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4.4 Requerimientos de Ancho de Banda para medición
de presión sanguínea
• Es importante conocer los componentes armónicos de una función periódica que se
quiera medir
•Ejemplo: Presión media – único valor de interés.
No es necesario un ancho de banda grande
Armónicos de presión > 10° pueden ser ignorados
ej: 2Hz (o 120 latidos/min), ancho de banda = 20Hz.
•Para medidas derivativas de la presión, el ancho de banda se incrementa, debido a que la
derivada de una seno armónica incrementa su amplitud en un factor proporcional a su
frecuencia. A partir del análisis de Fourier se puede encontrar el ancho de banda
correspondiente.
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
4.5 Distorsión típica de la onda de presión
•Respuestas inadecuadas en frecuencia.
•Problemas serios con sobreestimación de presión en clínica.
Problema clínico severidad de estenosis
Burbuja de aire o coágulo
de sangre en el catéter
Fig. 12. Distorsión en la onda de presión (a) Onda de presión del ventrículo izquierdo, sin distorsión. Ancho de banda del
sensor 0 - 100Hz. (b) Respuesta subarmortiguada, donde el pico máximo se incrementa. También se evidencia un retraso
en el tiempo de la señal. (c) Respuesta sobreamortiguada, muestra un retraso en el tiempo considerable y una atenuación
en la amplitud de la respuesta.
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
Catéter Agitado
Fig. 13. Distorsión durante la toma de la presión arterial. La gráfica C muestra un trazo de la respuesta del sensor
cuando el catéter es empujado a una zona del flujo muy acelerado (catéter aórtico-ventricular).
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
4.6 Sistemas para medición de presión venosa
Es importante porque determinad el funcionamiento de la red capilar y del lado derecho del corazón
•La presión en las venas pequeñas, aunque es menor que en los capilares,
refleja la presión capilar.
•La presión intratorácica venosa determina la presión diastólica de llenado de
la aurícula derecha.
•La presión central venosa es medida en una vena central o en la aurícula
derecha. Ésta fluctúa arriba y abajo de los valores de presión atmosférica, de
acuerdo a la respiración del sujeto. La presión venosa extratorácica está de 2
a 5 cm H2O (0.2 a 0.5 Kpa) por encima de la atmosférica. El nivel de
referencia para la medición de presión venosa es la aurícula derecha.
•La presión venosa central es un importante indicador de la actividad del
miocardio. Sirve como guía para determinar la cantidad de líquido que un
paciente debe recibir durante cirugía.
•Normalmente se mide la presión venosa media, a través de una perforación
percutánea con una aguja larga, insertando el catéter a través de la misma en
la vena. Se avanza hasta el punto que se desea y la aguja es removida. Un
sensor de alta sensibilidad y menor rango dinámico que el de presión arterial,
es unido al catéter para monitorear la medición de la presión venosa.
•La presión venosa central varía entre 0 y 1.2 kPa, con una presión media de
0.5 kPa
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
4.7 Ruidos Cardíacos
Factor importante en clínica, especialmente
cuando se compara con la actividad eléctrica y
mecánica del ciclo cardíaco (a partir de un
fonocardiógrafo).
Auscultación
•El sonido viaja a través del cuerpo desde el corazón
y vasos hasta la superficie.
•El sonido se atenúa por el movimiento en los
tejidos más compresibles, pulmones y capas de
grasa.
•Los tejidos sólidos transmiten bien el sonido.
•Los sonidos cardíacos se encuentran entre 0.1 y
2000 Hz.
Problemas
Fig. 14 Áreas de auscultación A, aórtica; P, pulmonar; T,
tricuspide; y M, mitral; donde los sonidos de las cuatro válvulas
son maximizados. (Tomado de A. C Burton, Physiology and
Biophysics of the Circulation, 2nd ed. Copyright © 1972 by Year
Book Medical Publishers, Inc., Chicago).
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
•En la parte baja del espectro, <20Hz, la
amplitud de los sonidos del corazón es menor al
rango audible. En la parte alta se perciben bien.
4.7.1 Estetoscopio
Son usados para transmitir los sonidos
cardíacos desde el pecho hasta el oído. La
técnica de aplicación del estetoscopio puede
variar en gran cantidad el sonido percibido.
Por lo anterior, el funcionamiento del
estetoscopio puede ser totalmente perdido si
se atenúan los sonidos por debajo de 3dB.
Fig. 15. Respuesta en frecuencia típica de un
estetoscopio, con una señal de audio de
frecuencia conocida aplicada al estetoscopio
por medio de un undífono acoplado. La salida
es monitoreada por un sistema de micrófono.
La curva muestra que la respuesta en
frecuencia contiene varios picos de resonancia.
Por otro lado, los sonidos de baja frecuencia
(<40Hz), no pueden ser escuchador por el
médico. (Tomado de P. Y. Ertel, M. Lawrence, R.
K. Brown, and A. M. Stern, Stethoscope
Acoustics I, "The Doctor and his Stethoscope."
Circulation 34, 1996; by permission of
American Heart Association.)
Fig. 16. Partes principales de un estetoscopio
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
4.7.2 Fonocardiógrafo
•Permite la grabación de ruidos
y murmullos cardíacos.
•Elimina
la
interpretación
subjetiva del médico.
•Hace posible la evaluación de
los ruidos y murmullos con
respecto a la actividad eléctrica y
mecánica del ciclo cardíaco.
Fig. 17. Variables de medida de un fonocardiógrafo.
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
4.8 Cateterización Cardíaca
•Pacientes propensos a cirugía de corazón.
•Brinda información a cerca de los riesgos,
tiempos y beneficios anticipados.
•Es llevada a cabo en salas especiales haciendo
uso de rayos X, a partir de los cuales es
posible la visualización de estructuras y la
posición de varios sensores de presión
(catéteres).
•Realiza medidas adicionales como: gasto
cardíaco, saturación de oxígeno en la sangre,
entre otros.
•La inyección de contrastes no radioactivas en
los ventrículos , la aorta o en las coronarias,
hace posible observar su función.
•Medición de presión (en válvulas y cámaras) utilizando
fluoroscopía (características de la onda de presión).
•Se puede calcular presión de la aurícula izquierda a
partir de un catéter de punta de globo.
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
Fig. 19. Medición de presión auricular izquierda. Tomado
de
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Pulmonary_artery_ca
theter_english.JPG#filehistory.
Fig. 18 (a) Gradiente de presión sistólica (ventrículo izquierdo-aorta) a través de la válvula aórtica estenótica. (b)Decremento
marcado en el gradiente de presión sistólica por inserción de una prótesis valvular.
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
Cálculo de área del orificio valvular
Se puede calcular la estenosis valvular a través de la medición del
gradiente de presión.
Ecuación de Bernoulli para fluidos sin fricción
Pt  P  gh 

2
2
Pt  Presión total del fluido
P  Presión local estática del fluido
  Densidad del fluido
g  Aceleración de la gravedad
P1  P2 
 2
2
De donde :
1/ 2
 2( P - P ) 
 1 2 



En el punto 2, el flujo F  A , entonces :
1/ 2
 2( P - P ) 
A   F 1 2 




En la práctica hay pérdidas por fricción, y el área
F
h  Altura sobre el nivel de referencia
mínima de flujo es menor que el área del orificio. Por lo tanto :
  Velocidad del fluido
F
A
cd
Se asume que las alturas no son significativamente diferentes,
y por ende las velocidades en los puntos 1 y 2 son
relativamente las mismas.
1/ 2
 2( P1 - P2 ) 





Donde cd es un coeficient e constante.Se ha encontrado empíricame nte
que para válvulas semilunare s, cd  0.85, y para válvulas mitrales cd  0.6.
Fig. 19 Modelo derivado de la ecuación
para válvula cardíaca. Las presiones
estáticas P1 y P2 están flujo arriba y
flujo abajo, respectivamente. La
velocidad u es calculada para un flujo
mínimo en el área A localizada en 2.
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
4.9 Angiografía y Angioplastia Coronaria
http://www.esacademic.com/dic.nsf/eswiki/118409
Angiografía
Evaluación de la estructura cardíaca, a partir de
un marcador no radioactivo que se inserta en la
cámara o vaso blanco. De esta manera se
visualiza (y en algunos casos se graba) a partir de
rayos X la hemodinámica del punto objetivo. Ej:
ventriculografía,
arteriografía
coronaria,
angiografía pulmonar, etc.
Angioplastia Coronaria
Un catéter es usado para aumentar el espacio
estenósico en las arterias coronarias,
permitiendo mejorar el flujo, aliviar los síntomas
de isquemia y signos de hipoperfusión
miocárdica.
http://www.insuficiencia-cardiaca.com/tratamiento-otros-insuficiencia-cardiaca.html
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
4.10 Efecto de la energía potencial y cinética sobre las medidas de presión
La presión P, presión estática, de la ecuación de Bernoulli, es medida en un vaso sanguíneo considerando la energía potencial y cinética iguales a cero.
En algunos casos es necesario realizar ajustes.
Energía Potencial
Energía Cinética
•Cuando el paciente está en posición supina, y con el sensor a nivel del
corazón, no es necesario realizar correcciones para la engería potencial.
•El término ρμ2/2, cobra importancia cuando la velocidad del flujo es considerablemente
rápida.
•Cuando el paciente está sentado o parado, la larga columna de sangre en
los sistemas de presión arterial y venosa contribuye con la presión
hidrostática, ρgh. Ej: Para una persona en posición erecta, la presión
arterial y venosa incrementa a 85 mmHg en el tobillo. Es por esto que el
sensor debe posicionarse al mismo nivel de la fuente de presión, sino
deberán realizarse correcciones del orden de 1.0 mmHg (133 Pa) por 1.3
cm, de acuerdo a la diferencia de altura que exista entre el sensor y la
fuente.
•Cuando se inserta un catéter de presión en un vaso sanguíneo o en el corazón, dos tipos de
presiones pueden ser determinadas, la presión estática o la presión total.
Vaso
Vel(cm/s)
•Para medir presión estática la punta del catéter debe estar en ángulo recto al
flujo. En este caso la lectura es acertada porque la energía cinética es mínima.
•Cuando la punta del catéter está en línea con el flujo, la energía cinética del fluido
en la punta del catéter es transformada en presión. Si el catéter está en el sentido
del flujo la corrección debe ser + ρμ2/2. Si el catéter está en sentido contrario al
flujo, la corrección será de - ρμ2/2.
EC (mmHg)
Sístole
(mmHg)
%EC Total
Aorta
Sístole
300
36
180
17
Diástole
100
4
120
3
Sístole
270
27
25
52
Diástole
90
3
20
13
Arteria
Pulmonar
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
5. Medidas Indirectas de Presión Sanguínea
Presión intraarterial
No invasivo
Fig. 20 Sistema de medida indirecta de presión sanguínea El esfingomanómetro es posicionado alrededor del brazo e inflado por encima del
nivel de la presión sistólica. La presión es lentamente disminuida, y el flujo sanguíneo por debajo del brazalete es monitoreado por un
estetoscopio (ancho de banda de 20 a 300Hz). Cuando la presión sistólica es mayor que la presión de oclusión el flujo pasará bajo el
brazalete y causará un pulso palpable (o sonido) en la muñeca. El primer sonido de Krotkoff detectado indica la presión sistólica. A medida
que la presión decrese los sonidos de Krotkoff pasan por 5 fases. El paso entre la fase IV y V, entrega la presión diastólica. (Tomado de R. F.
Rushmer,
Cardiovascular
Dynamics,
3rd
ed.,
1970.
Philadelphia:
W.
B.
Saunders
Co.)
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
5.2 Método por Ultrasonido
•Sensor Doppler transcutáneo que detecta el
movimiento de las paredes de los vasos
sanguíneos.
•La frecuencia de emisión es diferente a la de
recepción (entre 40 a 500Hz). Dicha diferencia
es escalada, de manera tal que es proporcional a
la frecuencia.
•Cuando la presión del brazalete está por debajo
de la sistólica y por encima de la diastólica, el
vaso se abre y se cierra con cada latido.
•Cuando la presión se aumenta, el tiempo entre
la apertura y el cierre del vaso, disminuye hasta
que coinciden. La lectura en este punto
corresponde a la presión sistólica.
Fig. 21 Determinación de la presión sanguínea a partir de ultrasonido.
Un brazalete de compresión es puesto sobre cristales de 8MHz, emisor
y receptor. La apertura y el cierre del vaso sanguíneo es detectado
graduando la presión del brazalete. (Tomado de H. F. Stegall, M. B.
Karedon, and W. T. Kemmerer, "Indirect Measurement of Arterial Blood
Pressure by Doppler Ultrasonic Sphygmomanometry, "J. Appl. Physiol.,
1968,25,793-798).
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
•Cuando la presión se disminuye, el tiempo
entre apertura y el cierre del vaso, aumenta,
hasta que el cierre de un pulso coincide con la
apertura del siguiente. La lectura en este punto
corresponde a la presión diastólica.
•Sensible al movimiento.
5.3 Método Oscilométrico
•Mide la amplitud en las oscilaciones
que aparece en la presión del
brazalete, debido a que la pared
arterial se expande cada vez que el
flujo de sangre ejerce fuerza sobre la
arteria.
•Emplea métodos algorítmicos para
calcular la presión diastólica (ya que
la pared arterial continua oscilando
bajo presiones diastólicas).
•La presión del brazalete se eleva
arriba de la sistólica (el pulso
desaparece). La presión es reducida
lentamente,
apareciendo
las
oscilaciones que se aprecian en la Fig.
22.
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
Cuff pressure mm Hg
200 1
160
120
80
40
0
2
Cuff pressure oscillations
Fig. 22 Método oscilométrico. El brazalete es inflado por encima
de la presión sistólica y lentamente desinflado. La presión
sistólica es detectada (punto 1) donde existe un incremento de
las oscilaciones del brazalete. La presión arterial media es
detectada cuando se encuentra el máximo pico de las
oscilaciones del brazalete (punto 2).
External
Internal
Auto-zero
valve
Cuff pressure
Pressure
sensor
Cuff pressure
oscillations
BP cuff
Multiplexer
and analog
to digital
converter
Inflation
system
Deflate valve
OverPressure
switch
Microcomputer
with memory
and I/O
Dump
valve
MAP
SYS
HR
DYS
Fig. 23 Diagrama de bloques de los principales componentes y subsistemas de un oscilómetro. El brazalete se conecta a un sistema neumático, que
es controlado por el sensor de presión. I/O = input/output; MAP = presión arterial media; HR = rítmo cardíaco; SYS= presión sistólica; DYS = presión
diastólica.( Tomado de M III. Blood pressure monitoring: automated oscillometric devices, J. Clin. Monit. 1911, 7, 56-67).
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
6. Tonometría Ocular
Principio Básico: Cuando un vaso
presurizado
es
presionado
parcialmente por un objeto externo,
la presión interna y externa del
mismo, es la misma.
Tonómetro de aplanamiento: Para
hallar la presión intraocular, se divide
la fuerza de aplanamiento por el área
de aplanamiento.
Fig. 24 Sistema de monitoreamiento para un tonómetro de
aplanamiento sin contacto. (Tomado de M. Forbes, G. Pico, Jr., and
B. Frolman, "A Noncontact Applanation Tonometer, Description and
clinical Evaluation," J.Arch. Ophthalmology, 1975, 91, 134-140.
Copyright © 1975, American Medical Association. Used with
permission.)
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
Tonómetro de aplanamiento sin
contacto: Un pulso de aire
incrementado linealmente deforma y
aplana el área central de la córnea. A
partir de un sistema de transmisión y
detección óptica y de los rayos
reflejados de la córnea aplanada, se
detecta la presión intraocular
(intervalo
de
tiempo
de
aplanamiento).
Tonometría Arterial
Mide la dinámica de la presión arterial.
Alto
costo
comparado
con
un
esfigmomanómetro
La presión arterial es transmitida a un
diafragma de libre movimiento (sin fricción).
Factores a tener en cuenta para que se cumpla
la relación directa entre la fuerza del sensor y
la presión intra-arterial:
1. Se debe tener un soporte en una
protuberancia ósea.
2. No se debe ocluir la arteria.
3. Comparado con el diámetro arterial el
grosor de la piel es insignificante.
4. La pared arterial tiene propiedades de
membrana ideal (la fuerza de tensión es
totalmente perpendicular a la presión).
5. El pistón de medida de la presión es menor
que el radio de la arteria.
Difícil posicionamiento
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
Fig. 25 Modelo ideal de tonometría arterial, (a) porción
aplanada de la pared arterial (membrana). P es la presión
sanguínea de la superficie de la arteria, y F es la fuerza
medida por el tonómetr. (b) diagrama de cuerpo libre para el
modelo ideal de (a) en el cual T es la fuerza de tensión de la
membrana perpendicular a F y a P. Tomado de Eckerle, J.
D., "Tonometry, arterial," in J. G. Webster (ed.), Encyclopedia
of Medical Devices and Instrumentation. 2nd ed. New York:
Wiley, 2006, vol. 6, pp. 402–410.
F1
Side
plate
Mounting
strap
system
K=0
Force
sensors
K=
Surface
of skin
K =  Side
plate
Arterial
riders
Artery wall
Fig. 26 Tonómetro arterial múltiple. Posee un arreglo de sensores de fuerza (galga extensiométrica) y los lectores arteriales son usados
para posicionar el sistema en el centro de la arteria. El sensor elegido (presión final) será donde se encuentre la presión mínima en
diástole y la máxima en sístole. Tomado de Eckerle, J. D., "Tonometry, arterial," in J. G. Webster (ed), Encyclopedia of Medical Devices
and Instrumentation. New York: Wiley, 1988, pp. 2270-2276.
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos
Bibliografía
J. G. Webster. Medical Instrumentation: Application and design. Third Edition. Ch. 7.
Presión Arterial y Ruidos Cardíacos