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FACULTAD DE MEDICINA HUMANA Y

CIENCIAS DE LA SALUD.

ESCUELA PROFESIONAL DE

ESTOMATOLOGIA.

PROFESOR : MONCADA SOSA, WILMER.

CURSO : BIOFISICA.

TEMA : INSTRUMENTACION BIOMEDICA.

GRUPO : 12

INTEGRANTES :

BORDA GUTIERREZ, JANETH.

GUILLEN BORDA, MABEL.

HUAMAN CARRANZA, MARYAN A.

CESPEDES LICLA, JHONATAN. MALLMA CHVEZ, BANNY SHIRLEY.

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INDICE

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INTRODUCCION

La instrumentacin biomdica obtiene medidas de variables fisiolgicas de seres vivos para su

posterior beneficio del hombre. La instrumentacin biomdica trata sobre los instrumentos

empleados para obtener informacin a aplicar energa a los seres vivos, y tambin a los destinados aofrecer una ayuda funcional o a la sustitucin de funciones fisiolgicas. Existen equipos o

instrumentos para diagnstico, monitorizacin, terapia, electrociruga y rehabilitacin.

Dado que el desarrollo y utilizacin de la instrumentacin biomdica debe ser un esfuerzo conjuntodel ingeniero y el mdico, se deben realizar los mayores esfuerzos por solucionar estos problemasbsicos de la instrumentacin biomdica. Posteriormente de convertir esta magnitud en sealeselctricas como puede ser una galga que convierte el desplazamiento en tensin. Algunas veces, lascaractersticas del sensor pueden ajustarse para adaptarse a un amplio rango de sensores primarios.

Otras veces se necesitan alimentaciones externas para alimentar estos sensores y obtener datos desalida de los mismos.

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INSTRUMENTACIN BIOMDICA

El apoyo de la tecnologa a la salud se materializa en gran medida en equipamiento, en dispositivoscuyo estudio es el objetivo fundamental de la Instrumentacin. Una primera clasificacin, clsicadiferencia entre equipos para diagnstico y para terapia. Adems debe existir, como en toda rama dela ciencia y la tecnologa, una normatividad que regule las actividades de la instrumentacinbiomdica, para que sta se pueda desarrollar plenamente y beneficie a la sociedad.

La ingeniera biomdica es el resultado de la aplicacin de los principios y tcnicas de la ingenieraal campo de la medicina. Se dedica fundamentalmente al diseo y construccin de productossanitarios y tecnologas sanitarias tales como equipos mdicos, las prtesis, dispositivos mdicos,dispositivos de diagnstico (imagenologa mdica) y de terapia.

Tambin interviene en la gestin o administracin de los recursos tcnicos ligados a unsistema de hospitales. Combina la experiencia de la ingeniera con las necesidades mdicas paraobtener beneficios en el cuidado de la salud. El cultivo de tejidos, lo mismo que la produccin dedeterminados frmacos, suelen considerarse parte de la bioingeniera.

La ingeniera biomdica es ampliamente reconocida como un campo multidisciplinar, resultado deun largo espectro de disciplinas que la influencian desde diversos campos y fuentes de informacin.Debido a su extrema diversidad, no es extrao que la bioingeniera se centre en un aspecto enparticular. Existen muy diversos desgloses de disciplinas para esta ingeniera, a menudo se desgranaen:

Biomagnetismo y tcnicas cerebrales. Creacin de imgenes y ptica biomdicas. Biomateriales. Biomecnica y biotransporte.

Instrumentacin mdica. Ingeniera molecular y celular. Biologa de sistemas.

En otros casos, las disciplinas dentro de la bioingeniera se dividen en la cercana con otros camposde la ingeniera ms arraigados, los cuales suelen incluir:

Ingeniera qumica: a menudo asociada con la ingeniera bioqumica, celular, molecular,nuevos materiales y tejidos, etc.

Ingeniera clnica: a menudo asociada con la ingeniera mdica o la ingeniera hospitalaria,administracin y mantenimiento de equipos mdicos en una clnica u hospital.

Ingeniera electrnica: a menudo asociada con la bioelectricidad, Bioinstrumentacin,creacin de imgenes, e instrumentacin mdica.

Ingeniera mecnica: a menudo asociada con la biomecnica, biotransporte y con el modelode sistemas biolgicos.

ptica e ingeniera ptica: a menudo asociada con la ptica mdica, imagen einstrumentacin.

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En sus inicios, esta disciplina estuvo ligada fundamentalmente a la aplicacin de tcnicas deingeniera elctrica y electrnica para la construccin de equipos mdicos (instrumentacinmdica), as como al diseo de prtesis y ortesis (biomecnica y rehabilitacin). Posteriormente,una parte muy importante de las aplicaciones de la ingeniera a la medicina fue la instrumentacinpara la adquisicin de imgenes del cuerpo humano (imagenologa mdica).

A partir del desarrollo de los ordenadores, la importancia de la instrumentacin fue disminuyendo,mientras que el procesamiento de las seales adquiridas cobr mayor mpetu debido a que fueposible obtener informacin adicional a partir de las seales que la instrumentacin proporcionaba,y que no era visible directamente a partir de los trazos puros (procesamiento de sealesbiomdicas).

En la actualidad la disciplina est ligada tambin a otras como la genmica y protemica (biologacomputacional), as que tambin existen las especialidades de ingeniera clnica.

1. FLUOROSCOPA

La fluoroscopa produce imgenes en tiempo real de estructuras internas del cuerpo; esto se producede una manera similar a la radiografa, pero emplea una entrada constante de rayos x.

Los medios de contraste, tales como el bario y el yodo, y el aire son usados para visualizar cmotrabajan los rganos internos, por ello la fluoroscopa es utilizada tambin en procedimientosguiados por imagen, cuando durante el proceso se requiere de una realimentacin constante.

2. RAYOS X

Los rayos X son una radiacin electromagntica del a misma naturaleza que las ondas de radio, lasondas de microondas, los rayos infrarojos, la luz visible, los rayos ultravioleta y los rayos gamma.

La diferencia fundamental con los rayos gamma es su origen, los rayos gamma son radiaciones deorigen nuclear que se producen por la desexcitacin de un nuclen de un nivel excitado a otro demenor energa y en la desintegracin de istopos radiactivos, mientras que los rayos X surgen defenmenos extranucleares, a nivel de la rbita electrnica, fundamentalmente producidos pordesaceleracin de electrones.

La energa de los rayos X en general se encuentra entre la radiacin ultravioleta y los rayos gammaproducidos naturalmente. Los rayos X son una radiacin ionizante porque al interactuar con lamateria produce la ionizacin de los tomos de la misma, es decir, origina partculas con carga(iones).

Los rayos X son productos de la desaceleracin rpida de electrones muy energticos (del orden de1000eV) al chocar con un blanco metlico, donde la desaceleracin de una carga acelerada emitaradiacin electromagntica, de este modo, el choque produce un espectro continuo de rayos X (apartir de cierta longitud de onda mnima). Sin embargo experimentalmente, adems de esteespectro continuo, se encuentran lneas caractersticas para cada material.

La produccin de rayos X se da en un tubo de rayos X que puede variar dependiendo de la fuente deelectrones y puede ser de dos clases: tubos con filamento o tubos con gas. El tubo con filamento es

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un tubo de vidrio al vaco en el cual se encuentran dos electrodos en sus extremos. El ctodo es unfilamento caliente de tungsteno y el nodo es un bloque de cobre en el cual est inmerso el blanco.El nodo es refrigerado continuamente mediante la circulacin de agua, pues la energa de loselectrones al ser golpeados con el blanco, es transformada en energa trmica en un gran porcentaje.Los electrones generados en el ctodo son enfocados hacia un punto en el blanco (que por lo

general posee una inclinacin de 45) y producto de la colisin los rayos X son generados.Finalmente el tubo de rayos X posee una ventana la cual es transparente a esta tipo de radiacinelaborada en el berilio, aluminio o mica.

3. IMAGEN POR RESONANCIA MAGNTICA (MRI)

Un instrumento de imgenes por resonancia magntica (Scaner MRI) usa imanes de elevadapotencia para polarizar y excitar ncleos de hidrgeno (protn nico) en molculas de agua entejidos humanos, produciendo una seal detectable que est codificada espacialmente produciendoimgenes del cuerpo.

Resumiendo, MRI implica el uso de tres clases de campos electromagnticos: un campo magnticoesttico muy fuerte para polarizar los ncleos de hidrgeno, llamado el campo esttico, de un ordende unidad de teslas; un campo variante (en el tiempo, del orden de 1KHz) ms dbil para lacodificacin espacial, llamado el campo de gradiente, y un campo de radio-frecuencia dbil para lamanipulacin de los ncleos de hidrgeno para producir seales medibles, recogidas mediante unaantena de radio-frecuencia, as MRI crea normalmente una imagen en 2 Dimensiones de unarebanada delgada del cuerpo y por tanto es considerada una tcnica de imagen topogrfica.

Los instrumentos modernos de MRI son capaces de producir imgenes en forma de bloques en 3Dimensiones, que se pueden considerar una generalizacin del concepto tomogrfico de la rebanadaindividual. Un MRI puede ver nicamente objetos basados en hidrgeno, as que los huesos, queestn basados en calcio, sern anulados en la imagen, y no tendrn efectos en la visin de tejidosblandos. Esto lo hace excelente para examinar el interior del cerebro y las articulaciones.

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La MRI fue conocido originalmente como Resonancia Magntica Nuclear, NMR imagen, slo hasido usada desde principios de los aos 80. Los efectos a largo plazo, o exposicin repetida, a loscampos magnticos estticos intensos no son conocidos.

4. EL ELECTROCARDIOGRAMA

Es la representacin grfica de la actividad elctrica del corazn, que se obtiene con un

electrocardigrafo en forma de cinta continua, el cual es el instrumento principal del aelectrofisiologa cardaca y tiene una funcin relevante en el diagnstico de enfermedadescardiovasculares, alteraciones metablicas y la predisposicin a una muerte sbita cardaca, muytil tambin para saber la duracin del ciclo cardaco.

Para que la contraccin cclica del corazn se realice en forma sincrnica y ordenada, existe unsistema de estimulacin y conduccin elctrica compuesto por fibras de msculo cardacoespecializadas en la transmisin de impulsos elctricos. Aunque el corazn tiene inervacin porparte del sistema nervioso simptico, late an sin estmulo de ste, ya que el sistema de conduccines autoexcitable. Es por esto que el corazn sigue latiendo an cuando lo extirpamos, para untrasplante de corazn.

El sistema de conduccin se inicia con la despolarizacin cardaca y debe transmitir ese impulsoelctrico desde las aurculas hacia los ventrculos, para ello se compone de los siguientes elementos:el ndulo sinusal, el ndulo aurculoventricular, el haz de Hiss, con sus ramas derecha e izquierda ylas fibras de Purkinje.

El impulso cardaco se origina espontneamente en el ndulo sinusal, tambin llamadoSinoauricular, de Keith y Flack o Marcapasos del Corazn, ubicado en la parte posterosuperior de la

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aurcula derecha, en la entrada de la vena cava superior. ste ndulo tiene forma ovalada y es elms grande de los marcapasos cardacos. Est irrigado por la arteria del mismo nombre, que es unarama de la arteria coronaria derecha (60%) o de la arteria circunfleja (40%). ste nodo tiene unarica inervacin simptica y parasimptica.

Desde el ndulo sinusal, el impulso elctrico se desplaza, diseminndose por las aurculas a travsde las vas internodales, produciendo la despolarizacin auricular y su consecuente contraccin. Enadultos sanos, el nodo sinusal normal, que se traduce en contracciones por minuto.

La onda elctrica llega luego al ndulo auriculo ventricular o de Aschoff- Tawara, una estructuraovalada, un 40% del tamao del ndulo sinusal, ubicada en el lado derecho de la aurcula derecha,en el tabique interauricular, anterior al orificio del seno coronario y encima de la insercin de lalmina septal de la vlvula tricspide. En el 90% de los casos, este nodo est irrigado por una ramade la arteria coronaria derecha. El nodo aurculo ventricular tambin tiene una rica inervacinsimptica y parasimptica. Aqu, la onda elctrica sufre una pausa de aproximadamente 0,1segundo.

El impulso cardaco se disemina luego a travs de un haz de fibras que es un puente entre el nduloauriculoventricular y las ramas ventriculares, llamado haz de His, irrigado por ramas de la arteriacoronaria derecha la arteria descendente anterior (interventricular anterior).

El haz de His se divide en cuatro ramas: las ramas derecha e izquierda y esta ltima se divide en elfascculo izquierdo anterior y el fascculo izquierdo posterior desde donde el impulso elctrico esdistribuido a los ventrculos mediante una red de fibras que ocasionan la contraccin ventricularllamadas fibras de Purkinje, desencadenando la contraccin ventricular.

En la mayor parte de los casos, las clulas que pertenecen al sistema de conduccin del corazn,estn irrigadas por ramas de la arteria coronaria derecha, por lo que un trombo en esta arteria tiene

un efecto negativo inmediato sobre la actividad cardaca. En el cuerpo humano se generan unaamplia variedad de seales elctricas, provocadas por la actividad qumica que tiene lugar en osnervios y msculos que lo conforman. El corazn por ejemplo, produce un patrn caracterstico devariaciones de voltaje. El registro y anlisis de estos eventos bioelctricos son importantes desde elpunto de vista de la prctica clnica y de la investigacin. Los potenciales se generan a nivel celular,es decir, cada una de las clulas es un diminuto generador de voltaje.

Aunque es posible, con el empleo de microelectrodos, medir el potencial de una sola de ellas, lasseales bioelctricas de inters clnico se producen por la actividad coordinada de grandes gruposcelulares. Es este tipo de actividad sincronizada, en el que intervienen muchas clulas, el que puederegistrarse mediante mtodos no invasivos, es decir, con el empleo de electrodos de metal colocadosen la superficie del cuerpo.

Un electrocardiograma (EKG), es una prueba fsica ampliamente utilizada para valorar la condicindel corazn en forma no invasiva. Dicha prueba se usa para evaluar el estado del sistema deconduccin del corazn, el del msculo, y tambin, en forma indirecta, la condicin de ste rganocomo una bomba y la aparicin de ritmos patolgicos causados por dao al tejido de conduccin delas seales elctricas, u otros trastornos no- cardacos.

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El EKG, es le representacin grfica de la actividad bioelctrica del msculo cardaco, por lo que unequipo de registro de EKG (electrocardigrafo) es comparable a un voltmetro que realiza unafuncin de registrador.

5. TOMOGRAFA COMPUTARIZADA

La tomografa axial computarizada, tambin conocida por las siglas TAC, TC o por ladenominacin escner, es una tcnica de diagnstico utilizada en medicina.

Tomografa viene del griego tomos que significa corte o seccin y de grafa que significarepresentacin grfica. Por tanto la tomografa es la obtencin de imgenes de cortes osecciones de algn objeto.

La palabra axial significa relativo al eje. Plano axial es aquel que es perpendicular al ejelongitudinal de un cuerpo. La tomografa axial computarizada o TAC, aplicada al estudiodel cuerpo humano , obtiene cortes transversales a lo largo de una regin concreta delcuerpo (o de todo l).

Computarizar significa someter datos al tratamiento de una computadora.

Muchas veces el objeto es parte del cuerpo humano, puesto que la TAC se utiliza mayoritariamente

como herramienta de diagnstico mdico, como tecnologa sanitaria de exploracin de rayos X queproduce imgenes detalladas de cortes axiales del cuerpo. En lugar de obtener una imagen como laradiografa convencional, la TAC obtiene mltiples imgenes al rotar alrededor del cuerpo. Unacomputadora combina todas estas imgenes en una imagen final que representa un corte del cuerpocomo si fuera una rodaja. Esta mquina crea mltiples imgenes en rodajes (cortes) de la parte delcuerpo que est siendo estudiada.

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Se trata de una tcnica de visualizacin por rayos X. Podramos decir que es una radiografa de unafina rodaja obtenida tras cortar un objeto. En la radiografa se obtiene una imagen plana (en dosdimensiones) de un cuerpo (tridimensional) haciendo pasar a travs del mismo un haz de rayos X.

La TAC es una tcnica de bajo riesgo, el problema de mayor importancia que puede presentarse esla reaccin alrgica al contraste yodado, en forma de urticaria, aparicin de exantema, y en casosgraves por una reaccin anafilctica, si bien son muy poco frecuentes. El desarrollo de nuevoscontrastes est reduciendo el riesgo de estas reacciones alrgicas.

Como en el resto de procedimientos diagnsticos que utilizan rayos X debe ser evitada su

realizacin en la mujer embarazada, por el riesgo de afectacin del feto, especialmente en el primertrimestre del embarazo.

6. ULTRASONIDO

La ultrasonografa mdica utiliza ondas acsticas de alta frecuencia de entre 2MHz y 10 MHz, lascuales son reflejadas por el tejido en diversos grados para producir imgenes en dos dimensiones(2D), normalmente procesadas mediante un programa y traducidas en imagen para luego servisualizadas en un monitor de TV. Esta tcnica es utilizada a menudo para visualizar el feto de unamujer embarazada en el caso de las ecografas.

Otros usos importantes son imgenes de los rganos abdominales, corazn, genitales masculinos yvenas de las piernas, proporcionando menos informacin anatmica, pero tiene varias ventajas quela hacen ideal como test de la primera lnea en numerosas situaciones, en particular las que estudianla funcin de estructuras en movimiento en tiempo real, tambin es muy segura, ya que el pacienteno es expuesto a radiacin y los ultrasonidos no parecen causar ningn efecto adverso, aunque lainformacin sobre esto no est bien documentada.

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Lo mejor de su uso es que es relativamente barato y rpido de realizar, as que los escneres deultrasonidos pueden ser llevados a pacientes en estado crtico en unidades de cuidados intensivos,evitando el dao causado en el transporte del paciente al departamento de radiologa. La imagen entiempo real obtenida puede ser usada para guiar procedimientos de drenaje y biopsia.

El Doppler de los escneres modernos permite la evaluacin del flujo sanguneo en arterias y venas.

La ecografa intracoronaria facilita un diagnstico ms preciso de lesiones arteriales y una mejor

eleccin de los dispositivos que, como el stent, deben utilizarse para su tratamiento. Adems, adiferencia de la angiografa, permite localizar con exactitud lesiones de significacin dudosa ydetectar la reduccin homognea del calibre de las arterias coronarias como consecuencia de unrechazo crnico tras un trasplante. Es una tcnica de fcil utilizacin y pocas complicaciones enmanos expertas, sin embargo, son pocos los hospitales que utilizan esta tcnica.

El ultrasonido intracoronario permite la visualizacin del interior de la arteria coronaria mediante laintroduccin, por cateterismo, de una sonda que da la informacin del vaso. El calibre de las arteriascoronarias oscila entre uno y cinco milmetros y su estudio se realiza mientras el torrente sanguneocircula por el vaso.

En los ltimos aos se han realizado estudios que confirman la utilidad de ste mtodo diagnsticoen la prctica clnica. Una cosa es lo que vemos en angiografa y otra lo que se ve desde la luz delvaso. El ultrasonido nos aporta una informacin ms completa sobre el estado de la pared arterial ysobre las caractersticas de la placa de ateroma que antes podan pasar desapercibidas.

Otra de las aplicaciones que tiene esta tcnica es la de ayudar en la eleccin de los dispositivos paratratar las lesiones coronarias y adems, al finalizar, comprobar el resultado obtenido con el uso debalones de angioplastia y, fundamentalmente de la implantacin de stents. Gracias al ultrasonido se

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ven pequeas disecciones y se tiene mayor seguridad en que el stent queda perfectamentedesplegado.

Por otro lado, en el intervencionismo coronario existe una tasa de entre un 15% y un 40% dereestenosis a los seis meses, lo que supone que a estos pacientes hay que volver a tratarlos. Con elultrasonido se pretende comprobar si adems de dejar mejor la arteria se puede disminuir la tasa dereestenosis. Los datos se decantan a favor de los resultados obtenidos de esta tcnica, apoyada porel buen hacer de los especialistas, por ello exige ms tiempo de intervencin en la sala dehemodinmica y conocimientos de todo el equipo que se utiliza, pero se trabaja mucho mejor y seobtienen mejores imgenes.

El ultrasonido es una herramienta que est en desarrollo. De cara al futuro es un importante mtodopara la investigacin de la luz de las arterias coronarias y de los cambios que se producen en supared. Es una lnea muy prometedora. Por ejemplo, recientemente se ha descritocon la ayuda delultrasonido las modificaciones en la composicin de las placas de ateroma de las arterias coronariasdespus de la aplicacin de diferentes tratamientos hipolipemiantes demostrndose que los

descensos de las cifras de colesterol se acompaan tambin de una bajada de la composicin degrasa de las placas.

La utilizacin del ultrasonido intracoronario es especialmente til en el caso de las lesiones consignificacin dudosa y en pacientes trasplantados. Las lesiones dudosas representan alrededor de un10% de las angioplastias. Se trata de situaciones que la angiografa no puede clarificar, mientras quela ecografa permite localizarlas con exactitud.

En pacientes trasplantados hay un tipo de rechazo crnico que tiene como consecuencia lareduccin uniforme del calibre de las arterias coronarias. A diferencia de la arteriosclerosis, que semanifiesta con placas aisladas, en los trasplantados se produce un estrechamiento homogneo, porlo que al ver una angiografa no se detecta esta reduccin del calibre. Al introducir el ultrasonidocomprobamos los cambios de las paredes de las arterias (aspecto que no se ve en la angiografa).

7. OTRA INSTRUMENTACIN BIOMDICA El marcapasos: Es un aparato electrnico generador de impulsos elctricos, ste impulsa

pequeos pulsos elctricos en forma artificial y rtmicamente al corazn, cuando losmarcapasos naturales del corazn no pueden mantener el ritmo y la frecuencia adecuados.Adems, estos dispositivos monitorizan la actividad elctrica cardaca espontnea y segnsu programacin desencadenan o no impulsos elctricos en forma cclica, que le permiten alcorazn mantener su ritmo cardaco, es decir su sstole y su distole.

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La prtesis: Es una extensin artificial que reemplaza o provee una parte del cuerpo que

falta por diversas razones. El principal objetivo de una prtesis es sustituir una parte delcuerpo que haya sido perdida por una amputacin o que no exista a causa de agenesia,cumpliendo las mismas funciones que la parte faltante, como las piernas artificiales, lasprtesis dentales o cualquier implante artificial que corrija problemas de fracturas oestticos.Por ejemplo, la colocacin de una prtesis para permitir el movimiento de un animal,mientras se recupera de una fractura sea, es una prctica muy til en la especialidad detraumatologa y ortopedia. A la hora de su diseo y aplicacin, se debe tener en cuenta laposicin natural de las extremidades, el peso y las fuerzas que deben soportar para respetarlas leyes de la biomecnica y as asegurarnos un buen resultado.Las prtesis no pueden ser de cualquier material ya que tienen que ser asimilados por elorganismo, por eso se deben considerar los siguientes materiales:- Plsticos: Biodegradables, hidrogeles, biopolmeros, nanocomposites, con memoria de

forma.- Cermicas y Pulvimetalurgia: Cermicas bioactivas.- Tecnologas de Unin y de superficies: Adhesivos, Ingeniera de Superficies.- Materiales metlicos y materiales compuestos de matriz metlica.

Sonografa: Es una variante de la tomografa lineal, donde se utiliza un movimiento dearco limitado. Todava es utilizada en algunos centros para visualizar el rin mediante unurograma intravenoso (IVU).

Ortopantomografa (OPT): El nico examen tomogrfico comn en uso. Hace uso de unmovimiento complejo para permitir el examen radiogrfico de la mandbula, como si fueraun hueso plano. A menudo es referenciada como un Panaray, pero es incorrecto, ya que

ste es una marca comercial de un equipo de una compaa especfica.

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La Lmpara de Luz Halgena: Es una variante de la lmpara incandescente con unfilamento de tungsteno dentro de un gas inerte y una pequea cantidad de halgeno (comoyodo y bromo). El filamento y los gases se encuentran en equilibrio qumico, mejorando elrendimiento del filamento y aumentando su vida til. El vidrio se substituye por uncompuesto de cuarzo, que soporta mucho mejor el calor (lo que permite lmparas de

tamao mucho menor, para potencias altas).Algunas de estas lmparasfuncionan a baja tensin (por ejemplo a 12 voltios), por lo querequieren un transformador para su funcionamiento. La lmpara halgena tiene unrendimiento un poco mejor que la incandescente: 18,22lm/W y su vida til se aumentahasta las 2000 y 4000 horas de funcionamiento.

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