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Ingeniería Biomédica Respiratorio 2007 Prof. Agr. Ing. Franco Simini Núcleo de Ing. Biomédica Facultades Medicina e Ingeniería [email protected] www.nib.fmed.edu.uy Ing. Biomédica - Respiratorio Uso de medidas respiratorias y ventilatorias: • Tamisaje de pacientes (PREMAX) • Evaluar cambios y seguimiento de tratamientos (MECVENT) • Monitoreo de pacientes graves (MONICLI, MONRES) Ing. Biomédica - Respiratorio • • • • • • • Función ventilatoria Función respiratoria Variables de interés Transductores Señales Modelo Equipo de medida Ing. Biomédica - Respiratorio Función ventilatoria • • • • Pared del tórax, espacio pleural, diafragma Flujo aéreo por los bronquios Músculos en inspiración (bajan el diafragma) Resistencias (Rva) Ing. Biomédica - Respiratorio Función ventilatoria • • • • Rítmica Automática Simultanea con toser, deglutir, etc Mismo volumen que entra y sale, pero composición diferente (si hay intercambio) Ing. Biomédica - Respiratorio Circulación Pulmonar • red de vasos capilares en proximidad con alvéolos • la sangre es oxigenada en su pasaje por los pulmones • la circulación pulmonar impulsa la sangre por el árbol vascular de los pulmones para que se oxigene Ing. Biomédica - Respiratorio Función respiratoria • Intercambio de gases – Concentración de CO2 y de O2 • En alvéolo Ing. Biomédica - Respiratorio Señales Volumen Vc=500 mL INSPIRACION ESPIRACION INSPIRACION ESPIRACION Tiempo Ing. Biomédica - Respiratorio Señales Ing. Biomédica - Respiratorio Variables de interés • Flujo de aire • Presión en la boca • Presión pleural (aprox. Presión esofágica) • Volumen de gas (+) INSPIRACION ESPIRACION Pva Ppl (-) Tiempo Inspiratorio Tiempo Espiratorio Tiempo Total del ciclo INSPIRACION ESPIRACION Ing. Biomédica - Respiratorio Señal de volumen V = f(t) • TLC capacidad pulmonar total • RV volumen residual • FRC capacidad funcional residual • VC cap. vital =TLC-RV (IC res. insp, ERV vol res exp) • VT volumen corriente • CC capacidad de cierre • CV volumen de cierre referencia es el pulmón totalmente colapsado CPT capacidad pulmonar total VR volumen residual CRF capacidad funcional residual CV cap. vital =CPT-VR Vc volumen corriente VRI volumen residual insp VRE volumen residual esp Ing. Biomédica - Respiratorio patrón respiratorio Son los parámetros del ciclo respiratorio • volumen corriente Vc (500 mL) • frecuencia respiratoria f (12 por minuto) • ventilación minuto VE = f Vc (6 L/min) Ing. Biomédica - Respiratorio patrón respiratorio VE = Vc x (1/Ttot) multiplicando por (Ti/Ti) y reordenando VE = Vc x (1/Ttot) x (Ti/Ti) VE = (Vc/Ti) x (Ti/Ttot) flujo medio inspiratorio (Vc/Ti) período inspiratorio útil (Ti/Ttot). Ing. Biomédica - Respiratorio impulso neuromuscular (“respiratory drive”) • P0.1 estima el impulso (junto con flujo medio insp. Vc/Ti) Es la presión de oclusión bucal a los 100 ms de insp • mide la caída de P cuando se inspira contra una vía aérea ocluida (< 200 ms) • es independiente de la conciencia y se toma con flujo aéreo nulo, sin ser afectado por Rva Ing. Biomédica - Respiratorio Transductores • Neumotacógrafo • Transductor de presión – Piezoresistivo neumotacógrafo Transforma un flujo aéreo en una delta P proporcional al flujo transductor de presión piezoresistivo La resistencia de un cristal piezoresistivo varía con la presión ejercida sobre él Se mide con un puente Op Amp regul V resistores presión P1 remaches ss chip piezo y tubo presión P2 tapa del tubo del chip tapa superior epoxy transistor de potencia contactos entrada y salida punto de prueba interno termistor Vc/Te circuito impreso Ing. Biomédica - Respiratorio Bucles • Volumen (x) – Flujo (y) – Resistencia • Presión (x) – Volumen (y) – Trabajo – Complacencia C Trabajo We+Wr área rayada es la integral (en t) de V x P Wr se disipa en cada ciclo, We es acumulado en las estructuras anatómicas deformadas y vuelven a su estado de reposo. Ing. Biomédica - Respiratorio Modelos Modelo RC Flujo = corriente Diferencia de presiones = ddp R resistencia de vías aéreas C complacencia (L parámetro inductivo) R delta P C flujo aéreo Ing. Biomédica - Respiratorio Equipo de medida funciones del equipo para el usuario • Presentación de las señales adquiridas f(t) y bucles • Alarma de ausencia o deterioro de señales • Cálculo y presentación del patrón respiratorio en ventilación espontánea o mecánica • Almacenado de señales en archivos para revisión • Generación de informes sobre el estado ventilatorio • Generación de curvas normalizadas para la historia clínica electrónica (normas HL7, OpenHR etc.) Pes adaptación aislación Pa V’ trans. piezo. trans. piezo. trans. piezo. difer. adquisición A/D procesamiento señales en pantalla informe archivo y red Ing. Biomédica - Respiratorio Equipos de medida MECVENT PREMAX MONICLI MONRES Ver www.nib.fmed.edu.uy Núcleo de Ing. Biomédica www.nib.fmed.edu.uy
