Elemente de biofizic Biofizica-esteotiincareutilizeaztehniciiconceptefizico-chimicepentrucercetarea fenomenelor lumii vii. Lund drept criteriu de clasificare nivelul de organizare a materiei vii, ramurile principale ale biofizicii sunt urmatoarele: a.Biofizica electronic (cuantic) b.Biofizica molecular c.Biofizica celulard.Biofizica sistemelor complexe 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.1. Mrimi fizice, uniti de msur, sisteme de mrimi i uniti Mrimea fizic - o proprietate msurabil a unui corp Mrimile fizice: Fundamentale se definesc fr ajutorul altora[lungimea (l), masa (m), timpul (t), temperatura (T), intensitatea curentului electric (i), intensitatea luminoas (I), cantitatea de substan ()] Derivate se obin prin relaii matematice din combinarea celor fundamentale[ex. fora, lucrul mecanic (combinaia masei, lungimii i timpului] oPentrumsurareauneimrimisealegeomrimedeacelaifelcuea,careseconsider etalon i, de aceea, se numete unitate de msur. o Amsuraomrimenseamnaocomparacuunitateademsuraleas(cuetalonul)ia vedea de cte ori unitatea de msur se cuprinde n mrimea de msurat. Unitile de msur:uniti fundamentaleuniti derivate2 nanul1960laceade-aXI-aConferinGeneraldeMsuriiGreutis-auadoptatpeplan internaional unitile fundamentale pentru mrimile fundamentale.metrul (pentru lungime) kilogramul (pentru mas) secunda (pentru timp) kelvinul (pentru temperatur) amperul (pentru intensitatea curentului electric) candela (pentru intensitatea luminoas) molul (pentru cantitatea de substan) Unitile derivate sunt cele corespunztoare mrimilor derivateExemplu: [F]SI = [m]SI [a]SI = kg m/s2 Grupuldeunitifundamentalestabiliteitoateunitilederivatedinunitilefundamentale constituie un sistem de uniti de msur. Sistem Internaional de uniti de msur (SI) ansamblu coerent de uniti fundamentale i derivate. -aptemrimi,respectivapteunitifundamentale:metrul,kilogramul,secunda,kelvinul, candela, amperul, nr. de moli. Sistemul tolerat de uniti este sistemul C.G.S. (centimetru, gram, secund) a crui folosire se face n funcie de necesiti. Mrimi fundamentaleUniti fundamentale Lungimeas d x l , , ,TimpultMasam Intensitatea curentului electricIIntensitatea luminoas lITemperaturaTCantitatea de substan u m skg) ( Amper A) (Candela Cd) (Kelvin Kmoli Tabelul 1. Mrimi i uniti fundamentale. Mrimi fizice scalare i vectoriale Mrimile fizice scalare se caracterizeaz prin:-valoare numeric -unitate de msur,de exemplu: temperatura, lungimea, masa etc.

Mrimile fizice vectoriale se caracterizeaz prin:-valoare numeric -unitate de msur -punct de aplicaie -orientare (direcie i sens) de exemplu: fora (se noteaz printr-o sgeata deasupra simbolului, F )3 Mrimi derivate n mecanicUniti derivate n mecanic Aria 2l S A = =Volumul 3l V =Densitatea Vm= Viteza tdv =Acceleraia tvaAA= Foraa m F = Impulsv m p = Presiunea SFp =Lucrul mecanico cos = d F LPuterea tLP =EnergiaL E = AMomentul foreib F M =Momentul cineticp r L =2m3m3mkg sm 2sm ) (2Newton Nsmkg = s Nsmkg = ) (2Pascal PamN=) (Joule J m N = ) (Watt WsJ=Jm N s J s N m = Tabelul 2. Mrimi i uniti derivate n mecanic. Mrimi derivate n electricitateUniti derivate n electricitate Sarcina electrict I q =Tensiunea electric qLU =Capacitatea electric UqC =Rezistena electric IUR =Inducia magnetic l IFB=Flux magneticS B = |Inductana IL|=) (Coulomb C s A = ) (Volt VsJ=) (Farad FVC=) (OhmAVO =) (Tesla Tm AN= ) (2Weber Wb m T = ) (Henry HAWb= Tabelul 3. Mrimi i uniti derivate n electricitate. 4 I.2. Biofizica molecular I .2.1. Apa i importana ei n lumea vie a. Clasificarea apei din organismele vii onraportcuceluleleexistapintracelulariextracelular,carelarnduleipoatefi interstiial i circulant (intravasculara). oDup starea ei de fixare n organism, apa poate fi legat (coninut n structuri moleculare) i liber. on funcie de provenien, apa poate fi exogen (adus din exterior) sau endogen (rezultat din procesele metabolice). b. Proprietile fizice ale apei Datoritproprietilorfizicepecareleare,apaareoimportandeosebitpentruorganismele vii, influennd existena, conformaia i funciile acestora. Variaia densitii apei cu temperatura oSpre deosebire de celelalte lichide, apa i mrete volumul prin solidificare i i micoreaz densitatea. Ea are densitatea maxim la 4C. oPrinrcire,ntre4Ci0Capasecomportanormal,dilatndu-se.Caurmare,gheaaare densitatea mai mic dect apa la 4C i de aceea plutete pe ap. (Aceastanomalieseexplicprinfaptulc,odatcuscdereatemperaturii,cretegradulde ordonarealmoleculelordeap,princretereanumruluidelegturidehidrogen.Reeaua moleculardevinetotmaistructurat,ceeacedeterminmrireavolumuluigheiiiscderea densitii). c. Proprietile termice ale apei oCaurmareaactivitiimetabolice,organismeleviiproducenergie,maialessubformde cldur. oDacsepresupunecunorganismviuarfiunsistemizolatavndclduraspecific apropiatdeceaaapei(1cal/ggrad),atuncivaloareatemperaturiiluiarcretemultpeste37 40C.(nslatemperaturimaimaride42Cncepssedenaturezeproteinele,vitezelereaciilor chimice ar crete foarte mult, iar aceste modificri nu mai sunt compatibile cu viaa). OBS. Prinproprietilefiziceivalorileconstantelortermice,apaareunroldeosebitdeimportantn procesele de termoreglare ale organismului (rol termoregulator). oOrganismeleviipotprimidinexteriorcantitinsemnatedecldur,carensproduc nclziri mici. Sngele, prin coninutul ridicat de ap, transport o mare cantitate de cldur din locul undeseproducentotorganismul,uniformizndtemperaturaacestuia.Prinintermediulvaselor sanguine din apropierea suprafeei corpului, sngele cedeaz cldur mediului exterior prin radiaii. 5 Conductivitateatermicaapeiestemarencomparaiecualiconstitueniorganicii,n concluzie, organismele vii pot evita hipertermiile locale prin transport rapid al cldurii.I .2.2. Noiuni de fizica sistemelor disperse Sistem dispers - amestec de dou sau mai multe substane, avnd dou componente: dispersant i dispersat. Prima o conine pe cealalt, care se afl sub form de particule, mai mult sau mai puin fine. Criterii de clasificare a sistemelor disperse, n funcie de: 1. Dimensiunile particulelor:- soluii adevrate (moleculare)- soluii coloidale- suspensii Acest criteriu de clasificare nu se poate aplica moleculelor lungi (hidrocarburi) 2. Starea de agregare a dispersantului - gazoas- lichid- solid3.Faze(faz-parteaunuisistemseparatdecelelaltepriprininterfee-suprafeelanivelul crora se produce o modificare brusc a proprietilor fizico-chimice): - monofazice, care pot fi omogene ( proprieti identice n toate punctele sistemului) i neomogene (proprietile difer de la un punct la altul) - polifazice - heterogene : ntre prile componente exist suprafee de separare. 4. Afinitatea dintre componeni: - liofile (afinitate ntre solvit - solvent) - liofobe (nu exista afinitate ntre solvit i solvent) norganismexisttoateceletreiclase:soluiiadevrate,coloizi,suspensii.Deexemplusngele este: - soluie pentru cristaloizi (Na, Cl, K) - coloid (proteine: serumalbumine, globuline.) - dispersie (elemente figurate) n sistemele biologice prezint interes deosebit cazul n care dispersantul este lichid. 6 I.3. Biofizica celular I .3.1. Fenomene de transport oLatoateniveleledeorganizareamaterieisentlnesc,subdiverseforme,fenomenede transport de substan i transfer de energie, care sunt indispensabile funcionrii organismelor vii. oFenomenelemolecularedetransportsemanifestnsistemeneomogene(asimetrice)ise desfoar n sensul diminurii i eliminrii neomogenitilor sistemului respectiv.on consecin va aprea un transport de substan i energie care va avea ca scop diminuarea pn la dispariie a neomogenitilor sistemului. oAtingereastriideechilibruserealizeaznmodspontan,frconsumdeenergiedin exterior, numai prin agitaie termic molecular. Importan: Fenomenele de transport au o importan deosebit n biologie n special n cadrul fenomenelor de transport prin membrane biologice. Difuzia simpl. Legile lui Fick Definiie 1. Difuziareprezintfenomenuldeptrundereamoleculelorunuicorpprintremoleculelealtui corp aflat n aceeai stare de agregare. Observaie Lalichidefenomenulseproducecuointensitatemaimicdectlagaze,datoritforelor intermoleculare mai mari i a agitaiei termice mai mici dect n cazul gazelor. Dousoluiideconcentraiidiferite(C1>C2),separateprintr-unperetedespritorfluxde substandelaconcentraiemarelaconcentraiemicivancetanmomentulncareeledevin egale. Fig. 1. Difuzia simpl. Definiia 2. Fluxuldesubstanreprezintcantitateadesubstancaretraverseazunitateadesuprafan unitatea de timp. Definiia 3. Fluxuldesubstantransportatesteproporionalcudiferenadeconcentraiede-alungul direciei dup care are loc. 7 Definiia 4. Cantitateadesubstantransportatnunitateadetimpesteproporionalcuseciunea transversal prin care are loc difuzia, cu gradientul de concentraie, depinde de natura substanei care difuzeaz i de natura mediului n care are loc difuzia. I.3.2. Fenomene de transport prin membrana celular Membrane biologice Definiie. Membranelebiologicesedefinesccafiindansambluricompusedinproteineilipidecare formeaz structuri continue bidimensionale, cu proprieti caracteristice de permeabilitate selectiv, prin care se realizeaz compartimentarea materiei vii. a. 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. b. Compoziia biochimic a membranelor biologice Toate membranele biologice au n principiu o structur comun. Principalele componente ale membranelor biologice sunt: proteinele (60-80 %) lipidele (40-20 %)(resturile glucidice sunt ntotdeauna ataate proteinelor sau lipidelor) alte componente minore (ioni, ap, transportori) (insuficient studiate cantitativ). Lipideleasigurfunciadebarieramembranelor.Principaleleclasedelipidentlniten membranele celulare sunt:fosfolipidele (55 % din lipidele membranare); glicolipidele; colesterolul. Proteinele confer funcionalitatea membranei.-Ele intervin n transportul activ, ndeplinesc funcii enzimatice sau de receptori.-Dimensiunile lor sunt mai mari dect ale lipidelor. Exist 2 categorii de proteine: proteine periferice i proteine integrate. Proteine periferice Elesuntextrinseciipotfiextraseuorprintratarecusoluiidiluatedesruri;suntataatela exteriorulbistratuluilipidic,interacionndnprincipalcugruprilepolarealelipidelorsaucu proteinele intrinseci (integrale) prin fore electrostatice. Proteine integrateAcesteproteinesuntintegrateinupotfiextrasedectdupdistrugereastructuriimembraneicu detergeni; acestea sunt molecule amfifile mici ce formeaz micele n ap. 8 c. Caracteristicile fizice ale membranelor biologice Caracterulamfifilsedatoreazlipidelorcareprezintuncaphidrofiliocoad hidrofob;nconsecineleformeaznmodspontannapmiceliiilipozomi(unilamelari, multilamelari) : Fig. 2. Formarea miceliilor i a lipozomilor. Fluiditatea membranelor Fluiditatea,f,esteinversulvscozitii ||.|

\|q=1f iseapliclichidelorizotrope(aceleai proprieti n toate cele 3 direcii ale spaiului). Fluiditatea membranelor mobilitatea lor. Se disting mai multe tipuri de micri: Micri n interiorul moleculei fosfolipidelor omicrile de flexiune ale atomilor de carbon din gruprile metilenice (-CH2-) din laurile acizilorgrai(dincencemaimobilesprecentrulstratuluidublulipidicimairigidespre gruparea polar); omicrile atomilor din gruparea polar. Micri ale ntregii molecule de fosfolipide omicarea de deplasare lateral (translaie)- 2m/s omicarea de rotaie n jurul axei longitudinale a moleculei - rapid omicarea de deplasare transversal (flip-flop) lent. d.Clasificarea tipurilor de transport: Tipurile de transport membranar pot fi clasificate n funcie de mai multe criterii. 1. Din punct de vedere energetic: -transportpasiv(frconsumenergetic,nsensulgradientuluideconcentraiesaualcelui electrochimic) -transportactiv(cuconsumenergetic,nsensopusgradientuluideconcentraiesaualcelui electrochimic) 2. Dup natura substratului: - transportul prin bistratul lipidic - transportul prin polipeptide (oligopeptide) 9 - transportul prin proteine 3. Dup cinetic: - difuzia simpl - difuzia facilitat Sisteme de: macrotransport transp. dir. al unor macromolecule prin membrane (de ex. la bacterii n cursul procesului de transformare genetic, n care moleculele de ADN trec att prin peretele celular ct i prin plasmalem) transp. prin vezicule: - endocitoza (pinocitoza, fagocitoza) - exocitoza - transcitoza Endocitoza: materialele ptrund n celul nglobate n vezicule ce se desprind din plasmalem. fagocitoza ptrunderea substanelor solide n celul pinocitoza ptrunderea macromoleculelor lichide n celul Exocitoza: se vars n exteriorul celulei produsle secretate n celul (se produce prin fuziunea unor vezicule din citoplasm cu plasmalema i materialele din vezcule sunt vrsate n afara celulei) Transcitoza: realizeaz transortul moleculelor prin celulele endoteliului capilar. microtransport 1.transport pasiv 2.transport activ I.3.3. Noiuni de biomecanic a. Manifestrile mecanice ale contraciei musculare. Tipuri de contracii. Muchiuldezvoltofordecontracieegalidesenscontrarforeicreiaiseopune.n funcie de mrimea acestei fore muchiul se poate scurta, alungi sau poate pstra aceeai lungime. Contracieizotonic-muchiulsecontractcontrauneiforeexterioareconstante(ridicareaunei 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.Foradezvoltatesteegalcuceacaretrebuienvins(contraciaposturalsaupentru 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 stimularerepetitivcuoanumitfrecven,pesteolimitdat,contraciileindividualefuzioneaz ntr-o contracie unic - contracie tetanic (fig.) Frecvena depinde de tipul de muchi (mai mare la muchii rapizi)(musculatura ocular 350 stimuli/secund, muchi solear 30). Alungirea muchiului - dac fora exterioar este mai mare dect valoarea maxim a forei pe care o poate dezvolta muchiul, acesta se alungete cu toate c se contract activ.Attnrepaus,ctincontracie,muchiuldegajcldur.Cldurdisipatdemuchi este : - cldura de repaus; 10 -clduradecontracie,carelarnduleiestecldurademeninereaforeidecontraciei cldura de scurtare (proporional cu gradul scurtrii); - cldura de relaxare, care se produce imediat dup ncetarea stimulrii; - cldura de restabilire, care se produce n urma reaciilor chimice de regenerare a ATP. b.Echilibrul corpului n poziie vertical n aceast poziie, corpul uman este n echilibru stabil, iar verticala CG trece prin interiorul unui poligonconvexdesprijincarencondiiilepierderiiechilibruluiimretesuprafaaprin ndeprtarea picioarelor. Condiiile de echilibru al ntregului corp cuprind i echilibrul capului, trunchiului i membrelor inferioare Capul - rezemat pe condilii primei vertebre, atlasul - verticala CG (b n Fig. 3) trece cu puin anterior de articulaia occipito-atlantoid, adic n faa liniei transversale care unete cei doi condili, fapt pentru care capul nu se menine n echilibru fr efort(observaiunomcaredoarme,capulsuseapleacnainte);nstaredeveghens,muchii cefei, n uoar contracie static, opresc capul de a cdea nainte. Fig. 3. Echilibrul capului. Prinurmare,echilibrulcraniuluiesteasiguratdemuchiicefei,careproducunmomentde rotaie pd, avnd rolul de a anula efectul greutii capului. Diferitele vertebre i menin poziia una deasupra celeilalte n acelai mod ca i capul. Pentru regiunea cervical i dorsal, intervin muchii spatelui, n timp ce n regiunea lombar unde verticala CG trece prin spatele vertebrelor, momentul compensator pentru meninerea echilibrului este format de muchii abdomenului. Trunchiul - st n echilibru pe picioare, rezemat pe capetele celor dou femururi; -verticalaCGtreceprinspateleaxeiimaginareorizontalecareunetearticulaiile coxofemurale, momentul compensator fiind realizat de ligamentul lui Bertin, muchiul psoasiliac i tensorul fasciei late, care, sprijinindu-se pe coaps, trag bazinul nainte. Echilibrul coapselor pe tibie - condilii femurului se sprijin pe tibie, iar verticala CG trece la nivelul genunchiului prin faa axei transversale articulare; - gemenii i ligamentele genunchiului asigur echilibrul; 11 -genunchiisuntmeninuinextensieprinaciuneagravitaiei,nlimitapermisdedistensia ligamentelor articulare. Echilibrul gambei pe picior - verticala CG al ntregului corp trece prin faa articulaiei tibio-tarsiene - acesta este meninut de tricepsul sural, care n ortostatism se afl n stare de contracie permanent; - pentru meninerea echilibrului corpului n poziie vertical, intervin mai activ muchii gambei c. Poziii anormale ale corpului uman -poziamomentandatoratpurtriiuneigreutiverticalaCGsedeplaseaz,i,caurmare, omul trebuie s i schimbe poziia pn ce aceast vertical trece din nou prin poligonul de sprijin; - atitudini patologice datorate flexiei sau extensiei anormale a diferitelor segmente; - poziii vicioase datorate modificrilor scheletului, care rezist foarte bine la un efort de scurt durat,darnuilacelemaindelungateisedeformeazsubinfluenacontraciilormusculare anormale de lung durat; Fig. 4. Tipuri de scolioz. Exemple: 1.Launomcareareunpiciormaiscurt,meninereaechilibruluicereaplecareatrunchiului lateralctrepiciorulmaiscurt,consecinaacesteiaplecrirepetatefiindapariiascoliozei(Fig.4) care este o deformare a coloanei vertebrale a crei convexitate este ndreptat spre partea piciorului mai scurt; 2.nanumitecondiii,laadolescenimaiales,poateapreaoexagerareacurburiidorsale numit cifoz (Fig. 5), 12 Fig. 5. Cifoza. pentruacreicompensareseproduceoamplificareacurburiilombarecuconvexitateaanterioar, numit lordoz (Fig. 6); Fig. 6. Lordoza. 3. Piciorul plat (Fig. 7) reprezint tot o consecin a poziiei verticale vicioase.Apare datorit discordaneidintreapsareaputernicicontinuacorpuluiceluicarestmulttimpnpicioarei estesuprancrcatcugreutiirezistenaoaselorialigamentelor(nmultecazuriestevorba despre o boal profesional care apare la persoanele care lucreaz mult timp n picioare). 13 Fig. 7. Platfus. d. Elemente de hemodinamic Hemodinamicaarecaobiectstudiulfenomenelorfizicealecirculaiei(mecanicainimiii hidrodinamicacurgeriisngeluiprinvaseelastice),aparatele,modeleleprecumidispozitivele experimentalefolositepentruaceststudiu.Studiulcirculaieisanguinefolosetemodelemecanice datorit numeroaselor analogii care exist ntre funcionarea inimii i cea a unei pompe, ntre artere i tuburile elastice etc. Inima este un organ cavitar musculos care pompeaz snge (lichid nenewtonian pseudoplastic) ntotorganismulprincontraciiritmice(datoritcicluluicardiac)nvaseledesngedediametre diferite,avndpereinerigiziiparialelastici.Inimaareaproximativ60-100bti/minut,i aproximativ100.000bti/zi.Btileinimiisuntacceleratedeactivitateamuscularide temperatura mai ridicat a corpului. Fig. 8. Compartimentele inimii Rolul de pomp al inimii Rolulprincipalalinimiiconstnexpulzareasngeluincirculaie,prinnchidereai deschiderea n mod pasiv a valvulelor care au rol de supap. Inima este constituit din dou pompe (Fig. 8), conectate prin circulaiile pulmonar i sistemic: 14 -pompadreaptcareareroluldeapompaspreplmnisngeledezoxigenatcolectatdin organism (circulaia pulmonar) -pompastngcolecteazsngeleoxigenatdinplmniilpompeazncorp(circulaia sistemic) Fiecareparteainimiiesteechipatcudouseturidevalvulecare,nmodnormal,impun deplasarea sngelui ntr-un singur sens, cele dou pompe ale inimii avnd fiecare cte dou camere: atriul este un rezervor care colecteaz sngele adus de vene i ventriculul care pompeaz sngele n artere.Septulesteperetelecaredesparteattatriilectiventriculeleicarempiedictrecerea sngeluidintr-unatriu/ventriculncellalt.Etaneitateapompelorestedeterminatdemusculatura cardiac. Micarea valvulelor este reglat de diferena de presiune dintre atrii, ventricule i vase sanguine, elempiedicndsngelescurgndireciegreit.Musculaturacardiacasigurattvariaia volumuluiinimiiipresiuniisngeluiprecumienergianecesarfuncionriiprinprocesele biofizice i chimio-mecanice din miocard. Fazele ciclului cardiac Activitateadepompainimiisepoateapreciacuajutoruldebituluicardiac,carereprezint volumuldesngeexpulzatdefiecareventriculntr-unminut.Elesteegalcuvolumuldesnge pompatdeunventricullafiecarebtaie(volum-btaie),nmulitcufrecvenacardiac.Volumul-btaiealfiecruiventriculeste,nmedie,de70ml,iarfrecvenacardiacnormalestede70-75 bti/min.;astfel,debitulcardiacderepausestedeaproximativ5l/min.Inimatrebuiespunn micarenfiecareminut,nmedie4lnrepaus,iarntimpulexerciiilorfizice,pnla20l.n somn, debitul cardiac scade, iar n stri febrile, sarcin i la altitudine, crete. Fiecarebtaieainimiiconstntr-oanumitsuccesiunedeevenimente,carereprezintciclul cardiac. Acesta cuprinde 3 faze: -sistolaatrialconstncontraciacelordouatrii,urmatdeinfluxulsanguinnventricule. Cndatriilesuntcompletgolite,valvuleleatrioventricularesenchid,mpiedicndntoarcerea sngelui n atrii. - sistola ventricular const n contracia ventriculelor i ejecia din ventricule a sngelui, care intrastfelnsistemulcirculator.Cndventriculelesuntcompletgolite,valvulapulmonaricea aortic se nchid. - diastola const n relaxarea atriilor i ventriculelor, urmat de reumplerea atriilor. nchiderea valvuleloratrioventriculareiaceloraorticeproducesunetelespecificebtilorinimiiipotfi ascultate cu ajutorul stetoscopului (Fig. 9).Fig. 9. Pozitia valvelor n timpul diastolei si a sistolei. 15 Fazelecicluluicardiac,dinpunctdevederemecanic,cureferirelaventricululstngsunt: umplerea (diastol ventricular), contracia atrial, contraciaizovolumic sau izometric, ejecia i relaxarea izovolumic (izometric). Umplerea corespunde diastolei ventriculare care dureaz 0,50s. Datorit relaxrii miocardului, presiuneaintracavitarscaderapidpnlacivammHg.nmomentulncaredevinemaimic dect presiunea atrial, se deschide valvula mitral ducnd la scurgerea sngelui din atriu. Relaxarea continuamiocardului,permitescdereancontinuareapresiunii,generndumplerearapida ventriculului, urmat de un aflux mai lent, datorit scderii diferenei de presiune. Contraciaatrialestefazantimpulcreiaseumplecompletventriculul.ntimpulacestor faze, valvula sigmoid este nchis, iar presiunea aortic este mai mare dect cea ventricular.n timpul contraciei izovolumice (la volum constant), ambele valvule sunt nchise, ventriculul contractndu-secaocavitatenchis,asupraunuilichidincompresibil,faptcareducelaocretere foarterapidapresiuniiintracavitare.Deoarecemusculaturasecontract,formaventricululuise modific, dar volumul sngelui coninut rmne acelai. Presiunea sngelui crete rapid depind-o pe cea din aort, n acest moment deschizndu-se valvula sigmoid. n timpul ejeciei, datorit contraciei miocardului ventricular, sngele este expulzat n aort, cu vitez mare, la nceput avnd loc o ejecie rapid (aproximativ 2/3 din debitul sistolic este expulzat n prima jumtate a sistolei). Prin urmare, presiunea aortic i cea ventricular devin foarte apropiate cavaloare,laodiferende2-3mmHg.Musculaturaserelaxeazdupjumtateaperioadeide ejecieipresiuneadinventriculscade,lanceputmaincetdectceaaortic,expulzareasngelui continuind mai lent. Cnd presiunea ventricular scade sub cea aortic, se nchide valvula sigmoid. Urmeaz o perioad scurt n care ventriculele devin caviti nchise (diastol izovolumic sau relaxareizovolumic).nacesttimp,presiuneaintraventricularcontinusscadpnlavalori inferioare celei din atrii, permind deschiderea valvelor atrio-ventriculare. n acest moment, ncepe umplerea cu snge a ventriculelor. Aceast relaxare este foarte rapid, aezarea fibrelor musculare n straturi cu orientare diferit i energia elastic nmagazinat n esutul conjunctiv ce leag straturile reprezentnd factori deosebit de importani. Msurarea presiunii arteriale PrimuldocumentcareatestmsurareapresiuniiarterialedateazdinsecolulalXVIII-lea.n 1773,cercettorulenglezStephenHalesamsuratnmoddirectpresiuneasngeluiunuicalprin inserareaunuitubcuuncaptdeschisdirectnvenajugularaanimalului.Sngeleaurcatntub pnlanlimeade2,5madicpnlanlimealacarepresiuneacoloaneidesnge(greutatea coloaneiraportatlasuprafa)adevenitegalcupresiuneadinsistemulcirculator.Acest experimentstlabazautilizriicateteruluipentrumsurareadirectapresiuniiarteriale.Cateterul este o sond care se introduce direct n arter, prevzut cu un manometru miniaturizat care permite monitorizarea continu a presiunii sngelui (metoda este folosit rar, mai ales n urgen). nmoduzual,presiuneaarterialsemsoarprinmetodeindirectebazatepeprincipiul comprimriiuneiarteremaricuajutoruluneimanonpneumaticncareserealizeazopresiune msurabil,valorilepresiuniiintraarterialeapreciindu-seprindiversemetode,comparativcu presiunea cunoscut din manet. Dintre metodele indirecte menionm: metoda palpatorie, metoda auscultatorie, metoda oscilometric. Metodapalpatorie(RivaRocci)msoarnumaipresiuneasistolic,prinpercepereaprimei pulsaiiaartereiradiale(palpareapulsului)ladecomprimarealentamanonuluiaplicatnjurul braului. nmetodaascultatorie(Korotkow)nlocdepalpareapulsului,seascultcuajutorulunui stetoscop plasat n plica cotului zgomotele ce apar la nivelul arterei brahiale la decomprimarea lent a manonului, datorit circulaiei turbulente, urmndu-se a determena att presiunea sistolic, ct i 16 ceadiastolic.Sepompeazaernmanonpnceprinstetoscopnusemaiaudeniciunzgomot (presiunea din manon este mai mare cu 30-40 mm Hg peste cea la care dispare pulsul radial), dup care aerul este decomprimat lent. Cnd presiunea aerului devine egal cu presiunea sistolic, sngele reuetessedeplasezeprinarterabrahialdincolodezonacomprimatdemanon,iarn stetoscopseaudprimelezgomote.nacestmomentsecitetepresiuneapemanometru,ea reprezentndvaloareapresiuniisistolice.Zgomoteleprovindelavrtejurileceaparncoloanade snge care curge cu vitez mare. Curgerea se face n regim turbulent deoarece se ngusteaz lumenul arterial.Pemsurceaeruldinmanonestedecomprimat,zgomoteleseaudtotmaitaredeoarece amplitudineamicrilorpereilorarterialicreteiodatcueaseintensificvibraiilesonore.n momentulncarepresiuneaaeruluidinmanon ipresiuneadiastolicsuntegale,arteranusemai nchide n diastol, zgomotele scad brusc n intensitate i dispar. Presiunea citit n acest moment pe manometru este presiunea diastolic. Aadar, momentul n care se aude n stetoscop primul zgomot marcheazpresiuneasistolica;momentulncarezgomotelenusemaiaudmarcheazpresiunea diastolica. Metodaoscilometric(Pachon)permitedeterminareapresiuniisistolice,diastoliceimedii. Aceastmetodurmreteamplitudineaoscilaiilorpereilorartereibrahialentimpul decomprimriitreptateaaeruluidinmanonulgonflabil.Presiuneasistolicsenregistreazla apariiaoscilaiilor,presiuneadiastolicladispariiaacestora,iarpresiuneamedienmomentuln care amplitudinea oscilaiilor este maxim. Aspecte biofizice ale patologiei circulaiei sngelui Sereferlamodificrialevscozitiisanguine,aledimensiunilorinimii,precumila modificri aprute n diametrele i elasticitatea vaselor de snge. Creterea vscozitii sanguine duce la o rezisten vascular mrit (conform legii Poiseuille-Hagen). Apare suprasolicitarea cordului prin creterea presiunilor arteriale n circulaia sistemic i n special pulmonar, acest lucru favoriznd staza sanguin, aderena trombocitar, ateroscleroza i accidentele vasculare. Creterea vscozitii sanguine se poate datora unui numr anormal de leucocite (de exemplu n leucemii)sauuneicantiticrescutedeproteineplasmatice-fibrinogenul(ninflamaii)sauca lanurileK(proteineceintrncompoziiaanticorpilor)secretatedeolinielimfocitaranormal (boalnumitmacroglobulinemiencarevscozitatearelativaseruluieste>4).Vscozitatea sngelui crete n intoxicaiile cu bioxid de carbon din cauza creterii volumului hematiilor. Cretereahematocrituluisentlneterar,ncazuldeshidratrii(printranspiraie,prinfebr, prinvrsturi)precuminpoliglobulie(boalcaresecaracterizeazprincretereaexagerata numrului de globule roii). Din cauza valorilor mari ale hematocritului, crete vscozitatea sngelui prinstnjenireamicriilibereahematiilorcaresuntdeformatemecanicifavorizareaapariieide aglomerri eritrocitare. Aceste creteri ale hematocritului pot aprea ca un mecanism compensator n hipoxie (scderea presiunii pariale a oxigenului n snge)- deexemplu hipoxia datorat altitudinii sau hipoxia din unele boli ce afecteaz ventilaia pulmonar. Conform legii lui Poiseuille, pentru a trece printr-un vas un anumit debit de snge, trebuie s se acioneze cu o presiune cu att mai mare cu ct vscozitatea lichidului este mai mare. Prin urmare, cretereavscozitiisngeluicereocontraciemaimaredinparteainimiipentruaasigura circulaia, ceea ce se traduce prin creterea tensiunii arteriale. Scderea vscozitii sanguineeste ntlnit n strile de anemie, atingnd uneori valoarea 2, cnd poate fi cauza apariiei unor sufluri la un cord normal, prin favorizarea unei curgeri turbulente, n pierderea de snge sau cnd se consum multe lichide nainte de recoltarea sngelui, n hidremie i hiperglicemie. 17 Modificarea dimensiunilor inimiipoate s apar ca urmare a presiunii mrite a sngelui care necesitdinparteainimiiefectuareaunuilucrumecanicmaimare.nacestecondiii,inima mrindu-idimensiunile(razeledecurburalepereilordevenindmaimari),conformlegiilui Laplace, pentru a realiza o aceeai presiune sistolic se produce o tensiune mai mare n perei. Cndpereiiarterialiserigidizeazaportuldelucrumecanicalartereifadeinimdispare sau se micoreaz foarte mult, inima fiind nevoit s efectueze un lucru mecanic mai mare dect n modobinuit,ceeaceducelaobosireaacesteia.Maimult,poatesaparirisculcurgerii turbulente, urmat de creterea rezistenei la naintare a coloanei de snge i la apariia unor sufluri.Fig. 10. ngustarea peretelui vascular n ateroscleroza. nateroscleroz(Fig.10)depoziteledecolesteroldepepereiivaselordesnge,micoreaz diametrulacestora.Conformecuaieidecontinuitate,ariaseciuniitransversalengustndu-se, crete viteza fluidului prin acea seciune. O cretere a vitezei de curgere a fluidului atrage dup sine, conformecuaieiluiBernoulli,ocretereapresiuniidinamice,urmatedeoscdereapresiunii statice,vasulputndu-sebloca,lafelcum,deasemenea,esteposibilcauncheagdesnges blocheze vasul ngustat. e. Cateterul. Cateterizarea cardiac. Angiografia. Angioplastia. Ceamaiobinuittehnicdemsuraredirectapresiuniiutilizeazuncateterconectatlaun traductordepresiuneextravascular,prinintermediulunuicateterumplutcufluid.Aceasttehnic este pe larg aplicat n practica clinic, att n cateterizarea diagnosticului (cateterul este conectat de laoarterperifericspreoartercentral),ctinmonitorizareangrijiriicriticeioperative (cateterul este fixat pentru o perioad de timp mai mare ntr-o arter periferic). Cateterul este un tub de cauciuc, teflon sau polietilen, cu diametrul suficient de mic, ntre 110 mm,cucapulrotunjitpentruapermitealunecareaprinartereivene,umplutculichid(soluie heparin-salin). Cateterul poate fi folosit att pentru stabilirea unui diagnostic, ct i pentru terapie, inclusivangiografie(radiografieavaselorsangvinepentrustudiulvaselordesngearterialprin injectare de substan de contrast printr-un cateter; debitul de snge este vizualizat prin fluoroscopie, pebazderazeX)iangioplastie(cardiologieintervenional-angioplastiaesteometod nechirurgical pentru tratamentul stenozelor arterelor coronare; ideea de baz const n poziionarea unui cateter balon n interiorul seciunii ngustate a unei artere; prin umflarea balonului de la captul cateteruluiselrgeteseciuneangustatisedeschideartera.Procedurilebazatepecateterizare pornescdelaideeadeaminimalizatraumeledatorateintroduceriicateteruluinvasuldesnge. Practic,pacientulnusimtemicareacateteruluininteriorulvasuluidesnge.Deasemenea,cnd esteintroduscateterulnvasuldesnge,trebuieluatemsuripentruevitareacoagulriisngelui. 18 Acestfenomenconducelauntromboembolism,afectndnacelaitimpirezultatulmsurrii presiunii. La aproximativ un centimetru de vrf se afl un orificiu care permite ptrunderea sngelui n cateter. Punctul de acces al cateterului n sistemul cardiovascular poate fi braul sau piciorul. Prin punctuldeacces,subcontrolradiologic,cateterulestecondussprezonadeinvestigaie.Presiunea sngeluiestetransmisprinaceastcoloandelichidlatraductor.Deplasarealichiduluiproduceo deformareadiafragmeitraductoruluicareestenregistratdeunsistemelectromecanic.Semnalul electric rezultat este apoi amplificat pentru a fi vizualizat, de exemplu, pe un monitor. Procedurilebazatepecateterizaresuntaplicatenlaboratoarespecialenspitale,dectre cardiologi, radiologi, cardiologi intervenioniti i ali specilaiti. Cateterizareacardiacesteoprocedurminiminvazivdeinvestigaieaaparatului cardiovascular, prin care un tub lung i subire cateterul este ghidat n cavitile inimii, de obicei printr-un vas de snge de la mn sau picior (o ven periferic, pentru investigarea inimii drepte, sau o arter periferic, pentru investigarea inimii stngi). Cateterul permite verificarea presiunii sngelui dinvaseicavitileinimii,evaluareacantitiidesnge,vizualizareaarterelorcoronaredela suprafaainimii,eventualchiariaorta-efectuareaangiocardiografiei,verificareaniveluluide oxigendinsnge-oximetrieisanguine,obinereacurbelordediluiepentrusubstanemarker. Cateterizarea cardiac reprezint unul din cele mai precise teste pentru diagnosticul bolilor arterelor coronare.Insituaiispecialesepotexecuta,totprinintermediulcateterului,tratamente nechirurgicaleprecumangioplastie,stentare,implantaredepacemaker,valvuloplastiesau embolizare. Angioplastia este o procedur utilizat pentru deschiderea arterelor ngustate de ateroscleroz. Pentrudepistareazoneiblocatearterelecoronaresuntvizualizateprinradiografierecuajutorul razelor X (angiografie). Pentru angiografie, un fir conductor este inserat printr-o arter n bra sau npicior,apoicondosprinaortnpoziianecesar.nacestmoment,uncateteresteinseratde-a lungulfiruluiconductoriesteinjectatsubstanadecontrastnvaseledesnge,pentruobun vizualizarepeimaginearadiografic(alb).Deoarecevaseledesngesuntiluminate,suprafeele ngustate sau identific blocajul. Dispozitivulpentruangioplastiacardiacesteuncateter(tubflexibil,subireilung)careeste introdus ntr-un vas de snge al inimii (artera coronar) pentru a deschide o suprafa ngustat sau blocat (percutaneous transluminal coronary angioplasty or PCTA). nangioplastiecateterulbalonurmretefirulconductorpnnarteracoronarblocat. Balonul este umflat i mpinge plaga spre pereii arterei. Balonul este desumflat, iar cateterul i firul conductor sunt retrase. Vasuldesngengustatdatoritaterosclerozeiestedeschisprinangioplastieiestemeninut deschisprinutilizareastent-ului.Pentruintroducereastent-uluiesteintrodusmaintiunfir conductornzonangustataarterei.Uncateterbaloncuunstentesteplasatnarterangustat. Prin umflarea balonului acesta expandeaz i mpinge plaga spre pereii arterei. Cateterul balon este desumflat, iar stent-ul rmne n zona de interes pentru a menine artera deschis. Cateterul i firul conductorsuntretrase.Dupunanumitintervaldetimp,plagapoaterecidiva,reformndu-sen jurul stent-ului. Pentru a preveni acest lucru se pot folosi stent-uri cu medicament care este absorbit n timp de organism. 19 I .3.4. Elemente de termodinamic biologic Noiuni generale. Definiie.naccepiuneaoriginal,termodinamicaesteacearamuraafiziciicareseocupde relaiile ntre cldur (Q) i lucru mecanic (L), dar ntr-un sens mai larg, ea este tiina care studiaz transformrile reciproce ale diferitelor forme de energie n sistemele naturale i n cele construite de om. Termodinamica biologic se ocup cu studiul transformrilor de energie n sistemele biologice. a. Sisteme termodinamice. Sistem-ansambludecomponenteaflateninteraciune,delimitatedemediulexterncarel nconjoar. Sistemtermodinamic-sistemmacroscopicalctuitdintr-unnumrfoartemaredeatomii molecule, aflate n interaciune energetic att ntre ele ct i cu mediul exterior. Clasificarea sistemelor termodinamice: -deschise - schimb cu exteriorul att energie ct i substan - nchise - schimb cu exteriorul numai energie - izolate - nu au nici un fel de schimburi cu exteriorul, de care sunt separate prin perei adiabatici. Sistemulizolatesteoabstractizare,cazlimit,utilnumaipentrusimplificareaunor raionamente. n natur nu exist sisteme izolate. Starea sistemului termodinamic - este reprezentat de totalitatea parametrilor si de stare(care sunt mrimi fizice msurabile) Parametrii de stare sunt de dou feluri: -intensivi-auvaloridefinitenoricepunctalsistemului,carenudepinddedimensiuni (presiunea, concentraia, temperatura); - extensivi - depind de dimensiunile sistemului i de cantitatea de substan existent n sistem (volumul, masa, numrul de moli). Starea de echilibru termodinamic - este caracterizat de urmtoarele proprieti: - parametrii de stare sunt constani n timp; - parametrii intensivi sunt constani n spaiu (omogenizare); - dezordinea este maxim (entropia termodinamic este maxim); -schimburiledeenergieisubstan,attntrecomponentelesistemului,cticumediul nconjurtor nceteaz; - producerea de entropie nceteaz. Starea staionar se caracterizeaz prin: - parametrii de stare sunt constani n timp; - parametrii intensivi nu sunt constani n spaiu; -schimburiledesubstanienergientrecomponentelesistemuluiicumediulexternnu nceteaz; - producerea de entropie esteminim, fr a fi egal cu zero. Procesetermodinamice-trecerialesistemuluitermodinamicdelaostare(staionarsaude echilibru termodinamic) la alt stare (staionar sau de echilibru termodinamic) prin modificarea n timp a parametrilor termodinamici. Ele pot fi : -reversibile-suntprocesecvasistatice;noricemomentsistemulestenechilibru termodinamic. Dac se schimb semnul parametrilor termodinamici, sistemul evolueaz de la starea final spre starea iniial pe acelai drum; -ireversibilesunt,ngeneral,procesenecvasistatice.Revenirealastareainiial(daceste posibil) se face pe alt drum i pe seama unei intervenii active din exterior (nu poate decurge de la sine). 20 b. Principiul Ial termodinamicii n urma eecurilor de aconstrui o main care, odat pornit, s funcioneze la nesfrit fr a consumaenergie(perpetuummobiledespeaI-a)s-aajunslaconcluziacnusepoatecrea energie,cipentrufurnizareauneienergiiestenecesarconsumareaalteia.n1840,H.Hessa formulatreguladupcareclduraeliberatsauabsorbitntr-oreaciechimicnudepindede etapeleintermediareprincarepoatedecurgeaceastreaciecinumaidestareainiialicea final a reactanilor. ntre 1842 i 1850 o seriede cercettori (J.R. Mayer, J. Joule, H. Helmholtz) audescoperitechivalenadintrelucrumecanicienergieiaudeterminatechivalentulmecanical caloriei. Principiul I al termodinamiciisauprincipiulconservriienergiei,postuleazexistenaunui parametrucaracteristicoricruisistem,numitenergieintern(U)asistemului,parmetrucare exprimcapacitateatotalasistemuluideaefectuaaciunideoricetipiareovaloarebine determinat n fiecare stare a sistemului.Dac scriem expresia principiului I: AU = Q - L = Q - pAV cantitatea de cldur Q va fi: Q = AU + pAV = A(U + pV) = AH, deci: AH = Qizobar (cldura schimbat de sistem izobar) Mrimea H = U + pV se numete entalpia sistemului i este foarte util n studiul termodinamic alreaciilorchimice.CndAH>0sistemulprimetecldur(reaciiendoterme)icndAHrou), care sunt purttoare cu cldur. Ele se numesc radiaii infraroii.Corpurilecarepermittrecerearadiaiilorinfraroiisenumescdiatermaneiarcelecarenu permit trecerea lor se numesc atermane. Cnd un corp metalic atinge o temperatur de 5000C el se nroete i devine luminos. Odat cu creterea n continuare a temperaturii culoarea lui variaz spre alb.Cldura pe care o primete corpul prin nclzire se transform n energie radiant. Energia radiant emis n unitatea de timp se numete putere emitoare a corpului. Uncorpcareabsoarbetoateradiaiilecarecadasupraluisenumetecorp negru.Atunci cnd un corp negru este nclzit, el emite toate radiaiile posibile. Corpul negru este definit ca emitor i totodat absorbant perfect de radiaie. Transportul cldurii n organism Organismulumanproducecldurcaresetransmitedincentrulcorpuluispresuprafa,iar de aici spre mediul exterior. Cantitatea de cldur i temperatura din interiorul organismului difer de la un organ la altul. Clduraestetransportatdinlocurilecutemperaturamairidicatsprecelecutemperaturamai sczut prin conducie i convecie.Conductibilitatea termic a esuturiloresteredus, mai alesacelor groase, astfel nct rolul principal n transportul cldurii l constituie sngele.Transmitereaclduriiprinintermediulsngeluiestefavorizatideclduraluispecific mare, fiind aproximativ egal cu cea a apei(1 cal/g grad sau 4185 J/kg grad). 23 -Transmisiaclduriispreexteriorserealizeazprinconducie,convecie,radierei evaporarea apei prin transpiraie.-Transmitereaclduriiprinconducie,convecieiradierereprezint aproximativ 70 80 % din totalul cldurii transmise mediului exterior, iar prin evaporare se cedeaz 20 30 % din aceasta. -ncondiiideefortfizicpierdereadecldurprinevaporareestede6070%dintotalul cldurii. n cazul muncilor fizice grele corpul poate pierde4 12 l ap prin evaporare, ceea ce reprezint o cedare considerabil de cldur. -Dincauzaaderriiunuistratdeaerdecirca48mmlasuprafaapielii,numitstrat marginal,corpulsevaopunecedriiclduriiprincureniideconvecieiconducie.Grosimea acestui strat scade atunci cnd corpul este n micare. SterilizareaEtuvele,autoclavelesuntdispozitivencaresepotobineimeninetemperaturirelativmari. Etuvele permit obinerea de temperaturi mari i distrugerea germenilor n general n condiii uscate.Autoclavele(Fig.12),fiindincinteermeticnchise,permitsterilizareaumedlatemperaturii presiunimari(lapresiuneade1atmapaarfierbeis-arevaporala100C).Diveriigermeni (bacterii,toxineetc.)potfidistruilatemperaturimarifieprinblocareaunorprocesevitaledin microorganisme, fie prin descompunerea efectiv a unor molecule complexe. Distrugerea acestoraFig. 12. Autoclava. estensunprocesstatisticideaceeatemperaturatrebuiemeninutuntimpminimpentruca probabilitatea de distrugere s fie ct mai apropiat de 1 (deci rata de supravieuire a germenilor s fie practic zero). I .3.5. Fenomene bioelectrice Prezena, att n citoplasma oricrei celule, ct i n fluidele extracelulare, a numeroase tipuri de atomiimoleculeionizate,decincrcateelectric,ifaptulcactivitateametabolicmenine diferene de concentraii ale acestor ioni, fac ca fenomenele electrice s fie proprii tuturor celulelor. Potenialul de repaus al celulelor O caracteristic de baz a unei celule vii este existena unei diferene de potenial electric ntre faa extern i cea intern a membranei celulare. n interiorul celulei, respectiv n mediul interstiial, potenialul este acelai. Deci diferena de potenial se stabilete ntre aceste medii. Aceast diferen de potenial se numete potenial de repaus celular (PR)(spre deosebire de cel din timpul activitii). Are valori cuprinse ntre ( 50) (-100) mV. Pentru a explica modul n care apare PR se vor analiza cteva sisteme bicompartimentale simple dintre care ultimul este apropiatde sistemul citoplasm lichid interstiial. 24 Potenialul de aciune celular Sistemulnervosperifericicentralconstituieovastreeadecomunicaiencadrul organismului,reeancarepentrutransmitereasemnaleloresteutilizatunfenomendenatur bioelectric, influxul sau impulsul nervos. Impulsulnervosreprezintvariaiatranzitorieipropagabilapotenialuluidemembranal fibrelornervoase,numitpotenialdeaciune(PA),produsdeunstimul(uneoriexistio activitate celular spontan). Potenialuldeaciuneesteodepolarizaretrectoareamembraneicelulareprincareinteriorul celulei devine mai puin negativ dect n stare de repaus i diferena de potenial de-o parte i de alta a membranei celulare scade. Exist i poteniale de aciune hiperpolarizante, de exemplu n celulele receptoare retiniene. Declanareapotenialuluideaciuneserealizeazprindeschidereaporilorunorcanale cationice sau anionice (uneori prin nchiderea porilor cationice, n cazul PA hiperpolarizante).Apar fluxuri de ioni care determin producerea unui semnal electric. Ionii implicai sunt n special ionii de Na+(nfazaascendentaPA)ideK+(nfazadescendent).ncelulamuscular,nfaza ascendent sunt implicai ionii de Ca++. Fazele potenialului de aciune ntre momentul aciunii excitantului i rspunsul celulei exist un interval de timp, caracteristic fiecruitipdecelule,numitperioaddelaten.Primafazapotenialuluideaciuneeste reprezentatdeunpoteniallocalisenumeteprepotenial.Fazaurmtoareestepotenialulde vrf,cufazeleascendentidescendent.Fazaatreiaestealctuitdinpostpotenialelepozitivi negativ.Dinpunctdevederefuncionalsedistingdouperioaderefractare,perioadarefractar absolut,ncarecelulanupoatefiexcitat,nfazaascendentiparialnfazadescendent,i perioada refractar relativ, n care excitabilitatea este redus, n celelalte faze ale PA.Atuncicndasuprafibrelornervoaseacioneazunstimuldeduratarelocoacomodare manifestatprincretereapraguluideexcitabilitate.Acomodareapoatefirapid(fibreledinnervii motori) sau lent (unele fibre senzitive). Propagarea potenialului de aciune Propagarea potentialului de actiune de-a lungul membranei excitabile (Fig. 13): Fig. 13. Propagarea potenialului de aciune. 25 Mecanismul propagarii excitatiei este explicat cu ajutorul teoriei cablului. Zona excitata B este caracterizata printr-o inversare a polarizarii.Ca urmare a acestei inversari apar curenti locali att n interiorul fibrei ct si n exterior.Acesti curenti tind sa excite dintr-o zona excitata si zonele vecine.Propagarea se face din aproape n aproape n sensul indicat mai sus, deoarece zona C care a fostexcitatanainteazoneiBnumaiestesensibilaladepolarizarepentrucaeasegasestentr-o perioada refractara.Excitatiile se propaga deci ntr-un singur sens Viteza impulsului nervos atinge zeci de metri pe secunda n cazul fibrelor amielinice.Lafibrelemieliniceconducerea(propagarea)excitatieisefacensalturisimult mairepede dect n cazul fibrelor amielinice. Stratul de mielina este de natura lipo-proteica si deci este un bun izolant. n acest caz curentii locali trec n afara, prin lichidul interstitial, fapt ce determina o crestere a conductiei. 26 I.4. Biofizica sistemelor complexe I .4.1. Noiuni de bioacustic Bioacustica disciplin care se ocup cu aplicaiile acustici n medicin. Acustica ramur a fizicii care se ocup cu studiul sunetelor. Noiunea de sunet este neleas n legtur cu senzaia de auz a omului. Organulauditivumanrecepioneazsubformdesunetorice(oscilaie)undmecaniccu frecvena cuprins ntre 20 i 20000 Hz, durata mai mare de 0,06 s i intensitatea I mai marede 10-12W/m2. < 20 Hz infrasunete > 20000 Hz ultrasunete Sunetul (unda sonor) are nevoie pentru propagare de un suport material, nu se propag n vid. Proprietile sunetului: - nlimea - intensitatea - timbrul nlimeaestesenzaiafiziologicdesuneteascuite(nalte)igrave(joase)sedatorete exclusiv frecvenei. Intensitatea auditiv senzaia fiziologic de intensitate a sunetului se msoar prin intensitatea auditiv (tria sunetului).Timbrulesteaceaproprietateasunetuluiprincareputemdeosebisursacarel-aprodus (persoane diferite, instrumente diferite). a.Sistemul auditiv. Generaliti. nfigura14estereprezentatnseciuneurechea.Aceastaestealctuitdintreiuniti structurale care ndeplinesc funcii diferite. Fig. 14. Seciune prin ureche: 1 pavilionul, 2 canalul auditiv extern, 3 oscioarele csuei timpanului, 4 timpanul, 5 csua timpanului, 6 Trompa lui Eustachio, 7 melcul. Urecheaexternformatdinpavilionicanalulauditivextern,areroluldeacaptaundele sonore i a le conduce spre timpan. Urechea medie ocup csua timpanului i este alctuit dintr-un sistem format din trei osicioare aezatenlan:ciocnel,nicoval,scri,faptcarelepermiteuoaremicriderotaie.ncsua 27 timpanului se afl aer meninut aproximativ la aceeai presiune cu cea exterioar datorit conexiunii acestei caviti cu faringele, legtur asigurat de trompa lui Eustachio. Urechea intern. n acest ultim parte se afl dou organe cu funcii diferite: unul, format din canalelesemicirculare,esteorganalechilibrului;cellalt,melcul(cohleea),estenesenun selector i un traductor al vibraiei mecanice n impulsuri nervoase (electrice). Mecanismulaudiiei.Undasonorcaresepropagprinaeresteoformdepropagare longitudinal a unei perturbaii de presiune, deci o und mecanic. Pavilionularerolulunuicornetacustic,prinformasacaptndsunetul.Prinrecepionarea simultan a undelor sonore de ctre pavilioanele urechilor, omul poate localiza sursa sonor. Timpanul este o membran elastic, avnd o structur fibroas, cu grosimea de 0.1 mm. Forma timpanuluiestedeplnie,asemntoaremembranelordifuzoarelor,avndparteangustspre cavitateaurechiimijlocii.Perforareatimpanuluinuducelapierdereaauzului,cilamicorarea acuitiiauditive,deoareceundelesonoresetransmitdirectlafereastraovaldelacarencepe urechea intern. Rolul oscioarelor n urechea mijlocie este de a optimiza transmiterea convenabil ctre urechea intern a puterii recepionate de timpan. Undaajunslafereastraoval,sepropagprinacestancohlee(melc),careselecteazi traduce vibraia mecanic n impulsuri nervoase electrice. b. Teste auditive (audiometria) Generalitati Testulauditiv(audiometria)facepartedinexaminareaurechiisievalueazacapacitateaunei persoanedeaauzi,prinmasurareaabilitatiisunetelordeaajungelacreier.Sunetelesunt,defapt, vibratii aflate in mediul inconjurator, de frecvente si intensitati diferite; aerul din canalele si oasele delanivelulurechiisiacraniului,ajutaacestevibratiisaparcurgadrumuldintreurechesicreier, unde sunt "auzite". Testele auditive determina prezenta hipoacuziei (scaderea capacitatii de a auzi), cat de severa este si care este cauza aparitiei acesteia. Testele auditive ajuta la determinarea felului dehipoacuzie,prinmasurareacapacitatiisunetelordeaajungeinurecheainternaprincanalul auditiv(aerul-conducesunetele)sideasetransmiteprinintermediuloaselor(oasele conducatoaredesunete).Majoritateatestelorauditivecerpacientuluisaraspundalaoseriede cuvinte spuse pe tonalitati diferite, dar sunt si teste auditive ce nu necesita raspuns. Testele auditive sunt efectuate pentru: -screeningul sugarilor si copiilor pentru probleme auditive ce pot interfera cu abilitatea acestora de a invata, vorbi sau de a intelege limbajul -screeningul copiilor si adolescentilor pentru a evidentia o posibila pierdere a auzului; auzul ar trebui verificat la fiecare vizita la medic; la copii, un auz normal este important pentru o dezvoltare corespunzatoareavorbirii;opartedinproblemeledevorbire,invataresaudecomportamentale copiilor,suntdeterminatedetulburarialeauzului;AcademiaAmericanadePediatrierecomanda efectuarea unui test auditiv la varstele de 4, 12, 15 si 18 ani -caparteaexaminariifizicederutina;ingeneral,dacanusesuspecteazaohipoacuzie,este suficient numai testul in care se soptesc cuvintele -aevaluaoposibilapierdereaaauzuluilaopersoanaceaobservatoproblemapersistenta auditiva,launasaulaambeleurechi,saucarearedificultatideaintelegecuvinteledintr-o conversatie -screeningulproblemelorauditivealadultilor:deseori,estediagnosticatagresitodiminuarea capacitatii mentale la varstnici datorita hipoacuziei (de exemplu, daca o persoana pare sa nu asculte sau sa raspunda la o conversatie) 28 -screeningul persoanelor ce sunt supuse in mod repetat la zgomote intense sau care iau anumite antibiotice, precum gentamicina -determinarea tipului si gravitatii hipoacuziei (conductiva, neurosenzoriala sau ambele): -inhipoacuziaconductiva,transmitereasunetelor(conducerea)esteblocatasinupoatetrece spre urechea interna -inhipoacuzianeurosenzoriala,suneteleajunglanivelulurechiiinterne,daroproblemaa nervilor auditivi sau, mai rar, a creierului, impiedica auzul. Consultul de specialitate Pacientul ar trebui sa apeleze la medic daca: -a fost expus recent la un sunet puternic, care a determinat durere sau a fost expus la un zgomot ceaduslaaparitiaacufenelor(zgomoteinurechi);inaintedeefectuareaunuitestauditivtrebuie evitate zgomotele puternice pentru aproximativ 16 ore -ia sau a luat antibiotice ce pot determina afectarea auzului, precum gentamicina -areproblemeinaauzioconversatienormalasauaobservataltesemnecaracteristice hipoacuziei -a avut recent o viroza respiratorie sau o infectie a urechii. Pregatirea pentru testele auditive Inaintedeaincepeuntestauditiv,mediculvaverificadacaexistasivaindepartacerumenul (ceara)dincanalulauditiv;acestapoateinterferacuabilitateadeaauzitonurisicuvinteintimpul testarii.In testul in care pacientul poarta casti, acesta va trebui sa-si indeparteze ochelarii, cerceii sau agrafele pentru par, deoarece impiedica pozitionarea corecta a acestora. Medicul va apasa pe urechi, pentruadeterminadacapresiuneaexercitatadecastipeurecheaexternadeterminainchiderea canaluluiauditiv.Inacestcaz,sevaplasa,inaintedetestare,untubsubtiredeplasticcareva mentinecanalulauditivdeschis.Dacapacientulpoartaoprotezaauditiva,aceastavatrebui indepartatainaintedetestare.Inaintedeefectuareatestuluicupotentialeevocateauditive,urechea trebuie spalata. Mod de efectuare Testeleauditivepotfiefectuateinlaboratoarespecializate,decatreunspecialist(audiologist) sauincabinetulmedicaldelascoalasaudelaloculdemunca,decatreoasistentamedicala,un psiholog, logoped sau de catre un tehnician. Testele auditive evalueaza pierderea auzului. 1. Testul cuvintelor soptite In testul cuvintelor soptite, medicul va cere pacientului sa-si acopere una din urechi cu degetul. Apoi acesta se va pozitiona, intai la 30 de cm, apoi la 60 de cm in spatele pacientului si va sopti o seriedecuvinte.Pacientultrebuiesarepetecuvintelepecareleaude.Dacaacestanupercepe cuvintele la o soptire usoara, medicul va rosti cuvintele din ce in ce mai tare, pana cand pacientul le va putea auzi. Fiecare ureche va fi testata separat. 2. Audiograma cu ton pur Audiogramacutonpurutilizeazaunaparatdenumitaudiometru,ceruleazaoseriedetonuri prinintermediulunorcasti.Acestetonurivariazacanivel(frecventa,masuratainHertzi)siputere (intensitate, masurata in decibeli). Medicul va controla volumul tonului, reducand puterea pana cand nu mai este auzit de catre pacient. Apoi va mari din nou puterea tonului, pana cand acesta va putea auzi din nou. Pacientul va trebui sa semnalizeze prin ridicarea mainii sau prin apasarea unui buton, defiecaredatacandaudeunton,chiarsiatuncicandacestaestefoartevag.Mediculvarepetade cateva ori aceasta operatiune, folosind un ton cu o frecventa din ce in cemai mare. Fiecare ureche 29 estetestataseparat.Apoicastilevorfiindepartate,iarpeosuldinspateleurechiivafiplasatun dispozitiv ce vibreaza. Pacientul va trebui sa semnalizeze de fiecare data cand aude un ton. 3. Testul diapazonului Diapazonul este un dispozitiv metalic, in forma de furculita, ce produce un ton atunci candvibreaza (Fig. 15). Medicul va lovi diapazonul pentru a-l face sa vibreze si sa emita, astfel, un ton. Fig. 15. Diapazonul. Acest test stabileste cat de bine circula sunetele prin ureche. In functie de cat de bine aude pacientul sunetele,mediculvastabiliidacaexistaoproblemaanervilorsaudeconducereasunetelorcatre nervi. 4. Testul de receptie a vorbirii si de recunoastere a cuvintelor Testul de receptie a vorbirii si de recunoastere a cuvintelor, masoara abilitatea de a auzi si de a intelegeoconversatienormala.Inacesteteste,pacientulesterugatsarepeteoseriedecuvinte simple,spuselagradediferitedeputere.Semaipoateefectuauntestcedeterminacapacitatea pacientuluidearepetaoseriedecuvintefamiliare,alcatuitedindouasilabe.Acesttestface diferenta intre hipoacuzia de transmisie si cea neurosenzoriala. 5. Evaluarea emisiei otoacustice Testulemisieiotoacusticeestefolositdeseoripentruscreeningulhipoacuzieilanou-nascuti. Acesta este efectuat prin plasarea unui microfon mic in canalul auditiv extern al copilului. Sunetele suntintroduseapoiprintr-osondamicasiflexibilainurecheacopilului.Microfonuldetecteaza raspunsulurechiiinternelasunete.Aceastainvestigatienuface,insa,diferentaintrehipoacuziade conducere si ce neurosenzoriala (hipoacuzia de perceptie). 6. Audiograma cu potentiale evocate Pentru audiograma cu potentiale evocate sunt plasati niste electrozi la nivelul pielii capului si pe fiecare lob al urechii. Prin intermediul unor casti, sunt trimise zgomote asemanatoare unor clicuri si este inregistrat raspunsul. Aceasta investigatie diagnosticheaza hipoacuzia neurosenzoriala. In mod normal, aceste testari nu implica nici un disconfort. c. Efectele biologice ale ultrasunetelor (US) 30 Studiulinfluemeiultrasunetelorasupraesuturilororganismuluiumanestemultngreunat, datoritcomplexitiibiochimiceprecumiacompoziieiesuturilor.Particularitileaciunii ultrasunetelorasupraorganismului,deexemplu,constaunefectelediferiteasupracomponentelor acestuia :proteine,lipide,enzime,vitamineetc.Modificriprofundealeacestorcomponentesunt prentmpinate, n general, de aciunea protectoare a esuturilor. S-a constatat experimental c iradierea cu US produce asupra muchilor diferitelor mamifere un efect termic, condiionat de gradul de absorbie, intensitatea i frecvena radiaiilor ultrasonore. SecunoatedejaciradiindcuUSsuspensiicoloidaleidiferitelichide,temperaturaacestora putea crete cu cteva grade/minut. Observaiile experimentale fcute asupra muchilor mamiferelor auartatcacetiasenclzesclairadiereacuUS,lucruexplicabildacnegndimcnesutul animal, se absoarbe o parte din energia acustic ce este transformat n energia termic a particulelor ce compun esutul respectiv. Pentrusnges-aajunslaconcluziacenergiaacusticesteabsorbitnmarepartede componentelealbuminiceiestefolositpentrumodificareastructuriiinterneamoleculelorde serumalbumin, o albumin specific din plasma sanguin. Seobservdeciovariabilitatemareacoeficientuluideabsorbiedelaunesutlaaltul,n specialnaceleaformatedinstraturicealterneaz,fiecaredineleavndproprietidiferite(piele, grsime, muchi etc.). S-a constatat n unele cazuri c tratarea cu ultrasunete poate conduce la schimbri ireversibile n esutul animal, de exemplu, a culorii, datorit modificrilor din proteinele globulare. La intensiti mici se observ c fibrele musculare nu se rup n direcie longitudinal, ci doar se distaneazntreele,formndspaiilibere.nacestecondiii,undeleultrasonoreproducdoar dereglri revesibile ale unitilor contractile (miofibrile) ale fibrelor musculare care, se pot amplifica o dat cu creterea intensitii i duratei de ultrasonare. Laintensitifoartemariseobservfenomenederupereaesuturilordatoritunorprocesede cavitaie foarte intense (cavitaia este procesul de formare n interiorul corpului iradiat cu US a unor bulesaucavitividesauumplutecuaer).Fenomenulderupere,numiticavitaiedeesut,este provocat de faptul c rezistena la rupere a esuturilor musculare variaz n diferite direcii. Dacstructuraesutuluimuscularesteiradiatcuintensitimici,nuseobservmodificri histologice, n timp ce n cazul intensitilor mari, seporduc dilatri mari ale fibrelor musculare. S-a constatat c US au aciune de desfacere a fibrelor esuturilor conjunctive. S-a pus problema determinrii timpului maxim de aciune a US asupra muchiului (experimente realizatepeesuturimusculareanimale),pnnmomentulmodificrilorireversibile.Din msurtoriledetemperaturcuajutorulunortermocuplesensibile,s-aconstatatctemperatura corespunztoare timpului respectiv este de 80C. Clduradegajatnesutulanimalnusedistribuienmodegaltuturorcomponenilorsii acestadincauzaselectivitiiundelorultrasonicendiferitemedii.S-aremarcat,deexemplu,o crtereconsiderabilatemperaturiilalimitadeseparareaesutuluiososdeesutulmuscular. CaracterulabsorbieiUSnesuturileanimaleestecondiionatdeconinutulnligamente,muchi, cartilagii, fascii i de dispunerea lor n calea frontului de und.nconcluzie,cercetrileprivindaciuneatermicasupraesuturiloraUSauartatccelmai binesepreteazfolosireapentrutratamentuldiferitelorafeciuniaUSdejoasfrecven,aceasta permind o reducere a nclzirii esuturilor. 31 I.4.2. Elemente de optic biologic a. Elemente de optic geometric Dioptrul sferic Numimdioptrusuprafaadesepararedintredoumediitransparentecuindiciderefracie diferii (ap aer, sticl aer etc.)n cazul n care suprafaa de separare dintre dou medii cu indici de refracie diferii este sferic dioptrulestesferic.Elementeledioptruluisferic(Fig.16)sunt:vrfulV(punctuldeintersecieal axului optic principal cu suprafaa dioptrului), raza de curbur R i indicii de refracie ai celor dou medii transparente n i n.Fig. 16. Formarea imaginii unui obiect PQ prin dioptrul sferic Oglinzi sferice O oglind sferic reprezint un dioptru n care cel de-al doilea mediu nu mai este transparent ci perfectreflecttor.Sedefinetefocaruloglinzii(FnFig.17)cafiindpunctulncaresentlnesc razeledelumincarecadpesuprafaaoglinziiveninddelainfinit,paralelcuaxulopticprincipal, dupreflexiapeoglind.Sepoatedemonstracfocaruluneioglinzisfericeseafllajumtatea distaneidintrecentruloglinziiivrfulacesteia,prinurmaredistanafocalaoglinziisfericeeste egal cu jumtatea razei de curbur a acesteia.Fig. 17. Focarul unei oglinzi sferice a) concave, b) convexe 32 nfunciedeconcavitateaoglinzilor,razeledelumincarecadpeoglindpotconvergedup reflexie, caz n care oglinda se numeteconcav(Fig. 17a), sau pot s fie mprtiate, oglinda fiind, n acest caz, convex (Fig. 17b). Fig. 18 Formarea imaginii unui obiect PQ ntr-o oglind concav; a) obiectul fiind situat n afara centrului oglinzii, imaginea PQ este real, micorat i rsturnat; b) obiectul fiind situat ntre focar i vrf, imaginea final este virtual, mrit i dreapt Focarul unei oglinzi concave este real, iar cel al unei oglinzi convexe este virtual, aflndu-se la intersecia prelungirilor razelor de lumin.Formareaimaginilorprinoglinzisefaceinndcontdelegilereflexiei.Astfel,pentru construirea imaginii unui obiect PQ printr-o oglind concav (Fig. 18 a) i b)) se urmresc paii:-setraseazmersulrazeicareestereflectatdevrfulQalobiectuluiPQ,paralelcuaxuloptic principal; dup reflexia pe oglind aceast raz va trece prin focarul oglinzii;- raza care pleac din vrful Q orientat ctre centrul oglinzii se va reflecta pe acelai drum;- la intersecia celor dou raze se afl imaginea punctului Q, Q;-coborndoperpendiculardinpunctulQpeaxulopticprincipal,seobinepunctulPcare constituie imaginea punctului P;- imaginea final a obiectului PQ este segmentul PQ.n mod similar se procedeaz pentru construcia unei imagini printr-o oglind convex (Fig. 19)Fig. 19 Formarea imaginii unui obiect PQ ntr-o oglind convex; imaginea PQ este dreapt, virtual i micorat. Seobservc,nfunciedeloculdeplasareaobiectuluinfaaoglinzii,putem obine imagini reale sau virtuale, drepte sau rsturnate n oglinda concav, n timp ce, 33 indiferentdepoziiaobiectului,oglindaconvexformeazdoarimaginivirtuale, drepte i micorate ale acestuia. Utilizarea oglinzilor n medicin Aparatele de cercetare, microscoapele, colorimetrele au oglinzi plane care aduc prin reflexie lumina de la izvorul luminos n cmpul optic al aparatului.n endoscopie se folosesc oglinzi plane pentru explorarea unor caviti ale corpului, caviti careauunorificiudecomunicarecuexteriorul.Endoscoapelepotficuiluminareinternsau extern.nFig.20estedesenatschemaunuiuretroscopcuiluminareexterioar.Elestecompus dintr-osondS,olampelectriccuincandescenL,unsistemopticAcarecuprindeooglind planm,perforatlamijloc.LuminatrimisdelampaLsereflectnoglindamiestetrimisn uretr, iar examinarea se face prin sistemul optic, care apropie imaginea fr s o mreasc.Fig.20. Uretroscop cu iluminare exterioara. Un endoscop utilizat la examinarea vezicii este cistoscopul, la care se ntrebuineaz iluminarea intern. Cistoscopul (Fig. 21) este o sond care are o regiune curbat spre extremitatea ce ptrunde n vezic i un sistem de oglinzi care aduce imaginea la ochiul observatorului.Oglindastomatologicesteooglindconcav,cuaceastaseprivetenparteaposterioara dinilor, imaginea final fiind virtual, mrit i dreapt.Fig. 21 Cistoscop. n oto-rino-laringologie (ORL) se folosete mult oglinda frontal care primete lumin de la un becelectriccareconcentreazluminaasupraregiuniideexaminat.Pentruexaminarealaringeluise introduce n gur aa-numita oglind laringoscopic (Fig. 22), aflat la captul unei tije metalice.34 Fig. 22 Oglinda laringoscopica. Dnd oglinzii frontale i oglinzii laringoscopice direcii convenabile se poate obine o iluminare corespunztoare a corzilor vocale i se poate vedea imaginea lor n oglinda laringoscopic. Lentile. Formarea imaginilor in lentile. Lentilele: Piese din material optic transparent mrginite de suprafee sferice. Clasificare: - n funcie de modul cum sunt fabricate pot fi cu ambele suprafee sferice sau cu o suprafa sferic si una plana. - n funcie de modul n care sunt deviate razele luminoase de care sunt traversate, lentilele se mpart n lentile convergente i divergente. Fig. 23. Tipuri de lentile. Lentilele convergente sunt mai groase la mijloc dect la margini, iar un fascicul de raze paralele ce traverseaz lentila, devine convergent spre un punct denumit focar (n acest caz real) (Fig. 24). Fig. 24. Traiectoria unui fascicul de raze ce traverseaz o lentil convergent. Lentilele divergente sunt mai subiri la mijloc dect la margini, iar un fascicul de raze paralele ce traverseazalentila,devinedivergentdinspreunpunctdenumitfocarimagine(nacestcazvirtual) (Fig. 25).35 Fig. 25. Traiectoria unui fascicul de raze ce traverseaz o lentil divergent. Distana focal Este marimea fizic ce caracterizeaza o lentila. Notat de obicei cu f (Fig. 25 i 26). Reprezint distana, pravazut cu semn, dintre lentil i focarul imagine (Fig. 25 i 26). Lentilele convergente au o distana focal pozitiv (de ex. f = +10 cm). Lentilele divergente au o distana focal negativ (de ex. f = -15 cm). Obinerea imaginilor prin lentile Pentruaconstruimersulrazelordeluminprintr-olentilconvergentputemdesenamersula dou raze reflectate de vrful obiectului: raza care trece nedeviat prin centrul optic al lentilei i raza care cade pe lentil paralel cu axul optic principal (aceasta se va refracta prin focar).Fig. 27 Formarea imaginii prin lentila convergent cnd obiectul este situat la 2f n figurile 27 31 sunt reprezentate imaginile unui obiect situat la distane diferite de o lentil convergent.Seobservcimagineaestereal(seafllainterseciarezelordeluminipoatefi captatpeunecran)dacobiectulestesituatlaodistanmaimaredectdistanafocalfade lentil.Fig. 28 Formarea imaginii prin lentila convergent cnd obiectul este situat la - . Fig. 29 Formarea imaginii prin lentila convergent cnd obiectul este situat la f. 36 Fig. 30 Formarea imaginii prin lentila convergent cnd obiectul este situat ntre 2f i f. Fig. 31 Formarea imaginii prin lentila convergent cnd obiectul este situat ntre f i vrf. n cazul n care obiectul este situat ntre focar i centrul lentilei imaginea devine virtual (aflat la interesecia prelungirilor razelor de lumin, nu poate fi captat pe un ecran)Lentile divergente dau imagini virtuale ale obiectelor reale, indiferent de poziia acestora fa de lentil (Fig. 32).Fig. 32 Formarea imaginii prin lentila divergent. Concluzii O lentil divergent d ntotdeauna imagini virtuale, drepte i mai mici decit obiectele. O lentil convergent d imagine virtual mai mare dect obiectul situat ntre focar i lentil. Daca obiectul este situat ntre focar i dublul distanei focale ale unei lentile convergente imaginea obinut este real, rasturnat i mai mare dect obiectul. Pentru obiecte deprtate de lentila convergent(dincolo de dublul distanei focale) imaginea care se obtine este real, rasturnat i mai mic dect obiectul. 37 b. Elemente de biofizica analizatorului vizual Analizorulvizualesteunsistemdecomunicareaorganismuluiculumeanconjurtoarecare permiterecepionarea,analizaitraducereanimpulsnervosainformaiilorprivindforma, dimensiunile, poziia, micarea, culoarea obiectelor acesteia.Semnalul fizic ce poate fi recepionat dectreanalizorulvizualesteradiaiaelectromagneticculungimeadeundcuprinsntre400- 750 nm.Elementele principale ale analizorului vizual: ochi, traiectele nervoase aferente i eferente, staii deprelucrareintermediareiproieciacortical.nceleceurmeazvafiabordatnumaisegmental periferic ochiul. Structura globului ocular Formglobularcudiametruldecca.2,5cm.nordine,antero-posterior,elementeleochiului sunt (Fig. 33 i 34): - corneea (transparent) - sclerotica (esut opac, fibros i elastic) - camera anterioar cu umoarea apoas - irisul (diafragm inelar pigmentat) - cristalinul (lentil transparent) - camera posterioar cu umoarea vitroas - retina (cu foveea, pata galben i papila)- coroida (esut puternic pigmentat care absoarbe lumina parazit, mpiedicnd difuzia acesteia) Muchii ciliari (fibre radiare i circulare) i zonula lui Zinn (ligament inelar legat de sclerotic, alctuit din fibre elastice) permit modificrile convergenei cristalinului. Zonula menine cristalinul n poziia sa n stare de tensiune mecanic. Muchii ciliari pot elibera, prin contracie, cristalinul de sub tensiunea zonulei. Fig. 33. Structura globului ocular (seciune longitudinal). 38 Fig. 34. Structura globului ocular i dispunerea muchilor (oblic inferior, drept inferior, drept superior i tendonul muchiului oblic superior). Studiul ochiului din punct de vedere al opticii geometrice 1. Adaptarea la lumin Irisul diafragmcare limiteaz fluxul luminos ce cade pe retin i care micoreaz aberaiile cromatice i de sfericitate produse de lentilele ochiului. Cnd luminozitatea este slab, fibrele radiale ale irisului se contract (midriaz), diametrul pupilei crete. Lailuminare excesiv, fibrele circulare ale irisului micoreaz pupila (mioz). Acest fenomen se numete adaptare la lumin. 2. Acomodarea ntr-unochinormal,imagineaunorobiectefoartendeprtateseformeazperetin.Dac obiectele sunt situate la o distan mai mic de 6 m de ochi, imaginea lor s-ar forma n spatele retinei dac cristalinul nu s-ar bomba mrindu-i convergena. Pentru ca imaginea s fie clar, ea trebuie s se formeze pe retin. Aceasta se realizeaz astfel: cristalinul este nconjurat de un ligament circular, zonulaluiZinn,pecareseaflnseraimuchiiciliaricirculariiradiari.Lacontraciafibrelor circulare,zonulaserelaxeazicristalinuliesedesubtensiune,bombndu-sesubefectulpropriei elasticiti.Convergenasavacreteiimagineaseformeazmaiaproapedecentruloptic(main fa,deciperetin).Invers,lacontraciafibrelorradiare,zonulaestedinnoupussubtensiune, cristalinul se subiaz i i micoreaz convergena. n acest fel se realizeaz acomodarea. Vederea clar se realizeaz ntre dou puncte:punctum proximum pp- i punctum remotum pr-.Ppcelmaiapropiat,vzutclarcuacomodaremaxim.Prcelmaideprtat,vzutclarfr acomodare. La ochiul normal (emetrop) pp = 25 cm, pr . Defectele geometrice ale vederii (ametropiile) - defecte axiale (dimensiunile globului ocular) 39 - defecte de curbur (forma dioptrilor) - defecte de indice (indicii de refracie ai mediilor transparente) - defecte de elasticitate (proprietile mecanice ale cristalinului) 1. Miopia Miopiaaxialceamaifrecvent.Axulanteroposteriorestemailung,imagineaseformeaz naintea retinei. Pp i pr se afl mai aproape de ochi. Se corecteaz cu lentile divergente. Miopia de curburcurburacristalinuluiestemaimare,convergenavafimrit(deobiceiestelegatde oboseal).Miopiadeindicecreteindicelederefraciedatoritcreteriiconcentraieisalinen stri patologice. 2. HipermetropiaImagineaseformeaznspateleretinei,ppseaflmaideparte.Hipermetropiaaxialax anteroposterior mai scurt. Hipermetropia de curbur cristalin mai alungit. Cristalinul trebuie s se bombezenpermanenpentruaaduceimagineaperetin.Corectareasefaceculentile convergente. 3. PresbiopiaEsteoametropiedeelasticitatecareapare,ngeneral,dupvrstade40deani.Bombarease face mai dificil. Se folosesc lentile convergente pentru a vedea obiectele apropiate. 4. AstigmatismulAmetropie de curbur. Razele de curbur ale dioptrilor nu sunt egale de la un meridian la altul aldioptrilor(maialespentrucornee).Formadioptrilornumaiestesferic.Corectareasefacecu ajutorul lentilelor cilindrice. 5. Strabismul Este un defect ce const n aceea c axele ochilor nu sunt paralele ntre ele, ci se intersecteaz. Aceastasedatoreaztulburriidecoordonareamusculaturiioculareextrinseci.Celmaifrecvent estestrabismulconvergent.nacestcazaxeleopticesuntdeviatenuntru(nspreinterior). Strabismul divergent se manifest prin devierea nspre exterior a axelor optice ale globilor oculari. 6. Afakia (din grecete a nseamn absen i phakos = lentil) Constnfaptulcochiuluiilipsetecristalinul,fiecongenital,fiedatoritaltorcauze. Extragereacristalinuluiesteooperaiechirurgicalcurentlasubieciiatinidecataract,maladie caracterizat prin opacifierea prii anterioare a globului ocular, n special a cristalinului. Cataracta poate fi senil, dar diabetul, albuminuria i manipularea anumitor substane predispun la cataract. Corectareaacesteianomaliiconstnnlocuireacristalinuluiabsentsauextrasprintr-olentil menisc convergent plasat n locul cristalinului extras. Biofizica recepiei vizuale 1. Structura retinei Dupcestrbatmediiletransparentealeochiului,razeleluminoasecareprovindeladiferitele obiecte ale mediului nconjurtor cad pe retin, structur complex avnd o suprafa de cca 2 cm2 i grosimea de 350 m. Cele 5 tipuri de celule prezente n retin i dispuse n straturi succesive sunt:Celuleleepiteliuluipigmentar-alctuiescstratuldistalformatdintr-unsingurirdecelule epiteliale. Conin un pigment melanina- care absoarbe lumina (pentru a evita difuzia).40 Stratulurmtor:celalcelulelorfotoreceptoare,celulelecuconuriibastonae,careconin pigmeniifotosensibili.Celulelefotoreceptoaresuntorientatecuextremitateafotosensibilnspre coroid,fiindparialngropatenepiteliulpigmentar.Repartiialornretinnuesteuniform.n foveeseaflnumaicelulecuconuri,ntimpcedensitateacelulelorcubastonaecretenspre periferie. n fovee celulele sunt mai expuse luminii prin scderea densitiistraturilor anterioare. n pata oarb, pe unde ies fibrele nervului optic, celulele fotoreceptoare lipsesc complet.Urmeazstratuldeceluleorizontale,carefacsinapscucelulelefotoreceptoare(6-50celule fotoreceptoare).Celulelebipolarealctuindprimulstratalneuronilorvizuali(deaceearetinapoatefi consideratoporiunedecreierperiferic)(semainumescineuronibipolari)realizeazlegturi ntre celulele receptoare i cele ganglionare. n zona foveal corespondena este biunivoc. fiecare conrealizeazlegturisinapticecuobipolarifiecarebipolarcuoganglionar.Fiecare ganglionar primete astfel informaii de la un singur con. Spre periferia foveei i n afara acesteia, mai multe celule receptoare realizeaz conexiuni sinaptice cu o bipolar i mai multe bipolare trimit informaii unei singure ganglionare.Celuleleamacrinerealizeazconexiunintreneuroniibipolari,lafelcumceluleleorizontale interconecteaz celulelefotoreceptoare. Sunt lipsite de axon i trimit informaii dinspre centru spre periferie.Ultimulstratceluleleganglionarefacsinapscucelebipolare,iaraxoniiloralctuiesc nervuloptic.Pataoarb(papila)-lipsitdecelulefotoreceptoare-loculncarenervulopticse ndreapt spre corpii geniculai laterali, dup ce strabate nveliul globului ocular. 2. Structura i funcia celulelor fotoreceptoare Celulelefotoreceptoarerealizeazfunciadedetraducereasemnaluluivizualradiaia electromagnetic din domeniul vizibil- n semnal electric. Celulacubastonaestealctuitdindoupri:segmentulextern(SEB),subformalungit, cilindric,debastona,isegmentulintern(SIB).Segmentulexternestefotoreceptorulpropriu-zis, cel intern are rol metabolic. Bastonaele asigur vederea scotopic (la lumin crepuscular) avnd o maresensibilitate.SEBareostructurspecial,coninndunmarenumrdediscurimembranare (pnla2000)suprapuse.Membranadiscuriloresteformatdinsubunitimembranare(cca5nm diametru)ncentrulcrorasegsetepigmentulfotosensibilrodopsina(107-108 molecule/bastona). Rodopsina protein transmembranar care traverseaz membrana de 7 ori (o - helixuri)estealctuitdinopsin(parteaproteic)icromoforulretinal(aldehidavitamineiA, parteaprostetic).MembranabastonauluiconinenumeroasecanaledeNaiCa,astfelnct,la ntuneric,existuninfluxpasivdeNaiCa(curentdentuneric)(10-15%Ca).nntuneric membranaestepolarizatnegativ(-20--40mV).IoniideNaintrncelulelefotoreceptoareprincanale, dar nu se acumuleaz deoarece sunt evacuai pe msur ce intr de ctre pompele ionice din SIB. Ca este evacuat printr-un mecanism antiport 3Na/1Ca n SEB. Curentul de Na (Ca) reprezint curentul de ntuneric.n urma fotoexcitrii i activrii rodopsinei, se nchid canalele de Na (Ca), curentul de ntuneric dispare i membranase hiperpolarizeaz. Potenialul celular poate ajunge la80 mV, depinznd de intensitatealuminii.Variaiadepotenialdeclaneazexcitaianeuronilorbipolari,astfelnct potenialeledeaciuneaprutenacetiaajungnfinallasinapsacuneuronulganglionarpecare-l excit.Delaneuronulganglionarvorpornitrenuridepotenialedeaciunetotsaunimiccare,pe caleanervuluioptic,ajungncorpiigeniculaiiapoinscoaracerebral(scizuracalcarin)unde producsenzaiavizual.Bastonaeleauosensibilitatefoartemare:unsingurfotonpoateducela blocareaintrriincelula106sarcinipozitiveamplificaredeputere.Fotonulestedoartrigger (declanator), restul se datoreaz energiei proceselor metabolice. 41 Celulele cu conuri permit perceperea culorilor (vedere fotopic diurn). Ele sunt activate n condiii de luminozitate accentuat au un prag crescut de activare. Auforma de con , iar n loc de discuri au o membran faldurat. Pigmentul fotosensibil al conurilor este iodopsina. S-au identificat treitipurideconuri,cusensibilitatecromaticdiferiticareconintreitipuridepigmeni iodopsinici:eritrolab(-570nm),clorolab(-535nm)icianolab(-445nm).Acesteasunt valorile n cazul retinei umane. Ele difer de la o specie la alta. 3. Discromatopsiile Sunt alterri congenitale ale senzaiei cromatice.Acromatopsia lipsa percepiei culorilor (lipsa conurilor). Dicromaziapercepereaadouculori:protanopielipseteroul,deuteranopielipsete verdele, tritanopie lipsete albastrul. Existenacelortreitipurideconurivinensprijinulteorieitricromaticeavederiicolorate (Young,Maxwell,Helmholtz)conformcreiaoriceculoaresepoateobineprincombinareaatrei culori. Matematic:C = xR + yV + zA x, y, z coeficieni cromatici (proporia fiecrei culori). Daltonismul.Existcazuripatologicedeochiumanmanifestateprinincapacitateacongenital de a percepe difereniat culorile. n cele mai multe cazuri ochiul nu poate recunoate culoarea roie sau verde, sau ambele culori (5% din populaie). 42 II. 3. Bazele fizice ale imagisticii medicale II.3.1. Radiografia i radioscopia (diagnosticul cu radiaii X sauroentgendiagnosticul) a. Producerea radiaiilor X (Roentgen) Tubul Coolidge (figura 52) este un tub de sticl vidat (vidul trebuie s fie destul de naintat) i conineuncatoddintr-unmaterialgreufuzibil(poatefi wolfram) nclzit prin trecerea unui curent electriciunanod(totdintr-unmaterialgreufuzibil(wolfram,molibden,reniu).Prinnclzire catodulemiteelectroni(efecttermoelectronic)iarelectroniiputernicacceleraidecmpulelectric dintre catod i anod (tensiunea poate depi 100 kV). Fig. 52. Schema tubului Coolidge. TubulgeneratorderadiaiiXtrebuieplasatntr-oincintdeplumbpentruapreveniiradierea persoanelor care deservesc instalaia. n aceast incint este perforat un orificiu ngust care permite ieirea unui fascicul ngust i bine colimat de radiaii X. b. Formarea imaginii radiologice Imaginea radiologic se formeaz avnd la baz proprietile razelor X de a se propaga n linie dreapt,deaptrundeiafiabsorbitedeorganeiesuturi,deaproduceluminescenaecranului fluorescent sau fosforescent, de a impresiona filmul radiografic (figura 53).Ea este un produsattal legilor de proiecie, ct i al proprietilor de ptrunderea razelor X carefaccaunobiect,tridimensionaldinspaiusseproiectezentr-unsingurplanndou dimensiuni.DacfascicolulderazeXstrbatetoracele,constituitdinorganeiesuturicucompoziie chimic,densitateigrosimivariate,absorbiavafiinegal,iarimaginearezultatpeecranul fluoroscopic va consta din zone mai luminose sau mai ntunecate. Pefilmulradiograficreprezentareaesteinversceleidepeecranulfluorescent,zonele luminoase vor aprea negre (radiotransparente) iar zonele ntunecate albe (radioopace). 43 Fig. 53. Schema obtinerii unei radiografii (radioscopii). n radioscopia clasic imaginea se formeaz pe un material celulozic ori plasticpe care este depus un strat subire (cca. 1 mm) dintr-o substan fluorescent. nradiografiastandard,radiaiaXtransmisimpresioneazoplacoriunfilmfotografic sensibilndomeniulX.Suprafeeleiradiatemaiputernic,decicorespunztoarezonelorradio-transparente, vor apare pe film, dup developare, ntunecate, iar cele corespunztoare zonelor radio-opace mai luminoase. Se obine deci o imagine negativ. Timpul de iradiere e mult mai scurt, deci i dozaprimitdepacient.Examinareasefacedupdevelopare,launnegatoscop,dispozitivcare ilumineaz filmul. CoasteleiclaviculeleauostructurdensiabsorbocantitatemaimarederazeXastfel gradul de luminozitate a ecranului va fi mai mic. Muchii toracici, tendoanele i aponevrozele absorb o cantitate mai mic de raze X dect oasele; organele parenchimatoase pline (cordul i vasele, ficatul, rinichii, splina) ori lichidele, las s treac prineleopartedinfascicolideaceea,ndreptullor,ecranulsevaluminadiscret,iarfilmul radiografic se va nnegri nuanat, n raport cu grosimea i densitatea lor. esutul adipos absoarbe de 10 ori mai puin razele X dect muchii i organele din jurul crora se gsete pe care le scoate n eviden. Aerul i gazele, care au densitate de 1000 ori mai mic dect a prilor moi, absorb o cantitate mai mic de raze X i contribuie la contrastarea organelor pe care le mrginesc. esutul pulmonar cu structur spongioas i coninut aeric ca i camera cu aer a stomacului, nu absorb aproape deloc razele X din fasciculul incident i, la ieirea din torace, ajung n cantitate mare i lumineaz ecranul sau nnegresc puternic filmul. Se spune c plmnul i camera cu aer a stomacului sunt transparente la razele X. n regiunea mediastinal radiaiile fiind absorbite aproape n ntregime, attde schelet, ct i de organele din mediastin, ecranul rmne complet ntunecat iar srurile de argint din filmul radiografic rmn nemodificate. Absorbiainegaldeterminreliefulradiologicconstituitdinnuanedeumbrinuanede lumin(gradedeopacitateigradedetransparen)carecreeazcontrastulnaturalntrediferite organe i esuturi avnd ca rezultat imaginea radiologic care red forma acestor organe i, de multe ori, structura esuturilor. 44 c. Tehnica explorrii radiologice Pregatirea pacientuluiRadiografiatoracicanuserecomandafemeilorinsarcinatedeoareceradiatiilepotfi daunatoare pentru fat. Daca este absolut necesara efectuarea radiografiei toracice viitoarea mam va trebui sa poarte un sort special din plumb pentru a proteja fatul. Radiografiatoracicaseefectueazasiseinterpreteazadecatremediculradiolog.De asemenea, si alti medici precum medicul de familie, internistul, chirurgul pot examina radiografia. Trebuie indeprtate bijuteriile care ar putea obstructiona imaginea si pacientul se va dezbraca pana la talie. Sefacdeobiceidouaradiografiitoracale,unadinspatesiunadin lateral.S-arputeasafie necesare radiografii si din alte unghiuri, in functie de recomandarile medicului.In timp ce se face radiografia pacientul va sta in picioare, cu pieptul lipit de placa aparatului. Daca este necesar sa se aeze, medicul va pozitiona pacientul n poziia corect. Vatrebuicabolnavulssteanemiscatintimpcesefaceradiografiapentrunurezultao imagine neclara. De asemenea, in acest interval doctorul l va ruga sa-i in respiratia pentru cateva secunde. Nuseresimteniciodurereintimpcesevafaceradiografia(radioscopia)toracica.Placa metalicadecarestalipitpacientuls-arputeasafierece,iardacaaredureriinpiepts-arputeasa simt dicomfort cand st intr-o anumita pozitie sau cand inspir adnc in momentul in care se face radiografia. RiscuriExpunerea la un nivel scazut de radiatii, existand un mic risc ca acestea sa afecteze celulele sau tesuturile.Sanselecabolnavulsasuferevreocomplicatiedupaoradiografie(radioscopie)toracica sunt foarte mici in comparatie cu beneficiile sale. d. Exemplu de radiografie normal i radiografie a unui pacient cu pneumonie nfigura54esteprezentatradiografiaunuipacientfrnicioafeciuneinternlanivelul toracelui. Observai zonele radiotransparente (ce las s treac radiaiile X) ce corespund esuturilor moi,auieitladevelopare,pefilm,deculoarenchis(peecranuliniialfiindluminoase).Zonele radioopace (ce las s treac o cantitate mic deradiaii) sunt pe film luminoase (pe ecranul iniial fiind ntunecate). 45 Fig. 54. Radiografie normal. n figurile 55 i 56 se observ imaginile radiologice ale unui bolnav (brbat de vrst mijlocie) cu urmtoarele simptome: cianoz, durere la nivelul pleurei, hemoptizie, pirexie i tahipnee.Seobservoanumitdensitate(zonaluminoas)nplmnuldrept,lanivelullobuluidrept superior i lobului drept inferior. Fig. 55. Radiografie toracic frontal.Fig.56.Radiografietoracic lateral. I I .3.2. Tomografia de raze X (CT Computed Tomography) a. Generaliti Cu ajutorul radiaiilor X, se pot obine imagini tomografice. Termenul de tomografie vine de la grecesculTomiseciune,decinseamnobinereaunorimaginipeseciuni.Primaetapeste stabilirea seciunii ori seciunilor pe care se face nregistrarea. n continuare, seciunea se mparte n elemente de volum (voxel volum element) i trebuie obinut un semnal corespunztor rspunsului individualalfiecruia.Odatnregistrateacelesemnale,imagineaseconstruietedectreun calculator n aa fel nct oricrui element de volum s-i corespund un element de imagine (pixel picture element) (Fig. 57).46 Fig. 57. Corespondena element de volum element de imagine n tomografie. b. Principiul i formarea imaginii n tomografia de raze X Corpulpacientuluienconjuratdeunnumr(maimultesute)dedetectoarederadiaieaflate toatenacelaiplan,planulnregistrrii(figura58).SursaderazeXemobiliseroteten jurul corpului,nacelaiplancudetectoarele.Eaemiteunfascicolcolimat,subformdeevantai. Detectoarele situate pe direcia fiecrei raze a fascicolului nregistreaz radiaia transmis pe direcia respectiv. Pe msura rotirii sursei, fiecare detector este excitat de mai multe ori, primind informaii de pe traiectorii diferite. Durata total de expunere pentru o seciune, este de 1- 15 s. Fig. 58. Schema de principiu a instalaiei de tomografie X. Permiteobinereaimaginiioricreiseciuniprincorpulumanobinndu-seimaginidemare precizie.Dacsefacimaginialeseciunilorsuccesiveacesteapotfiasamblatenimagini tridimensionale ale organelor interne. Emitorul de radiaii X emite un flux ngust de radiaii X pe o direcie din seciunea a crei imagine vrem s o obinem. Radiaiileemergentesuntdetectateiarcomputerulcalculeazabsorbiapedireciainvestigat. Apoi emitorul i schimb poziia nregistrndu-se absorbia pe alt direcie. Dupceestebaleiattoatsuprafaacomputerulcalculeazabsorbianfiecarepunctal suprafeeiiconstruieteimagineapemonitor.Imagineaestefoarteprecismaialespentru esuturilemaidense(deexempluoase).Dupobinereaimaginiiuneiseciunipatulcupacientul poate fi deplasat pentruobinerea imaginii uneinoi seciuni. Deplasareapoate fifcut i continuu simultan cu rotirea generatorului deradiaii X(CT n spiral) ceea ce reduce timpuldeexaminare. Pentrumrireacontrastuluipeesuturimaipuindensesefolosescsubstanedecontrastceconin iod (care absoarbe radiaiile X) administrate intravenos sau pe cale oral. c. Pregtirea pacientului pentru explorarea imagistic cu tomograful de raze X Pregatirea general a pacientului PregatireapentruexaminareaCTacapuluisitoraceluinupresupunemasurispeciale,cidoar respectarea unor conditii care faciliteaza obtinerea unor imagini cu calitate diagnostica: 47 - alimentatia solida este interzisa in ultimele 4-6 ore; - evaluarea nivelului creatininei serice este obligatorie pentru pacientii de peste 60 de ani, la cei cu ateroscleroza avansata, diabet zaharat, patologie renala cunoscuta; - pacientii care au avut accidente alergice la substante de contrast sau sunt susceptibili de a face reactii alergice vor fi premedicati inainte de injectarea i.v. a substanei de contrast; - copiii si pacientii necooperanti vor fi sedati; - vezica urinara fi golita cu cel mult 30 minute inainte de examen; Pregatirea pacientului pentru examinarea CT a abdomenului Se vor respecta aceleasi masuri de pregatire generala ca si pentru examinarea CT a toracelui; in plus, sunt necesare: - o radiografie abdominala exclude prezenta bariului in tubul digestiv; examinarea fi amanata in cazul in care sunt descoperite urme; -exameneledestadializareatumorilortubuluidigestivimpunpregatireacolonuluicapentru clisma baritata sau endoscopie. Pregatirea speciala a pacientului Estediferitapentrufiecareprotocolinpartesificondusadecatrepersonalulspecializat,in serviciul de CT, inaintea examinarii propriu-zise. Contraindicatiile examenului CT - pacientii necooperanti si copiii vor fi examinati dupa sedare sau anestezie generala; -prezentabariuluirezidualintubuldigestivpoateinduceartefactecediminueazsau compromitcalitateadiagnosticaaimaginilor;inurgentasepoateincercaexaminareasubaceasta rezerv. d. Exemplu de CT toracal normal nfigura59suntprezentatedoutomografiiderazeXnormaletoracale,cufereastra plmnului, respectiv fereastra mediastinului. Fig. 59. CT toracale fr substan de contrast (stnga) i cu substan de contrast (dreapta). 48 I I .3.3. Ecografia (Ultrasonografia) a. Caracteristicile generale ale undelor sonore Ecografiaesteometoddeexaminareimagisticceutilizeazdreptvectoralinformaiei medicale ultrasunetele reflectate n corpul uman. Ultrasunetele(US)suntvibraiimecanicealemateriei,transmisecaundeacusticesauunde sonore.Ultrasuneteleaufrecvenesuperioarespectruluiaudibil(peste20KHz)fiindcompusedin oscilatori corpusculari longitudinali. Undele sonore sunt oscilaii mecanice transmise de ctre particulele mediilor solide, lichide sau gazoase,frasepropaganvid.nacelaitimpreprezintvariaiidepresiune,caredetermin micarea particulelor mediului respectiv n jurul poziiei de echilibru.Ecografia reprezint o clas de metode de investigaie din care fac parte ecografiile de tip 2D, 3D, 4D (In cazul ecografiei 2D, ultrasunetele sunt trimise direct in jos si reflectate napoi, pe cnd in ceeacepriveteoecografie3D,acesteasunttrimiseindiferiteunghiuri.Ecografiile4D,sunt similare cu cele 3D, cu excepia faptului ca arata si deplasrile organelor.) i Doppler. Toate aceste metode se bazeaz pe reflexia ultrasunetelor pe suprafeele de separaie dintre diferitele regiuni din corpuluman.Ungenerator(deobiceipiezoelectric)deultrasuneteemiteunpulsfoartescurti unidirecional de ultrasunete (cu frecvenfix uzual ntre 2 i 20 MHz). Pentru a micora reflexia ultrasunetelorpesuprafaapielii,carearducelapierdereanceamaimareparteaenergieiundei ptrunsencorp,seaplicpecorpopastcareasigur,practic,ptrundereaultrasunetelorncorp fr reflexii (adaptarea de impedan) Undele sunt reflectate de diferitele suprafee i