Biofísica Médica General

Tarjetas de vocabulario de la asignatura Biofísica Médica General basadas en el temario del primer curso de Medicina UB Clínic.

Modelo atómico de Rutherford

Modelo atómico según el cual los electrones orbitan alrededor del núcleo por interacciones eléctricas. Postula que una carga acelerada emite energía en forma de radiación electromagnética, aunque presentaba la limitación de no explicar por qué los espectros atómicos son discretos y no continuos.

Modelo atómico de Bohr

Interpretación atómica dada por Niels Bohr en 1913 que asigna valores discretos al radio $r_n$ y a la energía $E_n$ mediante el número cuántico $n$. Explica cuantitativamente el espectro del átomo de hidrógeno y la existencia de niveles discretos.

Energía de ligadura de un electrón

Energía mínima que se le debe proporcionar a un electrón para liberarlo de la atracción del núcleo, dejándolo libre con energía cinética $E_c = 0$. En el estado fundamental del hidrógeno equivale a $13.6View\text{eV}$.

Números cuánticos

Conjunto de cuatro valores $(n, l, m, s)$ que describen completamente el estado de un electrón: $n$ (nivel principal/tamaño), $l$ (subnivel/forma del orbital), $m$ (orientación espacial) y $s$ (spin/rotación del electrón).

Principio de exclusión de Pauli

Regla fundamental de la mecánica cuántica que establece que dentro de un mismo átomo no pueden existir dos electrones con los cuatro números cuánticos exactamente iguales.

Transmitancia ($T$)

Cociente adimensional entre la intensidad de la radiación electromagnética que atraviesa una muestra ($I$) y la intensidad del haz incidente ($I_0$), expresado como $T = \frac{I}{I_0}$.

Ley de Beer-Lambert

Ecuación $A = \frac{\text{d}E}{\text{d}E} = \tan(\theta) = \frac{I}{I_0}$ representada como $A = \beta \times \text{con}$ o $A = \rho \times C$. Para una solución homogénea expresa la absorbancia ($A$) como $A = \frac{\text{d}}{\text{d}x} = \text{absorbancia} = \beta \times \text{concentración}$, abreviada cuantitativamente como $A = \frac{\text{d}}{\text{d}x} \rightarrow A = \rho \times c \times L$.

Emisión estimulada (LÁSER)

Proceso físico clave del LÁSER donde un fotón incidente con una energía idéntica a la diferencia de niveles induce a un electrón excitado a bajar de nivel, liberando un fotón secundario coherente, amplificando la radiación.

Ley de Stefan-Boltzmann

Principio físico de la termografía expresado por la ecuación $E = e \times \rho \times A \times T^4$, que establece que la energía emitida por unidad de área de un cuerpo es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta ($T$).

Resonancia Magnética Nuclear (RMN)

Técnica de diagnóstico que utiliza campos magnéticos intensos y ondas de radiofrecuencia para alterar la orientación del spin de los protones (núcleos de hidrógeno), captando su señal de reemisión para obtener imágenes detalladas según la densidad de protones (DP) y los tiempos de relajación ($T_1$ y $T_2$).

Enlace de puente de hidrógeno

Interacción dipolo-dipolo fuerte entre un átomo muy electronegativo (O, N, F) y un átomo de hidrógeno unido covalentemente a otro átomo electronegativo, poseiendo una energía de enlace de $5$ a $10$ veces superior a la de una interacción dipolo-dipolo estándar.

Coeficiente de tensión superficial ($\rho$)

Constante de proporcionalidad dada por la relación de trabajo e energía $\text{d}E = \rho \times \text{d}S$, que determina la energía requerida para incrementar el área superficial ($\text{d}S$) en la interfaz de un líquido.

Defecto de masa ($\text{d}M$)

Diferencia entre la suma de las masas individuales de los nucleones separados y la masa real del núcleo ($\text{d}M = Z \times m_p + (A-Z) \times m_n - M$), liberada como energía de formación nuclear mediante $\text{d}E = \text{d}M \times c^2$.

Periodo de semidesintegración ($T$)

Tiempo necesario para que el número de núcleos radiactivos iniciales de una muestra se reduzca a la mitad, expresado mediante la relación inversa con la constante de desintegración $T = \frac{\tan(\theta)}{\rho} \rightarrow T = \frac{\text{ln}(2)}{\rho}$.

Efecto Bremsstrahlung (Radiación de frenado)

Interacción de un electrón libre acelerado con el campo eléctrico del núcleo atómico, provocando una desaceleración y desviación de su trayectoria con la consecuente emisión de un fotón de rayos X de espectro continuo.

Efecto Fotoeléctrico

Proceso de interacción fotón-materia en el cual un fotón cede toda su energía a un electrón interno de un átomo, ionizándolo y desapareciendo por completo en la interacción.

Efecto Compton

Dispersión inelástica de un fotón por la interacción con un electrón de capa externa; el fotón cede parte de su energía y sale desviado con una longitud de onda mayor ($h\nu'$) mientras el electrón resulta expulsado.

Materialización (Producción de pares)

Interacción fotónica donde un fotón de muy alta energía ($h\nu \rightleftharpoons 1.022\text{ MeV}$) se convierte totalmente en un par electrón-positrón ($e^- / e^+$) al interaccionar con el campo de un núcleo.

Ley de atenuación fotónica

Ecuación $N = N_0 \times e^{-\rho x}$ que expresa la reducción exponencial del número de fotones de un haz al atravesar una distancia o grosor $x$ en un medio con coeficiente atenuante lineal $\rho$.

Gray ($\text{Gy}$)

Unidad de medida del Sistema Internacional para la dosis absorbida de radiación ionizante, equivalente al depósito de un julio de energía por kilogramo de materia ($1\text{ Gy} = 1\text{ J/kg}$).

Radical libre

Especie química con un electrón desapareado altamente reactivo generada durante la radiólisis del agua (como $\text{HO}\times$ o $\text{H}\times$), capaz de inducir daños estructurales y modificaciones bioquímicas celulares.

Efecto estocástico

Efecto probabilístico de la radiación derivado de modificaciones génicas (mutaciones) sin dosis umbral fija, donde el riesgo de aparición aumenta proporcionalmente a la dosis pero la gravedad del efecto es independiente de esta.

Efecto determinista (no estocástico)

Efecto biológico provocado por la radiación que requiere superar una dosis umbral bien definida para manifestarse; su severidad o gravedad se incrementa a medida que aumenta la dosis absorbida.

PET (Tomografía por Emisión de Positrones)

Técnica de imagen molecular basada en la inyección de radiofármacos emisores de positrones (como la $^{18}\text{F-FDG}$); el positrón se aniquila con un electrón produciendo dos fotones gamma colineales de $511\text{ keV}$ detectados en coincidencia.

Sistema termodinámico abierto

Clasificación de un sistema termodinámico que intercambia libremente tanto materia como energía (trabajo y calor) con su entorno, sirviendo de modelo para los organismos vivos.

Primer principio de la termodinámica

Principio de conservación de la energía expresado por la ecuación $\text{d}U = Q - W$, que establece que la variación de energía interna de un sistema es igual al calor neto entregado menos el trabajo realizado.

Entalpía ($H$)

Función de estado extensible definida matemáticamente como $H = U + P \times V$, que mide el contenido calórico total intercambiado a presión constante.

Tasa metabólica basal (TMB)

Gasto energético mínimo por unidad de tiempo de un organismo en estado de reposo absoluto, ayuno previo y neutralidad térmica, que equivale típicamente a $1.2\text{ W/kg}$ en hombres y $1.1\text{ W/kg}$ en mujeres.

Energía libre de Gibbs ($\text{d}G$)

Función de estado dada por la relación $\text{d}G = \text{d}H - T \times \text{d}S$ que fija el criterio de espontaneidad a temperatura y presión constantes; una reacción es espontánea si $\text{d}G < 0$.

Potencial químico ($\rho$)

Magnitud intensiva expresada mediante $\rho = \rho_0 + R \times T \times \text{ln}(C)$ que representa la variación de la energía libre de Gibbs molar en función de la composición y concentración de una solución ideal.

Primera ley de Fick

Ley cuantitativa de la difusión expresada como $j = -D \times \frac{\text{d}C}{\text{d}x}$, indicando que el flujo difusivo por unidad de área ($j$) es proporcional al gradiente de concentración, moviéndose en sentido opuesto a este.

Presión osmótica ($\rho$)

Propiedad coligativa determinada por la ley de van 't Hoff $R \times T \times \text{d}C = \text{d}\rho$, equivalente a la presión hidrostática exacta necesaria para frenar el flujo neto de solvente a través de una membrana semipermeable.

Equilibrio de Nernst-Planck

Estado en el cual el flujo difusivo impulsado por un gradiente de concentración es igual y opuesto al flujo eléctrico causado por un gradiente de potencial, resultando en un flujo neto electrodifusivo nulo ($j = 0$).

Potencial de Nernst ($V^N$)

Diferencia de potencial elèctrico a través de una membrana que equilibra exactamente el gradiente de concentración de un ión específico, calculado mediante $V^N = -\frac{R \times T}{z \times F} \times \text{ln}\frac{C_i}{C_e}$.

Ley de Poiseuille

Ecuación que determina la caída de presión en un fluido viscoso que circula por un tubo cilíndrico de sección constante en flujo laminar: $\text{d}P = \frac{8 \times \rho \times L \times Q}{\rho \times R^4}$.

Ecuación de Goldman-Hodgkin-Katz

Expresión empleada para calcular el potencial de membrana en reposo ($V_m$) ponderando las concentraciones internas y externas y las permeabilidades relativas de los tres iones difusibles principales ($\text{K}^+$, $\text{Na}^+$, $\text{Cl}^-$).

Constante de longitud ($\rho$)

Distancia a lo largo de un axón en la cual un cambio de potencial generado localmente decae de forma pasiva hasta el $36\text{\%}$ de su valor máximo inicial, dada por la expresión $\rho = \frac{\text{d}}{\text{d}x} = \frac{\text{R}_m \times r}{2 \times \rho_a}$.

Tetrodotoxina (TTX)

Neurotoxina específica que bloquea selectivamente los canales de $\text{Na}^+$ dependientes de voltaje de la membrana celular, bloqueando la fase de despolarización e impidiendo la generación del potencial de acción.

Dióptrico equivalente del ojo

Modelo simplificado que reemplaza las múltiples superficies refractivas oculares por un único dióptrico esférico de convergencia fija con una potencia total aproximada de $67\text{ D}$ y una distancia focal de $19.9\text{ mm}$.

Miopía

Ametropía ocular caracterizada por un exceso de potencia refractiva o una longitud axial desproporcionadamente larga, proyectando la imagen de objetos lejanos por delante de la retina. Se corrige con lentes divergentes ($P < 0$).

Hipermetropía

Ametropía ocular en la que el ojo posee una potencia refractiva insuficiente para su tamaño, lo que ocasiona que las imágenes lejanas converjan teóricamente detrás de la retina; requiere corrección mediante lentes convergentes ($P > 0$).

Impedancia acústica ($Z$)

Resistencia que opone un medio a las ondas sonoras, definida cuantitativamente como el producto entre la densidad del medio y la velocidad de propagación del sonido ($Z = \rho \times v$).

Módulo de Young ($E$)

Constante de elasticidad longitudinal que representa la pendiente de la región lineal en la gráfica esfuerzo-deformación, definida por la relación $\rho = E \times \text{d}$, que cuantifica la rigidez mecánica de un teixido o material.