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Ingenier

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AI, VI y aorta: sangre oxigenada hacia los rganos y m sculos ... Purkinje Fibers. Right Ventricle. Right Bundle Branch. Right Atrium. Sinoatrial Node ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Ingenier


1
Ingeniería Biomédica
  • Curso 2009
  • Anatomía y fisiología cardíaca vías de
    conducción intracardíacas
  • Prótesis
  • Elementos de proyecto de marcapasos
  • 20.10.2009

Ing. Franco Símini Ing. Daniel Geido Ing. Jorge
Lobo Ing. Marcelo David
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
(No Transcript)
6
Circulación coronaria alimentación del propio
corazón
7
Distribución del volumen de sangre en el sistema
circulatorio
8
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
9
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)
10
Nodos senoatrial y auriculoventricular
11
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
12
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
13
ritmo sinusal normal
  • nodo senoatrial

1256 29MAR96 PADDLES X1.0 HR 74
ECG normal
14
Potencial de acción de la célula del músculo
cardíaco
no hay automatismo
15
Potencial de acción de la célula cardíaca con
automatismo
Fase 0 despolarización o activación Fase 1
repolarización o recuperación rápida Fase 2 
meseta o plateau Fase 3 fin de repolarización 
Fase 4 diastólica (sube hasta que se autodispara)
www.gratisweb.com/cvallecor/Fisiologia2.htm
16
  • 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)

17
Marcapasos natural
  • células cardíacas tienen un potencial de acción
    especial que permite el disparo espontáneo
    periódico

18
El impulso comienza en el nódulo senoatrial y
origina la contracción de la aurícula
aurículas
nodo senoatrial (SA)
ventriculos
nodo atrioventricular (AV)
19
Luego, el impulso se conduce hasta el nódulo
atrioventricular con un retardo de 120 msy
aurículas
nodo SA
ventrículos
nodo atrioventricular (AV)
20
Conducción hacia abajo por las ramas del sistema
His-Purkinje para contraer los ventrículos
21
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

22
fases de contracción y el ECG
23
ECG y potencial de acción
1.0
Potencial de acción ECG Electrocardiograma
40
R
0
0.5
T
P
0
-80
Q
mV
mV
S
0
200
400
600
ms
24
1
2
3
4
5
6
7
EL CICLO CARDIACO
120 80 40 0
Presion mm Hg
Sistole auricular
25 0
Flujo aortico l.min-1
  • Ventriculos llenos de sangre
  • Baja presion en los ventriculos
  • Onda P en el ECG

140 70
Volumen ventricular, ml
1
4
Ruidos cardíacos
a
Pulso venoso
R
P
ECG
Q
0 0.5
1.0 s
25
1
2
3
4
5
6
7
EL CICLO CARDIACO
120 80 40 0
La válvula mitral se cierra
Presion mm Hg
Contraccion isovolumetrica
  • El ventriculo se contrae
  • La presion aumenta en el ventriculo
  • La valvula mitral se cierra
  • Complejo QRS en el ECG
  • Primer ruido

25 0
Flujo aortico l.min-1
140 70
Volumen ventricular, ml
1
4
Ruidos cardíacos
a
Pulso venoso
R
P
ECG
S
Q
0 0.5
1.0 s
26
1
2
3
4
5
6
7
EL CICLO CARDIACO
Valvula aortica abre
120 80 40 0
Presion mm Hg
Valvula mitral cierra
Eyeccion
  • La válvula aortica se abre
  • La sangre entra en la aorta
  • Onda T en el final del período del ECG

25 0
Flujo aortico l.min-1
140 70
Volumen ventricular, ml
1
2
4
Ruidos cardíacos
a
c
Pulso venoso
R
P
T
ECG
S
Q
0 0.5
1.0 s
27
1
2
3
4
5
6
7
EL CICLO CARDIACO
La valvula aortica se cierra
valvula aortica abre
120 80 40 0
Presion mm Hg
Relajación isovolumetrica
  • El ventriculo se relaja
  • La válvula aortica se cierra
  • La presión baja en el ventrículo
  • Segundo ruido

Valvula mitral cierra
25 0
Flujo aortico l.min-1
140 70
Volumen ventricular, ml
1
2
4
Ruidos cardíacos
v
a
c
Pulso venoso
R
P
T
ECG
S
Q
0 0.5
1.0 s
28
1
2
3
4
5
6
7
EL CICLO CARDIACO
La valvula aortica se cierra
valvula aortica abre
120 80 40 0
Presion mm Hg
Llenado
La valvula mitral se abre
  • El ventrículo esta relajado
  • La presion es baja en el ventrículo
  • La válvula mitral se abre
  • Los ventrículos se llenan de sangre

Valvula mitral cierra
25 0
Flujo aortico l.min-1
140 70
Volumen ventricular, ml
1
2
3
4
Ruidos cardíacos
v
a
c
Pulso venoso
R
P
T
P
ECG
S
Q
0 0.5
1.0 s
29
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
30
Prótesis
Sustituye algunas funciones del cuerpo humano
para permitir la vida o mejorar su calidad
31
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,

32
Sistemas de rehabilitación
33
CLICOC
Dispositivo que simula el clic de un mouse
convencional por medio del parpadeo voluntario
del usuario. Sistema adaptado en un armazón de
anteojos que utiliza diodos emisores y foto
receptores
34
PARPACAM
  • Cámara fotográfica ubicada mediante una vincha a
    la frente del paciente
  • Accionada por el parpadeo voluntario del paciente
    ó mediante un control a distancia

35
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
36
Correcciones
  • fármacos
  • marcapasos (implantados y externos)
  • electrofisiología cardiaca

37
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

38
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)

39
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

40
MarcapasosPrótesis de la estimulación oportuna
y adecuada del corazón(herramienta de
diagnóstico)(herramienta de seguimiento)

41
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.)
42
Sensado
sensado detección de señales propias del
corazón
43
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
44
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.
45
Diagrama de estados de un marcapasos bicameral en
versión simplificada (Arzuaga et al.)
46
Oscilador    Pulso    cables   electr.
Fuente
  • Esquema general de un marcapasos

47
Diagrama en bloques de un marcapasos
telemetría
estimulador
Procesador
Registro
electrodos
Sensor de metabolismo
corazón
48
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
49
los componentes del marcapaso se unen al tejido
para completar un circuito
  • batería del m
  • catéteres
  • cátodo (-)
  • ánodo ()
  • tejidos

catéter
marcapasos
anodo
cátodo
50
Catéteres son conductores metálicos aislados con
electrodos en la parte distal
  • Liberan impulsos eléctricos
  • Sensan la depolarización cardíaca

catéter
51
marcapasos bicameral tiene dos catéteres
  • Un catéter implantado en la aurícula
  • Un catéter implantado en el ventrículo

52
(No Transcript)
53
Marcapasos 1960, externo
54
Marcapasos
  • 60 gramos, 30 mm

55
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.

56
Clasificación de marcapasos
  • letra Acción Opciones
  • 1ª Paced S (Single), A (Atrial), D (doble),
    0(ninguno)
  • 2ª Sensed S (Single), A (Atrial), D (doble),
    0(ninguno)
  • 3ª Response I(Inhibited) T(triggered)
    D(inhtrig) 0(ning.)
  • 4ª Sensor R (Rate Response), N (ninguno)

57
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.

58
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

59
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

60
electrodos
  • corrientes de iones a c. de electrones
  • gases
  • corrosión de metales
  • bipolares
  • eliminan interferencias
  • son dos
  • unipolares
  • cátodo en el tejido, ánodo en caja
  • solo un cable

61
electrodos
  • endocardíacos (en la cavidad)
  • miocárdicos (en la pared)
  • epicárdicos (en la superficie)

62
contacto catéter - tejido
catéter
  • area de miocardio afectada

zona de injuria
el radio r de contacto aumenta con los años
63
La estimulación necesita más potencia al
deteriorarse el contacto con tejido vivo
  • radio r
  • radio r d (tejido modificado)
  • corriente teórica It K r2
  • corriente crónica Ic K (rd)2
  • Ic/It (1 d/r)2
  • Ejemplo radio aumenta 10 gt 21 más corriente

64
Pulso de estimulación de un marcapasos
  • valores típicos
  • corriente 10 mA, 1 ms
  • voltaje 5 V, 0.5 ms

65
Retroalimentaciones posibles
  • indican metabolismo
  • acelerómetro (ejercicio en curso)
  • temperatura central (metabolismo aumentado)
  • saturación de O2
  • movimientos toráxicos (frec. Resp. y Vminuto)
  • intervalo Q-T
  • cambio de volumen intraV
  • derivada de presión intraV
  • ritmo circadiano, etc.

66
uso adicional del marcapasos
  • Medida de impedancia entre la caja del marcapasos
    y una o ambas puntas de catéter. Su procesamiento
    permite deducir la frecuencia ventilatoria
    instantánea y estimar el volumen minuto

67
Programación por telemetría
  • bobina implantada RF
  • bobina externa RF
  • modo programación
  • modo interrogación/confirmación
  • modo estado del marcapaso
  • modo descarga señales y tiempos (AV, etc.)
  • modo monitoreo

68
Reprogramación y confiabilidad
  • 30 de DDD pasan a VVI antes 3 años (falla de
    conexión auricular)
  • hasta 40 modos de E y de S
  • envío de nuevo programa (tablas)
  • redundancia de programas

69
variedad de marcapasos
  • mp sincrónico
  • desfibrilador (IAD)
  • cardioverter (desfiblilador soncronizado)
  • mp externo

70
Electrofisiología cardíaca
  • Ablación (corte) por intermedio de RF aplicada
    localmente a tejido cardíaco en un paciente
    ambulatorio
  • catéteres intracavitarios
  • diversas fuentes de energía
  • la ablación ha desplazado a las drogas
    antiarrítmicas en el manejo de arritmias

71
Tipos de Fuente de Energía
  • RF
  • Microonda
  • Ultrasonido
  • Laser
  • Química
  • Frío
  • (quirúrgica)

W. Reyes, 2007
72
ablación por RF
  • El catéter libera RF (300-700 kHz) por contacto
    directo
  • RF calienta el tejido hasta profundidad de 2-3 mm
    a una temperatura de 45-100 grados C
  • La lesión tiene un diámetro de 6 mm
  • El tejido calentado calienta la punta del catéter
  • El flujo sanguíneo enfría la punta del catéter y
    el tejido.

73
Temperatura y tamaño de la lesión
Tissue
Blood
Tissue
Ablation catheter
approx. 5 - 10 mm Ø
Highest temperature reached one millimeter below
tissue surface
74
La electrofisiología cardíaca evita muchas
intervenciones a corazón abierto y tratamientos
farmacológicos crónicos
75
  • Excelente libro finlandés que incluye fisiología
    cardíaca y marcapasos http//butler.cc.tut.fi/ma
    lmivuo/bem/bembook/00/tx.htm
  • Indicaciones médicas de los marcapasos
    http//www.rjmatthewsmd.com/Definitions/permanent_
    pacing.htm
  • Tipos de conexiones http//sprojects.mmi.mcgill.c
    a/heart/EKGtext/egbr000314r001.html
  • CCC del Uruguay www.ccc.com.uy/
  • Webster J G, 1998, capítulo 13
  • Simini F, 2007 cap 3, 4 y 5.

76
fin
  • www.nib.fmed.edu.uy
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