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1. ¿Qué son las ondas electromagnéticas (O.E.M)?
Todo lo que a continuación vamos a desarrollar son los aspectos
teóricos de un proyecto de investigación que va dirigido al análisis de las ondas
electromagnéticas y los puntos de emisión de éstas en el entorno que nos
rodea. También analizaremos las utilidades de las ondas electromagnéticas en
medicina.
La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos
y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando
energía de un lugar a otro. A diferencia de otros tipos de onda, como el sonido,
que necesitan un medio material para propagarse, la radiación
electromagnética se puede propagar en el vacío. En el siglo XIX se creía que
existía una sustancia indetectable, llamada éter, que ocupaba el vacío y servía
de medio de propagación de las ondas electromagnéticas. El estudio teórico de
la radiación electromagnética se denomina electrodinámica y es un subcampo
del electromagnetismo.
Las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio sin necesidad
de un medio, pudiendo por lo tanto propagarse por el vacío. Esto es debido a
que las ondas electromagnéticas son producidas por las oscilaciones de un
campo eléctrico, en relación con un campo magnético asociado. Las ondas
electromagnéticas viajan aproximadamente a una velocidad de 300 000 Km. /s,
de acuerdo a la velocidad pueden ser agrupadas en el rango de
frecuencia, apareciendo así el ordenamiento denominado como Espectro
Electromagnético, que mide la frecuencia de las ondas.
Maxwell asoció varias ecuaciones, denominadas ecuaciones de
Maxwell, de las que se deduce que un campo eléctrico variable en el tiempo
genera un campo magnético y, recíprocamente la variación temporal del campo
electromagnético genera un campo eléctrico. Se puede visualizar la radiación
electromagnética como dos campos que se generan mutuamente, por lo que
no necesitan de ningún medio material para propagarse. Las ecuaciones de
Maxwell también predicen la velocidad de propagación en el vacío (con un
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valor similar al de la velocidad de la luz 299.792.458 m/s), y su propagación
(perpendicular a las oscilaciones del campo electromagnético y que, a su vez,
son perpendiculares entre sí).
2. Características de las ondas electromagnéticas.
Las tres características principales de las ondas que constituyen el espectro
electromagnético son:
• Frecuencia (f)
• Longitud (λ)
• Amplitud (A)
• Período (T)
2.1. Frecuencia.
La frecuencia de una onda el nº de ciclos desarrollados en un segundo
por esa onda o lo que es lo mismo, las veces que se repite el movimiento
cíclico en un segundo. Se mide en ciclo/s o Hertz (Hz). Se representa con la
letra f.
A- onda senoidal de un Hz.
B- onda senoidal de 10 Hz.
2.2. Período.
Estrechamente relacionado con la frecuencia, el período es el inverso de
la frecuencia, es decir, el tiempo que tarda en desarrollarse uno de esos ciclos
periódicos. Se representa con la letra T y se mide en Hz-1.
3
← Período.
2.3. Longitud de onda.
Las ondas del espectro electromagnético se propagan por el espacio de
forma similar a como lo hace el agua cuando tiramos una piedra a un estanque,
es decir, generando ondas a partir del punto donde cae la piedra y
extendiéndose hasta la orilla.
Tanto las ondas que se producen por el desplazamiento del agua, como
las ondas del espectro electromagnético poseen picos o crestas, así como
valles o vientres. La distancia horizontal existente entre dos picos consecutivos,
dos valles consecutivos constituye lo que se denomina “longitud de onda”.
P- pico.
V- valle.
A- amplitud.
La longitud de onda del espectro electromagnético se representa por
medio de la letra griega lambda (λ) y su valor se puede hallar por medio de la
siguiente formula matemática:
f
c=λ
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En donde:
• λ el la longitud de onda en metros.
• c es la velocidad de la luz en el vacío (300.000 m/s)
• f es la frecuencia de la onda en Hertz.
2.4. Amplitud de onda.
La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de
la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir,
crezca o decrezca con el paso del tiempo.
3. Propiedades y características de las ondas elect romagnéticas.
Las ondas periódicas están caracterizadas por crestas/montes y valles, y
usualmente son clasificadas como longitudinales o transversales. Las ondas
transversales son aquellas con las vibraciones perpendiculares a la dirección
de propagación de la onda; ejemplos incluyen ondas en una cuerda y ondas
electromagnéticas. Las ondas longitudinales son aquellas con vibraciones
paralelas en la dirección de la propagación de las ondas; ejemplos incluyen
ondas sonoras.
Todas las ondas tienen un comportamiento común bajo un número de
situaciones estándar. Todas las ondas poseen las siguientes propiedades:
� Difracción - Ocurre cuando una onda al topar con el borde de un
obstáculo deja de ir en línea recta para rodearlo.
� Efecto Doppler - Efecto debido al movimiento relativo entre la fuente
emisora de las ondas y el receptor de las mismas.
� Interferencia - Ocurre cuando dos ondas se combinan al
encontrarse en el mismo punto del espacio.
� Reflexión - Ocurre cuando una onda, al encontrarse con un nuevo
medio que no puede atravesar, cambia de dirección.
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� Refracción - Ocurre cuando una onda cambia de dirección al entrar
en un nuevo medio en el que viaja a distinta velocidad.
� Onda de choque - Ocurre cuando varias ondas que viajan en un
medio se superponen formando un cono.
4. Tipos de ondas electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas se clasifican en función de su longitud de onda,
ordenándolas de menor a mayor son:
• Rayos Gamma:……………………. λ < 10-11 m
• Rayos X :…………………………….10-11 m < λ < 3·10-9 m
• Rayos UVA:………………………… 3·10-9 m < λ < 4·10-7 m
• Luz visible:…………………………. 4·10-7 m < λ < 7.5·10-7 m
• Radiación infrarroja:…………………10-7 m < λ < 10-3 m
• Radiación microondas:……………. 10-4 m < λ < 1 m
• Ondas de radio:……………………. 10-2 m < λ < 103
El conjunto de todas ellas constituye el espectro electromagnético.
4.1 Rayos gamma
4.1.1 Origen y características
La radiación gamma y/o rayos gamma (γ) es un tipo de radiación
electromagnética, y por tanto formada por fotones, producida generalmente por
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elementos radioactivos o procesos subatómicos como la aniquilación de un par
positrón-electrón. Este tipo de radiación de tal magnitud también es producida
en fenómenos astrofísicos de gran violencia.
Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo
de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más profundamente que
la radiación alfa o beta. Dada su alta energía pueden causar grave daño al
núcleo de las células, por lo que son usados para esterilizar equipos médicos y
alimentos.
La energía de este tipo de radiación se mide en mega electronvoltios
(MeV). Un Mev corresponde a fotones gamma de longitudes de onda inferiores
a 10 − 11m o frecuencias superiores a 1019 Hz.
Los rayos gamma se producen en la desexcitación de un nucleón de un nivel
excitado a otro de menor energía y en la desintegración de isótopos
radiactivos. Los rayos gamma se diferencian de los rayos X en su origen,
debido a que estos últimos se producen a nivel extranuclear, por fenómenos de
frenado electrónico.
En general, los rayos gamma producidos en el espacio no llegan a la
superficie de la Tierra, pues son absorbidos en la alta atmósfera. Para observar
el universo en estas frecuencias, es necesario utilizar globos de gran altitud u
observatorios espaciales. En ambos casos se utiliza el efecto Compton para
detectar los rayos gamma. Estos rayos gamma se producen en fenómenos
astrofísicos de alta energía como explosiones de supernovas o núcleos de
galaxias activas. En astrofísica se denominan GRB (Gamma Ray Bursts) a
fuentes de rayos gamma que duran unos segundos o unas pocas horas siendo
sucedidos por un brillo decreciente de la fuente en rayos X durante algunos
días. Ocurren en posiciones aleatorias del cielo y su origen permanece todavía
bajo discusión científica. En todo caso parecen constituir los fenómenos más
energéticos del Universo.
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La excepción son los rayos gamma de energía por encima de unos miles
de MeV (o sea, giga electronvoltios o GeV), que, al incidir en la atmósfera,
producen miles de partículas (cascada atmosférica extensa) que, como viajan a
velocidades más elevadas que la luz en el aire, generan radiación de
Cherenkov. Esta radiación es detectada en la superficie de la Tierra mediante
un tipo de telescopio llamado telescopio Cherenkov.
Para protegerse de los rayos gamma se requiere gran cantidad de masa. Los
materiales de alto número atómico y alta densidad protegen mejor contra los
rayos gamma. A mayor energía de los mismos el espesor de la protección debe
ser mayor. Los materiales para protegerse de los rayos gamma son
caracterizados con el espesor necesario para reducir la intensidad de los rayos
gamma a la mitad (capa de valor medio o HVL por sus siglas en ingles). Por
ejemplo, los rayos gamma que requieren 1cm. (0.4 pulgadas) de plomo para
reducir su intensidad en un 50% también verán reducida su intensidad a la
mitad por 6cm. (2½ pulgadas) de hormigón o 9cm. (3½ pulgadas) de tierra
compacta.
4.1.2 Aplicaciones
La potencia de los rayos gamma los hace útiles en la esterilización de
equipamiento médico. Se suelen utilizar para matar bacterias e insectos en
productos alimentarios tales como carne, setas, huevos y vegetales, con el fin
de mantener su frescura.
Los detectores de rayos gamma se están empezando a utilizar en
Pakistán como parte del Container Security Initiative (CSI). Estas máquinas,
que cuestan unos 5 millones de dólares americanos, pueden escanear unos 30
contenedores por hora. El objetivo de esta técnica es el escaneo de los
contenedores de mercancía que llegan vía marítima antes de que entren a los
puertos de EE.UU.
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4.2 Rayos x
4.2.1 Origen y características
La denominación rayos X designa a una radiación electromagnética,
invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las películas
fotográficas. La longitud de onda está entre 10 a 0,1 nanómetros,
correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 pHz (de 50 a 5.000
veces la frecuencia de la luz visible).
Los rayos X surgen de fenómenos extranucleares, a nivel de la órbita
electrónica, fundamentalmente producidos por desaceleración de electrones.
La energía de los rayos X en general se encuentra entre la radiación
ultravioleta y los rayos gamma producidos naturalmente. Los rayos X son una
radiación ionizante porque al interactuar con la materia produce la ionización de
los átomos de la misma, es decir, origina partículas con carga (iones).
La historia de los rayos X comienza con los experimentos del científico
británico William Crookes, que investigó en el S. XIX los efectos de ciertos
gases al aplicarles descargas de energía. Estos experimentos se desarrollaban
en un tubo de vacío, y electrodos para generar corrientes de alto voltaje. Él lo
llamó tubo de Crookes. Pues bien, este tubo, al estar cerca de placas
fotográficas, generaba en las mismas algunas imágenes borrosas. Pese al
descubrimiento, Crookes no continuó investigando este efecto y hasta el 8 de
noviembre de 1895 no se descubrieron los rayos X.
El físico Wilhelm Conrad Röntgen, realizó experimentos con los tubos de
Hittorff-Crookes (o simplemente tubo de Crookes) y la bobina de Ruhmkorff.
Analizaba los rayos catódicos para evitar la fluorescencia violeta que producían
los rayos catódicos en las paredes de un vidrio del tubo. Para ello, crea un
ambiente de oscuridad, y cubre el tubo con una funda de cartón negro. Al
conectar su equipo por última vez, llegada la noche, se sorprendió al ver un
débil resplandor amarillo-verdoso a lo lejos: sobre un banco próximo había un
pequeño cartón con una solución de cristales de platino-cianuro de bario, en el
que observó un oscurecimiento al apagar el tubo. Al encender de nuevo el
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tubo, el resplandor se producía nuevamente. Retiró más lejos la solución de
cristales y comprobó que la fluorescencia se seguía produciendo, así repitió el
experimento y determinó que los rayos creaban una radiación muy penetrante,
pero invisible. Observó que los rayos atravesaban grandes capas de papel e
incluso metales menos densos que el plomo.
En las siete semanas siguientes, estudió con gran rigor las
características propiedades de estos nuevos y desconocidos rayos. Pensó en
fotografiar este fenómeno y entonces fue cuando hizo un nuevo
descubrimiento: las placas fotográficas que tenía en su caja estaban veladas.
Intuyó la acción de estos rayos sobre la emulsión fotográfica y se dedicó a
comprobarlo. Colocó una caja de madera con unas pesas sobre una placa
fotográfica y el resultado fue sorprendente. El rayo atravesaba la madera e
impresionaba la imagen de las pesas en la fotografía. Hizo varios experimentos
con objetos como una brújula y el cañón de una escopeta. Para comprobar la
distancia y el alcance de los rayos, pasó al cuarto de al lado, cerró la puerta y
colocó una placa fotográfica. Obtuvo la imagen de la moldura, el gozne de la
puerta e incluso los trazos de la pintura que la cubría.
Cien años después ninguna de sus investigaciones ha sido considerada
como casual. El 22 de diciembre, un día memorable, se decide a practicar la
primera prueba con humanos. Puesto que no podía manejar al mismo tiempo
su carrete, la placa fotográfica de cristal y exponer su propia mano a los rayos,
le pidió a su esposa que colocase la mano sobre la placa durante quince
minutos. Al revelar la placa de cristal, apareció una imagen histórica en la
ciencia. Los huesos de la mano de Berta, con el anillo flotando sobre estos: la
primera imagen radiográfica del cuerpo humano.
Así nace una de las ramas más poderosas y excitantes de la Medicina:
la Radiología.
El descubridor de estos tipos de rayos tuvo también la idea del nombre. Los
llamó "rayos incógnita", o lo que es lo mismo: "rayos X" porque no sabía que
eran, ni cómo eran provocados. Rayos desconocidos, un nombre que les da un
sentido histórico. De ahí que muchos años después, pese a los
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descubrimientos sobre la naturaleza del fenómeno, se decidió que conservaran
ese nombre.
4.2.2 Aplicaciones
Los rayos X pueden ser utilizados para explorar la estructura de la
materia cristalina mediante experimentos de difracción de rayos X por ser su
longitud de onda similar a la distancia entre los átomos de la red cristalina. La
difracción de rayos X es una de las herramientas más útiles en el campo de la
cristalografía.
También puede utilizarse para determinar defectos en componentes
técnicos, como tuberías, turbinas, motores, paredes, vigas, y en general casi
cualquier elemento estructural. Aprovechando la característica de
absorción/transmisión de los Rayos X, si aplicamos una fuente de Rayos X a
uno de estos elementos, y este es completamente perfecto, el patrón de
absorción/transmisión, será el mismo a lo largo de todo el componente, pero si
tenemos defectos, tales como poros, pérdidas de espesor, fisuras (no suelen
ser fácilmente detectables), inclusiones de material tendremos un patrón
desigual.
Radiografía tomada por Wilhelm Röntgen en 1896.
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4.3. Radiación ultravioleta
4.3.1. Origen y características
Se denomina radiación ultravioleta o radiación UVA a la radiación
electromagnética cuya longitud de onda está comprendida aproximadamente
entre los 400 nm (4x10-7 m) y los 15 nm (1,5x10-8 m). Su nombre proviene que
su rango empieza desde longitudes de onda más cortas de lo que los humanos
identificamos como el color violeta.
El descubrimiento de la radiación ultravioleta está asociado a la
experimentación del oscurecimiento de las sales de plata al ser expuestas a la
luz solar. En 1801 el físico alemán Johann Wilhelm Ritter descubrió que los
rayos invisibles situados justo detrás del extremo violeta del espectro visible
eran especialmente efectivos oscureciendo el papel impregnado con cloruro de
plata. Denominó a estos rayos "rayos desoxidantes" para enfatizar su
reactividad química y para distinguirlos de los "rayos calóricos" (descubiertos
por William Herschel) que se encontraban al otro lado del espectro visible.
Poco después se adoptó el término "rayos químicos". Estos dos términos,
"rayos calóricos" y "rayos químicos" permanecieron siendo bastante populares
a lo largo del siglo XIX. Finalmente estos términos fueron dando paso a los más
modernos de radiación infrarroja y ultravioleta respectivamente.1
El índice UVA es un indicador de la intensidad de radiación UVA
proveniente del Sol en la superficie terrestre. El índice UVA también señala la
capacidad de la radiación UVA solar de producir lesiones en la piel.
Ya que el índice y su representación variaban dependiendo del lugar, la
Organización Mundial de la Salud junto con la Organización Meteorológica
Mundial, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente y la
Comisión Internacional de Protección contra la Radiación no Ionizante publican
un sistema estándar de medición del índice UVA y una forma de presentarlo al
público incluyendo un código de colores asociado.
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4.3.2. Aplicaciones
La luz ultravioleta tiene diversas aplicaciones. Una de las aplicaciones
de los rayos ultravioleta es como forma de esterilización, junto con los rayos
infrarrojos (pueden eliminar toda clase de bacterias y virus sin dejar residuos, a
diferencia de los productos químicos).
Está en estudio la esterilización UV de la leche como alternativa a la
pasteurización.
Producen radiación UV a través de la ionización de gas de mercurio a
baja presión. Un recubrimiento fosforescente en el interior de los tubos absorbe
la radiación UV y la convierte en luz visible.
Parte de las longitudes de onda emitidas por el gas de mercurio están en
el rango UVC. La exposición sin protección de la piel y ojos a lámparas de
mercurio que no tienen un fósforo de conversión es sumamente peligrosa.
La luz obtenida de una lámpara de mercurio se encuentra principalmente
en longitudes de onda discretas. Otras fuentes de radiación UV prácticas de
espectro más continuo incluyen las lámparas de xenón, las lámparas de
deuterio, las lámparas de mercurio-xenón, las lámparas de haluro metálico y la
lámpara halógena. En Ciencia forense, la luz negra se usa para detectar
rastros de sangre, orina, semen y saliva (entre otros), causando que estos
líquidos adquieran fluorescencia. Usando esta misma técnica, algunos
reporteros han revelado la falta de higiene en las habitaciones de los hoteles, o
manchas en ropa que de otra manera serían más difíciles de detectar. Las
trampas de moscas ultravioleta se usan para eliminar pequeños insectos
voladores. Dichas criaturas son atraídas a la luz UV para luego ser eliminadas
por una descarga eléctrica o atrapadas después de tocar la trampa.
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4.4. La luz visible
4.4.1. Origen y características
Se denomina espectro visible a la región del espectro electromagnético
que el ojo humano es capaz de percibir. A la radiación electromagnética en
este rango de longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz. No
hay límites exactos en el espectro visible; un típico ojo humano responderá a
longitudes de onda desde 400 a 700 nm aunque algunas personas pueden ser
capaces de percibir longitudes de onda desde 380 a 780 nm.
La correspondiente longitud de onda, en el agua y en otros medios, esta
reducida por un factor igual al índice de refracción. En términos de frecuencia,
ésta corresponde a una banda en el campo de valores entre 450 y 750
terahertz. Un ojo adaptado a la luz generalmente tiene como máxima
sensibilidad un valor de 555nm, en la región verde del espectro visible. El
espectro sin embargo no contiene todos los colores que los ojos humanos y el
cerebro puedan distinguir. Café, rosado y magenta están ausentes, por
ejemplo, porque se necesita la mezcla de múltiples longitudes de onda,
preferiblemente rojos oscuros.
Trabajo de Newton sobre Óptica.
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Dos de las primeras explicaciones del espectro visible vienen de Isaac
Newton, que escribió su óptica y de Johann Wolfgang Goethe en su Teoría de
los colores , a pesar de sus tempranas observaciones que fueron hechas por
Roger Bacon que por primera vez reconoció el espectro visible en un vaso de
agua, cuatro siglos antes de los descubrimientos de Newton con prismas
permitieran estudiar la dispersión y agrupación de la luz blanca.
Newton uso por primera vez la palabra espectro (del latín, "apariencia" o
"aparición") en 1671 al describir sus experimentos en óptica. Newton observó
que cuando un estrecho haz de luz solar incide sobre un prisma de vidrio
triangular con un ángulo, una parte se refleja y otra pasa a través del vidrio,
mostrando diferentes bandas de colores. La hipótesis de Newton era que la luz
estaba hecha por corpúsculos (partículas) de diferentes colores y que la
diferencia en los colores era debido a la diferencia de velocidades de cada uno
de ellos, de modo que en un medio transparente, la luz roja era más veloz que
la luz violeta. El resultado es que la luz roja se doblaba (refractaba) menos que
la luz violeta cuando pasaban a través del prisma, creando el espectro de
colores.
Colores del espectro
Newton dividió el espectro en siete colores llamados rojo, anaranjado,
amarillo, verde, azul, añil y violeta. Imaginó que eran siete colores por una
creencia procedente de la antigua Grecia, de los sofistas, que decían que había
una conexión entre los colores, las notas musicales, los días de la semana y
los objetos conocidos del sistema solar. El ojo humano es relativamente
insensible a las frecuencias índigo y algunas personas no pueden distinguir del
añil al azul y al violeta. Por esta razón algunos comentarios, incluidos el de
15
Isaac Asimov, han sugerido que el añil debería dejar de ser tomado como un
color entre el azul y el violeta.
Johann Wolfgang Von Goethe sostuvo que el espectro continuo era un
fenómeno compuesto. Mientras que Newton redujo a haces de luz para aislar el
fenómeno, Goethe observaba que con una apertura más amplia no había en el
espectro bordes amarillos ni del azul-cían con blanco entre ellos y el espectro
solo aparecía cuando esos bordes eran muy cercanos al solapamiento.
Ahora se acepta generalmente que la luz esta compuesta de fotones
(que tienen algunas de las propiedades de una onda y algunas de partícula) y
que toda la luz viaja a la misma velocidad en el vacío (velocidad de la luz). La
velocidad de la luz en un medio es menor a la misma en el vacío y la relación
de la velocidad de la luz en un medio y la del vacío es conocida como el Índice
de refracción de un material. En algunos materiales, conocidos como no
dispersivos, la velocidad de diferentes frecuencias (correspondientes a los
diferentes colores) no varía y así el índice refractario es constante. Sin
embargo, en otros materiales (dispersos), el índice de refracción (y así su
velocidad) depende de la frecuencia acorde con una relación de dispersión. Los
arco iris son un ejemplo ideal de refracción natural del espectro visible.
Los colores del arco iris en el espectro visible incluye todos esos colores
que pueden ser producidos por la luz visible de una simple longitud de onda,
los colores del espectro puro o monocromáticos.
4.4.2 Aplicaciones
Con el espectroelectromagnético los astrónomos calculan la distancia de
las estrellas, por la longitud de onda que se refleja por el color, también se
puede conocer por los elementos que están compuestos algunos planetas,
cada elemento se caracteriza por un color determinado en el
espectroelectromagnético. En física se utiliza para saber que tan radiactivo son
algunos elementos, y al igual que en astronomía, por qué elementos están
compuestos ciertos sistemas. Sé que habían muchas cosas más que ahora no
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recuerdo, pero es sumamente importante en el campo científico, en especial:
química, física y astronomía.
4.5. Radiación infrarroja
4.5.1. Origen y características
La radiación infrarroja, radiación térmica o radiación IR es un tipo de
radiación electromagnética de mayor longitud de onda que la luz visible, pero
menor que la de las microondas. Consecuentemente, tiene menor frecuencia
que la luz visible y mayor que las microondas. Su rango de longitudes de onda
va desde unos 700 nanómetros hasta 1 milímetro. La radiación infrarroja es
emitida por cualquier cuerpo cuya temperatura sea mayor que 0 Kelvin, es
decir, −273,15 grados Celsius (cero absoluto).
El nombre de infrarrojo significa por debajo del rojo pues su comienzo se
encuentra adyacente al color rojo del espectro visible.
Los infrarrojos se pueden categorizar en:
• infrarrojo cercano (0,78-1,1 µm)
• infrarrojo medio (1,1-15 µm)
• infrarrojo lejano (15-100 µm)
La materia, por su caracterización energética (véase cuerpo negro)
emite radiación. En general, la longitud de onda donde un cuerpo emite el
máximo de radiación es inversamente proporcional a la temperatura de éste
(Ley de Wien). De esta forma la mayoría de los objetos a temperaturas
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cotidianas tienen su máximo de emisión en el infrarrojo. Los seres vivos, en
especial los mamíferos, emiten una gran proporción de radiación en la parte del
espectro infrarrojo, debido a su calor corporal.
Los infrarrojos fueron descubiertos en 1800 por William Herschel, un
astrónomo inglés de origen alemán. Herschel colocó un termómetro de
mercurio en el espectro obtenido por un prisma de cristal con el fin de medir el
calor emitido por cada color. Descubrió que el calor era más fuerte al lado del
rojo del espectro y observó que allí no había luz. Esta es la primera experiencia
que muestra que el calor puede transmitirse por una forma invisible de luz.
Herschel denominó a esta radiación "rayos calóricos", denominación bastante
popular a lo largo del siglo XIX que, finalmente, fue dando paso al más
moderno de radiación infrarroja.
Los primeros detectores de radiación infrarroja eran bolómetros,
instrumentos que captan la radiación por el aumento de temperatura producido
en un detector absorbente.
4.5.2 Aplicaciones
Los infrarrojos se utilizan en los equipos de visión nocturna cuando la
cantidad de luz visible es insuficiente para ver los objetos. La radiación se
recibe y después se refleja en una pantalla. Los objetos más calientes se
convierten en los más luminosos.
Un uso muy común es el que hacen los comandos a distancia
(telecomandos o mando a distancia) que generalmente utilizan los infrarrojos
en vez de ondas de radio ya que no interfieren con otras señales como las
señales de televisión. Los infrarrojos también se utilizan para comunicar a corta
distancia los ordenadores con sus periféricos. Los aparatos que utilizan este
tipo de comunicación cumplen generalmente un estándar publicado por Infrared
Data Association.
La luz utilizada en las fibras ópticas es generalmente de infrarrojos.
18
Otra de las muchas aplicaciones de la radiación infrarroja es la del uso
de equipos emisores de infrarrojo en el sector industrial. En este sector las
aplicaciones ocupan una extensa lista pero se puede destacar su uso en
aplicaciones como el secado de pinturas o barnices, secado de papel,
termofijación de plásticos, precalentamiento de soldaduras, curvatura, templado
y laminado del vidrio, entre otras. La irradiación sobre el material en cuestión
puede ser prolongada o momentánea teniendo en cuenta aspectos como la
distancia de los emisores al material, la velocidad de paso del material (en el
caso de cadenas de producción) y la temperatura que se desee conseguir.
De cara a la aplicación de una u otra longitud de onda dentro de la
radiación infrarroja, la elección se debe básicamente al espesor del material
que se vaya a irradiar. Si se trata de un material con un espesor de pocos
milímetros, lo más aconsejable es utilizar emisores de infrarrojo de onda corta,
mientras que si el material presenta un espesor mayor la mejor opción es pasar
a los emisores de infrarrojo de onda media o incluso larga. Otro aspecto que se
tiene en cuenta a la hora de usar emisores de infrarrojo es la inercia térmica.
Los emisores de onda corta prácticamente no tienen inercia térmica, es decir,
en el momento en que se conectan a la corriente eléctrica ya están en sus
condiciones óptimas de trabajo. Por otro lado, los emisores de onda media y
sobre todo los de onda larga tienen mucha inercia térmica y pueden llegar a
tardar hasta 4 minutos para poder ser usados de forma eficaz.
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4.6 Microondas
4.6.1 Origen y características
Se denomina microondas a las ondas electromagnéticas definidas en un
rango de frecuencias determinado; generalmente de entre 300 MHz y 300 GHz,
que supone un período de oscilación de 3 ns (3×10-9 s) a 3 ps (3×10-12 s) y una
longitud de onda en el rango de 1 m a 1 mm. Otras definiciones, por ejemplo
las de los estándares IEC 60050 y IEEE 100 sitúan su rango de frecuencias
entre 1 GHz y 300 GHz, es decir, longitudes de onda de entre 30 cm a 1 mm.
El rango de las microondas está incluido en las bandas de
radiofrecuencia, concretamente en las UHF (ultra-high frequency, frecuencia
ultra alta en español) (0.3 – 3 GHz), SHF (super-high frequency, frecuencia
super alta) (3 – 30 GHz) y EHF (extremely high frequency, frecuencia
extremadamente alta) (30 – 300 GHz). Otras bandas de radiofrecuencia
incluyen ondas de menor frecuencia y mayor longitud de onda que las
microondas. Las microondas de mayor frecuencia y menor longitud de onda —
en el orden de milímetros— se denominan ondas milimétricas, radiación
terahercio o rayos T.
La existencia de ondas electromagnéticas, de las cuales las microondas
forman parte del espectro de alta frecuencia, fueron predichas por Maxwell en
1864 a partir de sus famosas Ecuaciones de Maxwell. En 1888, Heinrich Rudolf
Hertz fue el primero en demostrar la existencia de ondas electromagnéticas
mediante la construcción de un aparato para producir ondas de radio.
Las microondas pueden ser generadas de varias maneras,
generalmente divididas en dos categorías: dispositivos de estado sólido y
dispositivos basados en tubos de vacío. Los dispositivos de estado sólido para
microondas están basados en semiconductores de silicio o arseniuro de galio,
e incluyen transistores de efecto campo (FET), transistores de unión bipolar
(BJT), diodos Gunn y diodos IMPATT. Se han desarrollado versiones
especializadas de transistores estándar para altas velocidades que se usan
comúnmente en aplicaciones de microondas.
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Los dispositivos basados en tubos de vacío operan teniendo en cuenta
el movimiento balístico de un electrón en el vacío bajo la influencia de campos
eléctricos o magnéticos, entre los que se incluyen el magnetrón, el Klistrón, el
TWT y el girotrón.
4.6.2 Aplicaciones
Una de las aplicaciones más conocidas de las microondas es el horno
microondas, que usa un magnetrón para producir ondas a una frecuencia de
aproximadamente 2,45 GHz. Estas ondas hacen vibrar o rotar las moléculas de
agua, lo cual genera calor. Debido a que la mayor parte de los alimentos
contienen un importante porcentaje de agua, pueden ser fácilmente cocinados
de esta manera.
En telecomunicaciones, las microondas son usadas en radiodifusión, ya
que estas pasan fácilmente a través de la atmósfera con menos interferencia
que otras longitudes de onda mayores. También hay más ancho de banda en el
espectro de microondas que en el resto del espectro de radio. Usualmente, las
microondas son usadas en programas informativos de televisión para transmitir
una señal desde una localización remota a una estación de televisión mediante
una camioneta especialmente equipada. Protocolos inalámbricos LAN, tales
como Bluetooth y las especificaciones de Wi-Fi IEEE 802.11g y b también usan
microondas en la banda ISM, aunque la especificación 802.11a usa una banda
ISM en el rango de los 5 GHz. La televisión por cable y el acceso a Internet vía
cable coaxial usan algunas de las más bajas frecuencias de microondas.
Algunas redes de telefonía celular también usan bajas frecuencias de
microondas.
En la industria armamentística, se han desarrollado prototipos de armas
que utilicen la tecnología de microondas para la incapacitación momentánea o
permanente de diferentes enemigos en un radio limitado.2
La tecnología de microondas también es utilizada por los radares, para
detectar el rango, velocidad y otras características de objetos remotos; o en el
21
máser, un dispositivo semejante a un láser pero que trabaja con frecuencias de
microondas.
Las cámaras de RF ejemplifican el gran cambio que recientemente ha
surgido en este tipo de tecnologías. Desempeñan un papel importante en el
ámbito de radar, detección de objetos y la extracción de identidad mediante el
uso del principio de imágenes microondas de alta resolución, que consiste,
esencialmente, en un transmisor de impulsos para iluminar la tarjeta, un auto-
adaptador aleatorio de fase seguido por un receptor de microondas que
produce un holograma a través del cual se lee la información de la fase e
intensidad de la tarjeta de radiación.
4.7. Ondas de radio
4.7.1 Origen y características
También conocidas como ondas hertzianas, las ondas de radio son
ondas electromagnéticas de menor frecuencia (y por ello mayor longitud de
onda) y menor energía que las del espectro visible. Se generan alimentando
una antena con una corriente alterna.
Las ondas de radio tienen longitudes que van de tan sólo unos cuantos
milímetros (décimas de pulgadas), y pueden llegar a ser tan extensas que
alcanzan cientos de kilómetros (cientos de millas). En comparación, la luz
visible tiene longitudes de onda en el rango de 400 a 700 nanómetros,
22
aproximadamente 5 000 menos que la longitud de onda de las ondas de radio.
Las ondas de radio oscilan en frecuencias entre unos cuantos kilohertz (kHz o
miles de hertz) y unos cuantos terahertz (THz or 1012 hertz). La radiación
"infrarroja lejana", sigue las ondas de radio en el espectro electromagnético,
los IR lejanos tienen un poco más de energía y menor longitud de onda que las
de radio.
La mayoría de las ondas de radio pasan libremente a través de la
atmósfera de la Tierra. Sin embargo, algunas frecuencias pueden ser reflejadas
o absorbidas por las partículas cargadas de la ionosfera.
4.7.2. Aplicaciones
Varias frecuencias de ondas de radio se usan para la televisión y
emisiones de radio FM y AM, comunicaciones militares, teléfonos celulares,
radioaficionados, redes inalámbricas de computadoras, y otras numerosas
aplicaciones de comunicaciones.
El primer sistema práctico de comunicación mediante ondas de radio fue
el diseñado por el italiano Guglielmo Marconi, quien en el año 1901 realizó la
primera emisión trasatlántica radioeléctrica, mediante ondas electromagnéticas,
dando lugar a lo que entonces se denominó telegrafía sin hilos.
Otros inventores, como Orsted, Faraday, Hertz, Tesla, Edison habían
realizado anteriormente estudios y experimentos en este campo, los cuales
sirvieron de base a Marconi, o eso dicen.
Las ondas hertzianas son sin lugar a dudas la forma de través del
universo. Las ondas hertzianas (llamadas así en honor a su descubridor) se
propagan en el aire a la velocidad de la luz (300 mil kilómetros por segundo).
Pero hay todo un proceso antes de que la señal se transforme en “ondas".
El hertzio es la unidad de medida de la frecuencia de las ondas
radioeléctricas, y corresponde a un periodo por segundo. El emisor tiene como
función producir una onda portadora, cuyas características son modificadas en
23
función de las señales (sonido o video) a transmitir. Propaga la onda portadora
así modulada.
El receptor capta la onda y la «remodula» para hacer llegar al
espectador auditor tan solo la señal transmitida. En el sistema de modulación
de amplitud (AM), la señal (de baja frecuencia) se superpone a la amplitud de
ondas hertzianas portadora (de alta frecuencia). En el sistema de modulación
de frecuencia (FM), la amplitud de la onda portadora se mantiene constante,
pero la frecuencia varia según la cadencia de las señales moduladoras. Este
sistema permite eliminar parásitos e interferencias, y reproduce el sonido con
mayor fidelidad.
5. Radiaciones ionizantes y no ionizantes
Todas las radiaciones forman parte de un mismo conjunto, en el que se
distinguen las ionizantes de las no ionizantes:
• Radiaciones ionizantes: Se trata de ondas electromagnéticas de muy
alta frecuencia con la suficiente energía para como para producir
ionización (creación de partes eléctricamente cargadas, una positiva y
una negativa), rompiendo los enlaces atómicos que mantienen a las
moléculas unidas en las células.
24
• Radiaciones no ionizantes: Ondas electromagnéticas de menor
frecuencia que las ionizantes, que no tienen la suficiente energía como
para romper los enlaces atómicos. Se incluyen la radiación ultravioleta,
la visible, la radiación infrarroja, la radiofrecuencia y los campos de
microondas, así como los campos eléctricos y magnéticos estáticos.
6. Radioactividad
La radioactividad consiste en la emisión de radiaciones ionizantes desde
el núcleo de los átomos. Estas emisiones, de las cuales hay que protegerse
adecuadamente, pueden presentarse en forma de partículas (naturaleza
corpuscular) o de ondas (naturaleza ondulatoria). A los átomos que poseen
esta propiedad se les conoce con el nombre de radionucleidos, también
llamados radioisótopos.
La radiación de naturaleza corpuscular está formada, entre otras, por
emisiones alfa con carga eléctrica positiva (α+), emisiones beta negativa (β-) y
beta positiva (β+).
Las partículas alfa, tienen un recorrido muy pequeño en el medio en el
cual inciden, por ello no presentan riesgo cuando actúan desde el exterior del
organismo humano pero sí en caso de su incorporación al mismo, ya que tiene
un gran poder de ionización en una distancia muy corta.
Las partículas beta, son mucho más ligeras que las alfas y por tanto
tienen un mayor poder de penetración.
Dentro de la radiación de naturaleza ondulatoria (ondas
electromagnéticas) está la radiación gamma (γ) y los rayos X, con importante
poder de penetración que depende de la energía asociada a cada tipo de onda.
Los rayos X tienen su origen en la corteza atómica. Una característica esencial
de todo radionucleido es el período de semidesintegración, tiempo que tiene
que transcurrir radionucleido se reduzca a la mitad.
25
Un poco de historia:
A principios del año 1896, Henri Antoine Becquerel, premio Nobel de
Física en 1903, descubrió que un compuesto de uranio, sustancia natural,
emitía espontáneamente radiaciones ionizantes. Dos años más tarde el
matrimonio Pierre y Marie Curie, que compartieron el premio Nobel de
Física con Becquerel, encontraron que otra sustancia llamada Torio emitía
el mismo tipo de radiación que el compuesto de uranio. Las investigaciones
de estos dos científicos condujeron al descubrimiento de un nuevo elemento
llamado Radio que tuvo importantes aplicaciones en el campo de la
medicina. Las emisiones producidas por estos y otros elementos naturales,
llamados radionucleidos, constituyen lo que se conoce como radiactividad
natural. Su existencia data desde el origen de la tierra. Desde que nacemos
hasta que morimos vivimos inmersos en un medio, en el cual convivimos
con un determinado nivel de radiación. Los causantes de esta radiación
natural son los radionucleidos naturales y la radiación cósmica.
El ser humano, en las últimas décadas, ha sido capaz de generar
nuevos radionucleidos, y a la radiación que emiten se conoce con el nombre
de radiación artificial.
Las radiaciones ionizantes se utilizan, entre otros muchos campos, en la
investigación, la industria y en el área sanitaria desde la triple vertiente
diagnóstica, investigadora y terapéutica.
6.1 Radiación natural.
Los seres vivos han estado siempre expuestos a fuentes naturales de
radiaciones ionizantes. Una característica distintiva de la irradiación natural es
que afecta a toda la población mundial con una intensidad relativamente
constante a lo largo del tiempo con ciertas variaciones geográficas.
Parte de la radiación de fondo de la tierra procede del espacio y se
conoce como radiación cósmica. La atmósfera, actuando como filtro natural,
evita que la mayor parte de esta radiación alcance la superficie terrestre. La
26
exposición a la radiación procedente del espacio es variable dependiendo de la
altitud, siendo mínima a nivel del mar. También varía, aunque en menor
medida, en función de la latitud, siendo de menor intensidad en el ecuador que
en los polos, por la desviación que produce el campo magnético terrestre.
Además hay que tener en cuenta que los rayos cósmicos hay que tener
en cuenta que los rayos cósmicos al interaccionar con la atmósfera, la biosfera
y la litosfera generan radionucleidos denominados cosmogénicos, que también
forman parte del fondo natural.
La radiación procedente del suelo es denominada radiación terrestre.
Depende de la concentración de los radionucleidos en la corteza terrestre y por
lo tanto la exposición de las personas, debida a esta radiación varía
considerablemente dependiendo de la zona en la que habitan.
Otras fuentes naturales de sustancias radiactivas se encuentran
presentes en el aire, los alimentos y en el agua de bebida y son incorporadas al
interior del organismo con la dieta y la respiración, dando lugar a la conocida
como exposición interna.
6.2 Radiación artificial.
El comportamiento de los radionucleidos artificiales, así como las leyes
por las cuales se rigen y el tipo de emisiones, son las mismas que para la
radiactividad natural.
El período de semidesintegración de estos radionucleidos artificiales es,
en general, inferior al de los radionucleidos naturales. De hecho, algunos de
estos radionucleidos artificiales tienen períodos de semidesintegración de
horas e incluso excepcionalmente de minutos.
Los radionucleidos artificiales, en el mundo sanitario se utilizan para el
diagnóstico en los Servicios de Medicina Nuclear, para investigación en el
campo de la Inmunología, la Hematología, la Biología Molecular, etc., y en
27
terapia en los Servicios de Medicina Nuclear y Oncología Radioterápica. Se
utilizan también generadores de radiaciones ionizantes (rayos X y electrones),
aplicados tanto en diagnóstico como en terapia.
7. DETENCIÓN Y MEDIDA DE LA RADIACIÓN.
Algunas manifestaciones de energía como el calor y determinados sonidos
puedes ser claramente identificada por nuestros sentidos. Sin embargo
nuestros sentidos no son capaces de detectar las radiaciones ionizantes, de
ahí que se hayan diseñado equipos que ponen de manifiesto su existencia y
además miden las cantidad de energía, que estas radiaciones van a depositar
en cualquier medio.
7.1. Actividad radioactiva.
Es una magnitud que determina la capacidad de los átomos para emitir
un determinado tipo de radiaciones ionizantes. Se define como el número de
transformaciones nucleares en una muestra radioactiva por segundo. Su
unidad es el Becquerelio (Bq) en honor del físico francés Becquerel. Un
Becquerelio representa una desintegración del átomo en un segundo. Esta
unidad es muy pequeña, (los seres humanos en nuestra constitución somos
portadores de actividades radioactivas entre 2000 y 3000 Bq de dos
radionucleidos naturales, el carbono-14 y el potasio-40). Entre los múltiplos y
divisores de esta unidad, los mas utilizados en el área sanitaria son el kilo-
Becquerelio, igual a 1000 Bq, y el Mega-Becquerelio que tiene 1.000.000 de
Bq.
7.2. Dosis absorbida.
Es la magnitud que determina la energía media absorbida en el medio
por unidad de masa. Su unidad se llama Gray (1 Gy = 1Julio/ Kg.). En el campo
de la protección de la Radiológica, s frecuente el uso de mili-Gray (mGy), ya
que el Gray es una dosis elevada.
28
La dosis absorbida es insuficiente para expresar el efecto biológico que
produce la radiación, ya que este depende de las características de la
radiación y del tejido expuesto a la misma. Para tener en cuenta estas dos
realidades se introducen dos nuevas magnitudes: dosis equivalente y dosis
efectiva.
7.3. Dosis equivalente.
Es la dosis absorbida en un órgano o tejido (T), ponderada en una
función del tipo y calidad de la radiación R. su unidad es el Sievert (Sv). El
valor de las dosis equivalente H permite comparar, desde el punto de vista de
la protección Radiológica, los diferentes daños que la misma dosis absorbida
puede causar, un órgano o tejido, dependiendo del tipo de radiación y de la
energía de esta.
7.4. Dosis efectiva.
La dosis efectiva (E) es la suma ponderada de las dosis equivalentes en
los distintos órganos y tejidos del cuerpo a causa de irradiaciones internas y
externas. Su unidad es también el Sievert (Sv).
El valor de la dosis efectiva (E), nos da una información sobre el riesgo
global en el organismo humano.
Tanto la dosis equivalente como la dosis efectiva son magnitudes utilizadas
en la reglamentación actual para establecer los límites de dosis aplicables a los
trabajadores expuestos y a los miembros del público.
8. APLICACIONES DE LAS RADIACIONES.
8.1 Investigación científica.
Gracias al análisis del carbono-14 radiactivo sabemos con precisión la
edad de una momia egipcia, de un tejido medieval o de un determinado fósil.
29
También podemos analizar como variaron los climas en el pasado o determinar
cómo se formaron los depósitos sedimentarios en el fondo de un lago.
8.2 Agricultura y Ganadería.
En agricultura y ganadería las radiaciones sirven para contrastar la
eficacia de los fertilizantes, preparar vacunas para el ganado, conocer mejor la
absorción de agua por las plantas asegurar la eficiencia del riego y del
abastecimiento de agua, luchar contra las plagas y conservar alimentos,
esterilizándolos sin dejar ningún rastro radioactivo que entrañe riesgo posterior.
También se utilizan las radiaciones, entre otros muchos campos, en
investigaciones biológicas de muy diversa índole, para verificar pérdidas en
presas o en tuberías y para prospección geológica. De hecho, los avances en
biología molecular hubieran sido inimaginables sin el uso de isótopos
radioactivos como trazadores.
8.3 Industria.
Son innumerables las aplicaciones industriales de las radiaciones. Por
ejemplo, controlar la elaboración y la calidad de numerosos productos de uso
cotidiano, sin alterarlos y sin riesgo alguno para los consumidores.
Con ayuda de las radiaciones medimos con enorme precisión el nivel de
contenido de botes de refrescos, botellas de bebidas o bombonas de gas, y
también el espesor y la densidad del papel, el cartón o los plásticos. O se
radiografían componentes críticos para la seguridad-piezas de aviones o
coches, tuberías de gas o combustibles-, con el fin de averiguar si hay en ellos
algún defecto. También se esterilizan, por ejemplo, instrumentos quirúrgicos o
alimentos y envases para preservarlos y desinfectarlos. E incluso se consigue
identificar elementos contaminantes en productos de consumo, o bien se
detectan nuevos recursos naturales en sondeos subterráneos. Y también se
utilizan para proporcionar energía a las naces espaciales automáticas que
viajan lejos del sol, o en submarinos nucleares.
30
8.4 Medicina.
Las radiaciones han permitido avances espectaculares en el diagnostico
y también en el tratamiento de numerosas enfermedades.
La medicina lleva ya un siglo utilizando radiaciones para mejorara sus
diagnósticos por imagen, desde las radiografías con rayos X hasta los
modernos escáneres en tres dimensiones (TAC, PET, etc.) o los trazadores
radiactivos para obtener gammagrafias o efectuar análisis clínicos.
También se ha generalizado el uso de radiaciones ionizantes para
destruir células malignas o para el tratamiento del dolor.
8.4.1 Radiodiagnóstico.
Es la primera de las aplicaciones de las radiaciones ionizantes en
Medicina ya que pocos meses después del descubrimiento de los rayos X por
Roentgen se efectuaron las primeras imágenes con fines de diagnostico medio.
Se conoce con el nombre de RADIODIAGNOSTICO el conjunto de
procedimientos de exploración y visualización de las estructuras anatómicas
del interior del cuerpo humano mediante la utilización de los rayos X. ocupa un
lugar preponderante entre las técnicas de imagen debido al gran numero de
instalaciones, al de exploraciones que se realizan y al de profesionales que se
dedican a esta especialidad. La continua aparición de nuevas técnicas e
indicaciones hace que día a día se incremente el número de actos médicos en
que se utilizan los rayos X.
Los rayos X se producen de forma artificial en tubo de vació aplicando
una determinada tensión (kV). Cuanto mayor es la tensión aplicada, mayor es
la penetración de estos rayos. Estos pueden variar desde 25 kV para la
mamografía hasta 140 kV en diagnostico general.
31
La imagen radiográfica es una consecuencia de la deferente atenuación,
que las distintas estructuras anatómicas del paciente producen el haz de rayos
X que incide sobre él.
Si aun paciente se le hace una radiografía de tórax, la parte de la
radiografía correspondiente al pulmón esta mas oscura, que una zona que
representa el hueso, ya que los pulmones fundamentalmente tienen aire y este
atenúa la radiación menos que el hueso, por tanto a esta parte de la película
radiográfica llegara mas radiación y aparecerán mas oscura.
8.4.1.1 Radiografía convencional.
En este caso, el receptor de imagen es una placa fotográfica.
Al incidir el haz sobre ella esta se impresiona, formándose una imagen
latente que se pondrá de manifiesto al revelar la placa.
Dentro de la radiología convencional, existen varios tipos de exámenes
radiológicos como son: tórax, abdomen, columna lumbar, columna cervical,
columna dorsal, etc.
Especial consideración merece la mamografía utilizada para el
diagnostico precoz del cáncer de mama y otras patologías. Es una técnica en la
cual el equipo y el sistema de imagen utilizado deben poseer unas
características especiales, ya que se trata de diagnosticar tumores en su
estado inicial. Por otra parte, los tejidos los tejidos que forman la mama
presentan muy poca variación en su densidad, de ahí que la película
radiográfica a utilizar debe presentar unas características singulares que
permita poner de manifiesto variaciones mínimas de densidad y de pequeño
tamaño.
Otro tipo de exploraciones convencionales muy habituales son las
dentales. Se realizan en equipos especiales. Las radiografías más comunes en
este campo son, las intraorales y las ortopantomografías.
32
8.4.1.2 Fluoroscopia.
Es la técnica en la que el receptor de imagen es una pantalla
fluorescente que se ilumina al incidir sobre ella el haz de rayos X. La diferente
intensidad de la luz emitida en las distintas partes de la pantalla produce la
imagen. La intensidad de esta imagen luminosa que aparece en la pantalla es
amplificada por medio de intensificadores de imagen y recogida por una
cámara de televisión para ofrecerla en un monitor de TV.
En este caso la emisión de radiación puede prolongarse durante un
cierto tiempo, para seguir a través de la pantalla de TV el proceso dinámico que
se quiera observar.
A veces interesa observar regiones anatómicas cuya densidad es muy
semejante a la zona que le circunda, en este caso para visualizarlas se utilizan
contrastes, ejemplo de esta practica son los estudios gastroduodenales, en los
cuales al paciente se le da una papilla de bario para que la tomen durante el
estudio.
8.4.1.3 Radiología digital.
La aplicación de la informática al diagnostico medico ha obtenido una
importante incidencia en la obtención, almacenamiento y tratamiento de la
imagen. El tratamiento digital de las imágenes médicas se utiliza en técnicas
como la tomografía computarizada (TC), La angiografía digital, la medicina
nuclear y, desde hace relativamente poco, se aplica ya la radiología
convencional.
Una característica muy importante de la imagen digital es que esta se
puede tratar, es decir, si una radiografía ha salido muy clara se le puede dar
una mayor intensidad de grises, o ha salido muy oscura se puede reducir su
intensidad, también se pueden seleccionar determinadas zonas de la imagen
para su estudio mas detallado. En la actualidad, el desarrollo de la información
permite no solo el tratamiento sino también la transmisión de dichas imágenes
33
a larga distancia y la posibilidad de su archivo electrónico. Además, permite
disminuir el número de estudios repetidos por errores de la técnica de
exposición, lo que conlleva a una reducción de dosis a los pacientes.
Una aplicación muy importante de este tipo de radiología es la
sustracción digital, que consiste en eliminar de una imagen radiográfica,
aquellas estructuras anatómicas que o desea estudiar, destacado previamente
la zona de interés, mediante la administración por vía intravenosa de
contrastes.
8.4.1.4 Tomografía Computerizada.
Permite obtener imágenes de cortes transversales del cuerpo humano
cuyo tratamiento informático posibilita su reconstrucción en tres dimensiones.
Éstas, permiten visualizar con nitidez diversas estructuras anatómicas como;
huesos, órganos, nervios, etc. Y patologías que no se podían diagnosticar con
la radiología convencional.
Se utiliza un haz de rayos X muy estrecho que gira alrededor del cuerpo
del paciente. Las imágenes se construyen a partir de la información
suministrada por unos detectores distribuidos sobre un arco, que reciben la
radiación transmitida por el organismo.
8.4.1.5 Radiología intervencionista.
La radiología intervencionista es una rama de la radiología, que
mediante procedimientos mínimamente invasivos, diagnostica y trata diversas
patologías, tanto en el sistema vascular como fuera de él. Por tanto existe una
radiología intervencionista diagnostica y otra terapéutica.
La radiología intervencionista terapéutica, evita en muchos casos a los
pacientes cirugías más dolorosas, mas incomodas si reduce el tiempo de
hospitalización superior. Esta técnica, hoy día, tiene un campo de aplicación
34
importante en el tratamiento del dolor, cuando han fracasado otros
procedimientos más convencionales.
En estos procedimientos, tanto el especialista que realiza la práctica,
como el resto de los profesionales que le ayudan, deben de permanecer a lo
largo de la exploración al lado del paciente y por tanto se han de proteger con
delantales plomados, para reducir lo mas posible la radiación que de ellos
puedan recibir. A este tipo de profesionales se les suele colocar tres
dosímetros, uno para valorar las dosis que reciben debajo del delantal y, por
tanto, la que afectaría a la mayor parte de su cuerpo, otro para valorar la dosis
recibida en cristalino y finalmente otro que informa de la dosis en manos y
muñecas ya que a veces, estas pueden estar muy próximas al haz directo o
dentro del mismo.
8.4.2 Radioterapia.
El objetivo de la radioterapia es la destrucción de células y tejidos
tumorales mediante la radiación, procurando irradiar lo menos posible los
tejidos sanos circundantes del tumor. Ello se consigue mediante una
planificación individualizada para cada paciente utilizando simuladores para
toma de datos y planificadores, que permiten la reconstrucción de la
distribución de la dosis y de la zona a irradiar en una imagen tridimensional. Un
tratamiento en radioterapia tiene que tener en cuenta lo siguiente:
• Características de la radiación que se va utilizar.
• Condiciones geométricas del haz y de la zona anatómica a tratar.
• Respuesta celular.
• Proximidad de órganos críticos.
8.4.2.1 Modalidades de Radioterapia.
Atendiendo a la distancia que existe entre la fuente radioactiva y la zona
a tratar recibirá el nombre de teleterapia o braquiterapia, según esta sea
superior o inferior a 5cm respectivamente. Las radiaciones utilizadas en
radioterapia pueden provenir de equipos o de radionucleidos, en el caso de que
35
provengan de equipos de telecobalterapia, la emisión permanecer una vez
finalizado este, por ello estas fuentes radioactivas cuando no se están
utilizando en terapia, están alojadas en un cabezal debidamente protegido con
plomo para que de esta forma se pueda entrar y salir de la sala sin riesgo
radiológico.
Las actividades de los radionucleidos utilizados en terapia son utilizados
en radioterapia son muy elevadas, pudiendo llegar a ser del orden de billones
de becquerelios.
Las fuentes utilizadas en braquiterapia están generalmente
encapsuladas y se pueden presentar en forma de granos, hilos, agujas,
horquillas, placas y tubos también pueden utilizarse fuente no encapsuladas
como seria el caso del Itrio-90, aplicado para tratamientos intra-articulares, en
Medicina Nuclear.
8.4.2.2 Terapia Metabólica.
Es un método de tratamiento en el cual se administra al paciente, en las
instalaciones de medicina nuclear, determinados radionucleidos, que se
incorpora a las células que forman el órgano o tejido a tratar.
8.4.3 Medicina Nuclear.
La Medicina Nuclear permite la obtención de imágenes diagnosticas
utilizando radiotrazadores. El radiotrazador es una molécula marcada con un
radionucleido. Para cada órgano o procesos biofisiologicos a estudiar se utiliza
un trazador específico. Como radionucleido se utliza generalmente el
Tecnecio99m por sus características físicas entre la que las que cabe destacar
su corto periodo de desintegración de 6 horas y la naturaleza de energía
(140Kev). Este radiotrazador se administra por vía intravenosa al paciente.
Posteriormente se sitúa ante un equipo para obtener la imagen diagnostica a
partir de la detección de la radiación emitida por el radionucleido que se ha
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incorporado en la zona a estudiar. El radiotrazador se elimina generalmente por
vía renal.
El equipo básico para la obtención de los estudios funcionales y
morfológicos es la gammacámara y su variante, la tommogamma cámara
(SPECT), obteniendo con ella imágenes de cualquier órgano en tres
dimensiones. Estas imágenes, posteriormente se puede tratar y obtener
diferentes planos.
Existe otra técnica denominada Tomografía por Emisión de Positrones
(PET). Se trata de un proceso de diagnóstico por imagen en el cual se
administran a los pacientes radionucleidos en el cual se administran a los
pacientes radionucleidos emisores β+ (positrones) que se caracterizan por su
corto periodo de semidesintegración y por ser elementos fundamentales de las
diferentes moléculas del organismo (oxígeno, carbono, etc.)
Mediante este método de diagnóstico, se obtiene información de cómo
funcionan las células de los órganos o tejidos objetos de estudio, suministrando
por tanto información metabólica de los mismos.
El radionucleido, más utilizado es el Fluor-18, con el cual se marcan
moléculas de glucosa que permite estudiar el metabolismo cerebral, hepático,
renal, o de cualquier otro órgano.
Toda unidad PET, consta de tres componentes esenciales, el Ciclotrón,
donde se producen los radionucleidos a utilizar, el Laboratorio de
Radioquímica, donde se realizan los procesos de síntesis y marcaje de las
diversas moléculas utilizadas y las Cámara de positrones, mediante la cual se
hace el diagnóstico del paciente.
8.4.4 Radioinmunoanálisis.
Es una técnica analítica utilizada para medir la cantidad y concentración
de numerosas sustancias (hormonas, fármacos, etc.) en muestras biológicas
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obtenidas, previamente del paciente. Tiene una elevada sensibilidad,
permitiendo medir concentraciones muy pequeñas. Se utiliza en diagnóstico
clínico así como en investigación biológica.
Son técnicas realizadas “in Vitro” (en un tubo de ensayo) por lo que el
paciente no está en contacto con el material reactivo.
Generalmente, las muestras se marcan radiactivamente con Yodo-125 y,
en otros casos, con Hidrógeno-3 (Tritio). Se utilizan actividades muy pequeñas.
Se cuantifican utilizando un contador de centelleo.
* * * * *
