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Electromedicina: El pulsioximetro

Enviado por Johanna Tapia C.



  1. Resumen
  2. Introducción
  3. Tipo de pulsioximetros y su aplicación
  4. Ventajas y desventajas de su uso
  5. Esquemas de circuito y diseño de pulsioximetros
  6. Actualidad de los pulsioximetros
  7. Conclusiones
  8. Referencias bibliográficas

Resumen

La ciencia, avanza día a día y tiende a interrelacionar las distintas áreas del conocimiento con la tecnología, entres estas interacciones una de las que más desarrollo tiene es la aplicación de la electrónica en el desarrollo de aplicaciones médicas, lo cual se ha denominado Electromedicina. Los profesionales de la Electromedicina son Ingenieros Clínicos, Físicos y Técnicos de Electromedicina, especializados en solucionar y facilitar cualquier problema relacionado con tecnología electrónica en medicina, en todo su ciclo de vida: adquisición, instalación / validación, mantenimiento, uso y retirada al final de su vida útil. Durante el desarrollo de este Ensayo se describe la aplicación de uno de los llamados "Equipos Electromédicos" nos referiremos al Pulsioximetro, su definición aplicaciones ventajas diseños, tipos; etc. Vale la pena referir que el Pulsioximetro realiza la medición no invasiva del oxígeno transportado por la hemoglobina en el interior de los vasos sanguíneos, esto lo realiza mediante el principio del funcionamiento de un espectrofotómetro que mide la absorción de luz de longitudes de ondas específicas, al pasar por un lecho vascular arterial pulsátil.

Palabras Claves: Pulsioximetro, Hemoglobina, Absorción de luz, Longitud de Onda, señal, Saturación de Oxígeno.

1 Introducción

La pulsioximetría es una técnica no invasiva que

mide la saturación de oxígeno de la hemoglobina en la sangre circulante, habitualmente en sangre arterial (SaO2). Como que la SaO2 y la presión parcial de oxígeno (PaO2) están relacionadas por la curva de disociación de la hemoglobina [1].

1.1 Fundamento y Principio de Funcionamiento.

La pulsioximetría se basa en dos principios fundamentales: uno corresponde a que la oxihemoglobina y la desoxihemoglobina presentan una absorción de luz roja e infrarroja diferente (espectrofotometría), y el otro es que el volumen de sangre arterial en el tejido, y por lo tanto la absorción de la luz de dicha sangre, varían con el pulso arterial (pletismografía). Un Pulsioximetro determina la saturación de oxígeno haciendo pasar luz roja e infrarroja por una base arteriolar midiendo las variaciones de la absorción de luz durante el ciclo pulsátil[2].

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Como fuentes de luz se utilizan diodos emisores de luz rojo e infrarrojo de bajo voltaje, ubicados en el interior del sensor de oximetría, y como detector de luz se utiliza un fotodiodo. Dado que la oxihemoglobina y la desoxihemoglobina presentan distintos valores de absorción de luz, la cantidad de luz roja e infrarroja absorbida en la sangre es función de la saturación de oxígeno de la hemoglobina. Para identificar la saturación de oxígeno de hemoglobina arterial, el monitor utiliza la naturaleza pulsátil del

flujo arterial [2].

Durante la sístole cardíaca, entra un nuevo pulso de sangre arterial en la base vascular y aumenta tanto el volumen de sangre como la absorción de luz[2].

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Si la saturación se calcula a partir de una presión parcial de oxígeno (PO2) en sangre, el valor calculado puede diferir de la medida de SpO2 hecha con un pulsioxímetro. Esto se debe por lo general a que la saturación calculada no incluye las correcciones necesarias para compensar los efectos de variables que modifican la relación entre PO2 y el

pH, la temperatura, la presión parcial de dióxido de carbono (PCO2), 2,3-DPG[3] y la hemoglobina fetal, tal como se muestra en la siguiente figura

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El pulsioxímetro mide la saturación de oxígeno en los tejidos midiendo la diferencia del haz de luz absorbido por la hemoglobina. Tiene un transductor con dos piezas, un emisor de luz y un fotodetector, generalmente en forma de pinza que se suele colocar en la punta de los dedos de la mano o el lóbulo de la oreja. Después se espera recibir la información en la pantalla: la saturación

de oxígeno, frecuencia cardíaca y curva de pulso[ 4]

Dado que la absorción de luz de los tejidos y de la sangre venosa son constantes, cualquier cambio en la absorción de la luz entre un tiempo dado y uno posterior se deben exclusivamente a la sangre arterial. Los pulsioxímetros miden pues la relación, en un intervalo de tiempo, entre las diferencias de absorción de las luces rojas e infrarroja. Esta relación se vincula directamente con la saturación de oxihemoglobina[ 5]

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2 Tipo de Pulsioximetros y Su aplicación

Existen disponibles varios tipos de pulsioxímetro. Es preferible utilizar aquellos que además de dar la cifra de SO y frecuencia cardiaca, venga equipado con un dispositivo que muestre la señal u onda pulsátil[ 6]. Cada sensor está diseñado para su aplicación en un sitio específico y en pacientes con determinado rango de tamaño y peso. Los sensores reusables están diseñados para usarse varias veces, mientras que los sensores desechables están diseñados para un solo uso.

Existen diferentes formas y modelos de pulsioxímetros. Pero en base a su utilización se pueden diferenciar dos tipos: [ 7].

a) Estáticos: suelen estar fijos, bien formando parte de sistemas de monitorización complejos o bien como grandes aparatos individuales. Ambos se utilizan preferentemente para mantener monitorizada la SaO2 en pacientes con insuficiencia respiratoria. Necesitan conexión a la red eléctrica.

b) Móviles: son aparatos pequeños, muy manejables que se usan preferentemente para exploraciones puntuales en consultas y salas de hospitalización o bien como monitorización temporal en pacientes durante traslados . Funcionan con pilas o baterías recargables.

3 Ventajas y desventajas de su uso

3.1 Ventajas[ 7].

• Proporciona una monitorización instantánea, continua y no invasiva.

• No requiere de un entrenamiento especial.

Es fácil de usar.

• Es fiable en el rango de 80-100% de saturación que es el más interesante en la práctica clínica.

• Además informa sobre la frecuencia

cardiaca y puede alertar sobre disminuciones en la perfusión de los tejidos.

• Es una técnica barata y existen aparatos portátiles muy manejables.

• La gasometría es una técnica cruenta, que produce dolor y nerviosismo durante a extracción, dando lugar a hiperventilación, lo que puede llevar a sobreestimación de la oxigenación.

• Asequible en Atención Primaria.

3.2 Limitaciones de su uso[ 8].

Movimiento:

Ésta es una fuente de error potencial y puede reducir

perceptiblemente la exactitud de SP y de las lecturas de O2. El excesivo movimiento del artefacto puede conducir al abandono del uso del pulsioxímetro. Se han observado errores de hasta el 20% en los estudios simulados del artefacto bajo movimiento. Los pulsioxímetros pueden utilizar diversos algoritmos para detectar y eliminar el movimiento del artefacto. Hay que tener en cuenta, por tanto, la necesidad de reducir el movimiento del artefacto tanto como sea posible.

Recientemente existe una técnica innovadora, una tecnología de extracción de señal, que ha introducido una mejora en la extracción de la señal verdadera del artefacto, obteniendo niveles de ruido y perfusión bajos. Los nuevos algoritmos para procesar las señales rojas e infrarrojas permiten conocer el ruido común a ambas señales y eliminarlo.

Mala posición:

Si la sonda del pulsioxímetro se coloca

incorrectamente sobre el dedo o el lóbulo del oído, éstos pueden obtener lecturas erróneas en concentraciones de SO2 bajas.

Dependencia del pulso y perfusión del sitio:

Por su misma naturaleza, los pulsioxímetros son

pulso-dependientes y requieren un pulso de ritmo regular y un lugar con la perfusión adecuada. Así el volumen cardiaco, una vasoconstricción o una hipotermia baja pueden hacer muy difícil distinguir la señal verdadera del ruido de fondo.

Qué tipo de sondas?:

La opción de la sonda depende claramente de la

aplicación, y las sondas son fabricadas para su uso en el oído, el dedo, la nariz o la frente. Comparado los datos de varios tipos de pulsioxímetro, las sondas en el dedo son, dentro de (0,2 - 1,7)%, más exactas que valores obtenidos usando las sondas en el oído, la nariz o la frente. En niños, parece que el tipo de sonda no tiene ningún efecto significativo en la exactitud.

Interferencia de sustancias:

Existen sustancias que interfieren con la absorción de

la luz en los 660 y 940 nm:

El azul de metileno, el carmín de añil o el verde del antocianina causan una gran inexactitud ya que absorben, de manera significativa, energía a los 660 nm.

Los pigmentos de la piel pueden afectar a la exactitud y cualquier efecto puede depender del lugar donde se coloque la sonda. Los problemas, tales como SP bajo, lecturas de O2, parecen ocurrir, con más frecuencia, en pacientes con pigmentación oscura de la piel que en pacientes con pigmentación ligera.

De manera similar, en pacientes críticamente enfermos, se registran mayores inexactitudes en SP y lecturas de O2 en pacientes de color con respecto a los pacientes blancos. Las razones por las que la pigmentación de la piel causan un SP y lecturas de O2 menos exactas no se comprenden

4 Esquemas de circuito y diseño de Pulsioximetros

El pulsioxímetro emite luz (roja e infrarroja) a través del tejido y detecta las señales fluctuantes causadas por los pulsos de la presión sanguínea arterial. La sangre bien oxigenada es de color rojo brillante, mientras que la sangre pobremente oxigenada es de color rojo oscuro. El pulsioxímetro determina la saturación de oxígeno a partir de esta diferencia de color, midiendo la proporción de la luz roja e infrarroja absorbida. Ya que condiciones constantes (flujo sanguíneo venoso constante, espesor de la piel, hueso, uñas de los dedos, etc.) no causan fluctuaciones, no afectan las lecturas de saturación.

En términos matemáticos: [ 9]

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En la siguiente figura se observa un diagrama en bloques general de un Oximetro de pulso o Pulsioximetro[2]..

Se comienza con la emisión de luz que es producida por los Leds que excitan los electrones que saltan hacia mayores niveles de energía y al volver, liberan

la energía absorbida en forma de un fotón de longitud de onda bien definida[2]..

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La figura anterior también se puede expresar mediante el siguiente diagrama de bloques, considerando que hay dos geometrías transmisor/sensor que se pueden utilizar. En la primera el modo de transmisión es el siguiente: la fuente de luz [ 10] y el sensor se encuentran en lados opuestos del tejido que está siendo medido; la luz atraviesa el tejido. En el segundo modo, que es el reflectivo, el sensor y la fuente de luz se encuentran en la misma superficie del cuerpo (puede ser el pecho), y la luz se refleja desde el tejido. El utilizado en este trabajo es un sensor de dedo (dedal) que opera en el modo de transmisión: [ 11]

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6 Actualidad de los Pulsioximetros

(costos)

Los costos actuales de los pulsioximetros son muy

variados y dependen de su funcionalidad y de su aplicación así tenemos como ejemplo los siguientes[11] :

• Pulsioximetro de dedo móvil ri-vital® SpO2 alta precisión (35.90 € )

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• Pulsioximetro de brazos, para neonatos y lactantes ri-vital® SpO2 alta precisión (14.94 € ) y para adulto (21.89 € )

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• Pulsioximetro clínico móvil ri-vital® NIBP, PEARL SpO2 alta precisión (1,476.04€ )

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7 CONCLUSIONES

Mediante el presente ensayo, se puede evidenciar las aplicaciones tecnológicas con las cuales la electrónica aporta al desarrollo y mejoramiento de las distintas ciencias, entre ellas la Medicina, en este caso se puede apreciar como mediante la transformación de una señal ,más específicamente la variación del color de la sangre dependiendo del grado de saturación de oxígeno de la hemoglobina, se transforma en una información, medible y monitorearle, que permite evaluar los signos vitales y/o el comportamiento del pulso y la oxigenación de la sangre de un paciente, según las características del equipo.

8 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

[1] Artículo sobre Pulsioximetría citado de Internet en la página: http://www.fisterra.com/material/tecnicas/pulsio ximetria/pulsio.asp

[2] DESARROLLO DE UN TESTER PARA PULSIOXÍMETROS citado de Internet en la página:

http://www.sabi.org.ar/anales/cd_2003/Trabajos/122TPerona.PDF

[3] Manual de Uso de un Pulsioximetro citado de Internet en la página:

http://www.nellcor.com/_catalog/pdf/sns/prodman/10019545_reva_ops_n560_es.pdf

[4] Artículo sobre Pulsioximetría, control y trazabilidad de Pulsiometros citado de Internet en la página:

http://www.utp.edu.co/php/revistas/ScientiaEtTechni ca/docsFTP/342-347.pdf

[5] Artículo sobre Pulsioximetría citado de Internet en la página:

http://www.oximeter.org/pulseox/publications.htm

[6] Artículo sobre Pulsioximetría, citado de Internet en la página:

http://urgenciaspediatria.hospitalcruces.com/doc/gene rales/proto/Cap4.6_pulsioximetria.pdf

[7] Artículo sobre Pulsioximetría, citado de Internet en la página:

http://web.udl.es/usuaris/w4137451/webresp/contenid os_docentes/exploracion/pdf_pruebas/pulsioximetria

6.pdf

[8] Artículo sobre Pulsioximetría, citado de Internet en la página:

http://www.edutecne.utn.edu.ar/microcontrol_congr/c omunicaciones/Sistema_oximetro_pulso.pdf

[9] Manual de Uso de un Pulsioximetro citado de Internet en la página:

http://www.serviciosk26.com/e- contenido/pdf/8500A-8500MA_ESPANOL.PDF

[10] Artículo sobre Pulsioximetría, citado de Internet en la página:

http://webpersonal.uma.es/~ECASILARI/Research/Papers/Congresos/2005/Mundo_internetMJose.pdf

[11] Artículo sobre Pulsioximetría, citado de Internet en la página:

http://www.pulsioximetro.com/es/Catalogo/articulo/37822

 

 

Autor:

Johanna Tapia Cabrera

Universidad Politécnica Salesiana


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