Resumen de La Física en la Medicina y Radiología

## Introducción La física en medicina estudia cómo los principios físicos permiten diagnosticar, tratar y monitorizar enfermedades. Abarca tecnologías, métodos y análisis cuantitativos que transforman observaciones físicas en información clínica útil. En este material nos centraremos en conceptos generales y aplicaciones NO relacionadas específicamente con "Física en radiología". > **Definición:** La física en medicina es la aplicación de principios físicos y técnicas cuantitativas para entender procesos biológicos, desarrollar instrumentos médicos y mejorar procedimientos diagnósticos y terapéuticos. ## Principios físicos fundamentales aplicados ### Mecánica y biomecánica - Estudia fuerzas, tensiones y deformaciones en tejidos y órganos. - Aplicaciones: análisis de marcha, diseño de prótesis, estudio de flujo sanguíneo en vasos elásticos. > **Definición:** La biomecánica aplica leyes de la mecánica clásica para describir el comportamiento mecánico de sistemas biológicos. ### Óptica y fotónica - Uso de luz para imagen y terapia: endoscopía, microscopía de fluorescencia, terapia fotodinámica. - Parámetros clave: longitud de onda, coherencia, atenuación y difusión en tejidos. > **Definición:** La óptica médica estudia interacción entre radiación electromagnética (longitud de onda desde UV a IR) y tejidos vivos. ### Termodinámica y transporte de calor - Modelado de transferencia de calor en tratamientos como hipertermia y crioterapia. - Balance energético en metabolismo y procesos térmicos de dispositivos médicos. > **Definición:** En contexto médico, la termodinámica trata los intercambios de energía y la evolución de temperatura en tejidos y dispositivos. ### Electromagnetismo y bioelectricidad - Principios para interpretar señales eléctricas del cuerpo: electrocardiograma (ECG), electroencefalograma (EEG). - Conceptos: potencial eléctrico, conductividad, impedancia y campos generados por tejidos. > **Definición:** La bioelectricidad estudia las señales eléctricas producidas por células y tejidos y su propagación. ## Técnicas y dispositivos (no radiología) | Técnica / Dispositivo | Principio físico | Uso clínico | Ventaja principal | |---|---:|---|---| | Tomografía por impedancia eléctrica | Medición de impedancia | Monitorización de neumotórax, función pulmonar | No invasiva, en tiempo real | | Ultrasonido (ecografía) | Propagación y reflexión de ondas acústicas | Ecografía abdominal, cardiaca, obstétrica | Portátil, sin radiación | | Resonancia magnética funcional (aspectos no radiológicos) | Resonancia magnética basada en propiedades magnéticas de tejidos | Mapear actividad cerebral mediante cambios en oxigenación | Alta resolución de tejidos blandos | | Láser y terapia fotodinámica | Interacción luz-tejido y fotoquímica | Tratamiento de tumores superficiales, lesión vascular | Selectividad por fotosensibilizador | ### Ejemplo práctico: ecografía Doppler - Principio: efecto Doppler sobre frecuencias de ultrasonido reflejadas por eritrocitos en movimiento. - Uso: medir velocidad y dirección del flujo sanguíneo. - Observación: un desplazamiento hacia frecuencias mayores indica flujo hacia el transductor. > **Definición:** El efecto Doppler es el cambio de frecuencia observado cuando la fuente y el observador tienen movimiento relativo. ## Modelado y análisis cuantitativo - Modelos matemáticos predicen distribución de campos (eléctricos, térmicos, acústicos) en tejidos. - Herramientas: ecuaciones de difusión, ecuaciones de Navier–Stokes simplificadas para flujo sanguíneo, modelos de conducción eléctrica en el miocardio. Ejemplo de ecuación de difusión de calor en tejido: $$\rho c \frac{\partial T}{\partial t} = k \nabla^2 T + Q$$ donde $\rho$ es densidad, $c$ capacidad calorífica, $k$ conductividad térmica, $T$ temperatura y $Q$ fuente de calor. ## Integración con ingeniería y clínica 1. Desarrollo de sensores: diseño de electrodos para ECG con baja impedancia y alta fidelidad. 2. Validación clínica: protocol