Balan Daniela Proiect Cercetare V2 [612197]

1
UNIVERSITATEA “POLITEHNICA” DIN BUCURESTI
FACULTATEA DE ELECTRONICA, TELECOMUNICATII SI TEHNOLOGIA
INFORMATIEI

PROIECT DE CERCETARE SI DOCUMENTARE

ERORI DETECTATE IN APARATURA MEDICALA

Coordonator Student: [anonimizat]

2
CUPRINS
Introducere
1. Traductoare
1.1 Traductoare fotoelectrice
1.2 Traductoare cu radiatii ionizante
2. Fotobiologie
2.1 Proprietati ondulatorii
2.2 Proprietati corpuscu lare
3. Radiatii neionizant
3.1 Efecte ale radiatiilor electromagnetice neionizante
3.2 Legile fotochimiei
3.3 Tratamente cu UV
3.4 Terapia cu radiatie LASER
3.5 Operatii cu LASER ale tumorilor
4. Dispozitive medicale
4.1 Pulsoximetrul
4.2 Citometrul
4.3 Refractometrul
4.4 RMN
4.5 Computer Tomograf
Concluzii
Bibliografie

3

Lista acronime:
FSC – Forward Scatter
SSC – Side Scatter
FL – Fluorescence

4

Lista figuri
Fig 1 – Radiatia electromagnetica
Fig 2 – Domeniile spectrului electromagnetic
Fig 3 – Pulsoximetru
Fig 4 – Dimensi unea si forma particulelor
Fig 5 – Granularitatea particulelor
Fig 6 – Intensitatea fluorescentei
Fig 7 – Refractometru
Fig 8 – Scaner RMN
Fig 9 – Instalatie de spectometrie RMN
Fig 10 – Reconstructia imaginii tomografice
Fig 11 – Rezolutia in tipurile de tesut
Fig 12 – Transformator de inalta tensiune

5
INTRODUCERE
Bioingineria medicală integrează principiile fizicii, chimiei, matematicii și pe cele inginerești
pentru studiul biologiei, medicinei, comportamentului sau sănătății. Bioingineria cree ază
concepte fundamentale și cunoștințe de la nivel molecular pînă la nivel sistemic și dezvoltă noi
produse biologice, materiale, procese, implanturi și produse informatice pentru prevenirea,
diagnosticul și tratamentul bolilor, pentru reabilitarea pacien tului și creșterea gradului de
sănătate.
Bioingineria sau ingineria medicală s -a consacrat recent ca o disciplină de sine stătătoare,
comparativ cu alte domenii inginerești; o asemenea evoluție este specifică domeniilor
interdisciplinare care reușesc să se desprindă de celelalte specializări deja cunoscute. O mare
parte din studiul bioingineriei constă în cercetare și dezvoltare într -un domeniu foarte larg de
subdomenii.
Aplicațiile bioinginerești principale includ realizarea de proteze biocompatibile, disp ozitive
medicale de diagnostic și tratament care variază de la echipamente clinice la microimplanturi,
echipamente imagistice cum ar fi RMN -urile, biotehnologie cum ar fi regenerarea și creștere de
țesuturi și medicamentele de biosinteză și sinteză.
Bioing ineria este un domeniu interdisciplinar care este influențat de diferite domenii inginerești
și medicale. Acest lucru este specific disciplinelor noi care au evoluat din aplicațiile extinse ale
altor discipline într -un domeniu de sine stătător. Mulțumită a cestei diversități, este tipic pentru
bioinginerie să -și îndrepte atenția către un anumit subdomeniu sau un grup de subdomenii care
sunt conectate între ele.
Biotehnologia este des considerat un termen ambiguu, câteodată folosit ca un termen similar cu
bioingineria medicală; totuși acest termen denotă produse specifice care folosesc „sisteme
biologice, organisme vii sau microorganisme”. Chiar și anumite dispozitive medicale complexe
pot fi încadrate în această arie a biotehnologiei dacă la baza princiupiulu i lor de funcționare stă
folosirea unor astfel de sisteme biologice. Biofarmaceuticele (de exemplu vaccinurile), ingineria
genetică și anumite aplicații din agricultură sunt unele din principalele subdomenii ale
biotehnologiei.
Farmaceuticele au legătură c u biotehnologia prin două căi indirecte: 1) anumite produse se
încadrează în ambele domenii de activitate (biofarmaceuticele, antibioticele de biosinteză) și 2)
împreună formează aria de bioinginerie medicală care nu se bazează pe dispozitive medicale.
Ingineria tisulară este o componentă majoră a Biotehnologiei. Unul dintre rolurile ingineriei
tisulare este de a crea organe artificiale (folosind materiale biocompatibile) pentru pacienții care
au nevoie de transplant de organe. Bioinginerii cercetează noi m etode de a crea astfel de organe.
Cercetătorii au reușit să crească mandibule și trahei cu structuri asemănătoare cu cele biologice
naturale din celule stem umane. De asemenea vezici urinare artificiale au fost crescute în
laboratoare și transplantate cu s ucces pacienților. Organele bioartificiale care folosesc atât

6
componente sintetice cât și biologice reprezintă un subiect de cercetare, cum ar fi dispozitivele
care facilitează funcția hepatică prin folosirea celulelor hepatice într -un bioreactor artificia l.
Ingineria genetică, recombinarea ADN, modificarea/manipularea genetică și separarea genelor
sunt termeni folosiți pentru a descrie modificările posibile asupra genelor unui organism.
Ingineria genetică este diferită de formele tradiționale de modificare a structurii genetice, unde
genele organismului erau manipulate indirect. Ingineria genetică folosește tehnici de clonare și
transformare moleculară pentru a schimba structura și caracteristicile genelor în mod direct.
Tehnicile de inginerie genetică sunt folosite cu succes în numeroase aplicații. Câteva exemple
sunt: îmbunătățirea tehnologiilor de realizare a recoltelor, obținerea insulinei sintetice folosind
bacterii modificate genetic, obținerea eritropoietinei în celulele ovariene la hamsteri și
modifi carea genetică a șoarecilor de laborator pentru a simula cancerul pentru cercetare.
Ingineria neuronală este o disciplină care folosește tehnici inginerești pentru a înțelege,a repara, a
înlocui sau îmbunătăți sistemul neuronal. Bioinginerii care lucrează în acest domeniu sunt
calificați special pentru a rezolva problemele care apar la interfața țesut neuronal -structuri
artificiale.
Ingineria farmaceutică este considerată atât o ramură a bioingineriei medicale cât și o ramură a
ingineriei chimice; în pract ică, este considerată un subdomeniu hibrid (așa cum sunt multe din
domeniile bioingineriei medicale). În afară obținerea de produsele farmaceutice care folosesc în
mod direct substanțe biologic active, chiar și obținerea de medicamente de sinteză necesită
cunoștințe din bioinginerie având în vedere interacțiunile fiziologile care le provoacă folosirea
unor astfel de medicamente.
Imagistica medicală este un subdomeniu important al dispozitivelor medicale. Rolul acestui
domeniu este de a permite investigarea directă și indirectă a organelor care nu sunt vizibile
ochiului uman, realizând o analiză a dimensiunilor acestora și a localizării lor în organism.
Imagistica medicală presupune folosirea ultrasunetelor, magnetismului, radiațiilor UV și
infraroșu, razelor X, microunde și a altor tehnici.

7
Cap 1. TRADUCTOARE
Traductorul reprezinta un dispozitiv care realizeaza transformarea unei marimi intr -o alta marime
de care aceasta difera cantitativ sau calitativ. Functionarea acestuia se bazeaza pe o lege fizi ca.
Rolul traductorului este de a transforma o marime in alta astfel incat sa fie usurat procedeul de
masurare. Legatura intre marimile de intrare si cele de iesire trebuie sa fie una precisa.
Cerintele care se impun traductoarelor:
♦ sa aiba o siguranta r idicata in exploatare
♦ sa realizeze prelucrarea primara a informatiei
♦ utilizarea acestuia sa nu modifice marimea masurata
♦ sa furnizeze un semnal mare la iesire
♦ sa aiba o precizie ridicata
♦ sa suporte o suprasarcina fara defectiuni
♦ sa fie imun la perturbatii
♦ sa permita reglarea sensibilitatii
♦ sa se poate adapta in locuri greu de amplasat
♦ sa aiba o masa mica si sa fie rigid
♦ sa aiba conexiuni simpre la intrare/iesire
♦ sa respecte regulile de protectie a muncii
♦ sa aiba un pret scazut
♦ sa f ie rezistent la socuri
In functie de pozitia pe care o ocupa pe lantul de transmitere al informatiei, un traductor poate fi
de trei feluri:
♦ traductor de intrare – cu rolul in a prelua informatia de la cel care efectueaza masuratoarea
♦ traductor intermed iar – cu rolul de a realiza transformari ale energiei purtatoare de informatie
asfel incat sa se asigure performante ridicate ale masuratorilor
♦ traductor de iesire – care realizeaza adaptarea lantului de masurare la sistemul de utilizare a
informatiei.

1.1 Traductoare fotoelectrice
Traductoarele fotoelectrice transformă semnalele luminoase în semnale electrice. Din această
categorie de traductoare fac parte celula fotoelectrică, fotomultiplicatorul, fotorezistențele,

8
fotodiodele, fototranzistoarele și f otoelementele. Traductoarele fotoelectrice pot fi întâlnite în
componența unor dispozitive complexe, utilizate în imagistica medicală.
Celula fotoelectrică funcționează pe baza efectului fotoelectric. Efectul fotoelectric constă în
apariția sau variația un ui curent electric într -un circuit sub acțiunea radiațiilor luminoase care cad
pe unul din elementele ce compun acel circuit. În varianta ei cea mai simplă, celula fotoelectrică
constă dintr -o incintă de sticlă, de formă sferică, vidată, în care se află ce i doi electrozi c onectați
la un circuit exterior.
Catodul este reprezentat de un strat de metal fotosensibil (de regulă un metal alcalin – potasiu,
cesiu, aliaj de potasiu -cesiu, cadmiu etc.) depus pe o parte a peretelui interior al incintei. Prin
ilumin are, fotocatodul emite, în toate direcțiile, electroni care sunt captați de anod, astfel încât în
circuitul exterior va apărea un curent electric. Prin aplicarea unei diferențe de potențial (asigurată
de o sursă exterioară) între electrozi, la o anumită v aloare a tensiunii aplicate, toți electronii
emiși de fotocatod vor intra în circuitul exterior. Curentul fotoelectric intră în regimul de
saturație, astfel încât se poate asigura proporționalitatea curentului cu fluxul luminos care cade
pe catod.
Fotomult iplicatorul, spre doesebire de celula fotoelectrică, are interpus între fotocatod și anod un
dispozitiv de multiplicare a electronilor, constituit dintr -o serie de electrozi intermediari, numiți
dinode (figura). Prin lovirea primei dinode de către un elect ron emis de fotocatod, vor fi smulși
alți electroni. La rândul lor, acești electroni vor smulge, fiecare, alți electroni di n dinoda
următoare ș.a.m.d.
Diodele sunt conectate la potențiale crescătoare, astfel încât, între doi electrozi succesivi,
particul ele vor fi accelerate și, prin creșterea energiei lor cinetice, vor fi capabile să smulgă unor
număr de electroni din ce în ce mai mare. Va rezulta un efect de multiplicare (1010) și electronii
emiși din ultima dinodă vor fi culeși pe anod, unde vor da naș tere unui puls electric foarte scurt
(10-8 s). Acest puls va fi înregistrat de un dispozitiv electronic, înserat într -o instalație cu un
grad de complexitate mai mic sau mai mare, în funcție de scopul în care se utilizează respectivul
sistem de traducere a semnalului luminos în semnal electric.
Fotorezistențele sunt semiconductori care își modifică rezistența electrică proporțional cu fluxul
luminos care cade pe ele. Pentru a deveni traductori fotoelectrici, fotorezistențele trebuie incluse
într-un circui t electric prevăzut cu sursă de curent continuu și cu ampermetru destinat măsurării
curentului care trece prin fotorezistență. Fotorezistențele sunt sensibile la o gamă largă de
frecvențe ale radiațiilor electromagnetice, de la radiațiile infraroșii până l a radiațiile X.
În cazul fotodiodelor și fototranzistoarelor, curentul electric se obține prin iluminarea
joncțiunilor dintre semiconductori. Ele trebuie, de asemnea, să fie inserate într -un circuit electric
prevăzut cu o sursă exterioară de alimentare cu curent continuu.

9
Fotoelementele (celule fotovoltaice sau celule cu strat de baraj)(figura) sunt dispozitive
fotoelectrice care nu au nevoie de o sursă exterioară de curent pentru a funcționa. La iluminare,
între electrozii fotoelementului ia naștere o dif erență de potențial care poate fi măsurată cu un
voltmetru.
Un asemenea fotoelement este cel cu oxid cupros (Cu2O). Pe o placă de Cu, care reprezintă unul
dintre electrozi, se aplică un strat subțire de oxid cupros, iar peste acesta un strat de Au foarte
subțire, transparent pentru lumină. Stratul de Au constituie al doilea electrod. Iluminând stratul
de Cu2O (prin stratul transparent de Au), acesta va emite fotoelectroni care se deplasează spre
stratul de Cu. Stratul de baraj este stratul de contact dint re Cu2O și Cu care permite trecerea
electronilor într -un singur sens (efect de redresare). Prin unirea capetelor celor doi electrozi cu
un fir conductor, în circuit apare un curent electric măsurabil. Un fotoelement care funcționează
în mod asemănător este celula cu seleniu.

1.2 Traductoare pentru radiatii ionizante
Fotodozimetrul este un dispozitiv ce foloseste proprietatea radiatiilor ionizante de a impresiona
pelicula fotografica. Acesta este compus dintr -o caseta cu placate si un film fotografic. Caset a
are placute de aluminiu (care retin radiatiile alfa si beta), placute de cupru (care retin radiatiile
beta mediu) si placute de plumb (care retin toate radiatiile alfa si beta). Dupa developare, filmul
se citeste cu ajutorul unui aparat ce estimeaza expu nerea.

1.3 Traductoare de radiatii nucleare
Traductorul de radiatii nucleare are rolul de a converti particulele incidente de pe suprafata sa
active intr -un semnal electric sub forma de impulsuri. In functie de modul de interactiune a
radiatiei cu partea active a dispozitivului, se disting doua tipuri de traductoare: traductoare cu
ionizare directa si traductoare cu ionizare indirecta.
Principalele caracteristici ale traductoarelor de radiatii nucleare sunt:
♦ viteza de numarare, care este egala cu raportu l dintre numarul total de impulsuri si timpul de
masurare
♦ puterea de rezolutie, care este egala cu numarul de impulsuri de iesire in unitatea de timp
♦ amplitudinea impulsului de iesire
♦ eficacitatea, egala cu raportul dintre numarul de particule care d au impulsuri la iesire si totalul
particulelor indicente

10
♦ selectivitatea fata deradiatie
♦ sensibilitatea traductorului

1.4 Traductoare cu reactie
Exista anumite traductoare care produc perturbarea valorilor masurate atunci cand sunt conectate
in circuit ul de masurare. Reducerea actiunii traductorului asupra celui care realizeaza
masuratoarea se face prin utilizarea traductoarelor cu reactie.
In timpul masurarii presiunii dintr -o incinta cu ajutorul unui traductor cu membrane elastice, se
produce masurare a volumului total si scaderea presiunii datorita deformarii acesteia. Se foloseste
astfel un dispozitiv auxiliar care actioneaza asupra membrane cu o forta pentru a o readuce in
pozitie normal si pentru a elimina sursa de erori. Exista si avantaje in utili zarea acestor
traductoare:
♦ reducerea consumului de energie ca la realizatorul masuratorii
♦ liniarizarea caracteristicilor
♦ obtinerea unor semnale de iesire mari
♦ cresterea benzii de frecventa
Datorita cresterii complezitatii, nu se poate spune ca ast fel de dispositive sunt ce le mai des
utilizate. De asemenea, si preturile de productie ale acestora sunt mai mari.

1.5 Traductoare numerice
Traductoarele numerice genereaza la iesire o marime direct sub forma numerica, ce poate fi
obtinuta cu ajutorul tr aductoarelor analogice cu marime de iesire electrica prin intermediul unor
circuite de prelucrare special, cum sunt convertoarele analog/numerice.
Tot in aceasta categorie gasim si traductoarele cu impulsuri care permit masurarea unor marimi
dependente de timp. Acestea pot fi cu obturarea unui fascicul luminous sau cu marcarea
masurandului. Mai intalnim si traductoarele rezonante, de exemplu traductoarele piezoelectrice,
in care masurandul provoaca modificari ale frecventei de rezonanta.

1.6 Traductoare i ntegrate

11
Aceste dispositive au in componenta lor atat traductorul propriu -zis, cat si circuitele de
conditionare a semnalului si de procesare a acestuia. Ele au la baza evolutia microelectronicii si
sunt realizate folosind siliciul ca material de baza.

1.7 Traductoare inteligente
In aceasta categorie gasim traductorul integrat si elementele de prelucrare care facposibila
utilizarea semnalului de iesire direct de la sistemele informatizate. Ele includ un microprocesor si
o interfata de comunicatii.
Micro procesorul are rolul de a gestiona achizitia datelor si de a efectua corectiile datorate altor
marimi. Traductorul mai cuprinde o memorie unde sunt stocate programele si alte informatiice
nu pot fi modificate, o memorie RAM, un amplificator, un multiplexor , un convertor
analog/numeric si un circuit de esantionare si memorare.
Un traductor inteligent reprezinta un ansamblu de traductoare integrate, unul principal si altele
secundare. Cele din urma au rolul de a prelua marimile ce influenteaza masurarea si c are vor
putea fi folosite pentru corectii.

Cap 2. FOTOBIOLOGIE
Radiatia este un transport de energie de catre unde electroma gnetice sau particule material.
Radiatia electromagnetica este o unda cu doua componente: campul electric (E) si campul
magnetic (B). Cele doua campuri oscileaza in timp si spatiu, fiecare pe o directive perpendicular
pe directia de propagare a undei si perpendicular unul pe celalalt.

12
Un camp electric oscilatoriu genereaza un camp magnetic oscilatoriu si invers. In acest fel de
creeaza o unda care se propaga de la sine in spatiu si anume unda electromagnetica. Radiatia
electromagnetica prezinta atat proprietati ondulatorii, specifice undelor, cat si proprietati
corpusculare, specifice particulelor material e. Aceste caracter istici se pot observa separate:
♦ Proprietatile ondulatorii apar atunci cand unda este masurata pe distante si timpi relativ mari
♦ Proprietatile corpusculare se manifesta atunci cand se masoara distante mici si timpi scurti de
interactie.

Fig 1 – Radiat ia electromagnetica

2.1 Proprietati ondulatorii:
1. Frecventa – reprezinta numarul de oscalatii complete efectuate de campul electric in
unitatea de timp
2. Perioada de oscilatie – reprezinta timpul in care se efectueaza o oscilatie complete
3. Lungimea de unda – reprezinta distanta intre doua maxime successive sau distanta
parcursa intr -o perioada de oscilatie
4. Viteza de propagare – reprezinta viteza cu care se propaga frontal undei
electromagnetice; in vid, radiatiile electromagnetice se propaga cu aceeasi viteza fata de
oricre sistem de referinta (viteza luminii); atunci cand unda electromagnetica trece dintr –

13
un mediu in altul, frecventa ramane aceeasi, insa viteza se modifica, de aici rezultand si
modificarea lungimii de unda.

2.2 Proprietati corpusculare:
Radia tia electromagnetica este un ansamblu de particule/corpusculi numite fotoni. Acestia se
deplaseaza intotdeauna cu aceeasi viteza, egala cu viteza luminii in vid. Un foton mai poarta
denumirea de cuanta de energie. Intr -o unda electromagnetica mono cromatica , avand o singura
frecventa , toti fotonii au aceeasi energie E, ce depinde de frecventa radiatiei.
In general, o unda electromagnetica reprezinta o suprapunere de mai multe unde
electromagnetice, care pot avea diferite frecvente. Aceasta este caracterizata de spectrul
frecventelor, adica de totalitatea frecventelor diferitelor unde care compun unda rezultanta.
Fiecarei frecvente ii corespunde o anumita lungime de unda, de aceea se mai poate folosi
spectrul lungimilor de unda.
Spectrul electromagnetic cupri nde totalitatea frecventelor posibile ale undelor electromagnetice.
In intervalul cuprins intre o valoare minima si una maxima, frecventa poate lua orice valoare,
adica spectrul electromagnetic este continuu.
Cele mai joase frecvente si energii le au undel e radio extreme de lungi, deoarece acestea se
incadreaza la valori de ordinul a 10.000km, iar frecventa de ordinul a 30Hz. In schimb, radiatiile
gamma au cea mai mare frecventa si energie, mai exact pot atinge frecvente de aproximativ
10^24Hz si lungimi de unda mai mici de 10^( -14)m.
Lumina acopera cea mai mica parte a spectrului radiatiilor electromagnetice, numita spectrul
vizibil s au domeniul vizibil. Soarele si alte stele asemanatoare lui emit cel mai puternic radiatii
electromagnetice vizibile, care co mpun lumina si care pot fi percepute de ochiul uman. Spectrul
vizibil contine frecvente intre aproximatic 405THz (rosu) si 790THz(violet). In vid, radiatiile
vizibile au lungimi de unda cuprinse intre aproximativ 380nm (violet) si 740nm (rosu). Intr -un
mediu oarecare, culoarea este data de frecventa undei.

14

Fig 2 – Domeniile spectrului electromagnetic
Un atom neutru in stare fundamentala are energie minima. Atunci cand interactioneaza cu o unda
electromagnetica, atomul poate absorbi energie de la acesta, tracand pe un nivel superior de
energie. Daca atomul nu a pierdut niciun electron, spumen ca atomul este intr -o stare excitata.
Daca insa radiatia a cedat suficienta energie pentru a scoate un electron din atom, atunci se
produce ionizarea, rezultand un at om ionizat (incarcat electric) si un electron liber.
Radiatia electromagnetica poate fi emisa sau absorbita de electronii din molecule sau atomi. In
urma procesului de emisie/absorbtie, electronii trec de pe un nivel de energie pe altul. Aceste
nivele sun t discrete, dispuse in trepte: electronii nu pot ceda sau absorbi decat anumite cantitati
precise de energie.
Spectrul de emisie sau absorbtie al unui atom sau molecula va contine deci numai anumite
frecvente. La moleculele organice extreme de complexe, u nele nivele energetice ale diferitilor
atomi component pot sa se intrepatrunda, dand nastere unor benzi spectrale, ce reprezinta
subdomenii continue ale spectrului moleculei.

15
2.3 Efecte bi ologice ale radiatiilor vizibile
Cel mai important efect biologic a l luminii vizibile este fotosinteza. Aceasta reprezinta conversia
energiei radiante in energie chimica, cea din urma fiind necesara reactiilor de sinteza ale
moleculelor. Captarea energiei radiante are loc in cloroplastele din celulele plantelor verzi, und e
electronii pigmentilor clorofilieni si ai celor carotenoizi sunt ridicati pe nivele superioare de
energie.
Revenirea electronilor pe nivele fundamentale se realizeara in trepte de -a lungul lantului
transportor. Un alt fenomen ce are loc este fotorecepti a cu ajutorul pigmentilor rodopsinici,
fenomen ce are loc in receptorii vizuali, adica celulele cu bastonas si in cele cu conuri.

2.4 Efecte biologice ale radiatiilor UV
Radiatiile UV se impart in trei domenii: A, B si C. Energia fotonilor ultravioletelo r este de 3 -7eV
nu indeajuns de mare pentru a putea ioniza atomii si moleculele, dar destul pentru a putea rupe
legaturi chimice si pentru a promova reactii fotochimice.
Printre reactii se poate aminti:
♦ Producerea de eritem – arsuri tegumentare, cauzate de ultraviolet cu lungimi de unda cuprinse
intre 290 -320nm
♦ Formarea de vitamina D – antirahitica, cauzata de iradierea cu ultraviolete cu lungimi de unda
de 280 nm
♦ Dimerizarea unor perechi de baze azotate si a timinei – acest fapt duce la sudura lantu rilor de
AND in punctele in care doua timine stau fata in fata
♦ Formarea de ozon in straturile superioare ale atmosferei.

Cap 3. RADIATII NEIONIZANTE
Radiatiile ionizante au suf icienta energie pentru a scoate electroni din atomi sau molecule,
produca nd astfel ionizari in mediul iradiant. Energia radiatiei care produce o ionizare trebuie sa
fie mai mare sau egala cu energia de legatura in atomul sau molacula respective a electronului
eliberat. Radiatiile care au o energie mai mica de 10 eV nu pot produ ce ioniari in materie si se
numesc radiatii neionizante. Lungimea de unda a acestora este mai mare sau egala cu 120 nm.

16
Radiatiile electromagnetice din cea mai mare parte a domeniului UV, din tot domeniul vizibil si
infrarosu, microundele si undele radio sunt radiatii neionizante. In momentul in care radiatiile
electromagnetice traverseaza un material, acestea cedeaza energie atomilor si moleculelor
acestuia. Astfel, pot avea loc:
♦ Cresterea energiei de agitatie termica a atomilor si moleculelor
♦ Ionizar i si excitari ale atomilor si moleculelor

3.1 Efecte ale radiatiilor electromagnetice neionizante:
♦ Prin cresterea energiilor de rotatie si vibratie ale moleculelor se produce incalzirea substantei.
Exemple: undele utilizate in telecomunicatii, microundele, radiatia din domeniul IR care produce
incalzire locala.
♦ Radiatiile infrarosii pot mari numai energiile de vibratie si rotatie ale moleculelor, in timp ce
radiatiile ultraviolet pot mari toate tipurile de energie
♦ Radiatia poate sa cedeze energie electro nilor periferici ai atomilor si moleculelor, iar prin acest
transfer se produce excitarea atomilor si moleculelor
♦ Dezexcitarea poate fi de doua feluri: radiativa, atunci cand atomul sau molecula revine in
starea fundamentala prin emisie de radiatie elect romagnetica si neradiativa, atunci cand atomul
sau molecula revine in starea fundamental fie prin transferal energiei de excitare a unui alt
atom/molecula, fie prin cresterea energiei vibrationale.
Dezexcitarea radiativa este numita si fluorescent. Absorbt ia fotonului este urmata de emisia unui
foton cu o lungime de unda mai mare sau egala cea a fotonului absorbit.
Exista doua tipuri de fotoluminescenta:
♦ Fluorescenta, adica reemisia din starea singlet
♦ Fosforescenta, adica reemisia din starea triplet
Atunci cand lungimea de unda in reemisie este egala cu cea a fotonului absorbit, fluorescent se
numeste de rezonanta. Durata fluorescentei este foarte mica , de ordinul a 10 ns. In fosforescenta
emisia continua un timp mai lug dupa incetarea excitarii.
In unele cazuri excitarea unor anumite tipuri de molecule determina cresterea reactivitatii
chimice a acestora si producerea unor reactii fotochimice: izomeri zari, reprezentate prin
rearanjari interne ale moleculei sau polimerizari, reprezentate prin combinari intre molecule sau
fotosensibilizari.

17
♦ Fotoconversia, proces in urma caruia are loc transformarea energiei luminoase in energie
chimica
♦ Fotodetectia, in timpul careia energia luminoasa este considerata semnal informatic ce ajuta la
incadrarea si orientarea organismelor in mediu .

3.2 Legil e fotochimiei:
1. Legea Grotthus -Draper: Pentru a se putea produce reactia fotochimica, molecula treuie sa
absoarba radiatie
2. Legea Stark -Einstein: Pentru o molecula care poate participa la o reactive fotochimica in
urma absorbtiei unui foton exista o probaili tate mai mica de 100% de a se produce reactia
fotochimica. In cazul in care reactia fotochimica are loc, molecula fotoexcitata a fost
produsa prin absorbtia unui singur foton
Soarele este cea mai importanta sursa naturala de radiatii ultraviolete. Surse ar tificiale sunt
lampile germicide, lampile cu vapori de mercur, cu halogen, cu descarcari electrice sub tensiune
inalta, sursele incandescente sau fluorescente, precum si unele surse laser.
Radiatiile UV neionizate pot produce ruperi de legaturi chimice mol eculare si pot induce reactii
fotochimice. Efectele biologice ale iradierii cu ultraviolet depind de lungimea de unda si de
timpul de expunere.
Lampile germicide emit radiatie UVC. Aceasta induce dimerizarea unor perechi de baze azotate
ale ADN -ului cu su dura lanturilor de ADN in locul respective. Ca urmare, transcrierea genetica,
adica copierea informatiei de pe ADN pe ARN este blocata, determinand oprirea diviziunii
celulare si in final moartea celulara.
Pe langa reactiile de dimerizare, radiatiile UVC mai pot induce si alt e efecte asupra moleculei de
ADN : ruperea unor legaturi chimice, hidratarea bazelor piramidinice, ruperea unei cat ene ADN
precum si formarea unor legaturi cu proteinele. La om, radiatiile UVC sunt absorbite de statul
mare de celule moa rte ale epidermei. Supraexpunerile accidentale la UVC pot produce inflamatii
si arsuri ale corneei, precum si arsuri severe ale fetei.
Radiatiile UVB sunt cea mai distructiva forma a radiatiilor ultraviolet deoarece au suficienta
energie pentru a produce leziuni in ADN prin reactii fotochimice si nu sunt complet absorbite in
atmosfera. Exista insa si efecte nocive ale UVB: arsuri tegumentare, cataracta sau cancer al
pielii.
Radiatiile UVA sunt absorbite foarte putin in atmosfera, iar ca efect primar aminti m pigmentarea
pielii. Supraexpunerea la UVA induce imbatranirea precoce a pielii, determina aparitia cataractei

18
si afecteaza grav sistemul imunitar. Majoritatea lampilor utilizate in fototerapie, precum si cele
folosite pentru bronzare artificiala sunt lam pi de UVA.
Efectele fotochimice ale radiatiilor ultraviolet pot fi amplificate de unele medicamente, precum
si de unele component ale produselor cosmice. Protectia fata de ultraviolet este asigurata de
imbracaminte, material din sticla speciala, materiale acrilice si materiale plastic. Lotiunile de
soare ofera protective relative redusa fata de ultraviolete.

3.3 Tratamente cu UV
Fototerapia: se utilizeaza in tratamentul unor afectiuni ale pielii, unde se expune zona afectata a
pielii la radiatii ultaviole te, pentru un interval de timp bine precizat. In timpul tratamentului,
restul suprafetei pielii este protezat cu imbracaminte de protective, iar pacientul poarta ochelari
de protective. In anumite cazuri, este expus intregul organism intr -o camera speciala de expunere
UV sau se folosesc dispositive de dimensiuni mici, manevrate manual, in cazul expunerii unor
portiuni mici ale pielii.
Majoritatea persoanelor utilizeaza fototerapia pentru a trata afectiunile sezoniere reprezentate
prin depresii din cauza red ucerii luminii solare in anumite anotimpuri. Astfel, starea acestora se
amelioreaza dupa fototerapie. Cel mai eficient moment de utilizare al acestui remediu este
dimineata, acesta fiiun un procedeu simplu si de efect.
Fototerapia poate fi utilizata si i mpreuna cu aplicarea unui agent topic fotosensibilizator, care in
urma absorbtiei radiatiilor UV contribuie la limitarea metabolismului anormal al pielii. In
general tratamentul UV se completeaza cu administrarea de agenti sistemici, cum sunt unele
medicam ente sau derivati ai vitaminei A.
Chimiofototerapia: consta in ingerarea, aplicarea topica sau bai cu psoralen, urmate de expunere
la radiatii UVA. Psoralenii sunt agenti fotosensibilizatori, ce actioneaza asupra celulelor
anormale ale pielii. Comparativ c u fototerapia, utilizarea psoralenilor in chimioterapie permite
utilizarea unei doze mai mici de radiatii UV. Inaintea tratamentului se determina doza fototoxica
minima, adica doza minima de UVA care produce inrosirea uniforma a pielii dupa 72h de
expunere .
Fototerapia :
♦ Terapia cu radiatie LASER
♦ Componentele unui LASER
♦ Interactia radiatiei LASER cu tesutul
♦ Operatii cu LASER ale tumorilor

19
Iradierea corpului cu radiatii electromagnetice neionizante ( radiatii IR, vizibile si UV), efectuata
in asa numitele bai de soar e sau bai de lumina are efecte terapeutice in unele afectiuni generale,
dereglari ale echilibrului hidromineral, boli de piele, etc.

3.4 Terapia cu radiatie LASER:
Un LASER este o sursa optic ace emite fotoni intr -un fascicul coherent de radiatii
electr omagnetice. Fasciculul este aproape monochromatic, foarte intens si ingust, unidirectional.
Radiatia acestuia este una polarizata. Sper deosebire de LASER, sursele obisnuite de lumina emit
in toate directiile radiatie necoerenta, nepolarizata si cu un spec tru larg de lungimi de unda.
LASER -ul este format dintr -un mediu active, o sursa de pompaj, doua oglinzi, una din ele fiind
partial si fasciculul de fotoni. Mediul laser activ este un material care produce amplificare optica.
Aceasta se realizeaza prin em isie stimulate: o mare parte din moleculele sau atomii materialului
sunt stimulati de sursa de pompaj sa treaca pe un nivel superior de energie. Dupa un anumit timp,
atomii aflati in stare excitata incep sa emita fotoni, revenind astfel pe nivelul energeti c anterior,
corespunzator starii fundamentale. Acest proces poarta denumirea de emisie spontana.
Oricare din acesti fotoni emisi spontan poate sa fie absorbit de un atom ramas in stare
fundamental sau poate sa perturbe atomul excitat, fara a -i ceda energi e. Deoarece o stare excitata
este instabila, aceasta perturbare determina tranzitia atomului excitat la starea fundamental, prin
emisia unui foton avand aceeasi energie, directie si faza ca si fotonul incident. Acest proces se
numeste emisie stimulata.
O parte din fotonii emisi de atomii materialului sunt reflectati in interiorul mediului laser active
printr -un sistem special de oglinzi, putand stimula emisia altor fotoni. In acest fel, sunt emisi din
ce in ce mai multi fotoni, realizandu -se amplificarea op tica.
Sistemul de oglinzi in dispozitivul laser formeaza o cavitate optica rezonanta: geometria
sistemului de oglinzi este realizata astfel incat sa fie amplificate undele electromagnetice de o
anumita frecventa, mai exact frecventa de rezonanta a cavitat ii.
Acestea se reflecta de mai multe ori pe suprafata oglinzilor, iar prin compunerea tuturor undelor
respective in interiorul materialului laser se obtine o unda rezultanta cu aceeasi frecventa, dar si
intensitate mult mai mare.
In interiorul cavitatii o ptice rezonante, orice unda care se propaga perpendicular pe oglinzi si are
frecventa egala cu frecventa de rezonanta a cavitatii, intra in rezonanta cu cavitatea si va fi
amplificata. Fotonii emisi spontan au directii aleatoare. Undele care nu se propaga parallel cu axa
longitudinala a cavitatii rezonante nu sunt amplificate si nu sunt transmise in fasciculul laser.

20
Datorita proprietatilor emisiei stimulate, toate undele electromagnetice emise vor avea acelasi
plan de polarizare, deci radiatia laser este total polarizata. Oglinda partiala aflata la iesire relecta
doar o parte din fotoni , intre 20% si 60%, acestia revenind apoi in mediul laser si contribuind la
amplificarea optica. Restul fotonilor sunt emisi printr -o aperture a oglinzii, formand fasciculul
laser.
Mediul laser poate produce amplificare optica numai daca numarul atomilor in stare excitata din
material este mai mare decat numarul atomilor in stare fundamental. In acest caz spunem ca in
mediu s -a produs o inversie de populatii.
Exemple de med ii laser:
♦ Cristale dopate cu ioni ale elementelor rare, cum sunt iterbiu sau neodimiu sau ale unor metale,
ca titanul sau cromul
♦ Sticle dopate cu ioni laser active
♦ Semicondutori, cum sunt GaAs, GaN
♦ Gaze, ca amestecurile de heliu si neon, argon, azot, monoxid e de carbon, dioxid de carbon sau
vapori ale unor metale ca argintul sau cuprul
In mediul laser active inversia populatiilor se realizeaza prin pompaj optic. Sursa de energie
poate fi un current electric, lumina produsa de lampi cu descarcare in gaz, react ii chimice, fisiune
nucleara sau fascicule de electroni de mare energie.

3.5 Componentele unui LASER
Lumina este o forma de radiatie electromagnetica emisa atunci cand o parte din electronii care
orbiteaza in jurul nucleului unui atom cedeaza o parte din energia lor sub forma de fotoni.
Electronii se pot afla in anumite zone distincte localizate in jurul nucleului si emit energie atunci
cand parasesc o zo na exterioara cu energie ma re, apoi acestia revin la starea naturala, adica la o
energie mai mica si pe o orbita inferioara.
Lumina emisa de un aparat LASER are cateva caracteristici:
♦ Lumina nu se imprastie si are proprietatea de directionalitate, mai exact aceasta se propaga pe
distante mari cu o divergenta foarte mica si poate fi focalizata intr -un fascicul cu diametrul dorit
♦ Lumina este monocromatica si coerenta, facandu -l un dis pozitiv ideal pentru inregistrarea
informatiilor pe medii optice, dar si in utilizarea acesteia ca sursa pentru comunicatiile de date
prin mediu de fibra optica

21
Pentru ca radiatia electromagnetica din spectrul vizibil sa fie amplificata, LASER -ul foloseste
emisia stimulate. Atomii din mediul active (cristal cu rubin, gaz sau lichid) sunt excitati astfel
incat majoritatea se gasesc intr -o stare de energie superioara celei de la echilibru. Consecinta
cresterii energiei unui asemenea mediu active este emisia b rusca de lumina coerenta.
In componenta unui LASER se gasesc doua oglinzi, un mediu active si un dispozitiv care
realizeaza pompajul energetic al mediului activ. Acest mediu poate fi solid, gazos sau din
material semiconductor.

Majoritatea moleculelor din mediul adctiv se gasesc in starea fundamental. Pentru a genera raza
LASER este necesar ca dispozitivul care realizeaza pompajul energetic sa genereze o inversie de
populatie in mediul active, mai precis sa se formeze un cumul de atomi si molecule pe ne velel de
energie superioare starii fundamentale.
La momente aleatorii de timp,unii din acesti atomi revin in mod natural in starea fundamentala,
emitand o cuanta de lumina intr -o anumita directie. Aici are loc fenomenul de emisie spontana.
Mediul activ v a emite la inceput fotoni in toate directiile la momente aleatorii de timp. De
asemenea, se vor emite fotoni in mod paralel cu lungimea mediului activ. Procesul se va
multiplica in cascada, formandu -se astfel raze monocromatice si coerente.

22

3.7 Operatii cu LASER ale tumorilor
In general, terapia cu laser se aplica pentru a reduce sau distruge tumorile s uperficiale, pri efecte
termice. Terapia cu laser poate fi aplicata in majoritatea cazurilor cu scopul de a diminuadurerile
post-operatorii sau pentru fot ocoagularea vaselor de sange care hranesc tumora, limitand
cresterea si expansiunea celulelor tumorale.
Radiatia laser este administrata tesutului printr -un endoscop flexibil, la care sunt atasate fibrele
optice de transmisie. In terapia cancerului se uti lizeaza in special trei tipuri de lasere: cu dioxid
de carbon, cu argon si laserul NdYAG, folosit in general in tratamentul tumorilor unor organe
interne. Laserul cu argon este utilizat de asemenea in terapia fotodinamica pentru activarea
substantei fotose nsibilizatoare care distruge celulele tumorale.
Un astfel de dispozitiv mai poate fi utilizat eficient si in tratamentul formatiunilor tumorale
benigne de la nivelul pielii, din orice zona a corpului. Se poate folosi un LASER cutanat cu CO2

23
care permite r ezectia diferitelor tipuri de tumori, mai ales in zone dificile. In cazul tumorilor
beningne se poate utiliza vaporizarea laser a tumorii care va lasa o cicatrice minima.

Cap 4. DISPOZITIVE MEDICALE
4.1 Pulsoximetrul
Pulsoximetrul este un aparat non -invaziv cu care se masoara gradul de oxigenare sangvina, fara a
fi nevoie de prelevarea unei probe de sange de la pacient. De asemenea, acesta poate fi utiliza
pentru masurarea modificarilor volumului de sange, adica pulsul. Saturatia de oxigen este
defin ita ca si cantitatea de oxigen dizolvata in dange si are la baza detectia hemoglobinei
oxigenate si neoxigenate.
Principalele component ale unui pulsoximetru sunt:
1. Sistem compus din do i senzori: unul pentru puls si celalalt pentru saturatia de oxigen
2. Micro controller pentru procesarea semnalelor
3. Sistem de prindere
Dispozitivul este format dintr -un senzor care se aplica de obicei pe degetul aratator sau pe lobul
urechii. La copii, pulsoximetrul se aplica pe picior, intr -o zona mai sensibila. Sursa de lumina a
aparatului are doua LED -uri de lumina rosie si lumina infrarosie ce emit fascicule cu lungime de
unda de 600 -700nm, respectiv 850 -1000nm. Fasciculele strabat pielea si detecteaza semnalele
oscilante determinate de pulsurile sangelui arterial.
Avantajos es te faptul ca hemoglobin a din sange absoarbe lumina rosie, iar oxihemogrobina
absoarbe lumina intrarosie. Fotodetectorul atasat pe corpul pacientului este conectat la o unitate
de calcul ce masoara intensitatile celor doua LED -uri.
Procesorul calculeaza ra portul de absorbanta si determina saturatia de oxigen pentru fiecare puls
detectat. De asemenea, inregistreaza valorile atat pentru oxigen, cat si pentru puls. Aparatul
afiseaza procentul de hemoglobin saturate cu oxigen si genereaza un semnal sonor pentru fiecare
puls, apoi un grafic cu debitul de sange (pletismograma) trecut prin proba.

24
Fotodetectorul masoara cantitatea de lumina neabsorbita, ce provine de la cele doua LED -uri.
Inversand acest semnal, se obtine cantitatea de lumina absorbita de catre dege t. Semnalul obtinut
se imparte in doua componente: semnalul continuu, ce reprezinta absorbtia de la nivelul
tesuturilor si semnalul variabil, care este dat de sangele arterial pulsatoriu.
Defect: Pulsoximetrul nu poate sa realizeze o diferenta precisa intr e oxigenul molecular si
oxigenul din monoxidul de carbon, care creste in intoxicatia cu fum.

Fig 3 – Pulsoximetru

4.2 Citometrul :
Citometria in flux reprezinta o abordare tehnica noua, de mare complexitate, ce p ermite
determinarea simultana a mai multor parametric fizici si chimici caracteristici unei singure celule
aflate in miscare intr -un curent lichid.
Citometria in flux este o tehnica moderna, performanta si complexa de analiza celulara, care
permite masurat ori rapide, cu rezolutii superioare, separate pentru fiecare celula, incluzand acizii
nucleici, cromozomii, complexele imune sau organelle celulare, aflate in cadrul unor suspensii.
Asadar, pot fi facute analize multiparametrice simultane ale unui numar ma re de particule, ale
caror caracteristici au coeficienti mici de variatie .

25
Etapele citometriei in flux:
1. Prepararea suspensiei de celule
2. Marcarea celulelor
3. Achizitia datelor
4. Stocarea datelor
5. Interpretarea datelor
Procesul citometriei in flux implica:
1. Alinie rea celulelor in suspensie, una dupa alta, in vederea prezentarii individuale a
sistemului de excitare (sistemul fluidic)
2. O sursa LASER ilumineaza fiecare celula individual, iar lumina reflectata si fluorescenta
emisa este colectata de detector (sistemul o ptic). Fasciculul luminos produce dispersia si
stimularea fluorocromilor, iar din cantitatea de fluorocromi putem detecta informatii
calitative si cantitative.
Elementele optic e de focalizare sunt lentilele. Tot aici intalnim detector i pentru lumina
dispe rsata in fata si lateral, pentru filtrele optice si pentru emisia de fluorescenta.
3. Datele colectate sunt convertite intr -un semnal electric direct proportional cu fluorescenta
emisa (sistemul electronic) . Datele pot fi utilizate si afisate sun forma unor histograme
sau a unor grafice.
4. Datele electronice sunt convertite in date digitale si analizate cu ajutorul unor programe
specifice (interpretarea datelor)

26
Etapele sortarii celulelor:
♦ Identificarea criteriului
♦ Marcarea cu AcM si fluorocromi
♦ Identi ficarea celulei
♦ Incarcarea cu sarcini positive/negative
♦ Deflectarea sper tuburile colectoare ale campului magnetic
♦ Centrifugare

Principiul de functionare al unui citometru:
1. Particulele existente in proba (celulele) sunt injectate intr -un curent d e fluid. Suspensia
celulara trece printr -o zona de detectie considerata zona de interactiune a fiecarei
particule in parte, cu o sursa de excitatie luminoasa
2. Semnalele luminoase sunt detectate simultan de catre 4 fotodetectori si transformate in
semnale el ectrice echivalente, care apoi sunt amplificate si convertite in semnale digitale
3. Pentru fiecare particular in parte se va obtine 4 parametri diferiti: FSC, SSC, FL1 si FL2

27
FSC reprezinta dimensiunea si forma particulelor (Forward Scatter)

Fig 4 – Dimen siunea si forma particulelor
SSC reprezinta granularitatea particulelor (Side Scatter)

Fig 5 – Granularitatea particulelor
FL1/FL2 reprezinta intensitatea fluorescentei

28
Fig 6 – Intensitatea fluorescentei

Intensitatea fluorescentei este proportionala cu cantitatea colorantului fixat, respectiv cu
cantitatea componentei celulare de interes (acizi nucleici sau antigene de suprafata). Corelarea
datelor despre dimensiunea si structura interna a celulelor permite diferentierea tipurilor celulare
intr-o popu latie heterogena de celule.
Aplicatii ale citometriei in flux:
1. Dimensiunea si structura interna a celulei
2. Continutul de ADN/ARN
3. Analiza si stocarea cromozomilor
4. Viabilitatea celulara
5. Expresia si localizarea proteinelor
6. Diagnosticul hemopatiilor maligne
7. Analiza subpopulatiilor limfocitare
8. Biologie celulara
9. Determinarea unor autoanticorpi
10. Microbiologie
11. Identificarea unor molecule HLA
12. Studiul ciclului si al functiilor celulare
13. Diagnosticul si evolutia tumorilor maligne solide
Defect: Citometrul in flux masoar a doar diametrul celulei, fara a realiza o diferentiere clara intre
tipurile de celule. Astfel, in diferite patologii, celulele pot fi confundate si interpretate ca fiind
altele ceea ce poate duce la incapacitatea detectarii anumitor problem si punerea unu i diagnostic
gresit.

4.3 Refractometrul:
Refractometrul este un dispozitiv utilizat pentru masurarea rapida a indicelui de refractie al
lichidelor, iar functionarea acestuia se bazeaza pe fenomenul de reflexie totala.
Acest fenomen apare atunci cand o raz a de lumina se propaga printr -un mediu transparent si un
alt mediu transparent cu indice de refractive mai mic, sub un unghi de incidenta care depaseste o
anumita valoare, numita unghi limita. Cele doua medii sunt reprezentate de sticla, respectiv de
lichidul ce se doreste a fi analizat.
Dispozitivul de producer a reflexiei totale este alcatuit din doua prisme, ale caror sectiuni sunt
triunghiuri dreptunghice, in contact de -a lungul fetei ipotenuzei. Intre aceste fete ale celor doua

29
prisme se introduce un s trat foarte subtire din lichidul cercetatprin rotirea uneia dintre prisme in
jurul unei balamale. Cand se trimite pe fata primei prisme un fascilul difuz de raze de lumina,
atunci prin stratul de lichid dintre prisme nu patrund in prisma a doua decat razel e de lumina care
cad pe stratul de lichid, sub unghiuri mai mici decat unghiul limita.
Aceste fascicule sunt focalizate in planul focal al obiectivului unei lunate. In acest mod, planul
focal apare luminat in regiunea in care sse gasesc punctele de converg enta ale fasciculelor de
raze care au strabatut stratul de lichid. Restul planului focal ramane intunecat, cele doua regiuni
(cea luminata si cea intunecata) fiind separate printr -o linie vizibila.
Pentru lichidele ale caror indice de refractie are diferi te valori, unghiul limita fiind diferit, linia
de separatie dintre cele doua regiunni ale plaului focal ocupa diferite pozitii corespunzatoare
unghiului respectiv.
Refractometrul este compus din:
1. Stativ
2. Sistem de prisme in care a doua prisma se poate roti fata de prima, in jurul balamalei
3. Cheie, ce ajuta la fixarea celei de -a doua prisme dupa introducerea lichidului
4. Luneta
Prin rotirea sistemului de prisme, linia de separatie se aduce pe intersectia unor fire reticulare din
campul lunetei. Aceasta este soli dara cu un reper care aluneca deasupra unui sector gradat direct
cu indici de refractie (corespunzatori unghiurilor limita respective) permitand citirea directa a
valorii indicelui de refractive.
Intrucat linia de separatie apare descompusa in culorile spe ctrului luminii albe si nu se poate
localiza bine, aparatul este prevazut la partea de jos a lunetei cu un compensator de dispersie. In
cazul in care se roteste surubul si se utilizeaza o sursa de radiatie, atunci firele reticulare pot fi
puse la punct dup a ochiul observatorului, prin rotirea ocularului lunetei.
Refractometrul Abbe este un instrument optic care permite masurarea indicelui de refractive al
unei solutii. Solutia este situate intr -un strat subtire intre cele doua prisme de sticla, iar lumina
este directionata cu ajutorul unei oglinzi in blocul de prisme.
Unghiul de incidenta creste spre varful prismei, iar la un anumit nivel al interfetei catre varf,
acest unghi este mai mare sau egal cu unghiul limita. Lumina nu va trece prin a doua prisma si
nu va ajunge la suprafata de sus a prismei. Localizarea spatiala a unghiului critic pe interfata
depinde de indicele de refractive al sticlei, care trebuie sa fie constant, dar si de indicele de
refractive a l solutiei, care este variabil. Zona in care lumi na trece prin ansamblul de prisme va fi
luminata, in timp ce zona unde apare reflexia totala la prima interfata va fi intunecata.
Principiul de baza:

30
♦ Dependenta este liniara in intervalul de concentratii nesaturate
♦ Indicele de refractie al solutiei c reste cu cresterea concentratiei solutiei

Etapele masuratorii:
1. Blocul de prisme se roteste astfel incat linia de demarcatie dintre zona luminoasa si zona
intunecata sa fie situata in centrul campului visual
2. Dispersia este compensate prin rotirea butonul ui drept, iar linia de demarcatie trebuie sa
fie clara si fara irizatii colorate datorate dispersiei
3. Atunci cand blocul de prisme este pozitionat cum trebuie, incidele de refractive se citeste
pe o scala vizibila prin ocularul stang al refractometrului
Defect: Fasciculul de fotoni emisi ce interactioneaza cu moleculele lichidului nu poate fi
modificat, iar prin asta pot aparea erori la masurarea concentratiei probei datorate diferentei
dintre lungimea de unda a luminii si diametrul moleculei. Aceasta lungim e de unda trebuie sa fie
mai mica decat diametrul moleculei, in caz contrar, lumina va ocoli particula si nu se va mai
produce interactiunea cu aceasta, respectiv aflarea concentratiei substantei analizate.

31

Fig 7 – Refractometru
4.4 RMN
Rezonanta magnetică este o metodă de cercetare care se ocupă cu studiul interactie momentelor
magnetice nucleare și electronice cu câmpuri electrice și magnetice și cu tranzitiile care au loc
între nivelele de energie rezultate din aces te interactii.
De la bun început trebuie specificat faptul că în RMN experimentele se realizează pe nucleii
atomilor și nu pe el ectronii acestora, deci informatia furnizată se referă la pozit ionarea spatială a
acestor nuclei în compusul chimic studiat. Ace ști nuclei au o proprietate intrinsecă numită spin
dar pentru a explica fenomenologia care se ascunde în spat ele acestei tehnici trebuie să t inem
cont de următoarele considerente fizice.

Fig 8 – Scaner RMN
Orice sarcină electrică în mișcare generează în jurul său un câmp magnetic. Același lucru se
întâmplă și în cazul nucleilor (sarcini electric e pozitive) când, datorită rotat iei în jurul propriilor
axe, se generează un câmp magnetic caracterizat prin tr-un moment magnetic µ, proport ional și

32
de sens opus c u spinul nucleului I. În RMN nucleii de interes sunt acei nuclei care au valoarea
I=1/2 (1H, 13C, 15N, 19F, 31P). Dacă așezăm un nucleu atomic într -un câmp magnetic extern
Bo, atunci vectorul moment magnetic va putea fi paralel (I=+1/2) sa u antiparalel (I= -1/2) cu
direct ia acestui câmp. Trebuie specificat faptul că energia sistemului antiparalel este mai mare
decât energia sistemul ui paralel, iar această diferentă este direct proport ională cu valoarea
câmpului Bo.
Dacă iradiem nuc leul cu un câmp de radiofre cvente RF pe o direct ie transversală câmpului
constant Bo, acest câmp transportând o energie egală cu ∆E, atunci nucleul (spinul) se va excita
trecând din starea de energie +1/2 în starea de energie –1/2 caracterizată prin ene rgie mai mare.
Dar cum în cond itii naturale, orice sistem fizic tinde spre o stare de energie cât mai mică acest
nucleu se va relaxa revenind la starea +1/2 și emitând un alt câmp de radiofrecvent e din a cărui
parametri (frecventă) se obtin informat ii despre natura nucleului (pozit ia în moleculă, respectiv
tipul).
Dintre toate me todele fizice, rezonant a magnetică nucleară (RMN) este aceea care oferă cea mai
bogată și completă informat ie structurală asupra compușilor organici. Spre deosebire de
spectroscopia IR, în RMN practic toate semn alele sunt interpretabile relativ ușor, iar spre
deosebire de spectroscopia electronică metoda R MN oferă mult mai multe informat ii. În timp ce
spectroscopia IR sau cele de m asă sunt prea bogate în informat ii, deci greu interpretabile, iar cele
UV-VIZ prea sărace, spectrele RMN, atât cele 1H cât și ce le 13C, contin exact informat ia
necesară, care poate fi pusă în legătură directă c u formula structurară a substant ei.

În partea introductivă s-a văzut că protonul supus act iunii unui câmp magnetic exterior se
comportă ca un giroscop, axa sa de rotat ie (înclinată cu α=54˚ faŃă de axa câmpului magnetic
exterior) efectuând o mișcare de precesie (“precesie Larmor”) în jurul axei câmpului magnetic

33
exterior. La frecvent ele uzuale de lucru (60 – 100 MHz) fenomenul RMN poate fi considerat un
fenomen macr oscopic.
În absenta câmpului de radio frecvent ă nucleele echivalente din probă efectuează mișcări de
precesie Larmor cu aceiași frecvent ă, dar în toate faz ele posibile. Aplicarea frecvent ei radio
conduce la “coordonarea ” precesiilor tuturor protonilor echi valent i din probă. Numai după
această fazare protonii încep sa -și schimbe spinul, dând semnale RMN. Fenomenul de
coordonare a precesiilor durează (la frecvent ele uzuale RMN) timpi de sutimi sau miimi de
secundă.
Metoda RMN nu poate percepe fenomenele care se produc într -un timp mai scurt decât această
coordonare. De exemplu, un echilibru tautomer foarte rapid nu poate fi sesizat în sensul că nu se
vor distinge semnalele diferite, corespunzătoare celor do uă forma tautomere, ci se va obt ine un
singur semnal, corespunzător unei ecranări medii.

Fig 9 – Instalatie de spectometrie RMN
Ciclohexanul, 14, prezintă la temperatura camerei un spectru 1H -RMN format dintr -un singur
semnal coresp unzător la 12 protoni echivalent i chimic (datorită trecerilor foarte rapide ale
protonilor ecuatoriali în protoni ax iali prin inversări de conformat ie): Dacă însă se lucrează la
temperaturi foarte scăz ute (-100˚) inversiile conformat ionale devin mult mai lente, fenomenul
încadr ându -se în “scala de timp RMN”; ca urmare, în spectr ul RMN se vor sesiza și diferent ia
(prin valori δ caracteristice) protonii ecuatoriali δ=1,6 ppm de cei axiali δ=1,1 ppm.
Fenome nele dependente de timp influent ează și cuplajele. De exemplu, în spectrul o bișnuit al
etanolului, protonul OH nu este cuplat cu protonii vecini al grupei CH2. Această “decuplare” se
poate explica printr -un schimb foarte rapid al protonului hidroxilic într e diferite molecule sub
influent a urmelor catalitice de acizi sau baze exist ente practic în orice probă.

34
Protonul respectiv apartine pentru timpi foarte scurt i multor molecule din probă și el sesizează
toate aranjamentele posibile ale spinilor grupei vecine CH2. Întrucât schimbul protonic amintit
este extrem de rapid, aranjamente le spinilor CH2 dau un efect mediat, observându -se o singură
linie RMN. În etanolul purificat în mod special, în care schimbul de protoni este încetinit,
semnalul OH apare însă ca un triplet.
La înregistrarea spectrului RMN al unor compuși posedând electro ni neparticipanti, în prezenta
unor complecși continând metale tranzit ionale (paramagnetice) cu care complexează, semnalele
protonilor probei sunt deplasate fată de pozit ia lor normală . Această modalitate de influent ă
reciprocă între electroni și spinul nu clear este cun oscută sub denumirea de interact iune de
pseudocontact. Cel mai uzual compus utilizat în acest scop este tris (2,2,6,6 – tetrametilheptan –
3, 5- dionato) europiul, numit și tris (dipivaloil – metanato) europiu (prescurtat Eu(DPM)3) care
produ ce deplasări spre câmpuri mai joase ale protonilor.
Avantajul important al utilizării acestor complecși de lantanide, numit i reactivi de deplasare
chimică, este acela că permite “împrăștierea” semnalelor unui spectru prea complicat, ușurând
mult interpreta rea sa. În plus, cuplajele complicate de ordinul de tip ABC se transformă în
cuplaje de ordinul întâi de tip AMX.
Pentru molecule de mare complexitate se pot utiliza succesiv reactivi cu europiu și praseodim,
putându -se astfel deplasa semnalele pe un dome niu mult ma i larg. De asemenea trebuie
ment ionat că deplasarea chimică necunoscută a unor protoni dintr -un spectru complex.
Întocmai ca și electronul, protonul efec tuează o mișcare rapidă de rotat ie în jurul axei sale,
mișcare numită “sp in nuclear ” . Mișc ării de rotat ie a protonului (sarcină electrică) i se asociază
moment magnetic de spin. Deși lipsit de sarcină, neutronul prezintă de asemenea un moment
magnetic de spin. Acest fapt neaștepta t se poate explica prin existent a unei structuri interne
comportâ nd sarcini electrice fract ionare (quark).
Momentul magnetic foarte mic al nu cleelor se poate pune în evidentă prin interact iune sa
cuantificată, cu un câmp magnetic exterior. Vectorul momentului magnetic al nucleului s e
orientează în raport cu direct ia câm pului exterior. Orientarea se cuantifică, în sensul ca proiect ia
momen tului magnetic nuclear pe direct ia câmpului poate avea avea numai anumite valori. În
general momentul magnetic al nucleului poate adopta (2I+1) orientări.
Spre deosebire de nivelele ener getice din spectroscop ia optică, în acest caz diferent a de energie
dintre cele două stări este influent abilă din e xterior prin valoarea intensităt ii H a câmpului
magnetic exterior.
Spectroscopia RMN se bazează tocmai pe acest fenomen de trecere de la un ni vel energetic pe
altul (simultan cu inversarea spinului în raport cu câmpul magnetic exterior) atunci când nucleul
situat în câmp magnetic e ste iradiat cu o sursa de radiatii electromagnetice de frecvent ă adecvată .

35
Tranzit ia din orientarea paralel ă în cea antiparalelă este însotită de absorbt ia de energie
electromagnetică.
Ecuatia 5 este relatia fundamentală de rezonantă (egalitate a energiei radiatiei absorbite, hv, cu
diferent a de energie ∆E a stărilor nucleului) magnetică nucleară; cu ajutorul ei se poate
determina mărimea frecventei de rezonantă pentru diferiti nuclizi . Factor ul de sensibilitate
relativă fat ă de proton este dat pentru același câmp magnetic exterior și același număr de nuclee.
În penultima colo ană este indicat factorul care t ine seama doa r de caracteristicile magnetice
nucleare (moment magnetic nuclear, raport giromagnetic), în timp ce ultim a coloană s -a luat în
consideratie abundent a izotopică naturală.
Prin absorbt ia de energie radiantă s e tinde către egalizarea populat iei celor două niv ele.
Revenirea la echilibru init ial se realizează prin fenomene de relaxare, neradiative, în care se
cedează energia absorbită (d e exemplu sub formă de căldură). Dacă relaxarea se face rapid,
proba continuă să absoarbă energie electromagnetică dar da că rel axarea este lentă, populat iile se
egalizează ușor și absorbt ia de energie (se mnalul) dispare, apărând saturat ia semnalului RMN.
Pentru a putea avea loc inversarea orientării momentului magneti c nuclear, la o anumită
frecventă v a radiat ie electromagnetice, intensitatea H a câmpului magnetic exterior trebuie să
aibă o valoare bine precizată. În mod asemănător, pentru o intensitate de c âmp magnetic dată,
radiofrecvent a trebuie să prez inte o anumită valoare.
Instalat ia experimentală RMN trebuie să realizeze a cest acord între câmp și frecventă, permit ând
în același timp declararea absorbt iei (extrem de mici) de energiei ca re are loc în momentul
“rezonantei”. Realizarea experient elor de RMN se poate face fie în aparate de bale iaj în câmp,
lucrând la frecvent ă fixă, cum se practică de obicei, fie î n aparate cu baleiaj de frecvent ă, la câmp
magnetic fix.
Proba se introduce în fiola 3 plasată în câmpul magnetic omogen dat de electromagnetul 1,1’
(sau de un magnet permanent ). În scopul uniformizării pozit iei tuturor protonilor în raport cu
câmpul magnetic, proba se rotește în jurul axe i verticale cu circa 20 -30 rotat ii/secundă.
Generatorul 2 produce un câmp de radiofrecvent ă (cu frecven ta constantă v) din care o parte
trece prin bobina 4 iradiind proba iar cealaltă p arte se transmite detectorului amplificator 5.
Majoritatea aparatelor 1H -RMN lucrează cu frecvenŃe de 60; 80; 90 sau 100 MHz, deși în
prezent există aparate de rezoluŃie mai mare, lucrând la 220 MHz sau la 360 MHz (care însă
necesită folosirea supraconduct orilor, deci răcire cu heliu lichid).
Generatorul 10 produce un curent continuu de intensitate crescătoare liniar în timp (curent tip
“dinte de fierăstrău”). Trecând prin bobina 9 acest curent face să crească intensitatea H a
câmpului. La atingerea valori i critice, corespunzătoare rezonantei , se produce o inversare a
spinilor nucleari, bobina 4 absorbind un surplus de energie. În acest timp la amplificator ajunge o

36
energie micșorată, luând naștere un “semnal “ care după o amplificare corespunzătoare este
înregistrat de înregistratorul 6.
Dacă în probă se află mai multe probe de nuclizi diferi nd prin valorile gn și I, conditia de
rezonant ă va fi satisfăcută pe rând, la diferite câmpuri magnetice, apărând câte un semnal la
fiecare specie de nuclizi. Acest tip de experiment RMN nu prezintă nici un interes pentru chimia
organică, unde în general se cunoaște de la început tipul de nuclid existent în p robă. În funct ie de
structura și de anturajul chimic, unul și același tip de nuclid (de exemplu H) poa te prezenta foarte
mici diferent e în valorile (aparente) ale lui gn.
Datorită efectului de ecranare (v. mai departe) diferit al electronilor de legătură și datorită
orientării diferite a spinilor nucleelor vecine, câmpul local H la nivelul nuclidului respectiv poa te
prezenta foarte mici diferente fat ă de valoarea câmpului exterior.
Deci, în realitate , nu gn ci H prezintă mici abateri de la valoarea câmpulu i exterior. Împingând
rezolut ia spre o limită extremă, prin realizarea unui câmp magnetic intens, d e o perfectă
omogenitate în spat iu și constantă în timp, pr ecum și realizarea unei frecvent e perfect stab ile, se
pot sesiza mici diferent e (aparente) de valo ri gn. Astfel se pot obt ine pentru același nuclid (de ex.
1H) o serie de semnale apropiate, rezultând un spectru RMN extrem de bogat în informat ii
asupra structurii compusului investigat.
Unica metod ă care a putut rezolva în condit ii optime această problemă constă în tehnica iradierii
în pulsuri și prelucrarea informat iei prin transformarea Fourier (tehnica “pulse F ourier
transform” PFT). În esent ă ridicarea spectrului constă în iradierea probei cu un puls intens care
acoperă un domeniu de radiofrecvent ă (nu cu o singură radiofrecvent ă care măsoară în 1 – 5
minute domeniul deplasărilor chimice, ca în tehnica CW).
Datorită perioadei de 0,5 – 1 secunde, cât durează obt inerea și prelucrarea unui spectru, în câteva
minute se pot înregistra sute de pulsuri, ceea ce duce la un raport semnal/zgomot mult mai ridicat
în cazul spectrelor PFT decât în al celor CW.
Există însă o serie de consecint e ale aplicării meto dei PFT, de care trebuie să se t ină seama:
1. Concentratia substant ei în probă trebuie astfel aleasă încât raportul între intensitatea celui
mai intens semnal (acesta provine de obicei din solvent) și al celui mai redus s emnal să
nu depășească 2000 (la calculatoarele uzuale cu 12 bit i)

2. Relaxarea nucleelor nu se produce cu viteze egale, deci în 0,5 – 1 secundă nuclee nu vor
ajunge să se relaxeze, semnalul lor f iind deci mai aproape de saturat ie decât al celor care
s-au re laxat complet. În consecint ă, semnalele nucleelor care se rel axează rapid vor avea
intensităt i mai mari și deci integrala nu mai măsoară numărul relativ de nuclee, decât
dacă acestea au timpul de relaxare egal.

37
În spectroscopie RMN influenta diferit ilor fa ctori experimentali asupra aspectului spectrului este
mai importantă decât în cazul spectroscopiei IR sau UV -VIZ. Dintre acești factor i se amintesc
cei mai important i. Rotirea prob ei în câmpul magnetic supune toti nucleii situat i într -un anumit
mom ent pe u n cerc orizontal de sect iune a tubului de probă aceluiași câmp magnetic mediu.
Dacă rotirea probei se face prea lent uniformizarea amintită nu este perfectă și semnalul apare
aplatizat. Rotat ia probei se manifestă în spectru prin aparitia unor “sateliti d e rotat ie” (benzi
foarte slabe situate simetric, deoparte și de alta a semnalului la diferente de frecventă egale cu
frecventa de rotat ie a probe i). La viteze prea mici de rotatie intensitatea satelitilor de rotat ie
crește mult, putând în greuna interpretar ea spectrului. Vitezele prea mari de rotat ie nu sunt de
asemenea r ecomandate întrucât scad rezolut ia datorită formării unor vârtejuri în probă.
Viteza de variat ie a câmpului magnetic (în cazul baleiajului de câmp) det ermină forma benzilor
de absorbtie. La viteze mari de variat ie (1 Hz/s) sfârșitul semnalului de rezonant ă este în sfârșit
de “legănări” caracteristice, a c ăror intensitate descrește rapid . Această formă a semnalului RMN
al unui compus etalon es te un indiciu al omogenităt ii câmpului și ea este t estate de regulă înainte
de începerea înregistrării spec trului. La viteze mici de variat ie a câmpului magnetic “legănările”
amintite dispar.
Realizarea unei sensibilităt i ridicate în înregistrările RMN est e condit ionată de o valoare ridicată
a raportului s emnal/zgomot de font. Pentru obtinerea unor sensibilităt i mari se lucrează cu probe
relativ concentrate (la zgomot de fond egal intensitatea semnalelor crește prin creșterea
numărului de molecule absorbante); se începe înregistrarea după un anumit timp de la
introducerea probei în aparat (omogenizarea temperaturii în probă, diminua rea zgomotelor de
fond mari init iale) sau se utilizează dispozitive de “acumulare a spectrelor”, prin parcurgerea lor
repetată.
Probele spectrale RMN se pregătesc de regul ă sub f ormă lichidă sau de solutie. În aceste cazuri
se obtin spectre de înaltă rezolut ie, căci moleculele se mișcă liber schi mbându -și orientarea cu
frecvente mai ridicate decât frecventa radiat iei radio absorbite.
Pentru o probă obișnuită su nt necesare 50 – 100 mg substantă care se dizolvă în solventi
adecvati, realizându -se solutii de concentrat ie de la 10 – 15%. În cazul unor probe foarte mici se
poate lu cra în microcuve (volum de solut ie cca. 15µl) sau se pot utiliza anexele de acumu lare ale
spectrelor. La s ubstant e lichide de mică vâscozitate se poate lucra și f ără solvent (adică la
concentrat ii de 100%).
RMN -ul nu este o procedură 100% sigură, deși nu implică utilizarea de radiație ionizantă. Așa
cum s -a specificat și în filmul de mai sus, câmpurile magneti ce puternice și pulsurile de
radiofrecvență pot afecta buna funcționare a pacemaker -elor sau pot încălzi anumite implanturi
metalice.

38
Un alt pericol major care nu a fost prezentat în film constă în așa -numitul "efect proiectil".
Materialele feromagnetice sunt supuse unor forțe puternice în interiorul câmpului magnetic
static, astfel că obiecte precum legăturile de chei pot deveni arme mortale. Puterea câmpului
magnetic și a radiației electromagnetice sunt mult sub nivelurile dăunătoare. Totuși, ca o
precau ție, în mod normal nu se efectuează scanări RMN pe perioada sarcinii.
Ca o concluzie, avantajele imagisticii prin rezonanță magnetică sunt o rezoluție spațială
excelentă a imaginilor, o diferențiere excelentă între diferitele tipuri de țesuturi (de pildă, materia
cenușie poate fi deosebită de materia albă la nivelul creierului), absența radiației ionizante,
posibilitatea de a obține imagini de -a lungul unor secțiuni orientate în orice plan.
Printre dezavantaje se numără costul ridicat al echipamentelor și cel aferent întreținerii acestora,
viteza mică de desfășurare a procedurilor de scanare, dar și faptul că anumite categorii de
pacienți (de exemplu cei care au montat un pacemaker) nu sunt eligibili pentru acest tip de
investigație.

4.5 COMPUTERUL TOMOGRAF
Tomografia reprezinta o metoda prin care se realizeaza reprerentarea radiografica a unui singur
strat din grosimea probei examinate. Metoda are la baza utilizarea unui dispozitiv care permite
imprimarea unei miscari a tubului radiogen si a filmului radiogra fic in timpul expunerii, in timp
ce corpul radiografiat ramane nemiscat.
Miscarea tubului se efectueaza pe un arc de cerc ce are un baleiaj de 20, 40, respectiv 60 de
grade, unde centru de rotatie este situat la nivelul stratului care urmeaza sa fie tomogr afiat.
Straturile ce sunt situate in planul axei de miscare se proiecteaza in timpul expunerii in acelasi
punct pe pelicula radiografica, in timp ce imaginile straturilor situate deasupra, respectiv
dedesubtul planului, sunt proiectate permanent in puncte diferite.
Tomografia se poate efectua cu film unic in caseta simpla sau simultan cu mai multe filme in
paralel la distante diferite, corespunzatoare straturilor de tesuturi care sunt radiografiate cu o
singura expunere. Acest dipozitiv imagistic se poate utiliza in plan frontal si sagital.
Alte tipuri de tomografie sunt:
1. Zonografia , ce reprezinta un tip de tomografie ce se efectueaza la un unghi de baleaj mic,
intre 3 si 6 grade si un urma careia se obtine o imagine a unui strat de cat iva cm grosime .
2. Tomografia axiala computererizata, ce reprezita o metoda de investigatie ce nu produce o
imagine directa prin fasciculul emergent, ci se fo loseste de mai multe masuratori
dozimetrice iar datele se prelucreaza matematic. In urma acesteia reiese imaginea
radiologica a unui strat transversal al probei examinate.

39
3. Pantomografia, ce reprezinta o metoda de explorare radiologica prin care se obtine o
imagine panoramica a danturii. Fasciculul de raze X este selectat printr -o fanta si este
orientat spre arcadele dentare, in timp ce strabate o alta fanta. In acest timp filmul
radiologic se roteste in sens invers , iradierea pacientului fiind minima, doar la nivelul
arcadelor dentare.
4. Tomografia computerizata cu raze X, ce va fi detaliata in randurile de mai jos.
Prin tomografia compute rizata cu raze X se furnizeaza imagini ale unor sectiuni
transversale/axiale ale regiunilor in studiu, pe baza unor algoritmi matematici de reconstructie a
imaginii. Sursele de radiatie X sunt dispuse circular in jurul pacientului. Razele devin emergente
dupa ce traverseaza tesuturile si sunt captate de un sistem de detectoare inelar.
Sistemul de tomografie computerizata este compus din: surse de raze X, detectoare si un sistem
computerizat de reconstructie a imaginii. Detectoarele pot fi: cu cristale foto multiplicatoare si
scintilatie sau semiconductoare.
Modalitatie de achizitie a imaginii pot fi: achizitie sectiune cu sectiune sau CT spiral, acesta din
urma fiind preferat deoarece scade foarte mult timpul de achizitie. In continuare voi detalia
reconstr uctia imaginii tomografice.
Unui element de volul (voxel) din sectiunea de studiat ii corespunde un element de suprafata
(pixel) in imaginea tomografica. Fiecarui voxel i se asociaza un numar tomografic (o unitate
Hounsfield), proportional cu gradul de at enuare a radiatie X dupa ce a strabatut volumul
respectiv. Luminozitatea pixelului din imaginea reconstruita este proportionala cu numarul de
unitati Hounsfield corespunzatoare voxelului.

Fig 10 – Reconstructia imaginii tomografice
Utilizarea substante lor de contrast imbunatateste rezolutia imaginilor, creste numarul de unitati
Hounsfield corespunzatoare in zonele unde substanta de contrast a ajuns in cantitate mai mare,
adica in zonele cu vascularizatie abundenta.

40

Fig 11 – Rezolutia in tipurile de t esut
Tubul Rontgen (Rx):
Majoritatea tuburilor Rx poseda doua filamente, unul fin si unul grosier. Cel fin este folosit
atunci cand se vrea obtinerea de mici zone focalizate, iar pentru zonele mai mari se utilizeaza
filamentul grosier, ce are avantajul ca se pot utiliza diferente de potential mai mari decat in
primul caz, dar aceste zone au margini neclare.
Anodul tubului Rx trebuie cons truit dintr -un material cu Z mare. De asemenea, materialul
anodului trebuie sa aiba un punct de topire cat mai mare ppent ru a putea rezista la calduri mari ce
se degaja in urma procesului. Caldura degajata in anod este atat de mare inca sunt necesare
masuri suplimentare, adica anodul se roteste mereu pentru a o disipa. Acesta este montat pe un
ax din material slab conductibi l.
Andul nu este perfect orientat perpendicular pe fascicolul electronic, ci este inclinat sub un unghi
intre 7 si 20 de grade. Scopul acestei orientari este de a reduce imprastierea geometrica a zonelor
de impact al electronilor pe anod. Astfel, marimea proiectiei fascicolului pe anodul incideent al
zonei de impact va fi ma i mica decat aria fascicolului.
Pentru a putea produce radiatii X pentru uz medical (diagnostic) este necasar sa aplicam tenziuni
in scala de 20 – 150 kV intre anodul si catodul unui tu b Rx. Aceasta tensiune poate fi obtinuta de
la o sursa de 110V, 220V sau 440V.

41

Fig 12 – Transformator de inalta tensiune

42
CONCLUZII
Dispozitivele medicale reprezintă un domeniu foarte larg incorporând majoritatea produselor
medicale care nu -și ating scopul prin metode chimice (exemplu: substanțe farmaceutice) sau
biologice (exemplu: vaccinurile) și nu implică metabolismul.
Un dispozitiv medical este folosit în:
♦ Diagnoza unor boli sau alte afecțiuni ale funcțiilor fiziologice.
♦ În tratarea, aten uarea sau prevenirea bolilor.
Câteva exemple sunt pace -makerele, pompele de infuzie, aparatul cord -pulmon, aparate de
dializă, organe artificiale, implanturi, membre artificiale, lentile corective, implanturi cohleare,
proteze oculare, proteze de reconstru cție facială și implanturi dentare.
Stereolitografia este un exemplu de tehnică folosită pentru realizarea matrițelor de creare a
obiectelor medicale. În afară de crearea modelelor organelor sau ale corpului uman sau crearea
dispozitivelor medicale tehnici le inginerești sunt folosite și pentru cercetarea și dezvoltarea de
noi aparate pentru terapii inovative, tratamente, monitorizare a pacientului și diagnosticarea
timpurie a maladiilor complexe.
Ingineria clinică este o ramură a bioingineriei medicale care se ocupă cu implementarea
echipamentelor medicale și a tehnologiilor în spitale și clinici. Rolul principal al bioinginerilor
din acest domeniu de activitate este cel de a antrena și superviza tehnicienii care lucrează cu
aparatura medicală, dar și de a a lege produsele/serviciile și de a asigura instalarea și folosirea lor
adecvată prin colaborarea cu oficiali guvernamentali (inspectori), oferire de consultanță
specializată pentru alți membrii ai structurii spitalului (medici, administratori, specialiști I T).
Bioinginerii trebuie de asemenea să se consulte cu producătorii de dispozitive medicale în
vederea îmbunătățirii dispozitivelor bazându -se pe experiența clinică, dar și să urmărească
progresul tehnologic astfel încât să prevină îmbătrânirea morală a d ispozitivelor medicale.

43
Bibliografie:
Evaluarea preoperatorie morfologica si functionala a arterei radiale – I. Moraru, V. Raicea –
UMF Targu Mures 2011
Particularitati epidemiologice si terapeutice a malformatiilor cardiac critice – R. Toganel, a.
Sglimbea – UMF Targu Mures 2011
Fotobiologie, curs – UMF Carol Davila Bucuresti 2015
Efectele unor factori fizici utilizati in terapie, curs – UMF Carol Davila 2015
Procedee terapeutice bazate pe factori fizici, curs – UMF Carol Davila 2015
Bazele fizice ale imagisticii medicale, curs – UMF Carol Davila 2010
Traductoare, curs – UMF Carol Davila 2010
http://www.sfatulmedicului.ro/arhiva_medicala/dispozitive -medicale
https://www.scribd.com/doc/45318002/Citometrie -in-Flux#scribd
https://ro.wikipedia.org/wiki/Bioinginerie_medicală