Sebenta de Biofísica.pdf

7/25/2019 Sebenta de Biofsica.pdf

1/27

INSTITUTO POLITCNICO DE SANTARM

ESCOLA SUPERIOR DE SADE DE SANTARM

30 CURSO DE ENFERMAGEM

Professor Marco Branco


2/27

SEBENTA DE BIOFSICA30 CE

1

ndiceMECNICA DO MOVIMENTO ........................................................................................................ 2

Movimento ................................................................................................................................ 2

Gravidade .................................................................................................................................. 4

Fora, Energia e Trabalho .......................................................................................................... 6

HIDRODINMICA E HIDROSTTICA ............................................................................................. 11

Presso .................................................................................................................................... 11

ELETROMAGNETISMO ................................................................................................................. 16

Eletricidade.............................................................................................................................. 16

Eletricidade no corpo humano ................................................................................................ 17

Magnetismo ............................................................................................................................ 19

Eletromagnetismo ................................................................................................................... 20

FSICA NUCLEAR .......................................................................................................................... 21

Observao de fotes ............................................................................................................. 22

Espectroscopia ........................................................................................................................ 22

Raios X ..................................................................................................................................... 23

Radioproteo em sade ........................................................................................................ 25


3/27


2

MECNICA DO MOVIMENTO

Movimento

O movimento definido como um ato de mudana de posio de um objeto com o

tempo, relativamente a uma posio fixa, que considerado o ponto de referncia.

Existem dois tipos de estudo do movimento:

Cinemtica estudo do movimento sem ter em considerao a causa desse

movimento.

Cintica estudo do movimento considerando a causa da mudana do seu

estado inicial.

O movimento classificado em trs categorias:

Translao movimento realizado de forma linear ou curvilnea. Quando todos

os pontos de um corpo se movem em igual velocidade ou distncia.

Rotao movimento realizado em torno de um eixo. Quando parte de um

corpo se move a diferente velocidade ou distncia de outras partes do mesmo

corpo.

Oscilao movimento realizado de forma peridica em torno de um ponto ou

eixo.

Existem 6 graus de liberdade:

3 Translaes

-anterior/posterior


4/27


3

-medial/lateral

-vertical

3 Rotaes

-flexo/extenso

-aduo/abduo

-rotao interna/ externa

Tipos de quantidades na descrio do movimento:

Escalar quantidade fsica que tem magnitude mas no tem direo. Exemplos:

massa, temperatura, trabalho, tempo, densidade, etc.

Vetorial quantidade fsica quem tem magnitude e direo. Exemplos:

deslocamento, velocidade, acelerao, fora, peso, etc.

Distncia vs. Deslocamento

Rapidez distncia percorrida por um objeto num determinado intervalo de tempo.

Velocidade rapidez de um objeto numa direo definida.

Caminho

percorrido

(metros)

Linha reta entre o

incio e o fim do

percurso (metros)

Rapidez =

(m/s)

Velocidade =

(m/s)


5/27


4

Acelerao taxa de aumento da velocidade.

Gravidade

Gravidade Tendncia de acelerao dos corpos em direo ao centro da terra ou de

outros corpos de grande massa. A gravitao a fora com que todos os corpos no

universo se atraem mutuamente.

F fora gravitacionalM e m massas

d distncia entre as duas massas

G constante gravitacional (6.7x1011)

Centro de gravidade considerado o ponto no qual todas as foras externas esto

aplicadas. o ponto onde se considera estar centrada toda a massa.

Cada corpo tem o seu centro de gravidade. O estudo do centro de gravidade permite

que pessoas com incapacidades possam realizar tarefas comuns. (Ex. prteses)

Mtodos de determinao do centro de gravidade:

1. Mtodo de Borelli/equilbrio

2.

Plataforma de reao

Acelerao =

(m/s)

F =G.

(m/s)


6/27


5

3. Mtodo das coordenadas

Efeitos da gravidade na Enfermagem:

Sem gravidade, no existiria presso nos lquidos. Assim seria impossvel dar

injees intravenosas ou transfuses sanguneas na ausncia de gravidade;

A circulao sangunea depende sobretudo da gravidade. Mudanas na posio

do corpo altera a presso do sangue em diferentes partes. Se uma pessoa

desmaiar, a cabea deve ser colocada mais baixa para que o sangue volte

cabea mais depressa;

A cirurgia ao crebro frequentemente realizada com o paciente sentado ou

semi sentado para diminuir o risco de hemorragia.

Equilbrio habilidade de manter a estabilidade.

Estabilidade - capacidade mecnica de resistir a aceleraes, tanto lineares como

angulares.

Fatores que influenciam o equilbrio e a estabilidade:

Massa corporal

Atrito entre o corpo e a superfcie

Tamanho da base de apoio

Posio horizontal do centro de gravidade

Posio vertical do centro de gravidade


7/27


6

Disfunes articulares

Inibies musculares

Leses articulares

Alteraes propriocetivas

Fora, Energia e Trabalho

Principais conceitos da cintica:

Inrcia tendncia de um corpo para resistir a mudanas do seu estado de movimento.

Resistncia ao ou mudana.

Massa quantidade de matria que compe um corpo.

Fora produto da massa pela acelerao.

Peso fora gravitacional que a Terra exerce num corpo.

Presso fora distribuda por uma determinada rea.

Volume quantidade de espao ocupado por um corpo.

Densidade quantidade de massa por volume.

Torque efeito de rotao de um corpo.

Impulso aplicao de uma fora durante um determinado tempo.

Quantidade Smbolo Frmula Unidade SI

Massa m kg

Fora F F=m.a N

Peso P P=m.g N

Presso P P=

Pa

Volume V m3 ou L

Densidade

kg/m3

Alteraes ao equilbrio


8/27


7

Torque T T=F.d N-m

Impulso J J= F.t N.s

Leis de Newton

1 Lei de Newton (Lei da Inrcia)

Um corpo permanecer no seu estado atual de movimento a menos que seja

influenciado por uma fora externa.

2 Lei de Newton (Lei da Acelerao)

Uma fora externa far com que o corpo acelere numa proporo direta com a

magnitude e direo dessa fora.

3 Lei de Newton (Lei da Ao-Reao)

Para toda a ao, existe sempre uma reao oposta e igual.

StressMecnico distribuio do esforo dentro de um corpo.

Efeitos da carga mecnica:

Stress =


9/27


8

- Acelerao uma forma que atua num corpo tem tendncia a efetuar a acelerao

desse corpo.

- Deformao a deformao de um corpo aps a atuao de uma fora depende da

elasticidade e rigidez desse corpo.

A probabilidade de ocorrer uma leso depende da magnitude, direo e rea onde a

fora aplicada. Devem ser consideradas as propriedades mecnicas dos tecidos onde

a fora aplicada.

Propriedades mecnicas dos tecidos:

Compressivas

Tensivas

De corte

Viscoelsticas

Plsticas

Contrcteis

Deformao vs. Leso


10/27


9

Uma das formas de produo de fora interna deve-se contrao muscular.

Os msculos esquelticos tm a funo de puxar. A fora com que puxam

depende do nmero e comprimento das fibras musculares.

O msculo consegue gerar uma fora mxima de 7x10

6

dyn/cm

2

de rea deseco transversal.

A fora exercida entre msculos e ossos, ou entre segmentos corporais, feito

atravs do sistema de alavancas.

Alavancas

O tipo de alavancas depende da localizao do eixo e dos braos da resistncia e da

fora.

As alavancas so utilizadas para elevar cargas de uma forma vantajosa e para transferir

o movimento a partir de um ponto para outro.

Magnitude eRepetibilidade da carga

vs. Leso


11/27


10

Vantagem mecnica (MA)

MA=

ou MA=

Fm=.

Fm fora

W peso da carga resistente

Br dimenso do brao da resistncia

Bf dimenso do brao da fora

Mf= Fm x distncia

1 Classe

2 Classe

3 Classe

Fora necessria para

mover o cor o de eso W

Momento de fora


12/27


11

W= F x d

W= Mf x

Ec=

.m.v2

Ec=

.I.v2

Ep= P.h

HIDRODINMICA E HIDROSTTICA

Presso

A presso influencia cavidades e rgos, tanto na sade como na doena:

- na respirao.

- na efetividade dos tratamentos.

- nas diversas funes do corpo humano.

Importncia da presso no corpo humano:

A respirao normal depende parcialmente das diferenas de presso

intrapleural e intrapulmonar. Mudanas dessa presso podem causar

dificuldades respiratrias.

Trabalho

Energia

Cintica

Energia Potencial


13/27


12

A eficcia de tratamentos como o enema e outros depende da presso.

Muitas funes corporais dependem da presso dos fludos. O corao bombeia

sangue atravs das artrias onde a presso muito alta (100-140 mm Hg). Oretorno do sangue para o corao ocorre pelas veias que tem uma presso muito

inferior e precisa de ajuda para ir das pernas para o corao (3-7 mm Hg).

Presso Hidrosttica princpio de Pascal

Qualquer alterao da presso aplicada em qualquer ponto num fluido fechado emrepouso transmitida inalterada e uniformemente a todas as partes desse fluido.

P=h.d.g

P pressoh alturad densidade

g acelerao da gravidadeUm fluido desloca-se das altas para as baixas presses.

Lei de Boyle

O volume de um gs varia inversamente presso, com temperatura constante.

Presso

Volume

Temperatura

Lei de Charles

A presso diretamente proporcional temperatura, com volume constante.

Temperatura

Presso


14/27


13

= Volume

Lei de Dalton

A presso de um gs especfico mantido mesmo quando existem outros gases

misturados no mesmo local.

Presso Osmtica

Osmose o processo que leva um solvente de uma regio de menor concentrao de

solutos para uma regio de maior concentrao de solutos, atravs de uma membrana

semi permevel.

A gua movimenta-se sempre de um meio hipotnico para um meio hipertnico com o

objetivo de se atingir a mesma concentrao em ambos os meios atravs de uma

membrana semi permevel ou seja, uma membrana cujos poros permitem a passagem

de molculas de gua, mas impedem a passagem de outras molculas.

Equao de Bernoulli

P+gh+

v2=constante

P presso do fluido

- densidadeh altura

v velocidade

Viscosidade e Lei de Poiseuille

A frico viscosa proporcional velocidade do fluido e ao coeficiente de viscosidade

do fluido.

Afirma que:em qualquer ponto

de um canal com fluido em

movimento, existe a mesma

fluidez (desprezando a frico)


15/27


14

Fluidez laminar A velocidade do fluido, na

seco transversal do canal, maior no centro e

menor nas paredes do canal. Nas paredes do

canal o fluido estacionrio.

Fluidez turbulenta Quando existe alterao da

velocidade em pontos crticos, a fluidez laminar

suave do fluido interrompida, ficando nesse

ponto uma fluidez turbulenta. Este movimento

aumenta a dificuldade do fluido se deslocar

pelo canal.

Presso Sangunea

A energia inicial do sistema circulatrio advm da ao bombeadora do corao. Essa

energia dissipada ao longo de todo o sistema por dois mecanismos:

Ao elstica das paredes arteriais (expanso/contrao)

Frico viscosa do sangue

medida que o sangue se afasta do corao vai perdendo a sua energia.

A presso arterial tem origem de 3 formas:

- Hemodinmica

- Hidrosttica

- Energia cintica


16/27


15

Presso hemodinmica energia transmitida para o sangue pela contrao do

ventrculo esquerdo. Este tipo de presso preservada pelas propriedades elsticas do

sistema arterial.

Presso hidrosttica proporcional altura da coluna de sangue entre o corao e a

vasculatura perifrica. A presso mais alta na parte inferior da coluna.

Energia cintica associada velocidade do sangue, o qual influenciado pela fluidez.

Efeitos que alteram a presso sangunea:

Altura

Calibre dos canais

Viscosidade do sangue

Tipo de fluidez

Movimento

Presso arterial:representa a fora exercida pelo sangue por unidade de rea na parede

arterial e representa a soma de hemodinmica, hidrosttica e cintica.

Presso sistlica representa a presso que o sangue faz nas paredes das

artrias durante a sstole. 120 mm Hg

Presso diastlica representa a presso que o sangue faz nas paredes das

artrias durante a distole. 80 mm Hg


17/27


16

ELETROMAGNETISMO

Eletricidade

Os termos positivos e negativos das cargas eltricas foram introduzidos por Benjamin

Franklin. Para descrever matematicamente os fenmenos eltricos, foram associados os

sinais + e - aos dois tipos de eletricidade.

Os corpos eletricamente neutros so conhecidos por conter quantidades muito grandes,

mas com igualdade de cargas eltricas positivas e negativas, permitindo descrev-los

como tendo carga total de zero.

Existem dois tipos de eletricidade:

Eletricidade esttica caracterizada pela acumulao de cargas eltricas na

superfcie dos corpos.

Eletrodinmica caracterizada pelo fluxo de eletres atravs de um condutor.

Cargas opostas atraem-se e cargas iguais repelem-se.

Lei de Colombo

A intensidade da fora (Fe) entre 2 pontos de cargas (corpos carregados que so

pequenos em comparao com a distncia entre eles) proporcional ao produto das

suas cargas (Q1e Q2), e inversamente proporcional ao quadrado da distncia (n) entre

eles.

Fe=Ke..


18/27


17

Eletricidade no corpo humano

O centro funcional do corpo humano i sistema nervoso central que, por sua vez, tem comoenergia fundamental a eletricidade.

Constituio do Sistema Nervoso:

Neurnios sensoriais Neurnios motores Interneurnios

A eletricidade no sistema nervoso causada por impulsos eltricos de diversas origens

(qumica, mecnica, etc.)

O impulso nervoso produzido apenas se for exercido determinado limite. Se isso

acontecer, criado um potencial de ao.

POTENCIAL DE AO

Inicia-se assim que a membrana axonal fica altamente permevel aos ies de sdio

carga positiva. Os portes de sdio fecham e os ies de potssio abandonam o axnio carga negativa.


19/27


18

Corrente a razo entre a quantidade de eletres que passam numa seco de espao,

por unidade de tempo. A unidade SI o ampere.

I=

Resistncia eltrica o atrito ou oposio passagem da corrente eltrica (Ohms).

A origem da corrente eltrica pode ser variada. Para manter o movimento dos eletres

necessria energia do tipo: luz; trmica; mecnica; qumica ou magntica.

A eletricidade (esttica e no s) a causa de muitos acidentes:

As fascas geradas pelo movimento dos eletres de um corpo para outro, quando

presentes em atmosferas inflamveis, podem gerar exploses;

Atmosferas inflamveis em meio hospitalar no so difceis de acontecer;

A presena de grandes quantidades de oxignio, ter e outros, promovem o

desenvolvimento de atmosferas combustveis;

A utilizao de alguns tipos de tecido como a seda, nylon, l e polisteres so

proibidos em hospitais, devido sua capacidade em gerar eletricidade esttica;


20/27


19

Solas dos calados em borracha no so recomendados porque no existe

capacidade do corpo descarregar a eletricidade esttica para o solo e, por isso, a

acumulao de eletricidade esttica maior;

Para preveno de acumulao de eletricidade esttica, necessrio tocar em

terra ou ter os equipamentos (como as marquesas) ligados a terra.

Efeitos da eletricidade no corpo humano:

A eletricidade um dos fatores que promove o funcionamento e controlo dos

diversos sistemas. No entanto, a quantidade de corrente baixa;

A passagem de corrente eltrica elevada pode ser suficiente para provocar

leses ou morte;

Em situaes em que temos contacto com a terra e com uma fonte de

eletricidade, a passagem de corrente eltrica alta, o que provoca uma

excitao de todos os tecidos;

Em situaes em que no existe contacto com a terra e estamos em contacto

com eletricidade, a passagem de corrente eltrica baixa, no entanto esta pode

gerar a libertao de energia, por exemplo trmica, provocando queimaduras.

Magnetismo

Um campo magntico est sempre interligado a um campo eltrico.

Nos tomos existe uma grande atividade eltrica entre as suas partculas, o que origina

campos magnticos elementares.


21/27


20

Qualquer campo magntico possui polos. Na maioria dos materiais, os polos desses

campos elementares no esto alinhados.

No man natural, os campos esto alinhados e somam-se, trazendo propriedades

magnticas relativamente intensas ao material. A intensidade magntica depende da

quantidade de matria empregada para a sua constituio.

A Lei de Colombo pode tambm ser aplicada fora magntica:

Fm=Km.(.).(.)

Campo eltrico Fe=Q1.E

O vetor do campo eltrico, E, definido pela fora que atua sobre uma partcula

carregada. Este vetor igual fora de um pequeno corpo carregado num ponto no

espao, dividido pela carga desse corpo.

O domnio do espao, onde existe uma fora sobre um corpo carregado chamado de

campo eltrico.

Eletromagnetismo

Campo magntico Fm=Qv.B

Numa corrente, a fora o resultado do movimento das foras individuais das partculas

portadoras de carga.

O vetor B conhecido como o vetor de induo magntica ou o vetor de densidade de

fluxo magntico. Se numa regio de espao existir uma fora gerada pelo movimento de

cargas, podemos dizer que naquela regio existe um campo magntico.

James Clerk Maxwell mostrou atravs de diversas equaes que os campos eltrico e

magntico esto interrelacionados, no podendo um existir sem o outro.


22/27


21

No entanto conseguem deslocar-se no espao no estando ligados fonte desse campo,

denominando-se por ondas eletromagnticas.

SINAIS

Os sinais so usados para detetar os potenciais de ao nos tecidos. Esses potenciais de

ao demonstram a funcionalidade desses tecidos. Para serem visveis, esses sinais so

amplificados algumas vezes (cerca de 10 milhes de vezes). O sinal avaliado de acordo

com o ritmo e/ou variao de potencial.

FSICA NUCLEAR

Modelo de Bohr orbitas eletrnicas

Modelo de Heisenberg nuvem eletrnica

Estado de um tomo

Um tomo, com os eletres na sua rbita normal e portanto com a sua energia

mnima, chamado de tomo num estado fundamental.

Quando um tomo passa para um estado de energia elevado, chamado de

tomo num estado excitado.

Fenmeno a

ser observado

Traduo para

sinais eltricosAmplificador

Mostrador

Processamento

do sinal


23/27


22

Mtodos mais comuns de excitar um tomo

Impacto de eletres normalmente provocado pela descarga eltrica num gs.

Absoro de radiao eletromagntica

Observao de fotes

possvel observar o foto se soubermos a frequncia de radiao do mesmo:

f=

ou f=

A frequncia do foto depende dos nveis de energia em que h transio de eletres.

Quanto mais perto do nvel de energia fundamental, mais energia necessria para

provocar a excitao dos eletres.

O intervalo de frequncia, quando h libertao de energia eletromagntica pelo

retorno de um eletro ao nvel fundamental, chamado de Raio X.

MATRIA

Quando uma rbita no est completamente preenchida, os eletres de um tomo

podem ocupar parcialmente a rbita de um outro tomo. A alterao de eletres para

a rbita de outros tomos e a repulso que os ncleos dos tomos tm entre si, criam

as ligaes e estruturas fortes das molculas.

O mesmo princpio depois aplicado para a unio entre molculas e, por fim, de toda a

matria.

Espectroscopia

A absoro e emisso do espetro de cada tomo ou molcula nica.


24/27


23

Foi utilizado em primeiro lugar para detetar tomos e molculas, mas hoje em dia

tambm utilizado para detetar diferentes compostos ou partculas.

Os princpios da espectroscopia so medidos pelos espectrmetros e baseia-se:

Na excitao por corrente eltrica ou calor, existe a emisso de luzem

determinado espetro e, por conseguinte, essa emisso de luz classificada e

identificada espectroscopia de emisso

Quando a amostra exposta a luz branca e a luz transmitida revela o

comprimento de onda que absorvido permitindo identificar as componentes

espectroscopia de absoro

Raios X

Os materiais como o vidro quando so atingidos por eletres de alta energia, emitem

radiao que penetra objetos opacos luz radiao por raios x.

Os raios x so radiaes eletromagntica de comprimento de onda curto, emitida por

tomos altamente excitados. Alm de poder mostrar os ossos (por serem opacos a esta

radiao) possvel administrar fludos que tenham a mesma caracterstica,

possibilitando utilizar os raios x para visualizar outros rgos que so normalmente

transparentes a esta radiao.

TOMOGRAFIA AXIAL COMPUTORIZADA (TAC)

Um raio x convencional pode revela a presena de um tumor, no entanto no possvel

indicar-nos a profundidade ou localizao exata. A TAC foi desenvolvida de modo a

mostrar-nos vrias imagens a vrias profundidades (seces) e com isso permite

determinar com exatido a localizao de tumores.


25/27


24

RADIAO

A emisso de energia de ncleos radioativos enquadram-se em 3 categorias:

1.

Partculas Alfa (

) Tm ncleos de alta velocidade, mas por terem grandemassa existe grande capacidade de parar essas partculas.

2. Partculas Beta () Tm eletres de alta velocidade, massa menor e por isso

menor capacidade de colidir.

3. Raios Gama () Tm fotes energticos. No tm massa e deslocam-se

velocidade da luz, por isso so virtualmente impossveis de parar.

Os istopos de longa durao decompem-se naturalmente.

Para a decomposio de istopos de curta durao so utilizados os aceleradores

atmicos, os quais so utilizados para bombardear os ncleos de elementos estveis

com partculas de alta energia.

Utilizao de istopos na sade

24Na A utilizao de radioistopos de sdio podem ser utilizados para observar a

corrente sangunea e, deste modo, analisar constries nos vasos.

131I A observao de radioistopos de iodo podem ser teis na deteo de problemas

na tiroide por ser emissora de radio-iodina, onde a baixa ou elevada emisso deste

istopo serve para diagnosticar diversas patologias, tais como tumores malignos,

hipertiroidismo ou hipotiroidismo.

32P O radio-fsforo utilizado para detetar tumores na mama e utilizado no

tratamento da leucemia.


26/27


25

198Au O radio-ouro tem sido reportado como benfico no tratamento de tumores nos

tecidos moles e carcinomas que tenham sido metastizados para as cavidades pleurais e

peritoneais.

IMAGEM POR RESSONNCIA MAGNTICA (MRI)

A MRI mostra-nos a informao detalhada sobre os rgos e tecidos moles, atravs da

tcnica de ressonncia magntica nuclear NMR. A utilizao de istopos o princpio

adjacente NMR.

Os protes e os neutres possuem propriedades mecnicas qunticas de rotao, as

quais so a magnitude e direo. Devido a essa rotao os ncleos podem ser

considerados como mans, nos quais os protes e neutres alinham-se de modo a

neutralizar os campos magnticos. No entanto, se os neutres forem nmero mpar,

essa neutralizao no completa e o ncleo tem um momento magntico, cujo valor

pode ser convertido em informao.

Como o ncleo de hidrognio constitudo por apenas um proto, tem um momento

magntico angular.

O corpo humano constitudo principalmente por gua e outros constituintes de

hidrognio, logo a MRI consegue ser eficiente na reproduo dos campos magnticos

do ncleo de hidrognio.

Radioproteo em sade

A tecnologia envolta no estudo do tomo tem vertentes que desempenham um papel

determinante na capacidade de recuperar e manter a sade. Se no existir proteo,

grande parte dessas radiaes so perigosas para o corpo humano e para a sade.

importante ter em conta fatores de radioproteo na sade.


27/27


Radioproteo em sade conjunto de medidas que visam proteger o Homem, os seus

descendentes e o meio ambiente contra possveis efeitos nocivos, causados por

radiao proveniente de fontes produzidas pelo Homem e por fontes naturais

modificadas tecnologicamente.

Objetivos:

Minimizar os riscos de efeitos biolgicos no ser humano.

Limitar dose em atividades profissionais.

Diminuir a probabilidade de efeitos de longo prazo (cancro; efeitos genticos;

etc.)

Parmetros fsicos da radioproteo em sade:

Tempo

Distncia

Blindagem

Sebenta de Biofísica.pdf

Documents

Transcript of Sebenta de Biofísica.pdf