Biomedicina Cardiovascular

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