TAREA 4- INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA

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TAREA 13- GRADIENTE Y PULSOS EN RMN

Trabajo realizado con: Mª Ángeles Cuéllar y Yaiza Alvárez.

http://ibime2cuellar.blogspot.com.es/2017/11/gradiente-y-pulsos-en-rmn.html

TAREA 12-CONCEPTO DE RESONANCIA

Trabajo realizado con: Yaiza Alvárez, Mariangeles Cuéllar, Juan Diego Mendoza y Lucía Grande.


http://instbio2juandi.blogspot.com.es/2017/11/t12-concepto-de-resonancia.html

TAREA 11-RMN

Esta tarea ha sido realizada por el grupo de  Juan Diego Mendoza Cabanillas , Lucia Grande López, Yaiza Álvarez Cubillo, M. Ángeles Cuéllar.

http://ibime2cuellar.blogspot.com.es/2017/11/t11-rmn.html

TAREA 10 - PUBLICIDAD TC

     
Este trabajo ha sido realizado por el grupo de: Juan Diego Mendoza, Mariangeles Cuellar, Yaiza Alvárez y Lucía Grande.


A partir del siguiente video de Youtube, se comentarán las especificaciones de los 3 modelos distintos de Tomografía Computarizada que aparecen en los 3 anuncios comerciales:

La diferencias principales están en
- Número de cortes que realiza (más cortes en el primer modelo)
- Tamaño (el equipo más compacto es el Prime)
-Número de imágenes por segundo (más imágenes en el Prime)

En el caso del TC ASTELION no especifica tantos parámetros técnicos, sino que se centra en las reducciones de contaminantes, por tanto su sostenibilidad. En mi opinión, este sería el modelo que no compraría, ya que me parece el menos completo, y además no tiene sentido que en este modelo se reduzca el dióxido de carbono, y en los otros no reduzcan  la contaminación al medio ambiente.


Entre el modelo "Vision Edition" y Prime, parece más completo el Prime, pero el primero también es muy competitivo, por lo que habría que mirar también el precio que no aparece en el video comercial.

TAREA 9-TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA

1.  INTRODUCCIÓN

El término “tomografía computarizada”, o TC, se refiere a un procedimiento computarizado de imágenes por rayos X en el que se proyecta un haz angosto de rayos X a un paciente y se gira rápidamente alrededor del cuerpo, produciendo señales que son procesadas por la computadora de la máquina para generar imágenes transversales—o “cortes”—del cuerpo. Estos cortes se llaman imágenes tomográficas y contienen información más detallada que los rayos X convencionales. Una vez que la computadora de la máquina recolecta varios cortes sucesivos, se pueden “apilar” digitalmente para formar una imagen tridimensional del paciente que permita más fácilmente la identificación y ubicación de las estructuraras básicas, así como de posibles tumores o anormalidades.

La tomografía computarizada se ha convertido en una de las técnicas de diagnóstico más utilizadas. Desde su introducción clínica en 1971 ha experimentado sucesivos avances que han hecho posible la aparición de indicaciones nuevas en diferentes campos de la medicina.

   2. RADIACIÓN DEL TC

Las dosis recibidas por el paciente durante una exploración de TC se encuentran entre las más elevadas de todas las técnicas de radiodiagnóstico. 

Para hacernos una idea de la radiación que conlleva el TC se compara con la de la radiografía:

 A pesar de que los valores puedan parecer elevados, hay que tener presente que las dosis anuales por radiación natural se hallan en el rango de 1 a 10 mSv.

      3. PELIGROSIDAD DEL TC

Los equipos de TC emiten rayos X, que es radiación electromagnética de alta energía, cuya interacción con los organismos vivos puede dar lugar a efectos biológicos potencialmente dañinos. El estudio de su peligrosidad se llevará a cabo a partir de la dosis efectiva que es la magnitud que cuantifica el riesgo global y se define como la dosis absorbida (energía absorbida por unidad de masa) multiplicada por unos factores característicos del tipo de radiación y de la diferente radiosensibilidad de los órganos y tejidos del cuerpo.

La unidad de medición en el SI de la dosis absorbida es el Gray (Gy) y el de la dosis efectiva el Sievert (Sv).

El daño se clasifica en efectos deterministas o en efectos probabilísticos.

Los daños deterministas sólo aparecen a partir de una dosis umbral. Por encima de este valor un importante número de células muere o deja de dividirse provocando graves lesiones morfológicas y funcionales en el órgano o tejido. Las dosis umbrales son de 1-2 Gy, por lo que estos valores no son superados por el TC.

Los efectos probabilísticos, carecen de umbral de dosis y se deben a las transformaciones de células no reparadas. La probabilidad de que se produzcan es proporcional a la dosis efectiva recibida, por tanto, la manera de minimizar su aparición, será disminuir la dosis en el paciente.

La gráfica de la derecha publicada por la Comisión Internacional de Protección Radiológica (ICRP)  refleja el porcentaje de riesgo de cáncer fatal en función de la edad y sexo.

No obstante, no hay que olvidar que la probabilidad de muerte por cáncer radioinducido es mucho menor a la debida al cáncer causado por otros factores.

   4.  MINIMIZACIÓN DE LOS DAÑOS

Con el fin de disminuir la aparición de efectos biológicos se deben seguir los principios de la protección radiológica (PR) que, en el caso del paciente, corresponden a la justificación de la ejecución de la prueba, la optimización de las dosis empleadas y el establecimiento de unos niveles de referencia de dosis.

Una radiografía sólo está justificada si proporciona un beneficio neto frente al detrimento individual que puede causar. La decisión final en cuanto a la realización o no de la prueba, queda en manos del especialista en radiología clínica (RD 815/2001).

En la siguiente tabla se observan  las dosis aproximadas de radiación efectiva en un adulto y se comparan con la radiación natural de fondo, en años, que causarían.

4.1 OPTIMIZACIÓN DE LAS DOSIS IMPARTIDAS (ALARA)

Para  minimizar los daños, también es necesario tomar medidas para optimizar las dosis impartidas, de manera que sean lo más bajas posibles compatibles con la obtención de la información diagnóstica requerida. A este principio se le denomina ALARA (tan baja como sea razonablemente posible “As Low As Reasonably Achievable)

4.1.1 TÉCNICAS PARA LA OPTIMIZACIÓN DE LA DOSIS

En la siguiente imagen se puede apreciar la evolución de la tecnología, con el fin de adaptarse a la zona de diagnóstico minimizando la dosis impartida. Imagen publicada por Siemens, empresa líder en el sector.

4.1.1.1 ADAPTACIÓN DE LA FRECUENCIA VARIANDO PULSO DE FLÚOR

Esta técnica proporciona tasas variables de pulso de flúor. La frecuencia pulsante de los sistemas se puede adaptar según la necesidad clínica: de 30 pulsos por segundo (p / s) en varios pasos, hasta 0.5 p / s. Esta es la forma más fácil de reducir la exposición al paciente. Una reducción a la mitad

La reducción de 30 p / s a 7.5 p / s da como resultado una dosis ahorro del 75%.

4.1.1.2 AJUSTE CONTINUO DEL FILTRO VARIABLE

Esta técnica logra la reducción de la dosis de entrada del paciente al permitir el ajuste del filtro
espesor. Los filtros de cobre adicionales reducen la dosis de entrada del paciente a través del endurecimiento del haz.
La filtración variable, de 0,1 a 0,9 mm durante la fluoroscopia y de 0,0 a 0,9 mm durante la digitalización, se ajusta automáticamente de acuerdo con la absorción de la dosis de entrada del paciente a lo largo de la trayectoria del haz de rayos X.

 Esta inserción de filtro automático siempre mantiene la dosis de entrada al paciente más baja posible sin degradar la calidad de la imagen percibida.

La selección del filtro se muestra en la parte de visualización de datos del monitor. Creciente
el prefiltrado de 0.1 a 0.9 mm a 70 kV resulta en un ahorro de dosis de aproximadamente 50%.

4.1.1.3 AJUSTE DE COLIMADOR Y FILTRO SIN RADIACIÓN

Usando la última retención de imagen (LIH) como referencia, permite la colimación sin radiación y ajuste de posición del filtro semitransparente para apuntar con precisión a la región de interés.

4.1.1.4 POSICIONAMIENTO SIN RADIACIÓN

Proporciona posicionamiento de objetos sin radiación. Visualización gráfica del contorno de La imagen próxima permite hacer una panorámica de la mesa sin exposición a la radiación fluoroscópica.

5. CALIBRACIÓN DEL EQUIPO

Para la calibración de los TC se utilizan dummies o phantoms, sondispositivos de PMMA y otros materiales, de dimensiones y geometríasconocidas, por lo que para comprobar que el aparato esté calibrado, serealiza un escaneado TAC del dispositivo, que es como el que se muestra a continuación:

Una vez activada la opción Calibración del tomógrafo (Fast Calibration),el sistema comprueba el estado de los colimadores, los detectores y losparámetros físicos de adquisición de datos: kilovoltios (Kv), miliamperios(mAs) etc.

Si el aparato no ha sido calibrado, podrán aparecer artefactos en las imágenes (anillos concéntricos, ruido digital, sombras, etc) obteniéndose imágenes de poca calidad, que no permiten establecer un diagnóstico preciso. Los artefactos pueden alterar la interpretación de las imágenes, simulando una condición patológica, haciéndose necesario realizar nuevas pruebas al paciente.

PARA SABER MÁS...

-LA MEDICINA NUCLEAR:

La medicina nuclear utiliza pequeñas cantidades de materiales radiactivos llamadas radiosondas que generalmente se inyectan en el torrente sanguíneo, se inhalan o se tragan. La radiosonda viaja a través del área examinada y entrega energía en la forma de rayos gamma que son detectados por una cámara especial y una computadora para crear imágenes del interior de su cuerpo. La medicina nuclear proporciona información única que generalmente no se puede obtener utilizando otros procedimientos de toma de imágenes y ofrece la posibilidad de identificar enfermedades en sus etapas tempranas.

Os dejo un vídeo qué explica en qué consiste la medicina nuclear, particularmente, cómo se detecta la localización del ganglio centinela.

6. BIBLIOGRAFÍA

https://www.radiologyinfo.org/sp/info.cfm?pg=safety-xray

https://www.cancer.gov/espanol/cancer/diagnostico-estadificacion/hoja-informativa-tomografia-computarizada

http://naukas.com/2013/12/09/es-peligrosa-la-tomografia-computadorizada/

https://www.nibib.nih.gov/espanol/temas-cientificos/tomograf%C3%ADa-computarizada-tc

https://www.scribd.com/doc/306258776/T9-tomografia-computerizada

https://static.healthcare.siemens.com/siemens_hwem-hwem_ssxa_websites-context-root/wcm/idc/siemens_hwem-hwem_ssxa_websites-context-root/wcm/idc/groups/public/@global/@imaging/documents/download/mda1/nte1/~edisp/a91im-0001-1c6-7600-guide-to-right-dose-02475251.pdf

TAREA 2 CUESTIONES RADIACTIVIDAD

1.- ¿En qué unidades se mide (típicamente) la energía de la gráfica siguiente?  

Las unidades que se mide típicamente son los megaelectronvoltios (MeV)

El electronvoltio (símbolo eV) es una unidad de energía  que representa la variación de energía cinética  que experimenta un electrón al moverse desde un punto de potencial Va hasta un punto de potencial Vb cuando la diferencia Vba = Vb-Va = 1V, es decir, cuando la diferencia de potencial del campo magnético es de 1 voltio. 

En física de altas energías, el electronvoltio resulta una unidad muy pequeña, por lo que son de uso frecuente múltiplos como el megaelectronvoltio MeV.

¿Cuál es el factor de conversión de estas unidades con las más habituales?

El factor de conversión es la carga del electrón.

2.- ¿De qué orden son los valores de energía que intervienen en las reacciones nucleares? ¿Y en las reacciones químicas? (buscar algún ejemplo concreto)

Los procesos nucleares son procesos de combinación y transformación de las partículas subatómicas y núcleos atómicos. Las reacciones nucleares pueden ser endotérmicas o exotérmicas atendiendo a si precisan energía para producirse o a si la desprenden respectivamente.

En las reacción nucleares involucran grandes  cantidades de energía,  del orden de MeV. 

Por ejemplo en la fusión nuclear se libera una energía del orden de 17,58 MeV

En las reacciones químicas, es la energía liberada en el quiebre o absorbida en la formación de un enlace químico. Tiene una magnitud mucho menor, del orden de los eV.

Por ejemplo en la disociación del agua en oxígeno e hidrógeno se necesita una  energía de 1,23 eV.

2H₂O = O₂ + 4H⁺ + 4e^– (E = 1.23 eV)     

3. ¿Podéis hacer un esquema (una tabla o similar) con todos los tipos de reacciones nucleares existentes?

• FUSIÓN NUCLEAR

Es el proceso por el cual varios núcleos atómicos de carga similar se unen y forman un núcleo más pesado.​ Simultáneamente se libera o absorbe una cantidad enorme de energía, que permite a la materia entrar en un estado plasmático.

• FISIÓN NUCLEAR

La fisión es una reacción nuclear, lo que significa que tiene lugar en el núcleo atómico. La fisión ocurre cuando un núcleo pesado se divide en dos o más núcleos más pequeños, además de algunos subproductos como neutrones libres, fotones(generalmente rayos gamma) y otros fragmentos del núcleo como partículas alfa (núcleos de helio) y beta (electrones y positrones de alta energía).

• RADIACIONES

La radiación puede ocurrir de manera natural o artificial.

La radiación natural es el proceso en el que ciertos elementos radiactivos pesados inestables sufren una desintegración espontánea con formación de nuevos núcleros y liberación de energía.

La radiación artificial es el proceso en el que se consigue la ruptura de núcleos de átomos estables mediante bombardeo conpartículas ligeras muy aceleradas.

 Hay 3 tipos de radiaciones:

- Radiaciones Alfa: son poco penetrantes, ya que son detenidas por una hoja de papel y se desvían en presencia de campos magnéticos y eléctricos intensos. Están formadas por partículas cuya masa es de 4 u y cuya carga, positiva, es igual a dos veces la carga del electrón.

-Radiaciones Beta: son más penetrantes que las radiaciones alfa, aunque son detenidas por una lámina metálica. En realidad consisten en un flujo de electrones.

Hay dos tipos de radiación beta, el de la partícula negativa y el de la partícula positiva. Estos procesos radiactivos consisten en:

Partícula beta negativa (β-): La partícula que se emite es un electrón, con su correspondiente carga y masa, indistinguible de los electrones de las capas atómicas. Como los núcleos no tienen electrones, la explicación de este proceso es que un neutrón del núcleo se convierte en un protón y un electrón. El protón resultante permanece en el núcleo y el electrón escapa como partícula beta. El número másico del núcleo resultante se mantiene, pero el número atómico aumenta en una unidad.

Partícula beta positiva (β+): Algunos núcleos emiten partículas beta positivas, denominadas positrones, que tienen la misma masa que los electrones y carga electrónica positiva (+e). Los positrones se crean cuando en el núcleo un protón se convierte en un neutrón, que permanece en el núcleo emitiéndose el positrón formado. El número atómico del núcleo disminuye en una unidad, manteniéndose el mismo número másico.

-Radiaciones Gamma: son muy penetrantes para detenerlas se precisa una pared gruesa de plomo o cemento. Son radiaciones electromagnéticas de alta frecuencia y, por lo tanto, muy energéticas.

• DESINTEGRACIÓN NUCLEAR POR BOMBARDEO

                                               

Un núcleo inestable se va a desintegrar en núcleos que a su vez son inestables y así sucesivamente hasta llegar a un núcleo estable, liberando ciertas partículas.

Estas partículas fueron denominadas partículas alfa (α) y beta (β).

·Partículas α: Las partículas α son núcleos de helio formados por dos protones y dos neutrones.

·Partículas β: Son electrones de carga negativa (-e). Cuando un núcleo emite una partícula β su número atómico aumenta en una unidad, pero el número másico no se altera. Los dos tipos de desintegración β se designan β- y β+

TAREA 3. RADIACTIVIDAD Y SALUD

1) Comprobar que la reacción de aniquilación de positrón y electrón  tiene energía 511 MeV.

REACCIÓN:                        e⁺  +  e^-  →  2γ  

La energía de un fotón viene expresada por la siguiente ecuación, denominada Teoría de la Relatividad:

2 ) Con la intención de tener una idea cuantitativa de dónde está el límite de la radiación ionizante (dañina para las personas) vamos a buscar la energía de enlace de un enlace típico de la química orgánica (un C-H o algo similar) y ver de qué energía ha de ser un fotón para romperlo (que basta con pasar esa energía a las unidades habituales para fotones ¿no?)

Partimos de la energía de enlace de C-H,ya que es el enlace típico orgánico.

Esta energía está dada en kJ/mol. Para pasar a kJ, utilizamos el número de Avogadro:

Esta sería la barrera entre el ionizante y no ionizante.

Para pasarlo a frecuencia, utilizamos la ecuación de Plank:

Donde h es la constante de Plank que tiene un valor de 4,13·10^-15 eV·s, y  V representa la frecuencia.

Si sustituimos los datos en la ecuación, obtenemos:

TAREA 1- RADIOACTIVIDAD

       3.1   A) En una muestra de 20.000 átomos, si 400 de ellos decaen en 8 segundos, ¿cuál es la              radioactividad, medida en mCi, de la muestra?

La expresión de la radioactividad es:

Desconocemos  la constante de desintegración radiactiva (𝜆).

Utilizando la Ley de desintegración radiactiva:

Despejando 𝜆  y sustituyendo valores:

Una vez calculado esta constante, se puede sustituir en la expresión de radioactividad:

Para pasarlo a mCi, la conversión es la siguiente:

 1 mCi = 3,7·10⁷ Bq

Por tanto, realizando dicha conversión, obtenemos:

Como pregunta por masa de Tc, pasamos los átomos a gramos con el número de Avogadro y la masa molecular.

       3.1.C) Una muestra radioactiva de ^99mTc contiene 10 mCi de actividad a las 9 am. ¿Cuál es la actividad de la muestra a las 12 pm del mismo día?

Ao (9 am)= 10  mCi

t= 3 h·3600=10.800 segundos

PROBLEMA 1.1)  Una muestra de ¹⁸F-FDG tiene 20 mCi de actividad a las 10 am del miércoles. Calcular la actividad de la muestra a las 7 am y 2 pm del mismo día. El tiempo de vida medio es de 110 min.

Si calculamos la actividad a las 7 am  a partir de las 10 am del mismo día:

Realizando el mismo cálculo para las dos de mediodía (tiempo de 4 horas)

Conclusiones: Tal y como se esperaba, la actividad a las 7 de la mañana es mayor que a las 10 y ésta a su vez es mayor que la actividad a las 2 del mediodía.

PROBLEMA 1.2)  Una muestra radioactiva decae un 40% por hora ¿Cuál es el tiempo de vida medio del radionucleido?

Si decae un 40% significa: 

PROBLEMA 8)  Explica cuál es el significado del tiempo de vida medio.

La vida media o periodo de desintegración de un isótopo radiactivo es el tiempo promedio de vida de un átomo antes de desintegrarse.

PROBLEMA 9) Calcula la fracción de la cantidad inicial de un material radioactivo después de 1, 10 y 100 tiempos de vida media.

Ejercicio 11 | Cuando un electrón y un positrón se aniquilan, las masas de ambos desaparecen para producir dos rayos gamma. Usando la ecuación de conservación de la energía de Einstein, E=mc², estimar la energía de los fotones. ¿Cuál es la dirección de los rayos?

La reacción e⁺  +  e^-  →  γ  +  γ 

se conoce como aniquilación positrón-electrón. Consiste en la conversión total de la masa de un electrón  y un positrón  en energía, es la forma más observada de aniquilación partícula-antipartícula.

Puesto que la aniquilación de pares es un proceso fruto de la interación electromagnética la energía siempre se emitirá en forma de rayos gamma . Si las partículas se mueven a velocidades mucho menores que la de la luz o se encuentrán en reposo, se producirán 2 fotones emitidos en la misma dirección pero con sentidos opuestos, cada uno con una energía de 0.511 MeV, lo que coincide con las masas en reposo del electrón y del positrón. Normalmente ambas partículas formarán previamente un estado ligado conocido como positronio  el cual es inestable y termina siempre con la aniquilación.

Si las partículas chocan a velocidades cercanas a las de la luz estas se aniquilarán al vuelo sin formar un estado metaestable previo. Los fotones resultantes podrán formar ángulos distintos de 180º en sus trayectorias de salida y serán más energéticos, pudiendo, incluso, generar pares de partículas de masas mayores a las del electrón y el positrón. Este hecho es usado en los aceleradores de partículas, donde estas partículas son aniquiladas con sus respectivas antipartículas. El aspecto del registro de una secuencia de aniquilaciones, creaciones y decaimientos, lo que hace que se le dé a esta secuencia el nombre de cascada.