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Ingeniería Biomédica

Ingeniería Biomédica. Curso 2010 Anatomía y fisiología cardíaca – vías de conducción intracardíacas Elementos de proyecto de marcapasos 21.09.2010. Ing. Franco Símini Ing. Daniel Geido Ing. Jorge Lobo Ing. Eduardo Santos Br. Adrian Silveira Br. José Pereira.

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Presentation Transcript

  1. Ingeniería Biomédica Curso 2010 Anatomía y fisiología cardíaca – vías de conducción intracardíacas Elementos de proyecto de marcapasos 21.09.2010 Ing. Franco Símini Ing. Daniel Geido Ing. Jorge Lobo Ing. Eduardo Santos Br. Adrian Silveira Br. José Pereira

  2. El corazón de un individuo de 73 años se contrajo 2600 millones de veces Corazón

  3. Cavidades y vasos Azul - sin oxigenar (derecha) Rojo – oxigenado (izquierda)

  4. circulaciones • AI, VI y aorta: sangre oxigenada hacia los órganos y músculos • AD, VD y arteria pulmonar: sangre hacia los pulmones • Circulación coronaria: arterias y venas coronarias

  5. Circulación coronaria: alimentación del propio corazón

  6. Distribución del volumen de sangre en el sistema circulatorio

  7. Distribución del gasto cardíaco • Cerebro 13% • Coronarias 4% • Hígado y tracto intestinal 24% • Músculos 21% • Riñón 20% • Piel y otros 18% gasto cardíaco paciente 70 Kg, 5.5 L/min

  8. sistema de alta presión ysistema de baja presión • Arterias: entre 120 y 80 mmHg • Arteria pulmonar* y venas: 25 y 10 mmHg (reservorio) * es arteria pero impulsada por el VD (más débil)

  9. Nodos senoatrial y auriculoventricular

  10. Sistema eléctrico del corazón Atrioventricular Node Left Atrium Bundle of His Internodal Pathways Left Bundle Branch Sinoatrial Node Right Atrium Left Ventricle Right Bundle Branch Purkinje Fibers Right Ventricle

  11. Vías de conducción y ECG nodo senoatrial nodo atriventricular rama izquierda del Haz (fasc der e izq.) rama derecha del Haz fibras de Purkinje P T P depolarización de la aurícula QRS depolarización del ventriculo T repolarización del ventriculo QRS

  12. ritmo sinusal normal nodo senoatrial 12:56 29MAR96 PADDLES X1.0 HR = 74 ECG normal

  13. Potencial de acción de la célula del músculo cardíaco no hay automatismo

  14. Potencial de acción de la célula cardíaca con automatismo Fase 0 despolarización o activaciónFase 1 repolarización o recuperación rápidaFase 2  meseta o plateauFase 3 fin de repolarización Fase 4 diastólica (sube hasta que se autodispara) www.gratisweb.com/cvallecor/Fisiologia2.htm

  15. Fase 0 depolarización: (- in + out) entra Na+, Ca++ y Cl- sale K+ • Fase 1 repolarización rápida entra Cl- • Fase 2 repolarización lenta: entra Na+ y Ca++ sale K+ • Fase 3 sale K+ • Fase 4 “potencial de reposo” sale Na+ y entra K+ (bomba sodio potasio)

  16. Marcapasos natural células cardíacas tienen un potencial de acción especial que permite el disparo espontáneo periódico

  17. El impulso comienza en el nódulo senoatrial y origina la contracción de la aurícula aurículas nodo senoatrial (SA) ventriculos nodo atrioventricular (AV)

  18. Luego, el impulso se conduce hasta el nódulo atrioventricular con un retardo de 120 msy aurículas nodo SA ventrículos nodo atrioventricular (AV)

  19. Conducción hacia abajo por las ramas del sistema His-Purkinje para contraer los ventrículos

  20. Secuencia natural de conducción • pulso en nodo SA • propagación radial a ambas aurículas • (fibras inertes eléctricamente separan A de V) • propagación al nodo AV (retardo) • propagación al haz de His • fibras de Purkinje a todos los rincones de los V

  21. fases de contracción y el ECG

  22. ECG y potencial de acción 1.0 +40 Potencial de acción ECGElectrocardiograma R 0 0.5 T P 0 -80 Q mV mV S 0 200 400 600 ms

  23. Redundancia de marcapasos naturales • nodo SA (70 por minuto) • nodo AV (55 por minuto aprox) • en los ventrículos (30 por min aprox) “Gracefully degrading” system o “sistema que reduce su funcionalidad en caso de falla, pero no para”

  24. Prótesis Sustituye algunas funciones del cuerpo humano para permitir la vida o mejorar su calidad

  25. Sistemas de prótesis • Sentidos (vista, oído) • Funciones (diálisis, marcapasos, corazón artificial) • Mecánicas (cadera) • Conductos (vasculares, tráquea) • Transporte (sillas de ruedas) • Interfaz persona/máquina (teclados especiales,

  26. Anormalidades de la actividad eléctrica del corazón • bradicardias • falla del ritmo del SA (B sinusal) • propagación (bloqueos de 1er a 3er grado) • taquicardias • automatismo (repolarizacion muy rápida) • reentrante (cond.en lazo local, por p. refractario) • gatillado (2da polariz. por reingreso de iones) necesitan algún tratamiento …

  27. Correcciones • fármacos • marcapasos (implantados y externos) • electrofisiología cardiaca

  28. Marcapasos • estimula el corazón cuando una de las varias funciones fisiológicas falla: • pulso • tiempo refractario • Etc. • inicialmente solo para el bloqueo total • ahora se adapta a la situación • asincrónico • sincrónico (a demanda o gatillado) • inclusión de lazos de realimentación

  29. Proyecto de marcapasos • asincrónico • puede estim en momento vulnerable (FV) • consumo innecesario • alteraciones bioquímicas • sincrónico: a demanda • detecta el ECG • algoritmo (tope de bradicardia) • algoritmos complejos • sincrónico: sobre la onda R (siempre)

  30. Proyecto de marcapasos • Prever la degradación de características, a consecuencia de sucesos: • Aumento de resistencia de electrodo • Desconexión de electrodo • Ausencia de sensado de actividad cardíaca espontánea Es un “gracefully degrading system” sistema de características que se limitan en forma prevista

  31. MarcapasosPrótesis de la estimulación oportuna y adecuada del corazón(herramienta de diagnóstico)(herramienta de seguimiento)

  32. Time out S Pace Diagrama de estados de un marcapasos primitivo. Se utilizan los siguientes símbolos: [S] es el estado de la Máquina (único en este caso); [Time out] es el evento que hace evolucionar la Máquina; [Pace] es la acción que ocurre al efectuarse la transición. (Arzuaga et al.)

  33. Sensado “sensado”: detección de señales propias del corazón

  34. S Sense Time out Pace Diagrama de estados de un marcapasos a demanda. [S] es el estado de la Máquina; [Sense] es el resultado de un latido espontáneo del corazón; [Time out] es el evento interno; [Pace] es la acción que ocurre al efectuarse la transición

  35. Sense R Tout A R A Tout Pace Diagrama de estados de un marcapasos a demanda con período refractario. [A] Estado de Alerta en el que se sensa, [R] Estado Refractario en el que se ignora la actividad cardíaca. Los eventos son [Sense] evento de sensado; [A Tout] transcurrió el tiempo máximo de espera de un sensado y [R Tout] transcurrió el Período Refractario. La única acción es [Pace] el Estímulo.

  36. A V R V Sense A Sense V Sense A Tout A Pace AV Tout V Pace R Tout Diagrama de estados de un marcapasos bicameral en versión simplificada(Arzuaga et al.)

  37. Oscilador    Pulso    cables   electr. Fuente • Esquema general de un marcapasos

  38. Diagrama en bloques de un marcapasos telemetría Registro Procesador estimulador electrodos Sensor de metabolismo corazón

  39. El marcapasos contiene • batería que provee la energía los impulsos eléctricos al corazón, las comunicaciones y el programa • circuitos de funcionamiento • catéteres A y V circuito bateria catéter auricular catéter ventricular

  40. los componentes del marcapaso se unen al tejido para completar un circuito • batería del m • catéteres • cátodo (-) • ánodo (+) • tejidos catéter marcapasos anodo cátodo

  41. Catéteres: son conductores metálicos aislados con electrodos en la parte distal • Liberan impulsos eléctricos • Sensan la depolarización cardíaca catéter

  42. marcapasos bicameral tiene dos catéteres • Un catéter implantado en la aurícula • Un catéter implantado en el ventrículo

  43. Marcapasos 1960, externo

  44. 60 gramos, 30 mm Marcapasos

  45. Clasificación de marcapasos XYZ (de la ICHD)X - cavidad estimulada (A, V, D)Y - actividad detectada (A,V, D)Z - respuesta al "sensado" (I, T, D) XYZ AB (código NBG)A - capacidad de programacion y de modulación de frecuenciaB - funciones anti taquicardia • Inter-Society Commission on Heart Disease Resources (ICHD) • La North American Society of Pacing and Electrophysiology (NASPE) y la British Pacing and Electrophysiology Group (BPEG) extendieron la clasificación ICHD a las cinco letras conocidas como el código NBG.

  46. Ejemplos • VVI estimulación ventricular, con sensado ventricular y estimulación inhibida por latidos (ventriculares) • VVT genera estimulo en sincronía con onda R • DDI estimulación y sensado en ambas cavidades izquierdas, inhibición de estimulo.

  47. Alimentación • 30 micro W (carga alcanza 7 años) • Hg-Zn • emana gas (encapsulado imposible) • caída brusca de V al agotarse • Li-I (Li-AgCr, Li-CuS, etc.) • sin gas • anticipa descarga

  48. cables de conexión (“leads” o catéteres) • conductores de varios hilos • resistentes a repetidas flexiones  (72 lpm por 10 años = 380 Mflexiones) • espirales de 30 cm • aislados • "silicone rubber“ • poliuretano

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