Ingeniera Biomdica Respiratorio 2006 Prof Agr Ing Franco

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

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)

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

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

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

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

Ing. Biomédica - Respiratorio Función respiratoria • Intercambio de gases – Concentración de CO 2 y de O 2 • En alvéolo

Ing. Biomédica - Respiratorio Señales

Volumen Vc=500 m. L INSPIRACION ESPIRACION Tiempo

Ing. Biomédica - Respiratorio Señales

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

PRESION (cm H 2 O) (+) INSPIRACION ESPIRACION Pva Ppl (-) Tiempo Inspiratorio Tiempo Espiratorio Tiempo Total del ciclo INSPIRACION ESPIRACION

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

CPT capacidad pulmonar total VR volumen residual CRF capacidad funcional residual CV cap. vital =CPT-VR Vc volumen corriente VRI volumen residual insp VRE volumen residual esp

Ing. Biomédica - Respiratorio patrón respiratorio Son los parámetros del ciclo respiratorio • volumen corriente Vc (500 m. L) • frecuencia respiratoria f (12 por minuto) • ventilación minuto VE = f Vc (6 L/min)

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).

Tabla I Patron Ventilatorio Normal f 12. 5 2. 7 (cpm) Vc 0. 53 0. 15 (L) VE 6. 54 1. 91 (L/min) Vc/Ti 266 60 (ml/s) Ti 1. 97 0. 33 (s) Ti/Ttot 0. 41 0. 06 P 0. 1 1. 06 0. 3 (cm H 2 O)

Ing. Biomédica - Respiratorio impulso neuromuscular (“respiratory drive”) • P 0. 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

Ing. Biomédica - Respiratorio Transductores • Neumotacógrafo • Transductor de presión – Piezoresistivo

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

transductor de presión piezoresistivo La resistencia de un cristal piezoresistivo varía con la presión ejercida sobre él Se mide con un puente Op Amp regul V resistores presión P 1 remaches ss chip piezo y tubo presión P 2 tapa del tubo del chip tapa superior epoxy transistor de potencia contactos entrada y salida punto de prueba interno termistor Vc/Te circuito impreso

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

Trabajo We+Wr área 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.

TRABAJO MUSCULAR RESPIRATORIO Presión esofágica d tó par e Co C mp lian n plia m o ce ce lmo pu Trabajo resistivo Trabajo elástico -5 CRF 0 Inicio Inspiración Volmen corriente na r rax Fin Inspiración Volmen (m. L) Diagrama de Campbell

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

R delta P C flujo aéreo

Ing. Biomédica - Respiratorio Equipo de medida

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 HL 7, Open. HR etc. )