UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FACULTAD DE MEDICINA HUMANA Y CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE TECNOLOGÍA MÉDICA SILABO

Transcripción

1 UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FACULTAD DE MEDICINA HUMANA Y CIENCIAS DE LA SALUD ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE TECNOLOGÍA MÉDICA SILABO I. DATOS INFORMATIVO 1.1. Asignatura : Física de las radiaciones II 1.2. Código : Área : Ciencias Básicas Requisito : Periodo Académico : A 1.6. Ciclo Académico : 4 to Ciclo 1.7. Créditos : Horas semanales : Horas de teoría : Horas de práctica : Carácter : Obligatorio Profesor de Asignatura : Lic. S. Juan Aguinaga Risco II. SUMILLA La Asignatura de Física de las Radiaciones es un curso de carrera, cuyo requisito previo es la asignatura de Física General. La física de las radiaciones abarca un campo muy amplio, en esta asignatura los conocimientos se orientarán hacia tres puntos básicos muy importantes: (a) El conocimiento de básico de las radiaciones ionizantes y no ionizantes y de donde provienen estas, (b) La interacción de estas radiaciones con la materia, en los diferentes procesos físicos que involucra el tejido biológico y (c) La utilización benéfica de las mismas a través del estudio de los principios físicos del funcionamiento de los diferentes dispositivos (llámense aceleradores, equipos utilizados para el diagnóstico por imágenes, reactores nucleares, etc.). Asimismo se le darán los conocimientos acerca de dónde provienen todas esas radiaciones, clasificadas como radiación natural y artificial y sus fuentes. También se desarrollaran las ecuaciones de primer orden del decaimiento radiactivo de una fuente radiactiva. Este curso se llevará en dos semestres académicos, tercero y cuarto ciclo que constan de 08 unidades; en el cuarto ciclo se llevarán las siguientes unidades: A 1

2 UNIDAD V Radiación ionizante Interacción de la radiación con la materia. UNIDAD VI Coeficientes de atenuación de la radiación x o gamma. UNIDAD VII Principios físicos del ultrasonido (US) UNIDAD VIII Principios físicos de la Resonancia Magnética Nuclear Formación de la imagen por RMN III. IV. OBJETIVO GENERAL o Aprender la física de las radiaciones ionizantes (RI) para la futura comprensión de los probables efectos que estas puedan producir en los seres vivos en la interacción de estas RI con el tejido biológico. Asimismo aprender los mecanismos de atenuación (como medida de protección) y el uso adecuado de estos mecanismos cuando se manejen equipos generadores de rayos X o fuentes radiactivas (desde la perspectiva de la Tecnología Médica) para usos benéficos. o Al finalizar el curso, el estudiante estará preparado para expandir su conocimiento en temas como Protección Radiológica, el uso de radioisótopos en con fines diagnósticos en Medicina Nuclear, estar mejor preparado para el manejo de equipos generadores de rayos x con fines diagnósticos así como introducirse con más profundidad en el área de la Resonancia Magnética Nuclear y la Formación de Imágenes por este método. COMPETENCIAS o Comprende la interrelación de las radiaciones ionizantes y no ionizantes de origen natural o artificial con los seres vivos, conociendo la interacción de estas radiaciones con el sistema biológico en general. o Se analiza con cierto detalle los mecanismos de interacción de las radiaciones (partículas con masa o electromagnética) a nivel atómico, conduciéndonos al conocimiento del daño celular (aprovechado en tratamiento radioterapéutico), o del daño a tejido sano, conllevando con esto a tomar medidas de protección radiológica. Se analizan de manera introductoria los coeficientes de atenuación de ciertos materiales y el cálculo del porcentaje de atenuación así como de la energía transferida y absorbida en un espesor de material determinado. o Se utilizan los conceptos previos para el estudio de los principios físicos del funcionamiento de los aceleradores de partículas, equipos generadores de A 2

3 o rayos X, del ecógrafo y el resonador en la producción de las imágenes anatómicas del cuerpo humano. Se manejan conceptos referentes a la película radiográfica y las pantallas intensificadoras como medios de obtención de las imágenes anatómicas A 3

4 V. PROGRAMACION DE UNIDADES TEMATICAS COMPETENCIA 4 UNIDAD IV. Equipo generador de rayos X Pantallas intensificadoras Películas radiográficas. 4.1 Partes fundamentales de un equipo generador de rayos X Producción de rayos X - Estudia cada componente estructural de un tubo de rayos X, material del que está hecho así como de su función. - Los tamaños del foco real y su proyección (foco aparente) siguiendo el principio del foco lineal. - Efecto anódico - Producción de rayos X - Radiación X por frenado - Radiación X característica - Ánodo y cátodo - Cúpula enfocadora - Mancha focal - Foco real y foco aparente - Ánodo giratorio - Entiende que los rayos X se producen donde sea que existan electrones acelerados e interactúen con un medio, siendo un equipo generador de rayos X, la manera más eficaz de producción de los mismos. - Al comprender que los rayos X son los más ampliamente usados en diagnóstico por imágenes, teniendo la capacidad para el manejo adecuado de estos equipo entendiendo la física de la producción de los rayos X ampliar conocimientos y su - Inducir la capacidad de análisis del porque de los hechos físicos. análisis A 4

5 UNIDAD IV. Equipo generador de rayos X Pantallas intensificadoras Películas radiográficas 4.2 Esquema del circuito eléctrico un equipo generador de rayos X - Explica la manera como la corriente alterna de 220 V se transforma en corriente continua y en voltaje del orden de loa kilovoltios. - Estudia los rectificadores de corriente así como de los transformadores para este fin. - Esquema del circuito eléctrico del filamento - Transformador de baja tensión - Esquema del circuito eléctrico del tubo - Transformador de alta tensión - Corriente de tubo (en ma) - Corriente de filamento (A) - Comprende la importancia de la componente eléctrica para la eficacia de emisión de rayos X, ya que no solo basta acelerar electrones y hacerlos chocar con un blanco de elevado número atómico. - Comprenderá que los rayos X son los más ampliamente usados en diagnóstico por imágenes, teniendo la capacidad para el manejo adecuado de estos equipo entendiendo la física de la producción de los rayos X ampliar conocimientos y su - Inducir la capacidad de análisis del porque de los hechos físicos. análisis A 5

6 UNIDAD IV. Equipo generador de rayos X Pantallas intensificadoras Películas radiográficas. 4.3 Función de las pantallas intensificadoras en la formación de la imagen latente - Explica la manera en que determinadas sustancias emiten luz visible cuando son expuestas a los rayos X. - Explica que de una enorme variedad de sustancias emisoras de luz, solo pocas son idóneas en la construcción de pantallas intensificadoras. - Sustancias fosforescentes y fluorescentes - Sistema pantalla - película para el espectro azul y verde - Velocidad de las pantallas intensificadoras - Pantallas rápidas - Pantallas lentas - Pantallas para mamografías - Borrosidad intrínseca - Entiende la eficacia del uso de las pantallas como medio eficaz de conversión de radiación X en luz visible, ya que las películas son más sensibles a la luz visible que a los rayos x. - Valorará el beneficio de las pantallas intensificadoras como dispositivo reductor de la intensidad de radiación, dándole un buen uso a las mismas, y saber el tipo de pantallas para un tipo de examen determinado. ampliar conocimientos y su - Inducir la capacidad de análisis del porque de los hechos físicos. análisis A 6

7 UNIDAD IV. Equipo generador de rayos X Pantallas intensificadoras Películas radiográficas. 4.4 Película radiográfica como registro de la imagen - Explica la función de los haluros de plata para la obtención de la imagen latente en la película. - Enseña el porque determinado espectro de luz no afecta a los haluros de plata, utilizándose en los filtros de seguridad. - Partes constituyentes de la película radiográfica - Emulsión y los haluros de plata. - Interacción de los rayos X con los cristales de haluros de plata. - Imagen latente. - Películas sensibles a la luz azul y ultravioleta (UV) - Películas sensibles a la luz verde. - Saber el espectro de sensibilidad de cada tipo de película. - Conoce cantidad de radiación a usar en una exploración radiológica, según el tipo de película. - El uso adecuado de filtros a usar en el manejo de las mismas en el cuarto de revelado según el tipo de película a usar. - Conocer el tipo de película a usar en una exploración radiográfica determinada. ampliar conocimientos y su - Inducir la capacidad de análisis del porque de los hechos físicos. análisis A 7

8 COMPETENCIA 5 UNIDAD V. Radiación ionizante Interacción de la radiación con la materia. 5.1 Partículas alfa, beta, neutrones - Explica el fenómeno de ionización o excitación que producen a nivel atómico al interactuar estas partículas con la materia. - Porque unas son más dañinas que otras. - Porque se clasifican como radiación ionizante e indirectamente ionizante. - Energías y espectros de emisión alfa por los núcleos atómicos - Energías y espectros de emisión beta por los núcleos atómicos - Interacción de las partículas alfa y beta con la materia - Emisión neutrónica y energías de los neutrones - Activación neutrónica - Interacción de los neutrones con la materia. - Fundamentar que partículas son potencialmente más peligrosas en su interacción con el tejido biológico. - Evaluar la capacidad de ionización y excitación en el átomo. - Estimar los riesgos de la exposición a una determinada partícula ionizante según su energía y transferencia de energía lineal. ampliar conocimientos y su - Inducir la capacidad de análisis del porque de los hechos físicos. análisis A 8

9 UNIDAD V. Radiación ionizante Interacción de la radiación con la materia. 5.2 Radiación x y gamma - Explica el fenómeno de ionización o excitación que producen a nivel atómico al interactuar estas partículas con la materia. - Explican la ionización o excitación que pueden provocar al interactuar con los átomos según la energía fotónica. - Energías de los rayos x y gamma. - Dispersión Clásica o Thompson. - Interacción de los rayos x y gamma con la materia - Efecto Fotoeléctrico - Efecto Compton - Formación de pares - Fotodesintegración - Evalúa la probabilidad de que se produzca un tipo de fenómeno de interacción, según el rango de energía y el número atómico del material que sirve de blanco - Estimar los riesgos de la exposición a una determinada partícula ionizante según su energía y transferencia de energía lineal. ampliar conocimientos - Participación activa en y su - Inducir la capacidad de análisis del porque de los hechos físicos. análisis A 9

10 COMPETENCIA 6 UNIDAD VI. Coeficientes de atenuación de la radiación x o gamma. 6.1 Coeficientes de atenuación, de transferencia de energía y de absorción - Explica la atenuación de los rayos X o gamma como un proceso estadístico y de tipo exponencial. - Significado de los coeficientes - Determinación de los coeficientes por la energía de los fotones, el número atómico de material que sirve de barrera así como la densidad del material. - Coeficiente de atenuación lineal y másico - Coeficiente de transferencia de energía lineal y másico - Coeficiente de absorción lineal y másico. - Conoce e interpreta los coeficientes de cada material. - Discernir entre lo que es atenuación y absorción de energía. Examen Parcial - Podrá determinar que materiales son mejores para atenuar la radiación utilizando los coeficientes de atenuación, así como el porcentaje de atenuación según el espesor usado, interviniendo en la protección radiológica. ampliar conocimientos y su - Inducir la capacidad de análisis del porque de los hechos físicos. análisis A 10

11 COMPETENCIA 7 UNIDAD VII. Principios físicos del ultrasonido (US) 7.1 Mecanismos de producción del US Transductores - Explica el sonido como una forma de propagación de ondas mecánicas en un medio material. - Clasificación de las mismas en función de su frecuencia. - Diseños que pueden producir un tipo de sonido determinado. - Sonido, hipersonido, ultrasonido, audible, infrasonido. - Velocidad del sonido en diferentes medios. - Efecto piezoeléctrico directo, inverso. - Tipos de transductores. - Define las propiedades del sonido como reflexión, refracción e interferencia. - Conoce los diversos tipos de transductores y usos por su frecuencia. - Valorar otra forma de obtención de imágenes diferente a los rayos X y evaluar el riesgo potencial al paciente conociendo la física del ultrasonido. ampliar conocimientos y su - Inducir la capacidad de análisis del porque de los hechos físicos. análisis A 11

12 UNIDAD VII. Principios físicos del ultrasonido (US) 7.2 Propagación del US en el tejido biológico impedancia acústica formación de la imagen. - Se explica como la intensidad de los ecos reflejados en las interfaces se traduce como una señal para la producción de una imagen anatómica. - La manera en el ultrasonido al viajar por los diferentes tejidos van depositando energía sónica. - Velocidad del sonido en tejido biológico - Atenuación del sonido en tejido (decibelios) - Impedancia acústica - Formación de la imagen - Resolución espacial - Define la intensidad de los ecos de acuerdo a su impedancia acústica - Diferencia entre la resolución lineal y lateral. - Fundamenta la penetración del US de acuerdo a su frecuencia. - Valorar otra forma de obtención de imágenes diferente a los rayos X y evaluar el riesgo potencial al paciente conociendo la física del ultrasonido. ampliar conocimientos y su - Inducir la capacidad de análisis del porque de los hechos físicos. análisis A 12

13 COMPETENCIA 8 UNIDAD VIII. Principios físicos de la Resonancia Magnética Nuclear 8.1 Momentos magnéticos del hidrógeno y su orientación dentro de un campo magnético externo. - Se estudian los principios físicos por las cuales una corriente eléctrica produce un campo magnético, y como un campo magnético puede provocar una corriente en una antena, midiendo esta como una intensidad de corriente o como un pulso de voltaje. - Fenómeno de la resonancia - Spin y momento magnético de los núcleos atómicos - El magnetismo como consecuencia de una corriente eléctrica. - Flujo magnético y aparición de corriente eléctrica - Muestra tisular y resultante magnética - Establece la relación entre la electricidad y el magnetismo - Establece la importancia de la onda electromagnética como fuente de energía. - Valorar otra forma de obtención de imágenes diferente a los rayos X y evaluar el riesgo potencial al paciente conociendo la física de la Resonancia Magnética Nuclear en la formación de imágenes ampliar conocimientos y su - Inducir la capacidad de análisis del porque de los hechos físicos. análisis A 13

14 UNIDAD VIII. Principios físicos de la Resonancia Magnética Nuclear 8.2 Estado de equilibrio y estado de excitación bajo la influencia de un pulso de radiofrecuencia (RF) - Estudia la interacción de los protones con una onda de radiofrecuencia a través de la resonancia y la absorción de energía. - Se explica la obtención de un vector de magnetización macroscópica tisular. - Protones en un campo magnético uniforme - Dos poblaciones de protones (up - down) - Aparición de un vector de magnetización longitudinal - Excitación de los protones - Onda de radiofrecuencia - Fenómeno de la Resonancia magnética nuclear - Establece la conexión entre el tejido humano como un cuerpo magnetizado y su medida a través de un mecanismo de interacción con una onda electromagnética (onda de RF) - Valorar otra forma de obtención de imágenes diferente a los rayos X y evaluar el riesgo potencial al paciente conociendo la física de la Resonancia Magnética Nuclear en la formación de imágenes ampliar conocimientos - Participación activa en y su - Inducir la capacidad de análisis del porque de los hechos físicos. análisis A 14

15 UNIDAD VIII. Principios físicos de la Resonancia Magnética Nuclear 8.3 Fenómenos de relajación del hidrógeno retorno al estado de equilibrio la señal en RM. - Explica la liberación de energía absorbida (de la onda de RF) como consecuencia de la interacción de los protones con su medio bioquímico. - Explica cómo estos fenómenos de relajación se traducen en una señal medible y convertida en una imagen en una escala de grises. - Relajación longitudinal - T1 - Relajación transversal - T2 - T2* - La señal en RMN - Conversión de la señal en pulsos de voltaje - Intensidad y escala de grises en la imagen. - Establece y relaciona el fenómeno de relajación como una propiedad del tejido, caracterizándolo. - Entender la relación entre estas características y la señal en resonancia magnética nuclear. - - Valorar otra forma de obtención de imágenes diferente a los rayos X y evaluar el riesgo potencial al paciente conociendo la física de la Resonancia Magnética Nuclear en la formación de imágenes ampliar conocimientos y su - Inducir la capacidad de análisis del porque de los hechos físicos. análisis A 15

16 UNIDAD VIII. Principios físicos de la Resonancia Magnética Nuclear 8.4 Principales secuencias de pulsos - Codificación de la señal - Explican la secuencia de pulsos a través del tiempo, utilizando los conceptos de T1, T2, tiempo eco (TE) y tiempo de repetición (TR). - Codificación de la señal por fases y frecuencias y representarlas en una matriz, luego representar cada pixel en una escala de grises según la intensidad de magnetización del voxel. - Secuencia Saturación - Recuperación - Secuencia espín eco - Secuencia de eco gradiente - Codificación espacial de la señal y reconstrucción de la imagen - Selección de corte tomográfico. - Codificación de fase y de frecuencia - Finalmente establece la relación de las características de cada tejido en la relajación y su traducción en una señal para obtener una imagen en una escala de grises. Examen Final Examen Sustitutorio - Valorar otra forma de obtención de imágenes diferente a los rayos X y evaluar el riesgo potencial al paciente conociendo la física de la Resonancia Magnética Nuclear en la formación de imágenes ampliar conocimientos y su - Inducir la capacidad de análisis del porque de los hechos físicos. análisis A 16

17 VI. METODOLOGIA 7.1 Clases Teóricas: Se explicará la teoría haciendo uso de diapositivas Se expondrá el tema con la participación del alumno, proponiendo planteamientos para que ellos mismos encuentren las fórmulas, conclusiones y objetivo del tema. Se dejarán temas afines, relacionados con el tema principal para que investiguen y ampliar el horizonte del tema principal 7.2 Clases Prácticas: Se seleccionarán problemas tipo para el desarrollo de la teoría, y se desarrollarán en las horas de prácticas bajo la denominación ejercicios resueltos en clase Se harán gráficos o curvas como en el caso de eventos de tipo estadístico en papel milimetrado, semilogarítmico y con escalas de logaritmo log Seminarios: Se les dejará trabajos de investigación bibliográfica, para profundizar un tema de la teoría. Para esto, realizarán una monografía breve del tema y lo expondrán en clase con material visual o audiovisual, si fuera el caso. VII. EVALUACION La evaluación se realiza en cada clase, a través de las intervenciones orales del último tema dictado en clase. Se calificarán las participaciones directas en el desarrollo de la clase aportando ideas, soluciones. Se evaluará la participación del alumnado, comentando la bibliografía pertinente del tema que se está desarrollando, proporcionada previamente por el profesor. Ponderado de notas Primer parcial 0.1 Examen final 0.3 Tarea académica 0.6 Tarea Académica: Prácticas Calificadas 0.2 Intervenciones orales 0.2 Trabajos de exposición A 17

18 VIII. BIBLIOGRAFIA 1. STEWARD C. BUSHON, Editorial Harcourt Brace, Manual de radiografía para tecnólogos. 2. SIEMENS COMPAÑÍA, Magnetos, spin, resonancia SERWAY, Mc Graw Hill, tomo II FLESICHER, Sonografía en Ginecología y Obstetricia. Editorial Jane Licht, BRUNO KASTLER, Principios en Resonancia Magnética. Mosby JOHN R. HAAGA, Tercera Edición, Mosby Tomografía Computarizada y Resonancia Magnética. 7. ANTONIO MÁXIMO-BEATRIZ ALVARENGA, Oxford, México Física General RAYMOND CHANG, Mc Graw Hill, Química JULIO RODRIGUEZ, Universidad Autónoma de Madrid, Radiaciónes Nucleares. 10. E.N. JENKINS, Editorial Alhambra 1990, Radiactividad 11. FEREDERICK W. KREMKAU, W.B. Sounders Company, Doppler Ultrasound. 12. A.M. BERNARD, Editorial Masson, Resonancia Magnética Nuclear A 18