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Inventos del siglo XX

Enviado por ldanieldiazr



(A partir de 1900)

  1. Invento 1: penicilina
  2. Invento 2 :tomografía axial computarizada (TAC)

INVENTO 1: PENICILINA

La penicilina fue descubierta por el bacteriólogo Alexander Fleming, en el St. Mary’s Hospital de Londres, el cual se dio cuenta de su hallazgo en una comunicación publicada en 1929 en el British Journal of Exprimental Pathology. No fue hasta 1938 en que Ernest Chain bioquímico que trabajaba con el profesor Howard Florey en la universidad de Oxford, saco del letargo en que había permanecido tan gran potencial científico y completo los trabajos antes citados con investigaciones posteriores. El primer ensayo clínico, que se hizo el 12 de enero de 1941, saco a la luz esta gran promesa y en 1943 comenzó la producción comercial en Estados Unidos.

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Penicilina, Fabricación Industrial.

La fabricación de penicilina es un ejemplo del proceso típico de obtención de antibióticos. El hongo utilizado industrialmente pertenece al grupo del Penicillum chrysogenum y es particularmente activo sobre el estafilococo, estreptococo y neumococo, así como sobre la mayor parte de los microorganismos gram positivos, presentando escasa acción sobre los gram negativos.

A la penicilina producida comercialmente se la llama penicilina G (bencil penicilina), aunque el mismo hongo produce varios tipos más. Estos compuestos son ácidos fuertes muy inestables, razón por la que los productos que se encuentran en el mercado son las sales de sodio, de calcio, de aluminio, de potasio o de procaina. A continuación se da la fórmula de la penicilina. Otras formas de penicilina contienen grupos diversos situados en la zona entre corchetes.

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El sistema de producción en 1943 era el conocido por el método de superficie; el hongo crecía en la superficie de una capa delgada de medio de cultivo puesto en bandejas o botellas. En 1944, con el desarrollo del método comercial de la fermentación sumergida, la disminución de las necesidades de espacio y de trabajo determinaron una enorme reducción del precio de coste.

Obtención de penicilina por fermentación sumergida.

El inoculum o "simiente" para las grandes cubas de fermentación de 20.000 a 115.000 litros de capacidad se prepara por el desarrollo de un cultivo madre del hongo a partir de esporas liofilizadas que se encuentran en un sustrato de agar nutritivo. Varios litros del medio de cultivo, generalmente constituyendo del 5 al 10 % del contenido total, se preparan en una serie de depósitos de siembra y servirán para sembrar una gran cuba de fermentación.

Las cuatro fases principales de la fabricación de la penicilina son:

  • Fermentación
  • Separación del micelio del caldo fermentado y extracción de la penicilina por medio de disolventes.
  • Purificación con disolventes y formación de la sal sodica de la penicilina.
  • Ensayos de control, almacenamiento y venta.

El caldo de cultivo para la fermentación se obtiene por infusión acuosa de maíz, añadiendo de un 2 a un 3 % de lactosa, y también se adicionan compuestos inorgánicos conteniendo hidrogeno, oxigeno, fósforo, azufre, potasio, magnesio, nitrógeno y trazas de hierro, cobre y zinc. La adición de ciertos compuestos que favorecen el crecimiento del hongo debe evitarse, ya que podrían ser tolerados al administrar el producto, ni su eliminación seria económica. Después de ajustar el pH a 4,5-5,0, el medio de cultivo se pasa al fermentador, que esta equipado con un agitador vertical, con un sistema de introducción de aire esterilizado por filtración y con serpentines para mantener la temperatura deseada.

El hongo se introduce por medio de conducciones estériles y con ayuda de aire a presión. Durante el crecimiento el medio se esteriliza con vapor a presión, y la temperatura se mantiene entre 23 y 25 ºC. El aire estéril permite el crecimiento del hongo aerobio, y la agitación facilita su uniforme distribución en el seno del liquido. Se requiere un volumen de aire por minuto y por volumen de medio de cultivo.

El proceso se controla intervalos que oscilan entre 3 y 6 horas; al cabo de unas 50 a 90 horas el crecimiento se va haciendo mas lento, lo que indica que el hongo se ha desarrollado por completo. La masa se enfría a 5 ºC. a causa de la inestabilidad de la penicilina a la temperatura ambiente, y se separa el micelio en un filtro de tambor rotatorio.

En el procedimiento antiguo, la penicilina se extraía del filtrado por adsorción sobre carbón vegetal. Se eluía con acetato de amilo, una vez concentrado el eluido se enfriaba a 0 ºC y se acidificaba hasta pH 2,0 con un ácido orgánico.

En el proceso de extracción por disolvente, se omite el paso de adsorción con carbón activo y el liquido filtrado (llamado "beer") se ajusta a pH 2,5 con ácido fosfórico en la misma conducción. Se efectúa una extracción continua a contracorriente con acetato de amilo y luego con cloroformo, concentrándose en sucesivos extractores centrífugos tipo Podbielniak, y el liquido final se trata con tampón de fosfato y bicarbonato sódico para formar la sal sódica. Este producto se esteriliza por filtración y se elimina asépticamente98 del agua y demás disolventes por cristalización, con lo cual se obtiene penicilina cristalina, que una vez seca puede envasarse en bolsas de politeno, o en recipientes de vidrio o de acero inoxidable.

Productos biológicos inmunizantes

Otro campo se ocupa de las vacunas bacterianas, antitoxinas y vacunas vivas. La inmunidad a una enfermedad se consigue estimulando la formación de anticuerpos específicos o por administración de los anticuerpos previamente formados.

En este grupo se incluyen las vacunas para la fiebre tifoidea, peste, difteria, tétanos, virus de influenza, paperas, poliomielitis, rabia, viruela y tifus exantematico. La vacuna del virus de la influenza es característica, se trata de una mezcla de dos o mas razas, cada una de las cuales se produce y ensaya por separado, y que proceden de cultivos suministradas por los institutos nacionales de sanidad. El virus se presenta en una ampolla preparada convenientemente que se diluye 100.000 veces antes de inocularlo en huevos.

El ciclo real de la fabricación se inicia a parir de huevos fértiles que primero se examinan al trasluz, luego se desinfectan aplicándoles una disolución de iodo y finalmente se perforan con una pequeña fresa. El virus se introduce por este pequeño orificio que se cierra herméticamente con colodión y se incuban a 37.2°C durante 48hs. Se quita una sección circular del exterior del huevo y se extrae el fluido alantoideo el virus vivo se separa del fluido del huevo por centrifugación, de modo que las partículas viricas mas pesadas se sedimentan en el fondo del tubo de la centrifuga. Se recoge el virus y se resuspende en disolución salina. El virus vivo se inactiva tratándolo con formol a 40°C durante 24hs.

INVENTO NUMERO 2 :TOMOGRAFIA AXIAL COMPUTARIZADA (TAC)

Obtención de imágenes a través de un TC:

La obtención de imágenes a través de un TC se realiza a través de un tubo de RX.
Un haz de Rayos X colimado atraviesa al paciente mientras todo el sistema realiza un movimiento circular, se mide el haz atenuado remanente y los valores se envían a un ordenador. Éste analiza la señal recibida por el detector, reconstruye la imagen y la muestra en un monitor.

La imagen reconstruida puede ser almacenada, pudiendo visualizarla cada vez que se desee. También puede ser impresa en una placa convencional a través de una impresora láser conectada al monitor de visualización.

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NATURALEZA DE LOS RAYOS X

Los Rayos X descubiertos por W. K. Roentgen en 1895, son ondas electromagnéticas con una longitud de onda menor de 10 Angstrom y una frecuencia inferior a 3.1016 y que por estas características son capaces de atravesar la materia, perdiendo parte de su energía o bien siendo desviados transmitiendo parte de su energía e ionizando a los átomos con quienes interacciona.

 Gracias a esa atenuación energética de la fuente de radiación, pueden obtenerse imágenes del cuerpo atravesado.

Los rayos X se originan a partir de una aceleración de los electrones (-) generados en un filamento incandescente (cátodo), y su frenado brusco al chocar contra el ánodo (+) de un tubo de Rx.

Como quiera que por efecto de este choque se produce un 99% de energía calorífica y un 1% de energía radiactiva, es necesario algún sistema adicional de dispersión de calor.

T.C. RECUERDO HISTÓRICO:

En 1972, el Dr. Godfrey Hounsfield describe y pone en práctica la Tomografía Axial Computarizada.

Su teoría se fundamenta en el coeficiente de atenuación que experimenta el haz de rayos X al atravesar la materia.

En radiología convencional, la imagen se consigue por la interacción fotoquímica de los fotones que atraviesan la materia con las sales de plata de la emulsión de la placa radiográfica, después del proceso de revelado, fijado, lavado y secado.

En radiología digital, aunque no se puede prescindir por el momento, de la placa radiográfica para su estudio e informe posterior, la imagen se consigue mediante los cálculos de atenuación de la radiación X, al interaccionar y atravesar la materia de estudio.

La calidad de la imagen digital depende de varios factores como el haz de rayos X, los detectores, el número y la velocidad de los cálculos, los algoritmos que se utilicen en la reconstrucción de las imágenes, etc...

Cada corte tomográfico de la T.C. es como una "rebanada" más o menos delgada. La pantalla del monitor se divide en un número de celdillas (‘pixel’) con un volumen (‘voxel’) determinado por el grosor de la "rebanada".

Desde Hounsfield hasta la actualidad, se han introducido muchos cambios, encaminados casi todos ellos a acortar el tiempo de barrido y la mejora de la calidad de imagen.

Veamos las diferencias entre las diversas generaciones de aparatos de T.C.:

1ª Generación: El tubo de RX y un detector en posiciones opuestas recorren una zona determinada, realizando los cálculos de atenuación correspondientes a esa zona, rotan ambos y recorren otra zona sobre el mismo eje realizando los cálculos de esta zona y repiten el proceso hasta conseguir los cálculos correspondientes a un ángulo de 180º sobre el mismo eje.

Los tiempos de barrido por corte eran de 4 a 5 minutos.

2ª Generación: Treinta detectores opuestos al tubo de Rx, reducen el número de rotaciones de 180 a 6 por cada barrido, lo que a su vez reduce el tiempo total del barrido entre 20 y 60 segundos.

3ª Generación: Un conjunto de detectores, junto con el tubo de Rx opuesto a ellos describen un giro de 360º , con lo que se reduce el barrido a tiempos inferiores a 3 segundos

4ª Generación: El tubo rota por el interior de una corona de detectores fijos que recogen y envían los datos para su cálculo. Aunque así no se desajusta con facilidad la posición de los detectores, el tiempo de barrido viene a ser igual que el de la generación anterior.

 GENERALIDADES SOBRE EL TAC

T: Tomografía. Tomos=corte; Grafos= escritura, imagen, gráfico.

Tomografía = Imagen de un corte. ‘Corte tomográfico’ es redundancia.

A:Axial= Relativo al eje. Podría referirse al eje corporal humano, pero también podríamos referirnos al eje de rotación del aparato, o al punto central donde coincide el rayo central durante la exposición, que a su vez coincide con el centro de la zona de estudio.

C: Computarizada = mediante sistemas informáticos.

Recordatorio de la tomografía lineal convencional

Existen tres tipos de imágenes conseguidas mediante el movimiento del tubo:

1.-Antiguamente llamada "escanografía", consistente en realizar un disparo largo mientras solamente el tubo se mueve;un haz muy fino recorre la zona del cuerpo, pero no se mueve ni el paciente ni la placa. Se utilizó para hacer mediciones por cuanto no existía la típica ampliación de la imagen radiográfica.

2.-Tomografía Computarizada, que es la que nos ocupa hoy.

3.-Tomografía convencional, también llamada planigrafía:

Durante el disparo de Rx. el tubo se mueve de manera uniforme hacia un lado, mientras que el chasis se mueve a la misma velocidad en sentido contrario.

Con eso se consigue que el rayo central sólamente coincida durante todo su trayecto en un punto, en el que se produce la intersección de todas las líneas representativas de este rayo central.

Este será el centro de la imagen y saldrá nítido todo lo que se encuentre en el mismo plano. Por eso la tomografía lineal se llama también planigrafía.

Aquí hemos utilizado un tubo de rayos X, un chasis con placa, un sistema de movimiento y algunas cosas más que no vienen al caso.

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Nomenclatura:

El conjunto de tubo y detectores que se encuentran opuestos entre sí, y los sistemas electromecánicos de giro, así como los tubos de refrigeración y las mangueras del cableado, etc. se hallan envueltos por una carcasa cuyo centro está hueco y se denomina gantry.

La mesa es telecomandada, y se puede elevar, descender, y deslizar hacia afuera o hacia adentro, introduciéndose o saliendo del hueco del gantry, para poder realizar una exploración.

La consola de trabajo consta de:

  1. un teclado con trackball, (mouse fijo) para programación de cortes y otras utilidades de pantalla.
  2. Dos potenciómetros giratorios para cambios de centro y amplitud de ventana.
  3. Dos monitores, uno para ver las imágenes y otro para los protocolos de estudio.

La imagen se obtiene a través de complicados cálculos logarítmicos, en los que se tiene en cuenta la radiación inicial, y los datos de radiación obtenidos por los detectores que se encuentran en el lado opuesto al tubo.

Estos cálculos nos darán el coeficiente de atenuación de la radiación en cada punto, y posteriormente serán representados con una intensidad concreta en cada punto de la pantalla.

Como hemos dicho, los puntos que vemos en la pantalla se denominan pixels

La pantalla está dividida en puntos llamados pixels, que corresponden a una unidad de superficie, pero ya que el corte tiene una profundidad prefijada por nosotros en el grosor de corte, también obtenemos una unidad de volumen llamada voxel.

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Para poder entender mejor la reconstrucción de la imagen podemos imaginarnos una rebanada de pan, la que una vez cortada ponemos delante de nosotros. En ella podemos observar que:

1.-tiene un grosor determinado decidido por nosotros antes de cortarla.

2.-podemos ver las estructuras internas del pan, e incluso mirarlas con lupa.

3.-podemos juntar todas las rebanadas y conseguir una imagen tridimensional del pan.

Puede conseguirse todo esto mediante los sistemas informáticos que nos dan una imagen digital, lo cual supone una posibilidad de manipulación posterior de dicha imagen.

Hablamos de Centro de Ventana o de Amplitud de ventana cuando nos referimos a las escalas de grises o al contraste de la imágen.

La Ventana es aquello que se refiere a la gama de densidades cuyos números Hounsfield referidos a los tejidos del cuerpo humano, van desde el -1000 hasta el +1000 pasando por el 0 que el que corresponde a la densidad Agua, tomada como referencia. Estos valores máximos o mínimos, pueden variar en función del aparato.

 Esta es amplitud máxima de la ventana.

El -1000 corresponde al aire y el +1000 corresponde al metal.

Si colocamos el Centro de la Ventana arriba y su amplitud es pequeña, estaremos potenciando la visualización de las zonas más densas y prácticamente no visualizaremos las partes blandas. Si por el contrario lo colocamos abajo, y también con poca amplitud, potenciaremos la visualización de las partes blandas y no seremos capaces de visualizar bien las densidades altas.(Hueso, metal, etc.)

Pueden hacerse combinaciones de todo tipo, ampliando la ventana disminuyéndola, subiendo o bajando su centro. De tal forma que nos permita visualizar las estructuras que nos interesen, teniendo en cuenta que hemos aquirido todos los datos digitalmente, por lo que podemos manipularlos según lo necesitemos.

PARÁMETROS DE ESTUDIO

Grosor de corte

Determina el volumen del voxel o, lo que es lo mismo la anchura del corte (anchura de la "rebanada").

Se mide en mm.

Intervalo

Determina la distancia entre un corte y otro.

Puede dejarse una gran distancia entre un corte y otro lo que nos dejaría zonas sin estudiar, pero también se pueden hacer cortes solapados o contínuos. P.ej.: Un grosor de 10mm con un intervalo de cada 10mm sería un estudio con cortes seguidos sin dejar zonas sin estudiar.

Con un grosor de 5mm, y un intervalo de cada 3mm, nos daría como resultado un estudio con imágenes solapadas de un corte sobre otro, lo cual nos permitiria hacer una buena reconstrucción 3D. La parte negativa es que estaríamos irradiando algunas zonas por duplicado.

El intervalo está relacionado directamente con el movimiento de la mesa.

Campo de visión (F O V = Field of view)

Determina el diametro del corte y depende de la zona de estudio.

Cuanto más amplio sea el FOV más pequeña se verá la imagen en la pantalla que al ampliarla perderá resolución.

Kv y mA

Corresponden a las características del disparo, como cualquier aparato convencional, con la salvedad de que prácticamente el aparato ya tiene estableciadas dichas características de forma protocolizada para cada tipo de exploración, aunque se pueden variar manualmente.

Tiempo

El tiempo del disparo corresponde al tiempo de barrido.

Entre disparo y disparo existe un tiempo de espera que corresponde al tiempo de enfriamiento y éste está relacionado con la capacidad de enfriamiento del tubo y con la técnica utilizada.

Antes de cada exploración se puede realizar un

Scout =Surview = Escanograma

que corresponde a una radiografía digital por barrido lineal, sobre la que se planifican previamente los cortes que se han de realizar.

T.C. HELICOIDAL

Se trata de un aparato de TC dotado con un sistema de rotación constante, para lo cual disponde de un sistema de roce o escobillas que mantienen la conexión eléctrica entre las fuentes de alimentación eléctrica y el tubo y los demás componentes que giran durante el disparo.

Estos aparatos tienen la capacidad de realizar cortes axiales convencionales, además de poder realizar exploraciones helicoidales.

Para realizar una exploración helicoidal se combinan a la vez el movimiento rotatorio del tubo y y el movimiento de desplazamiento de la mesa durante el barrido, con lo que se consigue una adquisición volumétrica.

Las imágenes solapadas en este caso no son producto de mayor radiación sobre la zona, sino que son producto de un complejo proceso matemático.

Al factor de desplazamiento se le denomina pitch

 pitch = Movimiento de la mesa en mm x giro (segundo) / Grosor de corte

El pitch determina la separación de las espirales, de tal manera que a 10mm de desplazamiento de la mesa por segundo, si cada giro dura un segundo, y el grosor de corte fuese de 10mm correspondería un pitch 1 ; o dicho de otro modo, el índice de pitch sería 1:1

Si, por ejemplo el grosor de corte fuese de 5mm y se mantuviese la misma velocidad de desplazamiento tendríamos

pitch = (10mm x 1s)/5 mm = 2 ;es decir el índice de pitch sería de 2:1

Cuanto mayor es el valor del pitch, más estiradas estarían las espirales, mayor sería su cobertura, menor la radiación del paciente, pero menor sería la calidad de las imágenes obtenidas.

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Ventajas de la TC helicoidal:

*Evita discontinuidad entre cortes

*Reduce el tiempo de exploración

*Posibilita las exploraciones con menor cantidad de contraste i.v.

*Posibilita la reconstrucción multiplanar de imágenes.

*Mejora la calidad reconstrucción tridimensional.

*Permite la Angio-TC

TC Cerebral

PREPARACIÓN:

Antes de empezar la exploración, se debe proceder a la colocación del cabezal craneal.
Dar una información de manera clara al paciente sobre la exploración que se le va a realizar.
Informarse sobre si hay posibilidad de embarazo en la paciente. Pendientes, clips, diademas etc… deberán ser retirados para no artefactar la imagen.

TÉCNICA:
El centraje se realiza situando la luz del plano axial sobre la línea órbito-meatal.
Nosotros realizamos la exploración en 3 sequencias.

 

Fosa:

Inicio / Fin

Grosor

Incremento

Fosa Posterior

Agujero occipital hasta finalizar peñasco.

2.5 mm.

5 mm.

Fosa Cerebral 1

Hasta finalizar ventrículos laterales.

5 mm.

5 mm.

Fosa Cerebral 2

Hasta finalizar cavidad craneal.

10 mm.

10 mm.

TC Lumbar

PREPARACIÓN:

 Antes de empezar la exploración, se debe proceder a la colocación del cabezal plano.
Dar una información de manera clara al paciente sobre la exploración que se le va a realizar.
Informarse sobre si hay posibilidad de embarazo en la paciente. Retitar ropa que lleva el paciente/usuario que pueda artefactar la exploración, y darle una bata desechable si precisa.
colocar al paciente en decúbito supino con un apoyo el las rodillas de forma que las flexione 90 grados.
TÉCNICA:


El centraje lo realizamos haciendo un surview lateral de cáneo de 300mm planificando los cortes paralelos a los espacios interdiscales a estudiar (L3-L4,L4-L5,L5-S1)
Nosotros realizamos la exploración en 3 sequencias.

Resolución:

Inicio / Fin

Grosor

Incremento

Filtro

Matriz

Standard

Final pedículo L3 /inicio pedículo L4

2.5 mm.

2.5 mm.

B

340

Standard

Final pedículo L4 /inicio pedículo L5

2.5 mm.

2.5 mm.

B

340

Standard

Final pedículo L5 /inicio pedículo S1

2.5 mm.

2.5 mm.

B

340

http://www.xtec.es/~xvila12/index.htm

http://www.culturageneral.net/inventores/

 

 

 

LUIS DANIEL DIAZ RIVAS

Medellín - Colombia


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