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Instituto de
Microelectrónica de Madrid |
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PULSIOXIMETRÍA Y FOTOPLETISMOGRAFÍA
La
oximetría de pulso (o pulsioximetría) es una técnica
no invasiva, que permite medir la saturación de
oxígeno en la hemoglobina en sangre y el ritmo cardiaco, combinando los
principios de la fotopletismografía con las características
de absorción específica de la oxihemoglobina y la desoxihemoglobina.
En la actualidad está bien establecida y su cualidad de no invasiva
ha favorecido su uso generalizado en diversos servicios hospitalarios. Está
basada en la comparación de la transmisión (reflexión) de la radiación luminosa
de dos longitudes de onda diferentes en tejidos vascularizados.
Los sistemas comerciales usan como emisores diodos electro-luminiscentes (LED)
en el rojo (630-660 nm) e infrarrojo (800-940 nm) para así obtener un mayor contraste entre la oxihemoglobina
y la hemoglobina reducida.
Nosotros hemos desarrollado un oxímetro de pulso
utilizando como emisores diodos láser en la región infrarroja del espectro. Con
ello pretendemos minimizar las interferencias con la carboxihemoglobina,
que tiene una fuerte absorción en el visible, similar a la oxihemoglobina. Por
otro lado, la utilización de emisores con una amplitud espectral mucho menor
como son los láseres, nos permitirá la utilización de
más emisores y la posibilidad de medir otras sustancias en el torrente
sanguíneo como la carboxihemoglobina.
El sistema desarrollado consta de un sensor para la medida por transmisión en
una zona periférica del cuerpo, una alimentación para los láseres,
un sistema de amplificación y acondicionamiento de la señal, y un ordenador
portátil con el que se adquiere la señal y se realiza el procesamiento de la
misma en tiempo real. El sensor está compuesto por dos láseres
(760 y 850 nm) y enfrentado con ellos un detector
p-i-n de silicio. La señal detectada es amplificada y acondicionada para a
partir de un algoritmo que hemos diseñado obtener un parámetro que se relaciona
directamente mediante un calibrado experimental con la saturación de oxígeno.
Hemos realizado una curva de
calibración de nuestro sistema a partir de la saturación de oxígeno obtenida
con un Co-oxímetro a partir
de una muestra de sangre arterial y realizando una medida con nuestro sistema
no invasivo. Se ha hecho un muestreo con 41 pacientes
con problemas en las vías respiratorias para abarcar un amplio intervalo de
saturación de oxígeno llegando a valores tan bajos como de un 60% de
saturación.
Con este pulsioxímetro comenzamos un proyecto en
colaboración con la Universidad Complutense de Madrid y el Consejo Superior de
Deportes para la aplicación de la oximetría en la evaluación del estado de
forma física de los deportistas. Esta técnica, combinada con la ergometría complementa la prueba de esfuerzo constituyen un
método apropiado para la determinación del límite de esfuerzo cardiopulmonar, caracterizado por una caída significativa
de la saturación arterial de oxígeno. El estudio de la evolución de la
saturación de oxígeno en el esfuerzo máximo mediante este tipo de oxímetro junto con el análisis de la correlación con las
variables ergoespirométricas en distintos deportes
permitiría el conocimiento de la evolución de la saturación de oxígeno durante
el ejercicio como parámetro para mejorar el rendimiento deportivo.
Además,
iniciamos una colaboración con especialistas del Hospital Marqués de Valdecilla de Santander para la aplicación y mejora de la pulsioximetría y la fotopletismografía
en cirugía. Existen procesos morbosos que afectan a determinados órganos o territorios
del organismo, sin repercusión significativa en el grado de oxigenación periférica
monitorizada con los pulsioxímetros normalmente empleados.
Tal situación ocurre en los casos de isquemia o trombosis mesentérica, que
frecuentemente son causa de laparotomía urgente. La medición incruenta, directa
e inmediata de la pared intestinal y otros territorios sería útil para un diagnóstico
más exacto, para topografiar las lesiones y
consecuentemente, establecer una valoración más precisa y un tratamiento más
eficaz. Tal medición es imposible con los dispositivos comerciales disponibles
actualmente.
Nuestro grupo colabora en esta línea
con los siguientes grupos:
* ICAI. Univ. Pontificia de Comillas de Madrid.
* Escuela de Especialización Profesional de Medicina de la Educación Física y
el Deporte. Facultad de Medicina. Universidad Complutense de Madrid.
* Cirugía General del Hospital Marqués de Valdecilla
de Santander.
* Centro de Medicina del Deporte. CARICD. Consejo Superior de Deportes.
* Servicio de Neumología del Hospital Clínico San Carlos.
Proyectos:
# "Caracterización de un pulsioxímetro basado en
diodos láser. Aplicación al estudio de la apnea del sueño. TIC98-1025-CICYT.
# "Monitorización de la saturación de oxígeno durante la realización de
pruebas de esfuerzo maximal en
deportistas.06/EPU10/00. Consejo Superior de Deportes (MEC).
# "Análisis de la monitorización continua de la saturación de oxígeno
mediante la oximetría de pulso, durante la realización de pruebas de esfuerzo
máximas en deportistas de alto nivel".04/EPB10/02. CSD-MECD.
# "Oximetría de pulso de múltiple longitud de onda en mujeres de alto
rendimiento que practican deportes aeróbicos".02/EPB10/03. CSD-MECD.
# "Aplicación y mejoras en la medida continua de la saturación de oxígeno
por oximetría de pulso, en atletas juveniles, durante la realización de pruebas
de esfuerzo en tapiz rodante. Su utilidad como parámetro de
entrenamiento". 01/EPB10/04. CSD-MEC.
# "Determinación continua de la saturación de oxígeno por oximetría de
pulso y su relación con el metabolismo del ácido láctico". 01/EPB10/05.
CSD-MEC.
# "Monitorización
continua de la saturación de oxígeno, durante la realización de pruebas de
esfuerzo máximas en deportistas de raza negra". 03/UPB10/06. CSD-MEC.
# "Estudio
de la saturación de oxígeno en deportistas mujeres de raza negra, durante la
realización de pruebas de esfuerzo máximas". 01/UPB10/07. CSD-MEC.
Publicaciones:
a S. López, R. Giannetti, M.L. Dotor, J.R. Sendra,
J.P. Silveira, and F. Briones. "Application
of near infrared
laser diodes to pulse oximetry". Proceedings of SPIE: Biomedical Sensors, Fibers, and Optical
Delivery Systems. 3570,
294-302 (1999). Progress in Biomedical
Optics 3570, 294-302 (1999).
a S. López
Silva, J.P. Silveira, J.R.Sendra, R. Giannetti, M.L. Dotor, and
D.Golmayo. "NIR transmittance
pulse oximetry system with laser diodes".
Proceedings of SPIE: Clinical Diagnostic Sytems. 4255, 80-87 (2001).
a S.M. López Silva, M.L. Dotor Castilla, J.P.Silveira Martin. "Near-infrared transmittance pulse oximetry with laser
diodes". Journal of Biomedical Optics
8, 525-533 (2003).
a S.M. López Silva, J.P.Silveira, M.L. Dotor. "Test of a processing
algorithm for NIR laser diodes based
pulse oximetry". Proceedings
of SPIE: Bioengineered and Bioinspired Systems. 5119, 178-188 (2003).
a Giannetti, R., Silveira, J.P., Dotor, M.L.,
Golmayo, D., Martin, P.,
Miguel-Tobal, F., Bilbao, A., Lopez-Silva,
S.M..
"Oxygen saturation measurements in athletes attaining maximal exertion conditions". Proceedings of the 21st IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference (IEEE Cat. No.04CH37510), 740-744 (2004).
a Lopez-Silva, S.M., Dotor, M.L., Silveira,
J.P., Giannetti, R., Golmayo, D., Martin, P., Miguel-Tobal, F., Bilbao, A., Alvarez-Sala,
J.L., Herrera, L. "Transmittance
photoplethysmography and
pulse oximetry with near infrared laser
diodes". Proceedings of the 21st IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference (IEEE Cat.
No.04CH37510), 718-722 (2004).
a S.M. López Silva, R. Giannetti, M.L. Dotor, D. Golmayo, P. Martín, F. Miguel-Tobal,
A. Bilbao, J.P. Silveira.
"Multi-wavelength transmittance photopletismography
with near infrared laser diodes during exercices".
Proceedings of SPIE: Diagnostic Optical Spectroscopy in Biomedicine III.
5862, 178-188 (2005). Progress in Biomedical
Optics Vol. 6, No. 31 (2005).
a S.M. López Silva, J.P.
Silveira, M.L. Dotor, R. Giannetti, D. Golmayo, L. Herrera. "Transmittance
photopletismography with near infrared laser
diodes in intraperitoneal organs". Physiological Measurement 27, 1033-1045 (2006).
Patentes:
a J.P.Silveira, M.L. Dotor, D. Golmayo, A. Bilbao, R. Giannetti, S.M. López, P. Martín,
F. Miguel. "Método para procesar señales fotopletismográficas
obtenidas de una persona o animal, y oxímetro que
utiliza dicho método". ES200501425. WO 2006/134197.
a M.L. Dotor, J.P.Silveira,
S.M. López, L.A. Herrera, R.
Giannetti. "Sonda endoscópica
con sensor optoelectrónico para uso diagnóstico y
quirúrgico". P200800108.
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