1
Download Equipos de Gastroenterología - Núcleo de Ingeniería Biomédica
Document related concepts
Transcript
Equipos de Gastroenterología Ingeniería Biomédica 26/10/2010 El aparato digestivo • Tubo de 11 metros de largo, desde la boca hasta el ano. – Cavidad bucal – Esófago – Estómago – Intestino delgado – Intestino Grueso • Glándulas anejas – Glándulas salivales – Hígado – Páncreas – Glándulas gástricas – Glándulas intestinales Función digestiva: Obtención de nutrientes a partir de los alimentos Corazón Hígado Boca Estómago Absorción Esófago Comida agua Glándulas salivales Recto Digestión Heces Hígado Páncreas Actividad motora Ano Secreción Intestino delgado Intestino grueso Transporte y mezcla de los alimentos en el tubo digestivo 1. Masticación Sirve para reducir el tamaño de las partículas de alimento y mezclarlo con la saliva para facilitar la deglución 2. Deglución Conjunto de movimientos complejos que llevan el bolo hacia el esófago y evitan su paso a vias respiratorias. Tiene una fase voluntaria y fase involuntaria Esófago Vìas respiratorias 3. Peristaltismo en el esófago (fase involuntaria) Actividad motora Estructura de la pared del tubo digestivo Esófago • Tubo muscular de unos 30 cm que comunica la faringe con el estómago. • Desciende por detrás de la tráquea y del corazón • Atraviesa el diafragma por el hiato esofágico • Tiene dos esfínteres, uno superior y otro inferior Esófago: Histología • Capa mucosa: epitelio plano pluriestratificado no queratinizado. • Capa submucosa: tejido conjuntivo • Capa muscular: cálulas musculares lisas perimetrales y longitudinales, responsables de movimientos peristálticos • Capa adventicia de tejido conjuntivo Estómago • Parte dilatada del tubo digestivo donde se completa la digestión mecánica y continúa la digestión química. • El bolo alimenticio se transforma en una papilla llamada quimo • El esfinter pilórico regula el vaciado gástrico Estómago: histología Intestino delgado • Ocurre la mayor parte de la digestión enzimática y casi toda la absorción. • Es un tubo arrollado, de unos siete metros de longitud y de algo más de dos centímetros y medio de diámetro. • El intestino delgado se subdivide en duodeno, yeyuno e íleon, que se continúa con el intestino grueso por medio de la válvula ileocecal. Intestino delgado: histología Absorción: intestino delgado • Paso de sustancias desde el tubo digestivo hacia la sangre y la linfa. • Diariamente se absorben 9 litros de agua que contienen 500 g de nutrientes. • Los nutrientes penetran en los capilares sanguíneos y confluyen en la vena porta, que los lleva al hígado. • Las grasas penetran en los vasos quilíferos y pasan a la red linfática • Las vellosidades y microvellosidades intestinales proporcionan una superficie de absorción de 300 m2 Intestino grueso • 1,5 m de longitud y 6,5 cm de diámetro • En él se produce absorción de agua e iones inorgánicos, y formación y eliminación de heces fecales • Contiene abundante flora bacteriana que fermenta residuos no digeridos, y sintetiza vitaminas K y B Regulación del proceso digestivo • Regulación nerviosa mediante el sistema nervioso entérico. Regula la actividad del músculo liso y de las glándulas que segregan en él. • Fibras nerviosas simpáticas y parasimpáticas activa o inhiben la función digestiva. • Regulación hormonal mediante hormonas tisulares: gastrina (estómago), secretina y colecistoquinina (intestino delgado) ¿Para qué sirve la actividad motora? •progreso del alimento a lo largo del tubo •almacenamiento del contenido •trituración •mezcla •exposición del contenido para la absorción. Control de la motilidad • Sistema autónomo jerárquico • Intervienen: – Sistema Nervioso Central (SNC) – Sistema Nervioso Entérico (SNE) – Péptidos Hormonales Control de la motilidad • Primer nivel: Control miógeno – Actividad eléctrica intrínseca de las células musculares lisas. – Está determinado por el ritmo eléctrico basal. • Segundo nivel: Control neurógeno – Neuronas del plexo mentérico y SNC. • Tercer nivel: Control Hormonal – Endócrino y parácrino Control Miógeno • Ritmo eléctrico basal – Músculo liso intrínsecamente activo. – Ciclo lento de actividad eléctrica continua. – Se generan en diferentes grupos celulares a lo largo del tubo digestivo – Se propaga a través de zonas de contacto intercelular de menor resistencia eléctrica. Control Miógeno Frecuencia REB Esófago No se registran Estómago proximal No se registran Estómago distal 3 ondas por minuto Duodeno 11 ondas por minuto Íleon 8 ondas por minuto Colon 3-6 ondas por minuto Control Neurógeno • Generación de potenciales de acción mediante neurotrasmisores que liberan las neuronas del SNE. • Dos niveles: – Superior: SNC – Local: SNE Control Neurógeno • Sistema nervioso entérico – Cerebro digestivo – Controla la motilidad a través de programas que determinan los distintos patrones motores. – Comportamiento equivalente al del cerebro – Organizado en plexos • Plexo mientérico • Plexo submucoso Control Neurógeno • Tipos de neuronas del SNE Control de la motilidad Ejemplo: Ondas peristálticas • Ondas de contracción de la musculatura lisa. • Empujan el bolo hacia el estómago. Esófago Peristáltasis • Normal: – Aumento de presión de al menos 30mmHg a 5 cm y 10 cm del LES. – Velocidad de tránsito menor a 8 cm/s • Simultaneo – Aumento de presión de al menos 30mmHg a 5 cm y 10 cm del LES. – Velocidad de tránsito mayor a 8 cm/s • Inefectiva – Aumento de presión no alcanza 30mmHg a 5 cm y 10 cm del LES. Estudios Motilidad Esofágica • • • • Manometría esofágica pHmetría esofágica Impedianciometría Métodos isotópicos Manometría esofágica • Registro simultáneo y a distintos niveles de las variaciones de presión que se producen en la luz esofágica. • Dos opciones: – Sistemas con bomba de infusión hidroneumocapilar. (Convencional.) – Sistema con microtransductores incorporados a la sonda Sistema convencional Sistema convencional Sistema convencional Sondas Sondas Manometría convencional • Ventajas – Precio • Sondas baratas – Versatilidad • Diferentes sondas para diferentes estudios – Estabilidad a cambios de temperatura • Desventajas – Fidelidad del registro determinada por distensibilidad del sistema, dímetro exterior del catéter, flujo de perfusión. Sistema microtransductores • Microtransductores engastados en un tubo siliconado. • No es necesario bomba de infusión • Ventajas – Menos fuentes de errores, medidas más confiables – Se pueden hacer estudios de larga duración y en medio ambulatorio Manometría esofágica Manometría alta resolución • Similar a manometría convencional. • Mayor resolución espacial debido a microtransductores instalados a menos de 2cm. (Hasta 32 por sonda.) • Elimina la necesidad de registros en retirada y facilita la colocación de la onda Manometría alta resolución pHmetría esofágica • Medición de la duración y frecuencia de los episodios de reflujo esofágico. • Monitorización continua. • Sonda con sensores de pH adheridos. • Registradores portátiles. pHmetría 24 horas La Phmetría de 24 horas es la técnica de elección para determinar la presencia de reflujo gastroesofágico, La sonda o catéter se introduce a través de la nariz y se coloca el electrodo de medición de PH a 5 cm del Esfínter Esofágico Inferior. El catéter se fija a la nariz y se conecta al equipo que es portátil. El paciente puede irse a su casa con el equipo colocado. Durante el estudio el paciente deberá indicar en el equipo, presionando los botones correspondientes, los momentos en los que se encuentra parado o recostado, los períodos de comida, algunos síntomas y otras actividades. pHmetría 24 horas pHmetría 24 horas Sensores pH • Características deseadas: – Estabilidad – Respuesta lineal – Tiempo de respuesta corto – Pequeño diámetro – Facilidad para la esterilización o posibilidad de un solo uso – Bajo costo Sensores pH • Sensores cristal • Sensores antimonio • Trasnsitores Ion-Selective FET Sensores cristal Sensores cristal • Funcionamiento pH log aH – Cuando se sumerge el electrodo de cristal en la solución acuosa, se intercambian iones de sodio del cristal con iones de hidrógeno que produce una diferencia de potencial en la membrana proporcional a la actividad de iones de hidrógeno. – El potencial neto en la membrana es: NETO b,interior b,exterior Sensores cristal • Funcionamiento – En condiciones de actividad de los iones de hidrógeno constante, los potenciales de borde cumplen la ecuación de Nernst: RT b const ln aH F NETO R: Constante universal de los gases R = 8.314 472 J K−1 mol−1 T: Temperatura absoluta F: Constante de Faraday F = 9.648 533 99×104 C mol−1 RT aH ,muestra RT const ' ln const ' '2,3 pH F aH ,interior F Para 25ºC, 2,3RT/F =59 mV Sensores cristal • Electrodo referencia – Contacto eléctrico estable y de baja resistencia entre la muestra y el circuito de medida. – Establece un potencial de referencia. – Convierte corriente iónica en corriente electrónica – El más usado es Ag/AgCl, cable de plata cubierto de cloruro de plata inmerso en una solución saturada con cloruro de plata. AgCl e Ag Cl 0 Sensores cristal Sensores cristal Sensores de antimonio • • • • Tipo Metal/óxido de Metal. Potencial a través de la corrosión del metal. Vida útil limitada. Electrodo de referencia externo. Sensores ISFET Sensores ISFET • Se reemplaza el gate de metal de los MOSFET por una membrana sensible al pH, que entra en contacto directo con la muestra. • Nitrito de silicona, óxido de aluminio, óxido de tantalio. Vds: voltaje de drain V ids AVdsQc AVdsC2 V gVT ds 2 Vds RT ids AVdsC2 V gVT 2,3 pH F 2 Qc: carga en el canal C2: capacidad en la región del gate Sensores ISFET Sensores pH Sensores pH Sensores pH Cristal Respuesta lineal rápida Características Antimonio Más baratos No necesita electrodo externo Caros Diámetro externo pequeño (1,5-2 mm) Vida útil limitada Diámetro externo grande (2,5-3 mm) Rígidos Menos estables, menos sensibles. Tiempo de respuesta más lento Necesita electrodo de referencia externo ISFET Baja impedancia de salida Tamaño pequeño Necesita electrodo de referencia externo Dificultades para encapsular. No hay opciones comerciales Bravo pH Impedanciometría El Bolus conduce la electricidad & La corriente fluye entre los anillos de impedancia Generador de corriente Impedanciometría Impedanciometría MultiChannel Intraluminal Impedance (MII) Impedancia Intraluminal Multicanal Canal 1 Canal 2 Canal 3 Canal 4 Canal 5 Canal 6 Impedanciometría Deglusión Reflujo Movimiento del Bolus Entrada Bolus Entrada Bolus Entrada Bolus Entrada Bolus Entrada Bolus Entrada Bolus Entrada Bolus Entrada Bolus Entada Bolus Entrada Bolus Entrada Bolus Entrada Bolus Movimiento del Bolus Impedanciometría • Esta técnica por sí sola no provee suficiente información. • Se utiliza en combinación con manometría y pHmetría. Impedanciometría Impedanciometría Impedanciometría Comparación Comparación Estudios de imágenes • Estudios radiológicos – Con contraste: Sulfato de bario • Endoscopía – Utilización de fibra óptica para trasmisión de imágenes. • Estudios Isotópicos – 99mTc Trastornos motores esofágicos • Alteraciones en el cuerpo del esófago o en los esfínteres debido a alteraciones en el mecanismo de control muscular o neurohormonal. • Síntomas – – – – Disfagia: dificultad para tragar Dolor retroesternal Regurgitaciones de alimentos Complicaciones pulmonares en forma de neumonías por aspiración Clasificación de los TME • Relajación inadecuada del EEI – Acalasia clásica – Alteraciones atípicas de la relajación del EEI – Relajaciones incompletas o cortas. • Contracciones incoordinadas – Espasmo difuso esofágico • Hipercontracción – Peristalsis esofágica sintomática – EEI hipertenso • Hipocontracción – Motilidad esofágica ineficaz
