Ingeniería Biomédica

1. Ingeniería Biomédica Respiratorio 2006 Prof. Agr. Ing. Franco Simini Núcleo de Ing. Biomédica Facultades Medicina e Ingeniería simini@fing.edu.uy www.nib.fmed.edu.uy

2. 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)

3. Ing. Biomédica - Respiratorio Función ventilatoria Función respiratoria Variables de interés Transductores Señales Modelo Equipo de medida

4. Ing. Biomédica - Respiratorio Función ventilatoria Pared del tórax, espacio pleural, diafragma Flujo aéreo por los bronquios Músculos en inspiración (bajan el diafragma) Resistencias (Rva)

5. Ing. Biomédica - Respiratorio Función ventilatoria Rítmica Automática Simultanea con toser, deglutir, etc Mismo volumen que entra y sale, pero composición diferente (si hay intercambio)

6. 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

8. Ing. Biomédica - Respiratorio Función respiratoria Intercambio de gases Concentración de CO2 y de O2 En alvéolo

10. Ing. Biomédica - Respiratorio Señales

11. Vc=500 mL Volumen INSPIRACION ESPIRACION INSPIRACION ESPIRACION Tiempo

12. Ing. Biomédica - Respiratorio Señales

13. Ing. Biomédica - Respiratorio Variables de interés Flujo de aire Presión en la boca Presión pleural (aprox. Presión esofágica) Volumen de gas

14. (+) INSPIRACION ESPIRACION INSPIRACION ESPIRACION PRESION (cm H2O) Pva Ppl (-) Tiempo Inspiratorio Tiempo Espiratorio Tiempo Total del ciclo

17. 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

18. CPT capacidad pulmonar totalVR volumen residualCRF capacidad funcional residual CV cap. vital =CPT-VRVc volumen corrienteVRI volumen residual inspVRE volumen residual esp

19. 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)

20. 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).

21. f Vc VE Vc/Ti Ti Ti/Ttot P0.1 12.5  2.7 (cpm) 0.53  0.15 (L) 6.54  1.91 (L/min) 266  60 (ml/s) 1.97  0.33 (s) 0.41  0.06 1.06  0.3 (cm H2O) Tabla I Patron Ventilatorio Normal

22. 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

23. Ing. Biomédica - Respiratorio Transductores Neumotacógrafo Transductor de presión Piezoresistivo

24. neumotacógrafo Transforma un flujo aéreo en una delta P proporcional al flujo

26. Op Amp regul V presión P1 resistores remachesss 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 transductor de presión piezoresistivo La resistencia de un cristal piezoresistivo varía con la presión ejercida sobre él Se mide con un puente

27. Ing. Biomédica - Respiratorio Bucles Volumen (x) – Flujo (y) Resistencia Presión (x) – Volumen (y) Trabajo Complacencia C

28. Trabajo We+Wrárea 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.

30. Fin Inspiración Trabajo elástico Volmen corriente Inicio Inspiración TRABAJO MUSCULAR RESPIRATORIO Diagrama de Campbell Volmen (mL) Trabajo resistivo Compliance pared tórax Compliance pulmonar CRF -5 0 Presión esofágica

31. Ing. Biomédica - Respiratorio Modelos Modelo RC Flujo = corriente Diferencia de presiones = ddp R resistencia de vías aéreas C complacencia (L parámetro inductivo)

32. R delta P C flujo aéreo

33. Ing. Biomédica - Respiratorio Equipo de medida

34. 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.)

35. adaptación aislación Pes Pa V’ trans. piezo. trans. piezo. trans. piezo. difer. adquisición A/D procesamiento señales en pantalla informe archivo y red

38. Ing. Biomédica - Respiratorio Equipos de medida MECVENT PREMAX MONICLI MONRES Ver www.nib.fmed.edu.uy

39. Núcleo de Ing. Biomédica www.nib.fmed.edu.uy