Aplicaciones Del Sonido En La Medicina

Introducción:

Tomando en cuenta que la medicina es aquella ciencia que estudia las enfermedades que afectan al ser humano, así como los modos de prevenirlas y de igual forma idear por medio de bastas investigaciones la forma de curar dichas enfermedades, cabe mencionar que para ello se ven implicadas diversas ciencias con las cuales la tecnología va de la mano, aquí se tratara de enfocar una de ellas, la física y se analizará la importancia de un fenómeno físico en especial: el sonido.

Para comenzar con dicha investigación tenemos que tener en cuenta algunos conceptos básicos acerca del tema que se mencionaran a continuación, para posteriormente ver de otra manera los grandes avances de la medicina ya que al ser algo tan cotidiano para todos se ha perdido la noción del asombro y de igual forma razonar para ver más allá de lo que se ve a simple vista.

Sonido: conceptos básicos.

Para empezar es necesario saber que el sonido está asociado con el sentido del oído y, por tanto con la fisiología de los oídos y la psicología del cerebro, que interpreta las sensaciones que llegan a los oídos. Pero por otra parte el termino sonido también se refiere a la sensación física que estimula los oídos es decir, las ondas longitudinales. Ahora bien si nos enfocamos a sus características podemos encontrar que hay tres aspectos de cualquier sonido y son los siguientes: Primero debe existir una fuente, y como se trata de una onda sonora la fuente debe ser un objeto que vibra. Segundo, la energía se transfiere desde la fuente en forma de ondas sonoras longitudinales. Y tercero, el sonido es detectado por un oído o un micrófono.

Por lo que respecta a ondas si consideramos un conjunto de partículas, el movimiento de una está influido por el movimiento de las demás. Un caso importante de este tipo de fenómenos es el movimiento ondulatorio que se da por ejemplo en el agua generando las olas, en el aire generando los sonidos que percibimos, en la luz, etcétera. En general, las ondas se clasifican en dos tipos: ondas mecánicas que son movimientos oscilatorios de partículas materiales como las ondas de agua, el sonido, etc., y ondas electromagnéticas que son movimientos oscilatorios del campo electromagnético como las ondas de radio, de TV, de luz, calor, rayos X, por mencionar solo algunos ejemplos de ello.

Asimismo una onda se caracteriza por su periodo y su longitud. Tomando en cuenta que el periodo es el tiempo que tarda en realizar una oscilación completa, mientras que la longitud de onda (λ) es la distancia que recorre en un periodo, y tiene unidades de distancia.

La frecuencia v está relacionada con el periodo por medio de la ecuación:

v=1/T

La frecuencia es el número de oscilaciones que ocurren en la unidad de tiempo. Como el periodo se mide en segundos, la frecuencia se mide en 1/segundos O (segundos)-1 está unidad de llama Hertz (Hz). Ahora bien la velocidad de una onda viajando está dada por:

v=λ/T=λv

Asimismo las ondas se llaman transversales cuando el movimiento oscilatorio se lleva a cabo en el plano perpendicular a la dirección de propagación de la onda, mientras que las ondas longitudinales (de las cuales se hablará posteriormente) si la oscilación se realiza en la dirección de propagación.

Una onda sonora es una perturbación que se lleva a cabo en un gas, líquido o sólido (en el vacío no existe el sonido) y que viaja alejándose de la fuente que la genera con una velocidad definida que depende del medio en el que está viajando. Las vibraciones provocan incrementos locales de presión respecto a la presión atmosférica llamados compresiones, y decrementos locales llamados refracciones; los cambios de presión ocurren en la misma dirección en la que viaja la onda, pueden verse como cambios de densidad y como el desplazamiento de los átomos y moléculas de posiciones de equilibrio.

El sonido en la medicina.

Con lo anterior podemos empezar a relacionar el sonido que es un fenómeno físico con la medicina que es toda una ciencia. Comenzaremos con algo de suma importancia el rango de frecuencias del sonido audible es de 20Hz a 25000Hz cuando la frecuencia es mayor a 25000Hz, se define como ultrasonido.

Cuando una onda sonora pasa a través de la pie, hay pérdida de energía debido a los efectos de fricción. La absorción de energía en la piel causa una reducción en la amplitud de la onda sonora. La amplitud A decrece con la profundidad por cm en el medio, respecto a la amplitud inicial A0 (X=0) y está dada por:

A=A_0 e^(-ax)

A es el coeficiente de absorción del medio, se mide en cm-1 y es función de la frecuencia de la orden para el cosa de hueso, en particular del cráneo. Se tiene:

Frecuencia (MHz) A(cm-1)

0.6 0.4

0.8 0.9

1.2 1.7

1.6 3.2

1.8 4.2

2.25 5.3

3.5 7.8

Como la intensidad es proporcional a la amplitud elevada al cuadrado se tiene:

I=I_0 e^(-2ax)

Ahora bien si reflexionamos un poco, podremos darnos cuenta de que lo anterior es de suma importancia, esto debido a lo siguiente; muchos médicos pueden diagnosticar la enfermedad del paciente oyendo cómo se propaga el sonido en diferentes partes del cuerpo, ya que éste se comporta como un instrumento de percusión, como un tambor. El sonido cambia al cambiar las condiciones del cuerpo. Pero esto acurre por la siguiente razón; los diferentes órganos del cuerpo producen sonidos característicos al trabajar, de modo que si el trabajo se va alterando por alguna causa, el sonido que se produce evidentemente es diferente al normal. Lo anterior puede ser percatado por un médico al usar un estetoscopio, esto se conoce como auscultación.

“El estetoscopio consta de una campana que está abierta o cerrada por un diafragma delgado, un tubo y las salidas para los oídos del médico. La campana abierta los sonidos del área de contacto, la piel que abarca hace las veces del diafragma.”1

Ahora que tenemos una visualización acerca de la composición de un estetoscopio podemos mencionar lo que estas piezas logran

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