Resumen
La electrónica cada vez va
avanzando de la mano con la biomedicina, juntas pueden realizar
una fusión impresionante y trabajar en distintas
áreas , una de las mas importantes y que se van a tratar
es la oximetría de pulso, los avances importantes que se
están desarrollado dentro del mismo con los avances
tecnológicos que esta a la vanguardia de las necesidades.
Si bien es cierto los niveles de oxigeno que circulan atraves de
nuestro sistema circulatorio deben ser rigurosamente
monitorizados ya que si existe un déficit de oxigeno en
las células de nuestro cuerpo y por mucho tiempo puede
desencadenar problemas cerios como se mencionan a lo largo del
desarrollo de este documento.
Index Terms—Biomedicina, medicina,
área de la salud, tecnología, niveles de
saturación sanguínea, pulsioxometro,
oximetría de pulso.
I.
INTRODUCCIÓN
A lo largo de todos estos años la
tecnología a dado pasos gigantesco de tal manera que se
puede decir que estamos en la era Bio es decir una era en donde
se fusiona la ciencia con la tecnología, con las cuales
podemos hacer cosas impresionantes que beneficio de la
humanidad.[1]
La ciencia y la tecnología fusionadas en si crean
la biotecnología, dando paso a nuevos ámbitos de
trabajo y en distintas áreas que prometen dar las
soluciones a desafíos fundamentales dentro de las
diferentes áreas de trabajo.[2]
En el área de la medicina gracias al aporte de la
electrónica a mejorando notablemente muchos de los
tratamientos y mecanismos de control periódico, dando la
posibilidad de un mejor estilo de vida con a la ayuda de la
tecnología que día a día avanza y va de la
mano con la medicina. [1], [2]
Muchos de los dispositivos que se utilizan en dentro del
aspecto de la salud nos ayudan a prevenir o tratar enfermedades
que requieren una vigilancia rigurosa para lo cual los
dispositivos de adquisición de datos y con la ayuda de las
redes inalámbricas se puede mejora la capacidad de
almacenamiento de los ordenadores.
La Biomedicina nos da la posibilidad dar un diagnostico
precoz y prevenir o tratar adecuadamente una enfermedad en
desarrollo. Cabe recalcar que no solo se habla de biomedicina a
los dispositivos que se utilizan para el organismo en si sino
también los que nos ayudan con la producción de
fármacos para dar un tratamiento de forma adecuada y
precisa.
El echo de utilizar diversas tecnológicas en esta
área tiene sus ventajas y desventajas por los riesgos a
las utilidades de cada uno de los dispositivos utilizados
así como también la transmisión de datos de
una central a otra.[3], [4], [5]
Sin lugar a duda en todos lo hospitales y casa de salud
existentes al rededor de mundo poseen instrumentales que son
necesarios para el monitoreo de pacientes dentro de estos o desde
la comodidad de la casa, algunos de los aparatos que
se pueden utilizar para controles diarios son los
tenciometros, pulsioximetro u oxímetro de pulso,
glucometros, entre otros.[6], [7]
II. LA MEDICINA Y
LA ELECTRÓNICA
II-A. La medicina y sus avances
En la actualidad el desarrollo de la tecnología
avanza con pasos acelerados y es el que permite el crecimiento
moderno el cual es muy fundamental en todas las
áreas.
Pero en uno de los campos donde tiene una gran
importancia es en la medicina, cada vez se desarrolla mas y el
manejo de instrumental medico de alta complejidad son parte de
los avances que se han venido dando en este proceso
tecnológico. [9]
La unión de la medicina con la tecnología
permite un cambio bastante grande en ella porque los avances que
se han dado han facilitado en muchas ocasiones entender el
origen, desarrollo y otros detalles de las enfermedades, las
cuales al ser analizadas con una mejor visión permiten el
conocimiento de un remedio a muchas de ellas, a mas de eso el
científico ha podido visualizar los eventos y
comportamientos que suceden dentro del cuerpo
humano.[9]
Un estudio científico demuestra que las primeros
rasgos de medicina se dieron en la época de la piedra en
donde se dice que se dieron una idea de lo que fue la primera
medicina.[8]
Con el paso de los años la medicina
también a ido tomando un campo muy considerado dentro de
la electrónica que desde su descubrimiento se investiga y
se desarrolla a pasos agigantados, dedicándose al
mejoramiento de la medicina tradicional debido a las falencias
que esta tiene como por ejemplo la administración de un
medicamento no es enviada a la zona exclusivamente especifica
sino que se dispersa por todo el organismo, un avance
tecnológico permitido por la electrónica y la
medicina es el concepto de la nano medicina, elementos de
tamaño atómico como el que se observa en la figura
1, con la capacidad de direccionarse a una zona especifica del
organismo para monitorearla, suministrar medicamentos o reparar
daños como obstrucciones en las venas, cada vez existen
investigaciones entre estos campos con el fin de mejorar la
calidad y la eficiencia de cada una de los aparatos que se ponen
a disposición de la salud y el desarrollo de nuevos
artefactos entre ellos las prótesis, extremidades como
piernas, brazos, manos hasta órganos, pueden ser
remplazados por las partes naturales.[10]
Figura 1. Nano Robots o Nanobots
[10]
Este nuevo campo de la Biomedicina se ha convertido
tanto para empresas farmacéuticas privadas, como para
grupos de investigación de las universidades en un tema de
mucho interés que ha tenido gran
investigación.
Un tema bastante desarrollado debido a la gran necesidad
y demanda es el de las prótesis que involucra
conocimientos de fisiología con el mecanismo de
materiales, así como también la interface entre la
persona y sus prótesis. En la actualidad una
prótesis ya no puede ser solamente mecánica sino
que artificialmente activa como la mano i-limb que se muestra en
la figura 2, siendo así necesita de una fuente de
energía, sistemas de cables y circuitos que transmitan y
transformen la fuerza y sistemas que interactúen con el
portador quien tiene que controlarlo. Hoy en día, una
prótesis activa no es una realidad lejana ya que la
investigación permite su ensamble a la vida real. [11],
[12]
Figura 2. Mano I-limb, una prótesis
activa.[11]
Como se había dicho anteriormente estos avances
entre la electrónica y la medicina tienen grandes
desarrollos no solo por los instrumentos que se innovan, sino por
lo que se puede conseguir mediante estos instrumentos.
Nuevas investigaciones en biomedicina se centran en el
estudio de las células madre adultas, esta células
madre tiene un papel fundamental que es el de generar nuevas
células, lo interesante de su estudio es que
después de procesos menos complicados como el de las
células madre embrionarias pueden llegar a ser muy
útiles, estas células tienen una alta capacidad de
regeneración, por lo que se podría hacer
tratamientos en enfermedades neurodegenerativas, crear una
vacuna contra el virus del papiloma humano,
investigándolas mas a fondo se descubrió que pueden
actuar atacando y evitando el varios tipos de cáncer e
incluso la capacidad de crear un órgano a partir de
células propias.[13], [14]
La tecnología medica que existe en la actualidad
tiene el propósito de mediante técnicas menos
invasivas lograr un diagnostico, evaluación y tratamiento
mas eficaces.[15]
La RNM o resonancia magnética "Es una
espectroscopia basada en la absorción de radiación
electromagnética", produce imágenes muy detalladas
de los órganos y tejidos como el craneo de la figura 3, de
una manera poco invasiva, contrario al caso de los Rayos
X.
Figura 3. Imagen de la resonancia magnética del
craneo.[19]
Utiliza un campo magnético que cambia
rápidamente, ondas de radio con una frecuencia entre 10MHz
a 1GHz, el campo alinea las partículas atómicas
(protones) del tejido del cuerpo humano y las ondas de radio
hacen que estos protones envíen señales especificas
que son detectadas por un receptor, un software en computadora
interpreta estas señales y crea las imágenes del
organismo interno, lo cual permite ver lesiones, enfermedades o
anomalías existentes en la zona de análisis en
forma de "rodajas" en cualquier posición. [16],
[17]
La RNM es indolora para el paciente y no se conocen
efectos secundarios por lo que es una herramienta
tecnológica muy útil en el diagnostico de
enfermedades.[15]
"La medicina moderna desea la tecnología. La
medicina moderna surge a partir del básico compromiso
social de proporcionar a todos los ciudadanos
prácticamente todas las novedades
tecnológicas."[18]
II-B. La oximetría de pulso
La pulsioximetria es una medición de oxigeno que
es trasportado por la hemoglobina al interior de los vasos
sanguíneos de forma no invasiva. Para realizar dicha
medición existe un aparato llamado
pusioximetro[21]
Figura 4. Elementos de la
sangre.
Dentro de la salud uno de los elementos mas importantes
e irreemplazables por algún sustituto artificial es la
sangre; esta sirve de trasporte para muchos componentes
importantes entre ellos el oxigeno.
La cantidad de oxígeno que es transportada por la
sangre a los órganos y tejidos del cuerpo se llama
oxigenación de la sangre, o nivel de saturación de
oxígeno. El oxígeno disuelto se mide a
través mecanismos que garantizan un suministro adecuado
generalmente por los pulmones. El nivel de oxigenación de
la sangre se mide a través de un análisis de una
muestra de sangre en el laboratorio , en una prueba de gases en
sangre arterial , o por fijación de un clip sensor de luz
para la yema del dedo .[22]
Figura 5. Transporte del oxigeno mediante
la sangre.[20]
El oxigeno es un de los elementos vitales
que intervienen directamente en los procesos
celulares. El mecanismo de aculturación de la sangre con
el simple hecho de respirar. Los pulmones captan el
oxígeno y lo transfieren al sistema circulatorio para ser
transportado hasta la última célula del organismo.
[24]
El nivel bajo de oxígeno en la
sangre, o hipoxemia, es cuando los niveles de
oxigeno están por debajo de los niveles normales, que se
encuentran entre 95 y 100 % de saturación. Cuando el
oxígeno esta por debajo del 85 o 90 %, las células
dejan de funcionar de forma normal, alterando el funcionamiento
de tu órganos y tejidos. Cuando ésto sucede,
inevitablemente comienzas a manifestar ciertos signos y
síntomas de la falta de oxígeno en la
sangre.[25]
Figura 6. Nivel de saturación del oxigeno
[20]
Si nuestro organismos no se oxigena adecuadamente puede
ocurrir varios trastornos severos no solo a nivel pulmonar sino a
cualquier parte del cuerpo los cuales pueden ser:
Alteraciones que afectan el movimiento de
la pared torácica durante el embarazo
Anomalías músculo
esqueléticas Traumatismos graves Enfermedades
neuromusculares
Alteraciones en el sistema nervioso
central
Influencias de las enfermedades
crónicas.[23]
Ademas se pueden presentar alteraciones en la
función cardíaco importantes que pueden
afectar.
Trastornos de la conducción.
Alteración del gasto cardíaco. Insuficiencia
cardíaca izquierda. Taquicardia
Bradicardia
Alteración de la función
valvular
Isquemia miocárdica ,angina, infarto
del miocardio
Hiperventilación
Hipo ventilación
Hipoxia Valores normales de Pa CO2 es 35 y
45 mmhg
PaO2 es 95 y 10 mmhg
II-C. Funcionamiento de un
pulsioxímetro
Para la medición se precisa de un aparato de
pulsioximetría, con un sensor en forma de pinza, que emite
un haz de luz que se refleja en la piel del pulpejo
del dedo, midiendo la cantidad de luz absorbida por la
oxihemoglobina circulante del paciente.[27] Los
pulsioxímetros miden, en un intervalo de tiempo, la
relación entre las diferencias de absorción de las
luces rojas e infrarrojas. Esta relación se vincula
directamente con la saturación de la oxihemoglobina. La
absorción en la sangre arterial aumenta ligeramente con
cada latido, lo que significa que es necesaria la presencia del
pulso arterial para que el aparato reconozca alguna señal.
[28]
El dispositivo emite luz con dos longitudes de onda de
hasta 660 nm y 940 nm (infrarroja) que son características
de la oxihemoglobina y la hemoglobina reducida claro esto puede
variar según el fabricante. La mayor parte de la luz es
absorbida por la piel, hueso y sangre venosa de forma constante,
proporcionando así un incremento de esta absorción
en la sangre arterial con cada latido, lo que significa que es
necesaria la presencia de pulso arterial para que el aparato
reconozca alguna señal.
Sólo se mide la absorción máxima
durante una onda de pulso, lo que minimiza la influencia de
tejidos, venas y capilares en el resultado.
Un pulsioxímetro mide la saturación de
oxígeno en cada uno de los tejidos, tiene un transductor
con dos piezas, un emisor de luz y un fotodetector, generalmente
en forma de pinza y que se suele colocar en el dedo,
después se espera recibir la información en la
pantalla: la saturación de oxígeno, frecuencia
cardíaca y curva de pulso. [21], [26]
Figura 7. funcionamiento de un oxímetro de
pulso
II-D. Ventajas y desventajas del uso de los
pulsioxímetros
II-D1. Ventajas :
Para el uso no requiere de un conocimiento
especial . No es invasivo.
Ayuda a monitorisar de forma permanente e
instantánea. Es muy confiable.
Indica la frecuencia del pulso
cardíaco
Tiene un tamaño portátil y solo requiere
baterías pequeñas fáciles de conseguir en
nuestro medio.[27]
II-D2. Desventajas:
Cualquier movimiento que se puede probucir dentro de un
rango menor a los 30 segundos pueden ser frecuente de lecturas
inadecuadas.
Depende del el lugar en donde se coloque el
oxímetro de pulso para determinar el tiempo de lectura, el
la oreja 10 segundos y en el dedo 30 segundos y mas
ratardo aun en los dedos de los pies.
Puede tener errores de lectura cuando su utiliza el
pulsioxímetro con las unas recubiertas con esmalte en
especial los colores rojo, verde, y negro debido a que
interfieren con las longitudes de onda.[29]
II-E. Avances dentro de la oximetría de
pulso
La oximetría de pulso a tenido gran acogida en
las áreas de obstetricia, cerebral, pulmonar y la unidad
de cuidados intensivos.
Oximetría de pulso fetal Vigilancia de la
oxigenación fetal en sala de labor y parto. NOs permite
monitorizar de manera permanente la hipoxia fetal. El sensor
fetal debe marcar sus valores normales son de 35 a 70 %, en
promedio 47 %. [30]
Oximetría cerebral La saturación de
oxígeno en el cerebro debe oscilar de 70 al 80
%.
Oximetría de pulso esofágica
Oximetría de pulso visceral Utilizada en las
laparotomías exploradoras y en cirugía de
intestino.
Oximetría de pulso retiniana La SaO2 en el fondo
de la retina a través de una densidad
óptica
Oximetría de pulso nasofaríngea Aplicable
a quemados puesto que se requiere mayor oxigenación en las
partes mas afectadas para su recuperación.
El oxímetro de pulso se utiliza como una
herramienta para vigilar la evolución, gravedad y
pronóstico para el asma por la sensibilidad que
posee.[29]
III.
CONCLUSIONES
Es visible el avance de la ingeniería así
como el de la medicina, la investigación de la
ingeniería en la medicina y la medicina en la
ingeniería abren las puertas a un nuevo universo de
conocimientos, estudios y descubrimientos ya que es de esta
fusión de donde aparece la biomedicina, y es notoria la
evolución de la biomedicina ya que están a la vista
sistemas, mecanismos y elementos que facilitan la vida tanto de
un medico como la de un paciente.
Una aplicación creada por la
biomedicina es el oxímetro de pulso, un
dispositivo de fácil manipulación, no invasivo al
organismo que evalúa los niveles de oxigeno en el
organismo, un dato importante que puede evitar problemas gracias
a su fácil uso y factibilidad.
Sin embargo existen desventajas para el
oxímetro de pulso tales como la interferencia
de movimiento, luz, pigmentos y otros artefactos que no permiten
una buena lectura en los niveles de saturación.
Los avances que día a día
se realizan, en Japón se ha
propuesto un equipo de oximetría de pulso que no
solamente detecte la curva de pletismografía, el
dígito de la SPO2, sino también la hemoglobina, a
este equipo se le ha llamado
hemoglobinómetro.
Estos equipos serán
particularmente valiosos en pacientes como
los neonatos donde se dificulta la extracción de muestras
de sangre para analizar la hemoglobina[29]
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web.udl.es/usuaris/w4137451/webresp/contenidos_docentes/exploracion/pdf_pruebas/pulsioximetria6.pdf
Autor:
María Isabel Cordero
Mendieta
Universidad Politécnica
Salesiana