- Resumen
- Introducción
- Modelado cardiovascular
- Seguimiento de las enfermedades
- Marcapasos
- Desfibrilador automático implantable (DAI)
- Conclusiones
- Referencias
Resumen
In this document starts by mentioning the biome-dicine, as well as one of its applications in cardiology and the important results obtained in this area, in addition to mentioning the development and progress of devices for the cardiovascular control in a person.
Index Terms—biomedicine, cardiology, progress, control.
Introducción
La biomedicina combina el diseño y la resolución de problemas de ingeniería con la experiencia y conocimientos médicos con el fin de ayudar a mejorar la salud del paciente y la calidad de vida de las personas sanas, todos aquellos conocimientos, técnicas y experiencia se aplican con el fin de resolver problemas en la investigación medica-clínica, para la mejora de salud [1].
La biomedicina cardiovascular hace referencia a la asisten-cia en el tratamiento de enfermedades o afecciones que tienen que ver con el corazón y los sistemas vasculares [2].
En la actualidad, la ciencia y la técnica permiten no sólo de-tectar sino tratar las enfermedades del sistema cardiovascular, los nervios y los músculos trabajan por medio de corrientes eléctricas, lo que nos permite realizar un estudio directo de marcapasos y de desfibriladores automáticos implantables en las secciones 3 y 4 respectivamente.
Figura 1. Modelo del Sistema Cardiovascular de Grodins [4].
En la Figura se puede observar una representación del recorrido de un flujo de la presión dinámica de un sistema car-diovascular humano. Aquí un interruptor puede estar cerrado para introducir en un ventricular septal u otras insuficiencias en las válvulas aórticas o mitral [7].
Modelado cardiovascular
En los últimos tiempos el análisis del sistema cardiovascular ha sido el foco en la consideración de las fluctuaciones rítmicas en los parámetros cardiovasculares. El análisis de variabilidad cardiovascular o neurocardiovascular, el cual explica la pre-sencia de la variación cíclica observada en precio de corazón, tensión arterial, flujo sanguíneo, etc [3].
En la figura 1 podemos observar un modelo de un sistema cardiovascular el cual se divide en seis compartimientos, formando un círculo cerrado. El flujo promedio de cada ventrículo depende de la frecuencia cardíaca, de un parámetro de contractilidad, del reemplazo sistólico, y de la presión [4].
Figura 2. Representación del recorrido de un flujo de la presión dinámica de un sistema cardiovascular humano [7].
Seguimiento de las enfermedades
CARDIOVASCULARES
El seguimiento describe un proceso de sistema variando en el tiempo e incluye supervisión anticipada, observación
preventiva, En el seguimiento de tiempo real o análisis dis-continuo de cambios tanto lineal y no lineal de los índices fueron usados para examinar el estado de los pacientes. Debido al potencial alto de métodos de análisis no lineales para diagnóstico y estratificación del riesgo, su integración en los sistemas de seguimiento cardiovascular se realizo con la probabilidad en la mejora de la predicción y clasificación precisión y reducción de falsas alarmas [5]. Los resultados diferentes estudios de los cuales investigaron la idoneidad de lineales y no lineales de la HRV para predecir el resultado de las enfermedades cardiovasculares, parecen ser prometedoras para futuras aplicaciones en dispositivos de monitorización [6].
II-A. Red de sensores biomédicos para la aptitud cardiovas-cular
Con el conocimiento de la fisiología humana los ingenieros son capaces de desarrollar instrumentos con la capacidad en el manejo de las medidas del cuerpo y hacer diagnóstico en base a los parámetros adquiridos [8].
En la Figura 3 se puede observar el esquema general de redes de los sensores bíomedicos los cuales son usados para obtener información del paciente y de esta manera procesarla y realizar un diagnostico [9].
Figura 3. Esquema general de redes de sensores bíomedicos [9].
El monitoreo se ha vuelto cada vez más importante para prevenir la institucionalización de enfermedades crónicas. Este sistema prototipo puede ayudar en el seguimiento y gestión de las enfermedades cardiovasculares de manera rentable para los pacientes quienes usan estos dispositivos [10].
Marcapasos
Es un sistema que monitorea la actividad del corazón y a la vez genera un impulso eléctrico cuando el ritmo intrínseco del corazón no lo hace [11].
El funcionamiento del dispositivo es similar a un circuito eléctrico en el cual la batería provee la electricidad que viaja por un cable hasta el miocardio donde lo estimula y produce un latido cardíaco.
En la Figura 4 se puede observar la estructura interna de un marcapasos [13].
Figura 4. Esquema de interior de un marcapasos.[13]
III-A. Partes del marcapasos
El marcapasos consta de dos elementos básicos:
Fuente o generador de pulsos.
Es un pequeño aparato metálico de titanio en su interior se encuentra una batería con una duración promedio de 10 a 15 años, la cual contiene el circuito electrónico que controla el tiempo y duración de los impulsos eléctricos así como las diversas operaciones de sensado y funcionamiento del marcapasos [12].
Electrodo.
Es el que conduce la electricidad desde la fuente hasta el corazón, y en los bipolar es llevan la corriente de regreso a la batería para cerrar el circuito, llevan información hacia la fuente sobre la actividad cardíaca [12].
III-B. Tipos de marcapasos
Existen 3 tipos de marcapasos.
1. Marcapasos unicamerales (afecta sólo a la aurícula o al ventrículo).
2. Marcapasos bicamerales (afecta a aurículas y ventrícu-los) [14].
3. Marcapasos tricameral (consiste en colocar un tercer electrodo a través del seno coronario e ir avanzando a través de una vena lateral para conseguir con ello la estimulación del ventrículo izquierdo) [15].
En la Figura 5 se observa dos marcapasos permanentes, el de la izquierda es un marcapasos unicameral y el de la derecha bicameral [12].
Figura 5. Marcapasos permanentes [12].3
Desfibrilador automático implantable (DAI)
DAI esta diseñado para monitorear y tratar problemas de ritmo cardiaco, reduciendo en gran medida los riesgos, un sistema DAI trata los ritmos cardiacos que son demasiado rápidos o demasiado lentos.
El paciente debe recibir un desfibrilador debido a que el paciente tiene un mayor riesgo de muerte súbita de origen cardiaco debido a alteraciones del ritmo ventricular. La muerte súbita de origen cardiaco es el resultado de un paro cardiaco súbito, el cual ocurre cuando los problemas eléctricos del corazón causan un ritmo cardiaco peligrosamente rápido e irregular [16].
Es un cable que conectan el generador con el corazón, el mismo que permite el envío de impulsos eléctricos desde el generador hasta el corazón y transmite la actividad cardíaca desde el corazón hasta el generador [20].
En la Figura 7 se puede observar la constitución del DAI.
IV-A. Evolución del DAI
El desfibrilador automático implantable se ha convertido en una de las principales opciones terapéuticas en los pacientes con arritmias ventriculares malignas, muerte súbita cardiaca o elevado riesgo de desarrollarlas, es un dispositivo de reciente creación, en la actualidad, la implantación de estos dispositivos es más fácil y su técnica es parecida a la de un marcapasos [17].
En la Figura 6 se puede observar el DAI en el cuerpo humano.
Figura 7. Constitución de un DAI [21].
ANÁLISIS
La biomedicina cardiovascular esta dirigida a buscar nuevos tratamientos, hallazgos los cuales contribuyen a obtener nuevas maneras de contraatacar las enfermedades cardiovasculares, así como las nuevas formas de obtener la información acerca de los elementos ya existentes (Marcapasos, DAI) sin tener que hacer que el paciente ingrese a un quirofano, si no que por medio de innovaciones en los equipos ya existentes obtener la información de los eventos que suceden con el paciente en su vida, y de esta manera poder ofrecerle al paciente una atención personalizada de acuerdo a sus actividades diarias.
Figura 6. Desfibrilador automático implantable[18].
IV-B. Protección del DAI de la interferencia eléctrica
Una regla general es que los pacientes se mantengan alejados de los dispositivos que generan grandes cantidades de interferencia electromagnética, el dispositivo es sensible a los campos eléctricos o magnéticos potentes, que pueden desactivar ciertos dispositivos [19].
IV-C. Constitución del DAI
El DAI está constituido por dos elementos:
Generador
También llamada "pila", en realidad consta de muchos más elementos, va colocada debajo de la piel en la zona pectoral. La carcasa es metálica para protegerlo de los golpes, en su interior se aloja la batería, los condensadores y un ordenador el mismo que contiene toda la información para el funciona-miento del dispositivo [20].
Electrodo
Conclusiones
La biomedicina es un campo de aplicación el cual busca padecimientos que se encuentran en el organismo, para así encontrar una solución por el medio del desarrollo de practicas que no afecten al organismo.
La biomedicina cardiovascular busca mejorar los tratamien-tos ya existentes para los problemas cardiovasculares, y una de estas maneras es la forma de monitoreo el cual esta tomando un nuevo rumbo al implementar sensores bíomedicos los cuales envían la información a servidores los cuales están programados y muestran directamente el diagnostico de cada paciente, lo cual permite ahorrar tiempo y ofrecer un mejor tratamiento.
Los ritmos cardiacos anormales en los pacientes, pueden ser tratados con un marcapasos el cual nos genera impulsos eléctricos que nos ayudan a regular los latidos del corazón, los marcapasos de la actualidad son muy ligeros los cuales tienen la capacidad de adaptarse a las necesidades del cuerpo en el cual se encuentra, latiendo mas rápido o mas lento dependiendo de la actividad que se realice.
Los DAI están dirigidos a los pacientes quienes tienen problemas en sus ritmos cardiacos, de esta manera el DAI otorga impulsos eléctricos al corazón para regular el ritmo cardiaco, evitando de esta manera que el paciente tenga una muerte súbita, ademas el DAI es parecido al marcapasos.4
Referencias
[1] Riyadh, Kingdom, «Biomedical & Clinical Engineering in Arabic Coun-tries between Concepts, Reality, Challenges & Expectations », King Saud University ,Arabia, 2010
[2] National Heart Lung and Blood Institute web site. "What is the heart?" Accessed Dec. 15, 2011.
[3] Saeid R. Seydnejad & Richard I. Kitney, «Cardiovascular Variability Modelling: Some Fundamental Concepts » Vol. 20, London.
[4] K. Gómez Pérez, A. Dalessandro Martínez, «Modelos de sistemas fisiológicos: Sistema cardiovascular», Caracas, Sep., 2006
[5] A. Voss, S. Schulz, R. Schroeder,«Monitoring in cardiovascular disease patients by nonlinear biomedical signal processing »,Boston, Massachu-setts USA, August 30 – September 3, 2011.
[6] T. H. Makikallio, S. Hoiber, L. Kober, «Fractal analysis of heart rate dynamics as a predictor of mortality in patients with depressed left ventricular function after acute myocardial infarction», vol. 83, Mar 15, 1999.
[7] V. Rideout, «Cardiovascular System Simulation in Biomedical Enginee-ring Eucation», Vol. Bw-19, No. 2, March 1972.
[8] Dheerendra S. Gangwar, «Biomedical Sensor Network for Cardiovascu-lar Fitness and Activity Monitoring», Bangalore, India, 16 – 18 January, 2013
[9] B. Morgalo, «Módulo inalámbrico para redes de sensores biomédicos», Centro de Neurociencias de Cuba, Cuba
[10] A. Astrin„ «Closing Report for the TG6 Session», March, 2010
[11] Dr. L. Jiménez Borreguero, «Dispositivos implantables para las arritmias cardíacas», Volumen VI, 2004.
[12] Dr. C. Carrasco, Dr. A. Villeda, «Permanent Cardiac Pacemakers », Vol. 68, No. 3 Julio, Agosto, Septiembre 2000.
[13] Medtronic, «Marcapasos», EEUU.
[14] Dr. F. Villagrá, «Marcapaso», Documento disponible en la web.
[15] R. Marín Pérez, «Presente y futuro de los marcapasos tricamerales. Actuación de enfermería. »,Ciutat Sanitària i Universitària de Bellvitge, Barcelona, España, Sepiembre, 2003.
[16] Boston Scientific, «Terapia con desfibrilador automático implantable», 2014.
[17] M. Francés Diez, E. Sánchez Revila, «Evolución y perspectiva actual del desfibrilador automático implantable».
[18] Dr. F. Villagrá, «Desfibrilador Automático Implantable (DAI)», Docu-mento disponible en la web.
[19] S. García Mora, «Cuidados al paciente con desfibrilador automático implantable », 24 / 07 /2009.
[20] J. Porres Aracama, «Manual del paciente portador de Desfibrilador Automático Implantable DAI », Hospital Donostia.
[21] «DAI (Desfibrilador Automático Implantable)», Febrero, 2013, Docu-mento disponible en la web.
Autor:
Daniel Santiago Mora Quizhpi
Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca
Electrónica Analógica II