Aulas de Biofisica

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BIOFÍSICA
Aula 1
Nesta disciplina, você terá a capacidade de conhecer e entender os sistemas do corpo humano, como a visão, audição, equilíbrio e regulação de temperatura, assim como as disfunções que podem afetar seu funcionamento. Também poderá conhecer os tipos de radiações a que o profissional da área se expõe, assim como a sua utilização nos tratamentos com o uso dessas radiações.
Para a física o universo é formado por grandezas derivadas e fundamentais. As grandezas fundamentais são:
Matéria- Todo o universo é formado por matéria e a unidade da matéria é o átomo. Você é matéria. A cadeira também é matéria. A diferença é o tipo de átomos que nos compõem. Os principais átomos dos seres vivos são CHON: carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio.
Energia- No universo, a energia não se cria, nem se perde. Ela se transforma em outra forma de energia. Nos seres vivos, a energia do alimento se transforma em ATP (adenosina trifosfato), que é a unidade de energia das nossas células.
Espaço- Toda matéria ocupa um espaço definido. No nosso corpo é assim também. Estudando um corpo anatomicamente, podemos extrapolar e concluir que todo corpo humano tem dois rins ou um pâncreas, ocupando sempre o mesmo local.
Tempo- Toda matéria está submetida ao tempo, daí a necessidade de estarmos atentos às diferenças causadas pelo tempo.
As grandezas fundamentais são qualitativas. Já quando nos perguntamos que espaço a matéria ocupa ou qual a velocidade da reação química de uma enzima celular, estamos nos referindo a grandezas derivadas, que são quantitativas.
Densidade- É a relação massa e volume. Este conceito é importante para entendermos vários parâmetros de densidade no corpo humano como densidade sanguínea, da urina e óssea. 
Aula 2
A visão é a tradução da luz refletida em uma imagem mental. Para entender a formação da imagem e sua posterior tradução, vamos acompanhar o caminho que a onda luminosa percorre desde o meio ambiente até o córtex visual.
O olho possui anexos oculares como as pálpebras, cílios e sobrancelhas e glândulas lacrimais que protegem a nossa visão de partículas e patógenos do ambiente. 
Córnea- O inicio do caminho da onda luminosa acontece quando esta atravessa a córnea a qual é uma camada transparente no globo ocular que não possui a presença de vasos sanguíneos, para nada atrapalhar a luz. 
Atrás da córnea encontramos um líquido responsável pela oxigenação nutrição das lentes do olho, o humor aquoso. Ele é drenado várias vezes ao dia para desempenhar esta função. Quando a pressão intraocular aumenta muito dizemos que o paciente tem glaucoma que pode destruir as células da visão chamadas de retina e provocar a cegueira.
Logo depois, temos a maior atração do olho a íris, as cores e os padrões são herdados. Sendo única, o que faz da íris uma marca de identidade semelhante ao padrão digital. As fibras das íris estão conectadas a pequenos músculos que regulam a entrada de luz da pupila.
Cristalino- Logo após a Iris, encontramos a lente do olho denominada de cristalino, preso pelo músculo ciliares a sua função é formar a imagem nítida na retina, este local é chamado de ponto focal. O cristalino se modifica permitindo que tenhamos nitidez das imagens tanto para perto como para longe este processo é chamado de acomodação.
Podem acontecer falhas no processo de acomodação e o indivíduo perde a nitidez para perto (hipermetropia) e para longe (miopia) estas podem ser corregidas com lentes. O envelhecimento das células do cristalino pode deixar a lente opaca resultando no aparecimento da catarata.
A retina ocupa 2/3 do globo ocular para chegar nela precisamos atravessar uma camada gelatinosa o humo vítreo que tem com principal função manter a estrutura do globo ocular.
É na retina que encontramos as células da visão, elas fazem parte de varias camadas que formam a retina. São chamadas de fotorreceptores e são encontradas em 2 tipos: cones responsáveis pela visão colorida e bastonetes responsáveis pela visão monocromática (preto e branco). Eles recebem o estimulo luminoso convertendo em sinal elétrico, os sinais se dirigem para a camada de células nervosas que se associam formando o nervo óptico, desta forma a imagem é levada para o córtex visual.
Aula 3
Conceito de onda- Onda é a perturbação, abalo ou distúrbio transmitido através do vácuo ou de um meio gasoso, liquido ou solido.
Faixa auditiva humana está entre 2 Hz a 20.000Hz
Aula 4
A orelha pode ser dividida em três componentes:
(1) orelha externa- É composta pelo pavilhão auricular, pelo meato acústico externo (MAE) e pela membrana timpânica.O pavilhão auricular é a parte visível do ouvido e a sua função é auxiliar a captação e a canalização dos sons para o meato acústico externo. O meato acústico externo (MAE) é um tubo fechado de aproximadamente 2,5 cm. Conduz e amplifica quatro vezes as ondas sonoras na frequência de 2.000 a 3.000 Hz, considerada as frequências da fala. Também é responsável pela proteção, já que possui cerume e cílios que evitam a entrada de pequenos insetos.
(2) orelha média- A orelha média é composta pelos ossículos e pela tuba auditiva. Partindo do tímpano, o som atravessa um buraco de poucos milímetros, cheio de ar. As vibrações da membrana acionam os ossículos que têm o tamanho de uma ervilha e são os menores ossos do corpo humano. Eles são os únicos ossos que não crescem. Os ossículos de um adulto são do mesmo tamanho de quando era um recém-nascido. A membrana timpânica vibra e provoca a vibração dos ossículos: o martelo que fica preso à membrana, que desloca a bigorna, que por sua vez, passa a vibração ao estribo.
As funções principais dos ossículos são:
•  Formar um sistema de alavancas que amplifica o som em até 22 vezes, diminuindo a impedância  da orelha média;
• Proteção da orelha interna, reduzindo a intensidade dos sons através da contração dos músculos dos ossículos.
A tuba auditiva liga a orelha média à atmosfera, por se abrir na garganta, e, em condições normais, impede o desenvolvimento de diferença de pressão entre a atmosfera e o ouvido médio. Nos resfriados ou nas doenças do tipo da otite média (infecção do ouvido médio), a inflamação pode fechar a tuba auditiva produzindo comprometimento temporário da audição. Nos casos graves, as infecções do ouvido médio podem causar perda auditiva definitiva, por alterar as propriedades da cadeia ossicular.
(3) orelha interna, também conhecida como cóclea- A estrutura chamada de cóclea é uma câmara espiralada, com comprimento de 3,5 cm, cuja aparência lembra a casca de um caracol. A extremidade mais próxima ao ouvido médio é chamada de base e a extremidade oposta, de ápice. A cóclea é dividida em uma câmara superior, chamada de canal vestibular, e em outra inferior, o canal timpânico. Entre elas fica o canal coclear. O estribo atua sobre a janela oval, produzindo ondas no líquido no canal vestibular. O líquido que enche os canais vestibular e timpânico é chamado de perilinfa. Entre essas duas rampas fica o canal coclear, que é um espaço fechado, limitado pela membrana vestibular e pela membrana basilar. 
Membrana tectória- Os estereocílios das células ciliadas ficam embebidos na membrana tectória com o movimento da perilinfa dos canais superiores e inferiores devido à vibração do estribo. Esta membrana comprime os esteriocílios das células ciliadas, e elas transformam este estímulo em liberação de neurotransmissor, recebido pelos neurônios e decodificado pelo córtex auditivo.
Tipo de surdez- Um aspecto a considerar na classificação da surdez é o tipo. O tipo de surdez é essencialmente determinado pelo local da lesão, do ouvido humano. Existem três situações de surdez:
Surdez de transmissão ou condução: Quando existe uma lesão no ouvido externo ( orelha ou pavilhão e canal auditivo externo) ou no ouvido médio ( Tímpano e ossículos).
Surdez neurossensorial ou de percepção: Quando existe uma lesão no ouvido ou nas vias e centros nervosos. Tem consequências muito graves, porque pode afetar a capacidadede decodificação do som.
Surdez mista: A lesão está localizada no ouvido médio e interno e afeta os componentes de transmissão e percepção.
Causas- A deficiência auditiva pode ter origens diversas, tais como:
Causas desconhecidas ou idiopáticas;
Causas pré-natais (antes do parto):
• hereditárias; 
• malformações congênitas, adquiridas pelo embrião devido a infecções virais ou bacterianas intrauterinas (ex.: rubéola, sarampo, sífilis, citamegalovírus, herpes simplex, toxoplasmose);
• intoxicações intrauterinas (ex.: quinino, álcool, drogas);
• alterações endócrinas (ex.: patologias da tiroide, diabetes);
• carências alimentares (ex.: vitamínicas); 
• agentes físicos (ex.: raios X).
Causas perinatais (durante o parto):
• traumatismos obstétricos (ex.: hemorragias do ouvido interno ou das meninges);
• anoxia;
• incompatibilidades sanguíneas (do fator RH), que podem provocar danos no sistema nervoso central.
Causas pós-natais (depois do parto e no decurso da vida do indivíduo)
• doenças infecciosas; 
• bacterianas (ex.: meningites, otites, inflamações agudas ou crônicas das fossas nasais e da nasofaringe);
• virais (ex.: encefalites, varicela);
• intoxicações (ex.: alguns antibióticos, ácido acetilsalicílico, excesso de vitamina D, que pode provocar lesão com hemorragia ou infiltração calcária nas artérias auditivas);
• trauma acústico (ex.: exposição prolongada a ruídos nos locais de trabalho ou em recintos de diversão; sons de elevada intensidade e de curta duração, tais como: nas explosões e na caça; diferenças de pressão, como no caso dos mergulhadores).
Aula 5
O vestíbulo é uma parte do ouvido interno, adjacente à cóclea. Tanto a cóclea como os canais que contem o sistema vestibular ficam localizados em um labirinto ósseo, no interior dos ossos temporais direito e esquerdo do crânio.
A informação produzida pelos órgãos vestibulares, integrada a informação vinda do sistema visual, de receptores sinalizadores do ângulo articular e dos receptores sinalizadores do sistema muscular, produz a sensação de posição ou de movimento no espaço. A informação é crucial para os reflexos somáticos que mantêm a posição da cabeça e do corpo em relação à gravidade e que estabilizam as imagens sobre as retinas dos olhos, durante os movimentos da cabeça.
Funções do labirinto vestibular:
Transformar as forças provocadas pela aceleração da cabeça e da gravidade em um sinal biológico.
Informar os centros nervosos sobre a velocidade da cabeça e sua posição no espaço
Iniciar alguns reflexos necessários para a estabilização do olhar, da cabeça e do corpo
Canais semicirculares
São três de cada lado dos canais semicirculares, denominados superior ou anterior, lateral ou horizontal e posterior ou frontal. Estão dispostos em ângulo reto uns em relação aos outros, de modo que representam todos os três planos do espaço.
Cada canal tem uma extremidade dilatada chamada de ampola e uma extremidade não ampolar. O epitélio dos canais semicirculares se diferencia dos órgãos sensoriais, denominados cristas ampolares. As cristas ocupam um terço do diâmetro das ampolas e são formadas por um pequeno conjunto de células de sustentação e células ciliadas altamente diferenciadas. 
Vestíbulo membranoso
O vestíbulo é uma pequena cavidade colocada entre a cóclea e os canais semicirculares. É composto por duas vestíbulas: o utrículo e o sáculo, também chamado de órgãos otolíticos.
O utrículo é maior e ocupa a parte superior do segundo vestíbulo, enquanto o sáculo é inferior e menor. O sistema vestibular controla os movimentos oculares durante os deslocamentos da cabeça através do reflexo vestibulocular(VOR).
Distúrbios vestibulares
Vertigem- ilusões do movimento do corpo ou do ambiente. O paciente geralmente não assume a postura ereta e possui outros sintomas concomitantes, que sugerem uma causa central.
Ataxia- alteração do equilíbrio, é caracterizada por falta de coordenação motora, que não tem origem no sistema músculo-esqueletico.
Nistagmo- é o reflexo do sistema vestibular sobre a movimentação ocular. 
Aula 6
Somos considerados seres homeotérmicos, ou seja, nosso corpo regula a temperatura interna dentro de uma faixa estreita. A temperatura média do corpo é de 37°C, com uma faixa normal de 35,5 a 37,7°C.
Estes valores estão sujeitos a uma variação entre indivíduos e até em um único indivíduo. Onde e como a temperatura é mensurada também faz diferença, porque a temperatura interna, ou seja, a temperatura do centro do corpo pode ser maior do que a temperatura da superfície da pele.
Estudos mostram que a regulação da temperatura corporal está diretamente relacionada com o equilíbrio energético e com o metabolismo basal de cada indivíduo. Ou seja, o peso depende da eficiência do gasto calórico dos alimentos ou da facilidade de guardar a energia em gordura.
Denominamos termólise os mecanismos de dissipação de calor corporal. Nós perdemos calor do corpo por quatro vias: condução, radiação, convecção e evaporação.
Condução- é a perda de calor do corpo para um objeto mais frio que está tocando o corpo, como um saco de gelo.
Convecção- é a transferência de calor de um lugar para outro graças ao movimento de uma substancia aquecida.
Radiação- é o calor dissipado por meio de ondas eletromagnéticas. Responsável por 60% da perda de calor corporal.
Evaporação- é a perda de calor por evaporação, o que ocorre quando a agua evapora na superfície da pele.
A perda de calor através da superfície da pele é regulada pelo controle do fluxo dos vasos próximos a sua superfície. Além disto, a pele possui uma série de termorreceptores para o frio e para o calor.
É na pele que encontramos de 2 e 3 milhões de glândulas sudoríferas. Elas são responsáveis pela sudorese, contribuindo para a perda de calor por evaporação.
Mudanças de temperatura do ambiente, como vimos, são percebidas pelos termorreceptores e pelo fluxo sanguíneo. O sistema nervoso central, através do córtex e do hipotálamo, responde pela manutenção da nossa temperatura. O hipotálamo é considerado o nosso termostato, já que ele faz os ajustes para regular a temperatura e “desliga” quando a nossa temperatura retorna ao normal.
Quando a temperatura baixa ativa os termorreceptores da pele e causa a diminuição da temperatura do sangue. O sistema nervoso responde com respostas voluntárias realizadas pelo córtex cerebral, que são denominadas assim porque dependem da nossa vontade, como procurar usar roupas mais quentes ou aumentar o consumo de alimentos calóricos.
As formas mais comuns de hipertermia são a exaustão por calor e o choque por calor. 
A exaustão por calor é caracterizada por grave desidratação e temperatura central do corpo de 37,5 a 39º C. Os pacientes podem apresentar câimbras musculares, náuseas e dor de cabeça. Pode acontecer em pessoas que estão ativas em clima quente e úmido, para o qual elas não estão aclimatadas. Ela ocorre também em idosos, nos quais a capacidade de termorregulação está diminuída.
Choque por calor é a forma mais grave de hipertermia, com a temperatura central do corpo mais alta. A pele geralmente se torna ruborizada e seca. O efeito mais grave é bioquímico: enzimas e proteínas começam a desnaturar, levando a uma mortalidade de 50% por choque de calor.
A hipotermia é uma condição na qual a temperatura do corpo cai anormalmente. Quando a temperatura central do corpo cai, as reações enzimáticas ficam mais lentas e a pessoa perde a consciência.
Aula 7
 As ondas de rádio têm comprimento grande, o que permite que elas sejam refletidas pelas camadas ionizadas da atmosfera superior.
Estas ondas, além disso, têm a capacidade de contornar obstáculos como prédios e árvores, de modo que é relativamente fácil captá-las num aparelho radiorreceptor.
As ondas de TV não são refletidas pela ionosfera, de modo que, para estas ondas serem captadas a distâncias superiores a 75 km, é necessário o uso de estações repetidoras.
Micro-ondas correspondem à faixa de mais alta frequência produzida por osciladoreseletrônicos. 
As micro-ondas são muito utilizadas em telecomunicações. As ligações de telefone e programas de TV recebidos "via satélite" de outros países são feitas com o emprego de micro-ondas.
Os raios infravermelhos desempenham um papel muito importante na natureza. Se estas radiações não existissem, dois corpos que se encontrassem a uma determinada temperatura a manteriam sem alterações por tempo indefinido. No entanto, dado que o corpo mais quente cede energia ao corpo mais frio, através da radiação, ambas as temperaturas (quente e fria) acabam por compensar-se e atingir uma mesma temperatura de equilíbrio.
O transporte de energia necessário para a vida, por exemplo, do Sol até a Terra ocorre unicamente através das radiações infravermelhas.
A radiação infravermelha encontra aplicações práticas muito importantes. É utilizada, por exemplo, para aquecer ambientes, cozinhar alimentos e secar tintas e vernizes.
Em Medicina, a radiação infravermelha tem amplo uso terapêutico, sendo empregada no tratamento de sinusite, dores reumáticas e traumáticas. Ela penetra na pele, onde sua energia é absorvida pelos tecidos e espalhada pela circulação do sangue. Existem aparelhos especiais que permitem ver um objeto pela detecção das radiações infravermelhas que ele emite. Um uso também muito comum do infravermelho é para a fabricação de comandos a distância (telecomandos), preferíveis em relação às ondas de rádio, porque não sofrem interferências de outras ondas eletromagnéticas, como, por exemplo, os sinais de televisão.
 Aula 8
Aula 9
Os aparelhos de raios x podem ser classificados quanto à energia do feixe produzido ou quanto ao uso que se faz dos raios x.
A radiologia envolve diferentes tipos de exames. Para se obter a informação desejada, são necessários aparelhos especializados e diferentes técnicas de exames. Entre as mais conhecidas podemos destacar a mamografia, a fluoroscopia e a tomografia computadorizada.
Na MAMOGRAFIA examinamos tecidos moles. Por este motivo, a técnica radiográfica tem que ser diferente da radiologia convencional. O tecido é muito radiossensível, por isto se deve ter uma dose reduzida, tentando maximizar a informação radiográfica. As mamografias são prioridade em mulheres – sintomáticas ou não – de elevado fator de risco. O objetivo, neste caso, é detectar precocemente o câncer de mama. Em um mesmo filme a mamografia deve identificar calcificações a partir de 100  m de tamanho, inclusive áreas de pouco contraste.
Quando é necessária uma imagem dinâmica, utiliza-se a FLUOROSCOPIA, visualizada instantaneamente em um monitor de vídeo. Pode ser gravada em meio digital, para fazer subsequentemente a análise. A visualização de imagens fluoroscópicas com a melhor imagem depende, além da anatomia que está sendo examinada, do Kv e do mA, das características do receptor de imagens e do rendimento do sistema de visualização.
A radioterapia é um método capaz de destruir células tumorais, empregando feixe de radiações ionizantes. Uma dose pré-calculada de radiação é aplicada, em um determinado tempo, a um volume de tecido que engloba o tumor, buscando erradicar todas as células tumorais, com o menor dano possível às células normais circunvizinhas, à custa das quais se fará a regeneração da área irradiada.
As radiações ionizantes são eletromagnéticas ou corpusculares e carregam energia. Ao interagirem com os tecidos, dão origem a elétrons rápidos que ionizam o meio e criam efeitos químicos como a hidrólise da água e a ruptura das cadeias de ADN. A morte celular pode ocorrer então por variados mecanismos, desde a inativação de sistemas vitais para a célula até sua incapacidade de reprodução.
A resposta dos tecidos às radiações depende de diversos fatores, tais como a sensibilidade do tumor à radiação, sua localização e oxigenação, assim como a qualidade e a quantidade da radiação e o tempo total em que ela é administrada. 
Para que o efeito biológico atinja maior número de células neoplásicas e a tolerância dos tecidos normais seja respeitada, a dose total de radiação a ser administrada é habitualmente fracionada em doses diárias iguais, quando se usa a terapia externa.
Embora haja uma propensão genética no desenvolvimento de certos tipos de câncer, de fato não se sabe ao certo o que leva células normais a se portar como células neoplásicas.
Tanto o surgimento de um câncer como mutações genéticas são processos que podem ser causados pela presença de elementos carcinogênicos ou mutagênicos vários, além da exposição a radiações ionizantes.
Um câncer também pode ter seu início a partir da ação de determinados vírus. Nesses casos, as células infectadas recebem frações de RNA dentro do meio celular que, através de processos de transcrição reversa, dão origem a sequências de DNA estranho à atividade da célula.
Aula 10
proteção radiológica deve ser geral, já que os conceitos elaborados devem ser aplicados a uma grande variedade de situações, desde acidentes com material radiativo até a produção de combustível nuclear e radiologia.
Todo indivíduo esta exposto à radiação advinda de fontes naturais e, em algum grau, também às fontes artificiais.
O objetivo básico da proteção radiológica é fornecer um padrão apropriado de proteção ao ser humano, sem limitar excessivamente as práticas benéficas que dão origem a exposições à radiação.
Tipos de exposição
Exposição ocupacional- ocorrida como resultado de situações consideradas decorrentes do quotidiano do seu trabalho.
Exposição Medica- ocorridas em indivíduos como parte do seu próprio diagnóstico e tratamento ou ocorridas consciente e voluntariamente por quem presta apoio e ajuda a pacientes que estão submetidos a tratamento.
Exposição público- Abrange todas as outras exposições que não a ocupacional e a médica.
A grandeza “dose equivalente” possibilita uma comparação entre doses, independentemente do tipo de partículas de radiação ionizante envolvidas. Esta grandeza foi associada à unidade “REM” (rotergen equivalent man). 
No Sistema Internacional, a unidade de dose equivalente foi denominada “sievert”. Podemos comparar a dose equivalente em milisievert (mSv) e com os efeitos biológicos.
O contador Geiger é um aparelho que permite detectar a contaminação por material radioativo. Ele é colocado próximo ao corpo da pessoa para medir a radiação emitida.
As exposições médicas têm como objetivo fornecer um benefício direto ao indivíduo exposto. Se a prática está justificada e a proteção otimizada, a dose no paciente será tão baixa quanto compatível com os propósitos médicos; portanto, não se aplicam limites de dose em exposições médicas.
A exposição do embrião nas três primeiras semanas seguintes à concepção provavelmente não resultará em efeitos na criança nascida viva, mas pode trazer consequências posteriores. Assim, procedimentos que causem a exposição do abdome da mulher provavelmente grávida devem ser evitados, a menos que sejam justificados com base em fortes indicações clínicas para o exame.
A base para o controle da exposição ocupacional de mulheres que não estão grávidas é a mesma que para os homens. Entretanto, se a mulher está, ou pode estar grávida, outros controles devem ser considerados para proteger a criança em gestação.
Uma vez que a gravidez esteja declarada, o feto estará protegido, desde que a dose equivalente na superfície do abdome da mulher (baixo tórax) no restante da gravidez não exceda a 2mSv. Contudo, uma norma trabalhista impõe o afastamento da trabalhadora.
Classificação de áreas de trabalho: os locais de trabalho são classificados em áreas controladas e áreas livres. Em uma área controlada, os trabalhadores devem seguir os procedimentos de controle das exposições. Em condições normais de trabalho, o acesso à sala deve ser autorizado pelo profissional que usa a sala no momento. Uma área livre é aquela na qual não são necessários procedimentos especiais.