 3D mediante la rotación de la fuente de rayos x alrededor del cuerpo. La imagen se obtiene mediante la captura de señales por los detectores y su posterior proceso mediante algoritmos de reconstrucción.

Isótopos radioactivos

Átomos de un mismo elemento, sus núcleos tienen diferente número de neutrones y diferente número masivo. La medicina nuclear utiliza isótopos no encapsulados, en forma líquida y gaseosa, que son inyectados o ingeridos por el paciente, una vez dentro del cuerpo, se distribuye por los órganos según el radiofármaco.

Radiaciones no ionizantes

Pueden ser aplicadas en radioterapia y en diagnóstico. En radioterapia, las radiaciones no ionizantes se utilizan para la obtención de imágenes: asistencia al contorneo de volúmenes blanco en tejidos que no pueden ser bien definidos con los TC de simulación y la localización en tiempo real de zonas a tratar en el momento del tratamiento.

RM

Obtención de imágenes por campo magnético, emisor/receptor de ondas de radio (escáner) y un ordenador. Los protones de los átomos de hidrógeno de los tejidos se excitan por el campo magnético. Cuando se para la radiación, los protones vuelven a su disposición inicial, liberando energía en forma de ondas de radio que son recogidas por la antena y enviadas al ordenador obteniendo la imagen.

Ultrasonidos

Base de la eco. El ecógrafo produce ondas de ultrasonido que al reflejarse con el tejido generan una eco recogida por la sonda. Esta se transforma en imagen del monitor. En radioterapia y en diagnóstico es necesario conocer la cantidad de radiación que llega al paciente. Los efectos terapéuticos y los efectos adversos tienen relación con la cantidad de radiación. La mayoría de las magnitudes van a tener en cuenta el valor total de la magnitud que proporciona información sobre la cantidad de radiación recibida por una paciente, técnico y la tasa.

Unidades y magnitudes: Radiometría

Magnitudes de campo de radiación: cantidad y calidad del haz. Coeficientes de interacción: magnitudes de interacción radiación-materia. Dosimetría: magnitudes energía absorbida y su distribución. Radiactividad: magnitud de campo de radiación producido por sustancias radiactivas. Radioprotección: magnitud relacionada con el efecto biológico y naturaleza del medio irradiado. Exposición: X=Q/m

Etiquetas: Electromagnetismo, fuerzas magnéticas, magnetismo, radiaciones