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El marcapaso un dispositivo electrónico que aporta a la actividad de un corazon lesionado



  1. Resumen
  2. Introducción
  3. Desarrollo
  4. Colapso
    cardiovascular, parada cardíaca y muerte
    súbita: revisión y
    definiciones
  5. El
    marcapaso
  6. Conclusiones
  7. Bibliografía

Resumen

Se conoce que una de las causas más relevantes
que ocasiona la muerte del ser humano, son las enfermedades
cardíacas; por lo que la sociedad científica,
dentro del área médica y electrónica avanza
a la vanguardia de la tecnología, buscando y facilitando
alternativas de vida, como es el caso del dispositivo
electrónico denominado "marcapasos cardíaco",
utilizado para regular la frecuencia cardíaca de un
corazón lesionado. En el presente trabajo de
investigación se ha propuesto como objetivo, recopilar de
la antología especializada, importante información
bibliográfica en las ramas de la medicina y la
electrónica y luego compartir con el lector la oportuna
información relacionada con la función y
disfunción cardíaca y la aplicación del
marcapasos cardíaco como dispositivo
biomédico.

PALABRAS CLAVE: Corazón, arritmia,
infarto, paro cardíaco, colapso, electrocardiograma,
marcapasos.

ABSTRACT: It is known that one of the most
important causes leading to the death of human beings, are heart
diseases; so the scientific society, inside the medical and
electronics area advances to the forefront of technology, seeking
and providing life alternatives, such as the electronic device
called a "cardiac pacemaker", used to regulate the heart rate of
an injured heart. In the present research has been proposed as an
objective collect of the specialized anthology, important
bibliographic information in the fields of medicine and
electronics and then share with the reader, the appropriate
information related to the cardiac function and dysfunction and
the application of cardiac pacemaker as a biomedical
device.

KEYWORDS: Heart arrhythmia, stroke, heart
failure, collapse, ECG, pacemaker.

Introducción

Es conocido por gran parte de la humanidad que las
enfermedades cardíacas se constituyen en una de las causas
más relevantes que ocasiona la muerte del ser humano. Es
por ello que en las últimas décadas, la sociedad
científica tanto del área médica como
electrónica han avanzado a pasos agigantados a la
vanguardia de la tecnología, buscando y facilitando
alternativas de vida, como es el caso del dispositivo
electrónico denominado "marcapasos cardíaco" que se
utiliza para regular la frecuencia cardíaca de un
corazón lesionado.

Por todo lo expuesto, en el presente trabajo de
investigación se ha propuesto como principal objetivo, el
hecho de recopilar y luego compartir con el lector,
información específica, veraz y oportuna
relacionada con la función y disfunción
cardíaca y la aplicación en el campo médico
del marcapasos cardíaco como un dispositivo
biomédico, haciendo énfasis sobre la importancia
del tema en mención, aspectos que justifican plenamente su
planteamiento y desarrollo.

Se debe manifestar que este trabajo se realizó en
base a la antología de información
bibliográfica de especialidad en las ramas de la medicina
y la electrónica, en varias ocasiones fusionadas en
beneficio de la sociedad.

Desarrollo

Para este trabajo de investigación, se tuvieron
presente como referencia las siguientes categorías y
conceptos:

CORAZÓN:

Roper (1985) expresa al corazón como: El
órgano muscular hueco que bombea la sangre por todo el
organismo; está situado detrás del esternón
y reposa en forma oblicua entre los dos pulmones. Pesa 2.24 a
3.36 g en la mujer y 2.80 a 3.36 g en el varón.
Corazón-pulmón, aparato para
oxigenación extracorpórea de la sangre. Se usa con
heparina para evitar su coagulación. (p. 79)

Mosby (1994) enuncia que el corazón es un
órgano muscular en forma de cono, de tamaño similar
al de un puño cerrado (más o menos proporcional en
cada persona), que bombea sangre hacia todo el organismo y se
contrae normalmente con una frecuencia de aproximadamente 70
latidos por minuto mediante la coordinación de impulsos
nerviosos y contracciones musculares. Se encuentra incluido en el
pericardio y se apoya en el diafragma entre los bordes inferiores
de ambos pulmones ocupando la porción media en el
mediastino. Está limitado por delante por el
esternón y las porciones próximas de los
cartílagos costales tercero y sexto. Mide aproximadamente
12 cm de longitud, 8 cm de anchura y en su porción
más gruesa 6 cm de profundidad. El peso del corazón
en el hombre es de 280 a 300 g y en la mujer de 230 a 280 g.
Está constituido por varias capas, que de fuera a dentro
son: el epicardio, el miocardio y el endocardio. El epicardio
está formado por una hoja visceral, íntimamente
adherida al miocardio, y por una capa de tejido conjuntivo
fibroelástico con grasa (hoja parietal). El miocardio
está integrado por capas y haces de musculo estriado
perforado por vasos sanguíneos. El endocardio se
continúa con la cubierta endotelial de los vasos e
histológicamente es un endotelio escamoso. El
corazón posee cuatro cámaras: dos
ventrículos de paredes musculares gruesas (s0bre todo el
IV) que ocupan el mayor volumen del órgano y dos
aurículas de paredes musculares finas. Los dos
ventrículos están separados por un tabique que se
extiende también entre las aurículas dividiendo el
corazón en un lado derecho y otro izquierdo. El lado
izquierdo bombea sangre oxigenada, arterial desde las venas
pulmonares hacia la aorta y desde ésta a todas las partes
del cuerpo. El lado derecho del corazón bombea sangre
desoxigenada, venosa procedente de las venas cavas que
envía a las arterias pulmonares. (p. 317)

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Figura 1. Vista anterior del
corazón una vez abierta la cavidad pericárdica y
seccionados la aorta y el tronco pulmonar. Se han separado los
extremos de los cortes. En azul, la aurícula derecha. En
rosa, la aurícula izquierda. Imagen tomada de: Ruiz L.
Alfredo & Latarjet Michel, "Anatomía humana", Buenos
Aires – Argentina, 2008, p. 916.

EL CORAZÓN: ORIGEN DEL LATIDO CARDIACO Y LA
ACTIVIDAD ELÉCTRICA DEL CORAZÓN

Ganong (1976), al referirse al origen y
prolongación de la excitación cardiaca, expresa:
Las partes del corazón normalmente laten en
sucesión ordenada: la contracción auricular
(sístole auricular) va seguida de la
contracción de los ventrículos (sístole
ventricular
) y durante la diástole las cuatro
cámaras están relajadas. El nodo
sinoauricular
(nodo SA), el nodo auriculoventricular
(nodo AV), el haz de His con sus ramas derecha e
izquierda, y el sistema de Purkinje, estructuras
especializadas que forman el sistema de conducción del
corazón. El nodo SA, el nodo AV y, en
circunstancias anormales, otras porciones del corazón
pueden descargar espontáneamente, pero el nodo SA
es el que descarga normalmente con mayor frecuencia,
propagándose la despolarización desde él a
las otras regiones antes de que descarguen
espontáneamente. El nodo SA es, por tanto, el
marcador del paso cardiaco y su frecuencia de descarga
determina la frecuencia a la que late el corazón. Los
impulsos generados en el nodo SA pasan a través del
músculo auricular, al nodo AV; de este nodo al haz
de His; y a través de las ramas del haz de His, por el
sistema de Purkinje, al musculo ventricular. (p. 457)

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Figura 2. Sistema conductor del
corazón. Imagen tomada de: Ganong William F., "Manual de
fisiología médica", México 11, D. F., 1976,
p. 457.

GRANDES VASOS DEL CORAZÓN:

Fuller (1991) manifiesta que los grandes vasos que
rodean al corazón constituyen una parte intrínseca
de la circulación cardíaca y éstos se tratan
juntamente con el corazón y no como formando parte de
otros vasos del organismo. La vena cava se divide en dos
sectores: inferior y superior. La vena cava inferior conduce
hacia el corazón la sangre que proviene del tronco de los
miembros inferiores. Esta sangre se encuentra evidentemente
desoxigenada ya que, a este nivel, no ha pasado
todavía a través del ciclo cardíaco y, por
lo tanto, por los pulmones, sitio en donde se produce la
oxigenación. La vena cava superior conduce sangre que
proviene de la cabeza y los brazos, hacia el corazón. Como
ya se mencionó, ambos sectores de la vena cava se juntan a
nivel de la aurícula derecha. La arteria pulmonar
sale del ventrículo derecho y se ramifica en dos
porciones: izquierda y derecha. Estas arterias transportan sangre
desoxigenada hacia los pulmones. Las cuatro venas
pulmonares se encargan de devolver la sangre de los pulmones al
interior de la aurícula izquierda. La sangre oxigenada
abandona el corazón por medio de la aorta. El
sector comprendido por el sitio en el que la aorta cruza por
encima de la arteria pulmonar se denomina arco
aórtico.
Existen tres ramas que nacen directamente
del arco aórtico, constituidas por el tronco
branquicefálico
, la arteria carótida
primitiva izquierda
y la arteria subclavia
izquierda
. Estas ramas de la aorta llevan sangre a la
porción superior del organismo. La aorta
descendente
, o porción inferior de la aorta lleva
sangre oxigenada a la porción inferior del organismo. (p.
419)

ARRITMIAS CARDÍACAS:

Berry & Kohn´s (1998) manifiestan que algunos
trastornos del ritmo cardíaco no responden al tratamiento
farmacológico. Normalmente el impulso cardíaco
eléctrico comienza en el nodo SA, controlando así
el ritmo del latido cardíaco. Las fibras del nodo SA
conducen el impulso a través de las aurículas hasta
el nodo AV y desde allí lo transmiten a lo largo del haz
de His hacia los ventrículos, finalizando en las fibras de
Purkinje.

En ocasiones, algunas otras zonas del corazón
desarrollan una descarga rítmica con un tirmo más
rápido que el del nodo SA. Se produce así una
taquicardia (es decir, latido rápido). El impulso puede
también reentrar repetidas veces en el sistema, por lo
general en la unión entre el nodo AV y el haz de His
(unión auriculoventricular), provocándose una
sobreestimulación cardíaca. Con las técnicas
de mapeo epicárdico y endocárdico, el
cirujano es capaz de localizar la actividad eléctrica que
provoca la arritmia.

Preoperatoriamernte, el procedimiento de mapeo se lleva
a cabo bajo controlfluoroscópico. Los impulsos
eléctricos originados en catéteres de electrodo,
introducidos en el corazón a través de una vena
femoral, activan puntos del corazón con el fin de
reproducir el ritmo anormal y obtener un electrocardiograma
directo. Pueden así localizarse ciclos prematuros, el
origen de las señales eléctricas y las vías
accesorias. Puede requeririse mapeo intraoperatorio para
correlacionar estudios preoperatorios o identificar otras zonas o
vías enmascaradas por fármacos
antiarrítmicos. El origen y localización de una
arritmia determinan su tratamiento quirúrgico. (p.
808)

EL ELECTROCARDIOGRAMA:

Ganong (1976), manifiesta: A causa de que los
líquidos corporales son buenos conductores (es decir,
porque el cuerpo es un conductor voluminoso), las
fluctuaciones en el potencial, que representan la suma algebraica
de los potenciales de acción de las fibras del miocardio
pueden ser registradas en la superficie del cuerpo. El registro
de estas fluctuaciones de potencial durante el ciclo cardiaco es
el electrocardiograma (ECG). La mayoría de
los electrocardiógrafos en uso actual registran estas
fluctuaciones en una tira móvil de papel. (p.
459)

ASPECTOS ESENCIALES DE LA

ELECTROCARDIOGRAFÍA
BÁSICA:

La capacidad de la enfermera moderna para interpretar
los electrocardiogramas e iniciar el tratamiento de urgencia ha
salvado miles de vidas. Ella suele ser la única persona al
lado del enfermo cuando ocurre alguna anomalía
electrocardiográfica que pone en peligro la vida, y por
esta causa actualmente se espera que cuente con algún
conocimiento básico de esta forma de registro.

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Figura 3. Transmisión del
impulso cardiaco en el papel electrocardiográfico. Los
alambres o cables del electro cardiógrafo en las
extremidades detectan el impulso eléctrico en su trayecto
desde la zona superior del corazón hasta la masa inferior.
El impulso es enviado a través del
electrocardiógrafo, a una tira de papel que registra la
actividad del corazón.

El electrocardiograma es el registro del impulso
eléctrico del corazón (Figura 3). El
corazón se contrae por estimulación de un sistema
eléctrico propio, y, de este modo, impulsa sangre a los
organos del cuerpo, pues el estímulo eléctrico
general en dicho sistema lo recorre desde su extremo superior
hasta su extremo inferior. Para poder registrar este impulso, no
es necesario colocar directamente un electrodo en el
corazón, sino colocarlo en las extremidades en donde puede
registrarse la actividad cardiaca. (Sholtis & Smith, 1985, p.
547)

Colapso
cardiovascular, parada cardíaca y muerte súbita:
revisión y definiciones

Los trastornos cardiacos son los responsables de la
mayor parte de las muertes súbitas naturales, la magnitud
del problema de las causas cardíacas se ve
resaltada por los datos que calculan que cada año en EE.UU
se producen más de 300.000 muertes súbitas
cardíacas (MSC), y que hasta un 50% de todos los
fallecimientos de origen cardíaco son súbitos e
inesperados. Dado que en la actualidad se dispone de
técnicas y de sistemas para salvar a los pacientes que
presentan paradas cardíacas extrahospitalarias, la
comprensión del problema de la MSC tiene una gran
importancia práctica. La MSC se debe definir
cuidadosamente. Desde un punto de vista temporal, el
término «súbito» se definió
previamente como la muerte que se produce en el plazo de las 24
horas siguientes al comienzo del acontecimiento clínico
que provoca una parada cardíaca mortal; con posteridad,
esto se acortó con fines clínicos y
epidemiológicos al plazo de 1 hora o menos entre el
comienzo de la enfermedad terminal y el fallecimiento. Sin
embargo, y gracias a las intervenciones de tipo comunitario, las
víctimas pueden permanecer biológicamente vivas
durante días o semanas tras una parada cardíaca que
ha causado un daño irreversible en el sisntema nervioso
central. Se puede evitar la confusión terminológica
adhiriéndose estrictamente a las definiciones de muerte,
parada cardíaca y colapso cardiovascular. La muerte es,
desde el punto de vista biológico, legal y literal un
suceso absoluto e irreversible. La muerte puede retrasarse en el
superviviente de una parada cardíaca, pero la
«supervivencia tras la muerte súbita» es un
término contradictorio. En la actualidad, la
definición aceptada de MSC es la de una muerte natural
producida por causas cardíacas, que se ve
precedida por una perdida de conciencia brusca que se produce en
el plazo de una hora tras el comienzo de los síntomas
agudos, en un individuo que se sabe presenta una
cardiopatía preexistente, pero en el que el tiempo y la
forma de la muerte son inesperados. Cuando la muerte
biológica de la víctima de una parada
cardíaca se ve retrasada por intrevenciones
terapéuticas, el principal suceso fisiopatológico
continúa siendo la parada cardíaca inesperada y
súbita que en última instancia causa la muerte,
pese a que ésta se retrase por métodos
artificiales. Por lo tanto, la terminología utilizada debe
reflejar el hecho de que el acontecimiento principal fue una
parada cardíaca, y que la muerte se produjo por las
consecuencias posteriores. (Myerburg Roberth H. & Castellanos
Agustin, 1991, p. 282 – 283)

INSUFICIENCIA CARDIACA:

La insuficiencia cardíaca puede definirse como el
estado fisiopatológico en el que una alterción de
la función cardíaca es responsable del
fracaso del corazón para bombear la sangre de forma
proporcionada a los requerimientos metabólicos de los
tejidos, o cuando solo puede hacerlo mediante una presión
de llenado anormalmente alta. Con frecuencia, aunque no siempre,
la insuficiencia cardíaca se debe a un defecto de la
contracción miocárdica, en cuyo caso también
es apropiado el término insuficiencia
miocárdica
. Esta última puede ser consecuencia
de una anomalía primaria del músculo
cardíaco, como ocurre en las miocardiopatías. La
insuficiencia miocárdica también puede ser el
resultado de alteraciones extramiocárdicas, como la
aterorsclerosis coronaria, que produce isquemia miocárdica
e infrato, así como la de anomalías de las
válvulas cardíacas en las que el miocardio resulta
lesionado por la excesiva carga hemodinámica que produce
la anomalía valvular, por el proceso reumático o
por ambos. En los pacientes con pericarditis constrictiva
crónica, la lesión miocárdica es
consecuencia de la infiltración del músculo
cardíaco por la inflamación pericárdica y es
frecuente la calcificación. (Braunwald Eugene, 1991, p.
1035 – 1036)

INFARTO DE MIOCARDIO:

Padilla & Fustinoni (1976) al referirse al infarto
de miocardio (trombosis coronaria aguda) expresan: que la
sintomatología inicial llamativa para esta
patología es: dolor subesternal o epigástrico
(síndrome de angor pectoris, intenso duradero);
dísnea poroxística; y, shock (pulso pequeño,
hipotensión, sudores fríos, devanecimiento).
Cualquiera de estos tres síntomas puede ser poco aparente
o faltar o, al contrario, ser tan intenso que haga pasar
inadvertido a los otros. Ocasionalmente el infarto de miocardio
se inicia como una indigestión aguda (vómitos y
shock). Forma gastrocardioanginosa. Otras veces se inicia con
edema pulmonar de poco o ningún dolor. (p. 26)

PARO CARDÍACO:

El paro cardíaco, en sentido quirúrgico
estricto, es la brusca cesación de la acción
cardíaca eficaz. Los conceptos modernos de este problema y
su profilaxia y tratamiento requieren una definición
más amplia. En la sala de operaciones, si se produce paro
cardíaco, la ventilación pulmonar suele estar bajo
control, y hay que prestar atención solamente al
corazón y la circulación. El paro cardíaco
susceptible de tratamiento es más frecuente que se
produzca fuera de la sala de operaciones, y muchas veces va
precedido o seguido de paro respiratorio. En consecuencia, paro
cardiopulmonar es un término más adecuado; puede
definirse como la interrupción brusca e inesperada de la
ventilación, la circulación funcional o ambas.
Aunque la ventilación espontánea puede cesar
bruscamente, la producción subsiguiente de paros
circulatorio y cardíaco dependerá de si la
ventilación inadecuada se descubre y se combate. El paro
circulatorio primario y el paro cardíaco siempre
irán seguidos inmediatamente de paro de la
ventilación respiratoria espontánea. (Jude James
R., 1974, p. 1813 – 1814)

El
marcapaso

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Figura 4. (a) Configuración
básica del marcapasos cardíaco; (b) circuito
equivalente para Evaluación EMI. Imagen tomada de: EMI
Evaluation Based on Electromagnetic and Circuit Analysis for
Human Body Communication Systems. Email: anzai@nitech.ac.jp and
wang@nitech.ac.jp, p. 746.

El marcapasos es un dispositivo electrónico que
se implanta en el cuerpo humano. Está formado por un
generador de impulsos cardíacos, alimentado por una
batería especial, y va conectado a un cable o electrodo
para estimular el corazón, y asegurarle un latido
cardíaco artificial pero eficaz en caso de que falle el
latido cardíaco normal. El generador se coloca debajo de
la piel, cerca de la clavícula, y es el encargado de
enviar impulsos eléctricos, de manera artificial, a un
ritmo establecido, para restablecer el ritmo cardíaco.
Este generador está formado por una batería de
litio, que proporciona la energía necesaria para su
funcionamiento, y por un circuito electrónico que es capaz
de interpretar si debe o no proporcionar el estímulo
eléctrico. Este generador va conectado a uno, dos o tres
electrodos; estos electrodos están formados por un
material metálico conductor de la electricidad, y enlazan
el generador con el corazón. A la vez, el electrodo es
capaz de detectar si es necesario o no enviar estímulos
artificiales, al detectar los estímulos naturales del
corazón e inhibir el impulso artificial que genera el
marcapasos. Estos impulsos eléctricos, que no se notan ni
molestan, aseguran que el corazón lata de manera continua
y constante. La descarga del impulso eléctrico se puede
programar con una frecuencia seleccionada previamente y con una
intensidad suficiente para estimular el corazón. Existen
muchos tipos de marcapasos, que se indican

según las necesidades de cada caso. Hay
marcapasos llamados unicamerales, que llevan únicamente un
electrodo; los marcapasos bicamerales llevan dos electrodos; y,
por último, los marcapasos tricamerales llevan conectados
tres electrodos. La indicación de uno u otro debe
realizarla el médico atendiendo a la arritmia y
sintomatología que presente cada paciente. (Rodés,
Piqué &Trilla, 2007, p. 244 – 245)

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Figura 5. MARCAPASO.
Distintos sistemas de marcapaso y la correspondiente
ubicación del generador de impulsos. A) Con electrodos
miocárdicos bipolares y generador de impulsos en los
tejidos subcutaneos de la pared torácica. B) Con electrodo
endocárdico unipolar y generador de impulsos en los
tejidos subcutáneos de la pared torácica. C) Con
electrodo sensible en aurícula izquierda y generador de
impulsos sincrónico. D) Implantación parcial con
bobina externa .Imagen tomada de: Mosby, Océano,
"Diccionario de medicina", España, 1994, p.
845.

¿Cuándo hay que colocar un
marcapasos?

Es probable tener que implantar un marcapasos cuando se
presenta un ritmo cardíaco lento anormal que provoque
pérdida de conocimiento, mareo o fatiga, siempre que se
hayan hecho las pruebas necesarias que diagnostiquen una arritmia
cardíaca como causante de estas alteraciones. En estos
casos, el marcapasos ayudará a que el corazón se
contraiga correctamente y de manera constante. Estos generadores
pueden programarse de manera

que envíen estímulos eléctricos
cuando el corazón deja de latir por sí solo, esto
es, cuando el corazón no envía el estímulo
cardíaco de manera natural; es entonces cuando este
marcapasos entra en funcionamiento. (Rodés et al., 2007,
p. 245)

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Figura 6. Esquema de un marcapasos
y su funcionamiento habitual.Imagen tomada de: Rodés et
al., "Libro de la salud del Hospital Clínic de Barcelona y
la Fundación BBVA", España. 2007, p.
246.

MARCAPASOS CARDÍACO:

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Figura 7. Un modelo para un
usuario de marcapasos con un transmisor de HBC en el cuerpo.
Imagen tomada de: EMI Evaluation Based on Electromagnetic and
Circuit Analysis for Human Body Communication Systems. Email:
anzai@nitech.ac.jp and wang@nitech.ac.jp, p 746.

Un interesante uso médico de un circuito RC es el
marcapasos cardíaco electrónico, que es capaz de
hacer que un corazón detenido comience a latir de nuevo al
aplicarle un estímulo eléctrico a través de
electrodos unidos al pecho. Si es necesario, el estímulo
se puede repetir a la tasa del latido normal.

El corazón mismo contiene células
marcapasos que envían pequeños pulsos
eléctricos a una tasa de 60 a 80 por minuto. Estas
señales inducen el comienzo de cada latido. En algunas
enfermedades cardíacas, el marcapasos natural falla en su
funcionamiento adecuado y el corazón pierde su ritmo. Para
tales pacientes se perciben los marcapasos electrónicos,
capaces de producir un pulso de voltaje regular que inicia y
controla la frecuencia del latido cardíaco. Los electrodos
se implantan en o cerca del corazón y el circuito contiene
un capacitor y un resistor. La carga en el capacitor aumenta
hasta cierto punto y luego se descarga. Luego comienza a cargarse
de nuevo. La tasa de pulsación depende de los valores de R
y C. (Douglas Giancoli C., 2006, p. 538)

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Figura 8. Radiografía de
tórax de frente de un paciente con un sistema de
cardioversor desfibrilador de doble cámara, implantado en
el pectoral por vía transcutánea. El electrodo
ventricular en el ápex ventricular derecho tiene dos
bobinas – electrodos, uno cerca del electrodo distal y otro
ubicado en la vena cava superior (flechas finas). El
electrodo auricula en la orejuela auricular derecha (flecha
ancha
) se utiliza para el "marcapaso" de doble cámara
(DDD) y los algorítmos de discriminación de
taquicardia. Imagen tomada de: Shoemaker et al., "Tratado de
medicina crítica y terapia intensiva", España.
2002, p. 1047.

Kane Joseph & Sternheim Morton (1989) expresan: Cada
ciclo en el corazón humano empieza con un impulso
eléctrico de un grupo de fibras nerviosas. Actialmente, se
asiste a algunos enfermos del corazón mediante un
marcapasos artificial implantado quirúrgicamente
y que es un circuito alimentado por pilas que produce el impulso
eléctrico si fallan las células nerviosas del
paciente.

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El marcapaso artificial de este ejemplo estimula el
corazón con una frecuencia fija. Los marcapasos más
perfeccionados solo actuan si el marcapaso natural del paciente
deja de funcionar en un determinado intervalo de tiempo. (p.
382)

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Figura 9. (a) Circuito de
sincronización de un marcapaso. El condensador C se carga
rápidamente a través de la pequeña
resistencia r. El «interruptor», que es en relidad un
transistor, cambia entonces de posición y el condensador
se descarga lentamente a través de la resistencia grande
R. Cuando el voltaje en los extremos de R alcanza un nivel
preestablecido, el circuito activado T envía un pulso al
corazón. (b) Si el corazón de un paciente deja de
producir un pulso, este marcapasos artificial suministra
estímulos auriculares y ventriculares. Su altura es de 6
mm, su masa de 150 g y contiene cuatro pilas de litio-cromato de
plata que tiene una duración de unos cuatro años.
(c) El marcapasos implantado y los conductores. [(b) y (c) por
cortesía de la American Pacemaker Corporations.].Imagen
tomada de: Kane, Joseph & Sternheim, Morton, "Física,
Segunda Edición", España, 1989, p. 383.

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Figura 10. Diagrama de bloques del
circuito de detección de marcapasos. Imagen tomada de:
Modeling Interference Voltage at Cardiac Pacemaker for Ultra
Wideband Signals. wang@nitech.ac.jp, p. 2.

Aguilar G. Miguel (2001) manifiesta: El marcapaso es un
aparato que se coloca cerca del corazón al cual provoca
una estimulación artificial para ser despolarizado con el
fin de lograr la contracción mecánica o interrumpir
un ritmo anómalo. Cuando no existe actividad ventricular
suficiente el circuito de estimulación del marcapasos
mantiene la cadencia de la contracción cardíaca
mediante la emisión periódica de impulsos. El
marcapaso artificial consta de una fuente de energía, un
dispositivo para generar impulsos y controlar el funcionamiento
del corazón y un elemento conductor que establezca la
conexión con el corazón (electrodo).

El circuito eléctrico genera impulsos
eléctricos y regula el funcionamiento del sistema. Los
parámetros del marcapaso, como duración del impulso
y período refractario (espacio de tiempo en el que no
puede emitir señal alguna), están implementados. El
circuito de estimulación mantiene la cadencia de la
contracción cardíaca mediante la emisión
periódica de un impulso eléctrico. En los aparatos
más avanzados el controlador del ritmo cardíaco
solo entra en acción cuando el corazón late
demasiado despacio. Para ello hay un circuito que vigila
permanentemente el ritmo cardíaco; en cierto modo, es como
si tomase continuamente el electrocardiograma del
sujeto.

Un electrodo es el final de un cable que está
inmerso en un electrolito (aquí el medio intracelular).
Puede estar diferenciado del cable (placa soldada) para favorecer
la transmisión de los impulsos al corazón. Los
electrodos de un marcapasos son dos, que se denominan activo e
indiferente, y pueden colocarse en dos disposiciones: unipolar,
en la cual se usa un solo electrodo (el activo) para la
estimulación cardíaca estando el electrodo
indiferente en situación extracardíaca y bipolar,
en la cual ambos electrodos están situados
intracardiacamente. El marcapasos puede ser colocado debajo de
las costillas o dentro del abdomen. La fijación del
electro puede ser Endocardica (para alcanzar el corazón
desde el sistema venoso periférico) o
Epimiocardica. La diferencia de ambas se basa en la
penetración del electrodo en la masa muscular.

Como se vio, la zona interna de las membranas celulares
es más negativa que la exterior. Existe, por tanto, una
diferencia de potencial V (se considera 0 el potencial fuera de
la célula). La célula utiliza parte de su
energía en bombear iones Monografias.comdebido al gradiente tanto eléctrico
(habrá una fuerza F = q E) como de concentración y
se da una momentánea inversión de la polaridad. El
valor del potencial al cual ocurres esto se denomina
Potencial de Acción. Después se restablece
la diferencia de potencial propia del estado de reposo. Durante
este lapso de tiempo esa zona de la membrana no puede ser
nuevamente estimulada a no ser que sea mucho más
intensamente (algo semejante le ocurre al marcapaso por lo que se
denomina Periodo Refractario). Esto determina la
dirección de propagación del impulso.

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Figura 11. Un circuito simple para
entregar un estímulo para el tejido cardíaco. M1,
M2 son muy amplios transistores, y CS es un condensador de
seguridad. El voltímetro muestra donde se mide la amplitud
del pulso. Imagen tomada de: A Safe Circuit for the Measurement
of Stimuli Pulse Amplitude in Biomedical Devices, p.
103.

El estímulo proporcionado ha de ser lo
suficientemente fuerte ya que este proceso de
despolarización hay que sobrepasar un potencial umbral
para que ocurra el proceso. El primer potencial de acción
aparece en un tejido especializado « neuromuscular»,
en una zona de la aurícula derecha llamada
nódulo senoauricular (nodo SA) o también
llamado, por su actividad reguladora del ritmo cardíaco,
marcapasos natural del corazón. Las
células de miocardio están muy juntas y esta
despolarización se prolonga a las células
adyacentes. (p. 134 – 135)

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Figura 12. Configuración de
retroalimentación amplificador operacional que
actúa como un amplificador y un filtro de paso bajo.
Imagen tomada de: EMI Evaluation Based on Electromagnetic and
Circuit Analysis for Human Body Communication Systems. Email:
anzai@nitech.ac.jp and wang@nitech.ac.jp. p. 746.

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Figura 13. Sistema de WPT circuito
equivalente. Imagen tomada de: Numerical Simulation of Wireless
Power Transfer System to Recharge the Battery of an Implanted
Cardiac Pacemaker. p. 45.

Moore Keith L., Dalley Arthur F. & Agur Anne M.
(2008) expresan que en algunas personas con bloqueo
cardíaco, un marcapaso cardíaco artificial
(aproximadamente del tamaño de un reloj de bolsillo) se
inserta a nivel subcutáneo. El marcapasos consta de un
generador de impulsos o paquete de la batería, un cable
(derivación) y un electrodo. Los marcapasos producen
impulsos eléctricos que inician las contracciones
ventriculares a una frecuencia predeterminada. Un electrodo con
un catéter conectado a él se inserta dentro de la
vena y su progresión a través de la vía
venosa puede seguirse con un fluoroscopio, un mecanismo
para examinar estructuras profundas en tiempo real (como se
produce el movimiento) a través de radiografías. El
terminal del electrodo pasa a través de la VCS a la
aurícula derecha y a través de la válvula
tricúspide dentro del ventrículo derecho.
Aquí el electrodo se fija firmemente a las
trabéculas carnosas de la pared ventricular y se coloca en
contacto con el endocardio. (p. 166)

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Figura 14. Configuración
geométrica del caso de marcapasos con bobinas WPT. Imagen
tomada de: Numerical Simulation of Wireless Power Transfer System
to Recharge the Battery of an Implanted Cardiac Pacemaker, p.
44.

INFLUENCIA EN LOS MARCAPASOS:

Los usuarios de marcapasos deben estar interesados
lógicamente acerca de cualquier efecto externo que pudiera
interrumpir el funcionamiento de su vital artificio. Puesto que
se trata de un tema muy sensible, el sujeto puede ser un blanco
atractivo para los intereses contrarios a las líneas de
potencia. Hay dos generaciones de marcapasos. La que estaba en
uso alrededor de 1966, hacía latir el corazón a
velocidad constante. Estudios de este diseño indicaron que
no se veía afectado por débiles campos
eléctricos exteriores. Los modelos más recientes,
tales como los de tipo síncrono, son sensibles a una
depolarización del músculo del corazón y
actúan cuando esto no ocurre; es decir, actúan
cuando el corazón deja de latir. Su circuitería
utiliza sensores de energía de bajo nivel. Sometidos a
prueba, se encontró que modificaban la velocidad cuando se
les exponía a ondas de 1 Hz (la frecuencia aproximada del
corazón). No se encontró ninguna sensibilidad a
frecuencias inferiores.

Cuando se les sometió a una interferencia
continua, podían sentirse afectados si la interferencia
alcanzaba la entrada del amplificador. Tensiones de 0,5 ÷
1mV en la entrada del amplificador del marcapasos, bien por
intervención eléctrica o magnética,
podrían causar interferencias. Si embargo, en la
práctica, la alta conductividad del cuerpo proporciona un
eficaz apantallamiento a estas frecuencias cuando el marcapasos
está colocado en el cuerpo. Además la interferencia
con marcapasos síncronos no produce necesariamente un
fallo, puesto que pueden funcionar como
asíncronos.

También se determinó que los marcapasos
encerrados en metal eran menos propensos a las interferencias
externas que los encerrados en plástico; y un marcapasos
que ha sido colocado en el cuerpo todavía disminuye
más su sensibilidad.

Una serie de pruebas simuladas fueron realizadas bajo
campos eléctricos y corrientes de descarga extremadamente
fuertes. La mínima intensidad de campo a la que un
marcapasos síncrono funcionó mal fue de 83 kV/m -de
nueve a diez veces superior a la intensidad de campo que se puede
encontrar bajo una línea de alta
tensión.

Los fabricantes de marcapasos están realizando
pruebas en sus productos para determinar la sensibilidad y para
dotarles de mayor resistencia a efectos externos. Un
amplísimo estudio sobre los efectos de campos
eléctricos en los marcapasos está siendo terminado
por investigadores del Instituto de Investigación IIT, de
la Universidad Pontificia de Comillas. (Tora G. José L.,
1997, p. 434 – 435)

Conclusiones

De acuerdo al trabajo realizado, se concluye:

La información recopilada en base a la
antología bibliográfica de especialidad
médica y electrónica, deja en total evidencia la
indiscutible importancia que tiene el hecho de conocer al menos
de forma elemental, varios de los aspectos relacionados a las
enfermedades cardíacas y sus posibles alternativas de
solución a las mismas, soluciones que en la gran
mayoría de veces son proporcionadas gracias al estudio de
la electrónica aplicada a la medicina.

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Autor:

Vicente Alexander Martínez
Maldonado

Estudiante de Ingeniería
Eléctrica, Universidad Politécnica Salesiana,
Cuenca, Ecuador.

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