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Ingeniería Biomédica

Ingeniería Biomédica. Curso 2006 Anatomía y fisiología cardíaca – vías de conducción intracardíacas Prótesis Elementos de proyecto de marcapasos 22.8.2006. Ing. Franco Símini Dr. Héctor Píriz Ing. Daniel Geido Ing. Jorge Lobo. Cavidades y vasos . Azul – sin oxigenar Rojo - oxigenado.

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Presentation Transcript

  1. Ingeniería Biomédica Curso 2006 Anatomía y fisiología cardíaca – vías de conducción intracardíacas Prótesis Elementos de proyecto de marcapasos 22.8.2006 Ing. Franco Símini Dr. Héctor Píriz Ing. Daniel Geido Ing. Jorge Lobo

  2. Cavidades y vasos Azul – sin oxigenarRojo - oxigenado

  3. circulaciones • AD, VD y aorta: sangre oxigenada hacia los órganos y músculos • AI, VI y arteria pulmonar: sangre hacia los pulmones • Circulación coronaria, arterias y venas coronarias

  4. Circulación coronaria

  5. Distribución del volumen de sangre en el sistema circulatorio

  6. Distribución del gasto cardíaco • Cerebro 13% • Coronarias 4% • Hígado y tracto intestinal 24% • Músculos 21% • Riñón 20% • Piel y otros 18% % del gasto cardíado paciente 70 Kg, 5.5 L/min

  7. Marcapasos natural • Células cardíacas tienen un Potencial de Acción especial • Permite el disparo espontáneo periódico

  8. Redundancia de marcapasos naturales • nodo SA (70 por minuto) • nodo AV (55 por minuto aprox) • en los ventrículos (30 por min aprox)

  9. Nodos senoatrial y auriculoventricular

  10. Secuencia natural de conducción • pulso en nodo SA • propagación radial a ambas aurículas • (fibras inertes eléctricamente separan A de V) • propagación al nodo AV (retardo) • propagación al haz de His • fibras de Purkinje a todos los rincones de los V

  11. Sistema de conducción cardíaco

  12. fases de contracción y el ECG

  13. ECG y potencial de acción Potencial de acción ECGElectrocardiograma 1.0 +40 R 0 0.5 T P 0 -80 Q mV mV S 0 200 400 600 ms

  14. l - + RA LA - - lll ll + + LL REGISTRO DE LA SEÑAL ELÉCTRICA DEL CORAZÓN l RA LA ll lll Derivaciones estandar LL

  15. 1 2 3 4 5 6 7 EL CICLO CARDIACO 120 80 40 0 Presion mm Hg Sistole auricular 25 0 Flujo aortico l.min-1 • Ventriculos llenos de sangre • Baja presion en los ventriculos • Onda P en el ECG 140 70 Volumen ventricular, ml 1 4 Ruidos cardíacos a Pulso venoso R P ECG Q 0 0.5 1.0 s

  16. 1 2 3 4 5 6 7 EL CICLO CARDIACO 120 80 40 0 La válvula mitral se cierra Presion mm Hg Contraccion isovolumetrica • El ventriculo se contrae • La presion aumenta en el ventriculo • La valvula mitral se cierra • Complejo QRS en el ECG • Primer ruido 25 0 Flujo aortico l.min-1 140 70 Volumen ventricular, ml 1 4 Ruidos cardíacos a Pulso venoso R P ECG S Q 0 0.5 1.0 s

  17. 1 2 3 4 5 6 7 EL CICLO CARDIACO Valvula aortica abre 120 80 40 0 Presion mm Hg Valvula mitral cierra Eyeccion • La válvula aortica se abre • La sangre entra en la aorta • Onda T en el final del período del ECG 25 0 Flujo aortico l.min-1 140 70 Volumen ventricular, ml 1 4 2 Ruidos cardíacos a c Pulso venoso R P T ECG S Q 0 0.5 1.0 s

  18. 1 2 3 4 5 6 7 EL CICLO CARDIACO La valvula aortica se cierra valvula aortica abre 120 80 40 0 Presion mm Hg Relajación isovolumetrica • El ventriculo se relaja • La válvula aortica se cierra • La presión baja en el ventrículo • Segundo ruido Valvula mitral cierra 25 0 Flujo aortico l.min-1 140 70 Volumen ventricular, ml 1 4 2 Ruidos cardíacos v a c Pulso venoso R P T ECG S Q 0 0.5 1.0 s

  19. 1 2 3 4 5 6 7 EL CICLO CARDIACO La valvula aortica se cierra valvula aortica abre 120 80 40 0 Presion mm Hg Llenado La valvula mitral se abre • El ventrículo esta relajado • La presion es baja en el ventrículo • La válvula mitral se abre • Los ventrículos se llenan de sangre Valvula mitral cierra 25 0 Flujo aortico l.min-1 140 70 Volumen ventricular, ml 1 4 2 3 Ruidos cardíacos v a c Pulso venoso R P T P ECG S Q 0 0.5 1.0 s

  20. Prótesis

  21. Sistemas de prótesis • Sentidos (vista, oído) • Funciones (diálisis, marcapasos, corazón artificial) • Mecánicas (cadera) • Conductos (vasculares, tráquea) • Transporte • Interfaz persona/máquina

  22. Sistemas de rehabilitación

  23. CLICOC Dispositivo que simula el “clic” de un mouse convencional por medio del parpadeo voluntario del usuario. Sistema adaptado en un armazón de anteojos que utiliza diodos emisores y foto receptores

  24. PARPACAM Cámara fotográfica ubicada mediante una vincha a la frente del paciente Accionada por el parpadeo voluntario del paciente ó mediante un control a distancia

  25. MarcapasosPrótesis de la estimulación oportuna y adecuada del corazón(herramienta de diagnóstico)(herramienta de seguimiento)

  26. Contracción natural del corazón • espontánea • repetitiva • coordinada en diferentes zonas • resultado de varios lazos de re-alimentación

  27. Fenómenos que afectan el ritmo fisiológico • velocidad de conducción • periodo refractario de las células • automatismo del SA (y de otras zonas)

  28. Anormalidades de la actividad eléctrica • bradicardias • falla del ritmo del SA (B sinusal) • propagación (bloqueo 1er a 3er grado) • taquicardias • automatismo (repolarizacion muy rápida) • reentrante (cond.en lazo local, por p. refractario) • gatillado (2da polariz. por reingreso de iones)

  29. Correcciones • fármacos • marcapasos (implantados y externos) • electrofisiología cardiaca

  30. Marcapasos • estimula el corazón cuando el pulso falla • inicialmente solo para el bloqueo total • ahora se adapta a la situación • asincrónico • sincrónico (a demanda o gatillado) • inclusión de lazos de realimentación

  31. Oscilador    Pulso    cables   electr. Fuente • Esquema general de un marcapasos

  32. Implementación de retardo en estímulo, para simular tiempo de conducción auriculo-ventricular

  33. Diagrama en bloques de un marcapasos telemetría Registro Procesador estimulador electrodos Sensor de metabolismo corazón

  34. Proyecto de marcapasos • asincrónico • puede estim en momento vulnerable (FV) • Consumo • alteraciones bioquímicas • sincrónico: a demanda • detecta el ECG • algoritmo (tope de bradicardia) • algoritmos complejos • sincrónico: sobre la onda R (siempre)

  35. Proyecto de marcapasos • Prever la degradación de características, a consecuencia de sucesos: • Aumento de resistencia de electrodo • Desconexión de electrodo • Ausencia de sensado de actividad cardíaca espontánea Es un “gracefully degrading system” sistema de características que se limitan en forma prevista

  36. Time out S Pace Diagrama de estados de un marcapasos primitivo. Se utilizan los siguientes símbolos: [S] es el estado de la Máquina (único en este caso); [Time out] es el evento que hace evolucionar la Máquina; [Pace] es la acción que ocurre al efectuarse la transición. (Arzuaga et al.)

  37. S Sense Time out Pace Diagrama de estados de un marcapasos a demanda. [S] es el estado de la Máquina; [Sense] es el resultado de un latido espontáneo del corazón; [Time out] es el evento interno; [Pace] es la acción que ocurre al efectuarse la transición

  38. Sense R Tout A R A Tout Pace Diagrama de estados de un marcapasos a demanda con período refractario. [A] Estado de Alerta en el que se sensa, [R] Estado Refractario en el que se ignora la actividad cardíaca. Los eventos son [Sense] Evento de sensado; [A Tout] transcurrió el tiempo máximo de espera de un sensado y [R Tout] transcurrió el Período Refractario. La única acción es [Pace]el Estímulo.

  39. A V R V Sense A Sense V Sense A Tout A Pace AV Tout V Pace R Tout Diagrama de estados de un marcapasos bicameral en versión simplificada(Arzuaga et al.)

  40. Marcapasos 1960, externo

  41. 60 gramos, 30 mm Marcapasos

  42. Clasificación de marcapasos XYZ (de la ICHD)X - cavidad estimulada (A, V, D)Y - actividad detectada (A,V, D)Z - respuesta al "sensado" (I, T, D) XYZ AB (código NBG)A - capacidad de programacion y de modulación de frecuenciaB - funciones anti taquicardia • Inter-Society Commission on Heart Disease Resources (ICHD) • La North American Society of Pacing and Electrophysiology (NASPE) y la British Pacing and Electrophysiology Group (BPEG) extendieron la clasificación ICHD a las cinco letras conocidas como el código NBG.

  43. Sensado “sensado”: detección de señales propias del corazón

  44. Ejemplos • VVI estimulación ventricular, con sensado ventricular y estimulación inhibida por latidos (ventriculares) • VVT genera estimulo en sincronía con onda R • DDI estimulación y sensado en ambas cavidades izquierdas, inhibición de estimulo.

  45. Alimentación • 30 micro W (carga alcanza 7 años) • Hg-Zn • emana gas (encapsulado imposible) • caída brusca de V al agotarse • Li-I (Li-AgCr, Li-CuS, etc.) • sin gas • anticipa descarga

  46. cables de conexión (“leads”) • conductores de varios hilos • resistentes a repetidas flexiones  (72 lpm por 10 años = 380 Mflexiones) • espirales de 30 cm • aislados • "silicone rubber“ • poliuretano

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