CLASE # 4 ACELERADORES DE PARTÍCULAS Y SU APLICACIÓN CLÍNICA

 CLASE # 4

ACELERADORES DE PARTÍCULAS Y SUS APLICACIONES CLÍNICAS

Hola alumnos, la clase pasada vimos los generadores de Radiación y en esta clase vamos a hablar de los aceleradores de partículas y también mencionaremos un poco acerca de los colisionadores de partículas, no debemos olvidar que la investigación aplicando de forma rigurosa los principios del método científico es la base de muchos descubrimientos y avances en las Ciencias y en el campo de la Física y la Química estos avances son muy importantes para descubrir la estructura y composición de la materia, muchos científicos dedican su vida entera a realizar este tipo de actividades, no olvidemos que primero en base a sus experimentos establecen teorías que luego sirven de base para seguir investigando y si se confirman se convierten en leyes, para ellos no basta sólo con acelerar las partículas a altas velocidades de acuerdo con la teoría de Einstein (E= mc2) sino también hay que obtener evidencia de la existencia de estas partículas y para ello se pueden hacer COLISIONAR y se pueden fotografiar los resultados de estas colisiones en busca de la evidencias.   Así no basta sólo ACELERAR las partículas sino también poner obstáculos para provocar COLISIONES y buscar evidencias de las mismas.  No se si recuerdan el CERN (Centro Europeo de Reacciones Nucleares) y lo que es, pero les sugiero el siguiente vil planteamiento de éstas teorías todos los Físicos del mundo se ponen a investigar y buscar formas para verificar si se cumplen o no se cumplen las Teorías planteadas por Planck y Einstein porque en caso de que si se cumplan entonces se convierten en Leyes y debido a esto todos los físicos del mundo buscan distintas formas de acelerar estas partículas y crean distintos tipos de aceleradores de partículas, si hablamos de armas hasta ese momento era como si tuvieran una pistola  pero sin gatillo que acelerara las partículas, pero también se requiere hacerlas COLISIONAR y obtener evidencia de su existencia.  como ocurre en el CERN (Centro Europeo de Reacciones Nucleares). 

Video 1: Historia del CERN Centro Europeo de Reacciones Nucleares.

Favor de estudiar y analizar el contenido de los siguientes links o hipervínculos para conocer mejor lo que es el CERN y lo que puede ocurrir si interconectamos distintos tipos de aceleradores de partículas entre sí, es obvio que se pueden lograr de esta forma mayor velocidad y aceleración de partículas y al hacerlas COLISIONAR obtener de esta forma más evidencias de la estructura y esencia de la materia. 

http://www.exteriores.gob.es/RepresentacionesPermanentes/OficinadelasNacionesUnidas/es/quees2/Paginas/Convenios%20y%20otras%20Organizaciones%20Internacionales/CERN.aspx

https://home.cern/

Los aceleradores de partículas más conocidos son: 

*el LINAC o acelerador lineal

*el acelerador Van de Graph

*el microtón

*el ciclotrón

*el sincrotón

En  el siguiente enlace o hipervínculo se puede conocer y  estudiar a  detalle la historia, el desarrollo y evolución de los aceleradores de partículas:

https://www.ecured.cu/Acelerador_de_part%C3%ADculas

    Y en este  hipervínculo en el que se documentan fotográficamente algunos descubrimientos históricos de estos aceleradores de partículas. 

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/22/htm/sec_27.html#:~:text=ACELERADORES%20DE%20PART%C3%8DCULAS.-,HISTORIA%20GR%C3%81FICA%20DE%20LOS%20ACELERADORES%20DE%20PART%C3%8DCULAS.,de%20500%20kilovolts%20en%201932.&text=El%20acelerador%20de%202.7%20MeV,Tecnol%C3%B3gico%20de%20Massachusetts%20en%201937.

A continuación les pido que estudien a detalle los siguientes videos en los que se analizan y describen de forma específica algunos de los distintos aceleradores de partículas históricos como veremos en ellos existen dos formas básicas de lograr acelerar las partículas una es de forma LINEAL y las otras son de forma circular. 

                                            

Video 2: Descripción del acelerador Van der Graph

Video 3: El ciclotrón características principales y funcionamiento

Video 4:   Principio de funcionamiento de un sincrotón

Video 5: El funcionamiento del ciclotrón

Video 6: Principio de funcionamiento de un LINAC

CLASE # 4

ACTIVIDADES Y TAREAS

1.  Favor de hacer una FICHA TÉCNICA  acerca de los aceleradores lineales (LINAC), en las que aparezca utilidad, uso y propósito y se explique ¿cuáles son las velocidades máximas y el tipo de partículas que se pueden acelerar en este tipo de dispositivos en la actualidad? y cuál es su utilidad y aplicación dentro del campo de la MEDICINA NUCLEAR.  

2. Explicar la diferencia entre un microtón, un ciclotrón y un sincrotón y para que sirven este tipo de 

aparatos que aceleran las partículas en forma circular.  

Figura 1  :  ejemplo de un sincrotón

 

 3. Elaborar un ESQUEMA MENTAL en el que se describa la importancia   que tienen los aceleradores de partículas circulares tipo   CICLOTRÓN y su importancia para la generación de ISÓTOPOS RADIOACTIVOS ARTIFICIALES para aplicaciones en RADIOFARMACIA dentro del departamento de Medicina Nuclear. 

Figura 2  :  ejemplo de un ciclotrón 

4. Favor de explicar y describir  mediante un ESQUEMA MENTAL un departamento de Medicina Nuclear para el tratamiento de pacientes de Cáncer completo como el que aparece descrito en el siguiente manual 

https://siapinc4.cancer.gov.co/FSSIAPINC//DOCS/2019/12/Tipo%20documento%20no%20definido/DP-19-000065_inc-cd-1

5. Favor de explicar y describir el objetivo, propósito y uso  de las  estaciones experimentales tipo CERN en las que se combinen e interconecten distintos tipos de aceleradores de partículas a través de trabajos experimentales y coordinación entre distintos países para lograr esta interconección de dispositivos de gran tamaño. 

Figura 3: Partes que conforman el COMPLEJO del CERN que abarca varios países Europeos.

CLASE # 3 GENERADORES DE RADIACIÓN

 

CLASE # 3

GENERADORES DE RADIACIÓN 

Hola alumnos, empezaremos esta clase con un video que puse de portada con la historia de los Rayos X y el descubrimiento de Röentgen, favor de visualizarlo y disfrutarlo primero. 

  Los equipos generadores de radiación ionizante Son equipos que generan alta energía y partículas a través de ondas electromagnéticas y que son capaces de ionizar la materia, para hablar de estos dispositivos tenemos que profundizar primero un poco en las diferencias entre las investigaciones de la RADIOACTIVIDAD y los trabajos sobre los RAYOS X realizados por Röentgen.  Aquí la principal diferencia entre estos dos descubrimientos radica en que en los trabajos de RADIOACTIVIDAD se utiliza una fuente de material radioactivo   encapsulada en una carcasa de plomo, el material RADIOACTIVO puede ser un RADIOISÓTOPO que puede tener un origen natural o artificial y que está pasando por un proceso de DESINTEGRACIÓN y que tiene una vida media predeterminada la fuente de material RADIOACTIVO siempre emite RADIACIÓN y sólo se extrae de forma temporal durante el tratamiento del paciente y luego se tiene que resguardar dentro de su encapsulado de plomo, en el caso de las aplicaciones Médico-Clinicas estamos hablando por ejemplo de los equipos de TELERADIOTERAPIA que manejan Cobalto 60 o Cesio 137, favor de revisar los siguientes enlaces o hipervínculos para profundizar un poco en estos tratamientos de TELERADIOTERAPIA.

https://es.wikipedia.org/wiki/Terapia_de_cobalto 

https://es.wikipedia.org/wiki/Cesio-137

Pero cuando Wilhelm Röentgen se puso a estudiar el fenómeno de los Rayos X, él si utilizó un generador de Radiación (Tubo de Röentgen) para generarlos, esto es creó un dispositivo para generar a voluntad la Radiación Ionizante que estaba estudiando que se podía activar y desactivar a voluntad como si fuera un foco que se encendiera y apagara, ahora gracias a su descubrimiento se podía generar y controlar mejor la Radiación Ionizante de los Rayos X y al hacerlo se podían hacer equipos un poco más seguros para los pacientes y con este descubrimiento se hizo realidad el sueño de los médicos de poder estudiar el cuerpo humano sin tener que abrirlo y surgió la Imagenología Médica. 

Pero el tubo de Röentgen es un perfeccionamiento de los tubos de Crookes y Coolidge, el perfeccionamiento sirvió para lograr que se generaran mejor los Rayos X y se lograran mejores aplicaciones al campo médico. 

https://es.wikipedia.org/wiki/Tubo_de_rayos_X

Figura  Tubo de Rayos X de ánodo fijo para generar Rayos X

Figura Estructura del tubo de Rayos X de ánodo rotatorio que es el que se encuentra en la mayoría de los equipos de Rayos X usados en hospital, el ánodo rotatorio prolonga la vida útil del tubo. 

Y así los aparatos generadores de Rayos X y sus aplicaciones en el campo de la imagen médica nos han acompañado desde su descubrimiento en 1895, durante todo el siglo XX y lo que va del siglo XXI y los equipos se han ido perfeccionando para diferentes usos o especialidades, además de que también han ido evolucionando conforme ha evolucionado el campo de la fotografía desde la forma analógica y en base a revelado húmedo, hasta la radiografía digital que tenemos en la actualidad, pero siempre han sido importantes estas imágenes médicas para apoyar el campo médico.

TAREAS Y ACTIVIDADES

CLASE # 3

1. Favor de hacer FICHAS TÉCNICAS de equipos de Rayos X de  especialidades: RAYOS X tradicional, Rayos X con FLUOROSCOPÍA, DENSITOMETRÍA Ósea en las que se describa el principio de generación de Rayos X, las características del tubo de Rayos X utilizado, una fotografía del equipo y una fotografía con la imagen médica generada.

2. Favor de hacer una presentación con power points con el tema siguiente: FACTORES DE EXPOSICIÓN y CALIDAD DE IMAGEN MÉDICA, basándose en la información del artículo del siguiente enlace, link o hipervínculo.

http://www.scielo.org.bo/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1652-67762016000200010

3. En base a la información previa, favor de mencionar y explicar  los FACTORES DE EXPOSICIÓN que se deben de tomar en cuenta para manejar de forma segura FUENTES RADIOACTIVAS ENCAPSULADAS Y NO ENCAPSULADAS y equipos de RAYOS X en el tiempo en que están encendidos.

4. Favor de hacer una LINEA DE TIEMPO ilustrada y explicada con la HISTORIA DE LA RADIOTERAPIA y la HISTORIA DE LOS RAYOS X en la que aparezcan ordenados los equipos médicos surgidos en las diferentes épocas con nombre, fotografía del equipo y fotografía de imagen médica generada por el equipo.

5. Favor de estudiar el siguiente material en power points y en base al mismo describir de forma clara lo que se entiende acerca de la FORMACIÓN DE IMAGEN RADIOLÓGICA mediante el uso de un ESQUEMA MENTAL.

https://www.ffis.es/ups/proteccion_radiologica_radiologia_intervencionista/TEMA%203%20EL%20HAZ%20DE%20RADIACION.%20ESPECTRO%20DE%20RAYOS%20X.pdf

                                                                                                                                        

CLASE # 2 HISTORIA DE LA FÍSICA Y QUÍMICA NUCLEAR SIGLOS XIX Y XX

 

 CLASE # 2  HISTORIA  DE LA FÍSICA Y QUÍMICA NUCLEAR 

 SIGLOS XIX Y XX

(en proceso **)

 EL DESCUBRIMIENTO DE LA RADIOACTIVIDAD Y LOS RAYOS X

 Hola alumnos, bienvenidos nuevamente, en esta segunda  clase vamos a hablar de los principios físicos y químicos aplicados a la Medicina, antes que nada debemos mencionar un hecho muy importante y es que existen distintas ramas de la Física y la Química, y la que nos interesa ahora es la Física y Química  Atómica o Física y Química  Nuclear debido a que tiene grandes aplicaciones en el campo de las aplicaciones de estas Ciencias a la  Medicina actual, no podemos olvidar que cuando se habla de Física y Química Atómica se habla de Física y Química Nuclear porque es en el nucleo atómico donde se presenta el fenómeno de la Radioactividad que es el que nos interesa. 

   También es muy importante la historia del descubrimiento de la Radioactividad y los Rayos X y los efectos que puede tener en la salud de las personas cuando no se protegen de forma debida de las radiaciones ionizantes porque podemos ver que estos experimentos afectaron la salud de científicos importantes como los esposos Curie y otros investigadores que fallecieron como consecuencia de estos experimentos. 

     Porqué no menciono sólo la Física como dice el inicio de este tema, pues por la simple razón de que también la Química es muy importante en este campo ya que además de estudiar los distintos modelos atómicos desde el punto de vista físico no podemos olvidar que también existe la tabla de Mendelev y que existen átomos, iones e isótopos que tienen propiedades específicas y que también la Química es importante en el campo médico pues la Farmacología y la preparación de medicamentos está basada muchísimo en la química y en la actualidad es muy importante en la Medicina Nuclear el área de la Radiofarmacia.

La clase pasada empezamos a hablar de algunos modelos atómicos y de hecho se habló mucho de los Quarks, por esta razón y para profundizar un poco más en el conocimiento de este tema les sugiero que revisen los siguientes links o hipervínculos, porque ese tema ahora es de gran importancia para nosotros. 

Favor de estudiar la siguiente sección de la enciclopedia de wikipedia:

 https://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica_de_part%C3%ADculas

Y también estos power points del CERN (Centro Europeo de Reacciones Nucleares)

https://indico.cern.ch/event/99174/contributions/1292434/attachments/1120683/1599185/STPF3.pdf

   Vamos a seguir  viendo algunos videos relativos al tema que nos interesa en esta materia, principalmente estamos interesados en los descubrimientos de la radioactividad y los rayos X porque estos descubrimientos significaron un gran avance para el desarrollo de la medicina. 

   Obviamente este tipo de descubrimientos sirven para el bien y para el mal, pero a nosotros nos interesa en esta materia más el uso pacífico de los mismos y principalmente su uso en el campo médico para beneficio de la salud de la humanidad. 

   Gracias a algunos de estos descubrimientos se han desarrollado equipos médicos novedosos como los utilizados en las terapias para el CÁNCER que es una de las enfermedades más graves que afecta a la humanidad. 

   Favor de estudiar y analizar con cuidado los videos:

Video 1: Becqierel y Los Curie, este video nos habla de la historia de los descubrimientos de la Radioactividad y los Rayos X, describe a detalle algunos experimentos. 

Video 2 : Radioactividad, sigue describiendo la historia de la Radioactividad y el uso médico de parches de Radio para brindar tratamiento a algunos tumores cancerosos. 

Videos 3 (a) y (b) Biografía de Röentgen y sus descubrimientos, también son videos en los que se describen los experimentos históricos.

TAREAS Y ACTIVIDADES 

CLASE # 2

1. Hacer una maqueta en la que se describan los distintos tipos de radiaciones ionizantes alfa, beta, rayos X, rayos gamma y neutrones y se explique de forma clara ¿cómo se originan estos diferentes tipos de radiaciones y cómo afectan a las células vivas?  Utilizar como base las siguientes imágenes y explicarlas. 

2. ¿Favor de hacer una maqueta con material reciclado en la que se describa el fenómeno de la fisión nuclear?

3.  ¿Favor de hacer una maqueta con material reciclado en la que se describa el fenómeno de la fusión nuclear?

4. ¿Favor de hacer un esquema mental en el que se describan las diferencias entre la materia y la antimateria y  describir un equipo o aparato  médico en el que se aplique este concepto?

5. ¿Favor de describir, explicar e ilustrar  los distintos tratamientos  para el Cáncer en general  que utilicen fuentes o sustancias radioactivas y la importancia de los trabajos de Röentgen en el campo de la imagen médica?

CLASE # 1 INTRODUCCIÓN A LOS CONCEPTOS DE FÍSICA NUCLEAR

 CLASE # 1 

INTRODUCCIÓN A CONCEPTOS DE FÍSICA NUCLEAR

    Nuevamente bienvenidos al curso de introducción a la Física Médica, antes que nada vamos a empezar esta primera clase con una introducción a los conceptos de Física Nuclear y los nuevos avances en los descubrimientos de la estructura del átomo y las subpartículas que lo componen, hacemos esta introducción debido a que la mayoría de ustedes están más familiarizados con los conceptos atómicos de la física clásica y en la actualidad con los descubrimientos que se han hecho de nuevas subpartículas atómicas estas partículas tienen gran importancia en los avances en la tecnología médica bastante novedosos y útiles, de hecho han ocurrido grandes cambios desde los conceptos clásicos de la Física hasta los modernos conceptos de la Física Nuclear y los Quarks de la actualidad. 

Favor de  ver, estudiar y analizar  los siguientes videos:

Video 1: Historia de los modelos atómicos desde la antiguedad hasta los trabajos de Niels Bohr, Heisenberg y Luis de Broglie

Video 2: Estudio acerca de que la materia está formada por partículas pequeñisimas llamadas átomos con diferentes características según los distintos elementos. 

Video 3: Mecánica Cuántica, experimento de la doble rendija, interesante descripción didáctica  en la que se puede observar la teoría de Luis de Broglie acerca de la Naturaleza dual de la materia como partículas y como ondas. 

Video 4: Interesante descripción del modelo atómico de las partículas o quarks.

Video 5:  Descripción de los diferentes tipos de Partículas Físicas o Quarks.

Video 6: Protones, electrones, quarks. 

CLASE # 1

ACTIVIDADES Y TAREAS

En base a lo que se observó en los videos contestar el siguiente cuestionario y realizar las actividades solicitadas:

1. Favor de comprar un folder y por un lado del folder dibujar y explicar el modelo de los quarks y por el otro favor dibujar y explicar la historia y evolución de los conceptos de la estructura del átomo desde la antigüedad hasta la actualidad en una línea de tiempo. 

2. Explicar cuál modelo de estructura atómica está representado en la siguiente figura:

3. Explicar esta composición del neutrón y protón completa con todo y las imágenes de ' los resortitos retorcidos' o cuerdas.

4. Hacer una maqueta con las tres generaciones de la materia, los quarks y los leptones en 3D (basándose en el esquema que aparece aquí, la pueden hacer con cajitas :D) 

Explicar y describir c/u de las partículas que aparecen en la siguiente estructura de las tres generaciones de la materia, describiendo que son los Quarks, Leptones y Bosones, fotografiarla y explicarla, hacer un video o presentación en power point con las fotos de la maqueta y las explicaciones. 

5. Hacer unas maquetas con material reciclado  en la que se expliquen las diferencias entre los conceptos de Átomo, Isótopo y Ión sacar fotos y explicar en una presentación power point con contenido y descripción de conceptos, presentar en formato *.mp4

BIENVENIDA A CURSO DE INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA MÉDICA

 BIENVENIDA

CURSO DE INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA MÉDICA

AGOSTO-DICIEMBRE DE 2021

Hola alumnos, bienvenidos a este semestre, nuevamente el trabajo será a distancia debido a la contingencia del COVID, pero poco a poco nos hemos fortalecido y seguiremos aprendiendo y adaptándonos a los nuevos ambientes de aprendizaje virtual y a distancia, aceptemos el nuevo reto con esperanza y confianza de que saldremos nuevamente fortalecidos con esta nueva experiencia. 

La materia es un TEÓRICA  y en este caso su calificación será el 100% de lo que obtengan conmigo.

No se les olvide porfavor que tendrán que formar sus grupos en GOOGLE CHROME para lo de la entrega de evidencias y deberán formar su portafolio de EVIDENCIAS el cuál deberán subir al BLOG además de conservar un RESPALDO DEL MISMO para en caso de ser necesario.

Los formatos de entrega de las actividades son de tipo LIBRE, nos adaptamos a lo que ustedes tengan a la mano, sólo les pido por favor evitar archivos comprimidos *.zip o *.roar porque hemos tenido problemas serios con ese tipo de formatos, de preferencia usar formato *.pdf, *.mp4, fotografías digitales y otros formatos más sencillos de usar.

En este espacio aparecerán las CLASES A DISTANCIA, el material que aparezca aquí deberá ser estudiado y analizado por ustedes en una o varias sesiones, para cualquier duda al respecto estoy a sus ordenes en mi email, se impartirán un promedio de 5 CLASES MAGISTRALES por cada período departamental y al final de cada una de ellas aparecerá una sección de TAREAS Y ACTIVDADES a realizar por ustedes, cada una de ellas tendrá un valor de 2 puntos, así por cada CLASE obtendrán una calificación máxima de 10, y como serán aproximadamente 5 CLASES por período entonces ustedes tendrán que realizar un promedio de 25 actividades distintas por período las cuales serán revisadas, evaluadas y promediadas para obtener su resultado de cada parcial en este TALLER, muchas de estas actividades son esquemas mentales y otros productos de aprendizaje por lo cuál les sugiero realizarlas conforme van avanzando las clases para evitar que se acumule el trabajo al final.

Las fechas límite para recibir estas actividades aparecen en la sección de FECHAS DE EXÁMENES y deben ser entregadas con PUNTUALIDAD para poder ser revisadas de forma apropiada y que ustedes sean debidamente informados de sus resultados antes de poder subirlas en la ESCUELA porque ésta no concede prórrogas.

Agradezco de antemano su atención al presente curso, espero que se diviertan en el mismo y obtengan el aprendizaje significativo esperado. Nuevamente les doy la más cordial BIENVENIDA a este curso.

La siguiente clase empezaremos con el CURSO de este semestre en esta misma sección.

Nuevamente les doy la más cordial BIENVENIDA a la materia de INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA MÉDICA, las clases empezarán en esta sección en la siguiente clase, espero disfruten y aprendan los contenidos de esta materia.

ACTIVIDAD DE BIENVENIDA

DINÁMICA GRUPAL

Hola alumnos, como actividad de bienvenida los invito a utilizar la sección de comentarios del BLOG y presentarse ustedes indicando, su nombre, edad, ubicación geográfica, y compartiendo con el resto de sus compañeros acerca de las ACTIVIDADES RECREATIVAS que están realizando en su casa durante su estancia forzosa debido a la PANDEMIA, algo divertido y agradable que compartir con el resto de sus compañeros de clase.

Yo voy a iniciar con una breve presentación de mi parte en la sección de COMENTARIOS y ustedes tienen que publicar cada uno la suya como un COMENTARIO ahí.