UNIVERSIDAD AUTóNOMA METROPOLITANA

-

UNIDAD IZTAPALAPA

c. 8 x,

Licenciatura en Ingeniería Biomédica

Seminario de Provectos

I/ "Construcción de un Toco_Pr;ifo" "

Carlo? A.jRivero Gutiérrez

Asesor : Ing. Miguel Ángel Peña Coordinador lic. Ing. Biomédica

T

I

? Introducción.

ÍÑDICE

I11

Objetivos. V

Mecánica de la actividad uterina durante la gestación. 1.1

Descripción del instrumento. 2.1

Caracterización. 3.1

Conclusiones. 4.1

In trod ucción

A lo largo del primer periodo del embarazo que abarca desde el

comienzo del trabajo de parto hasta la retracción completa del cuello uterino la principal fuerza de empuje o motriz es debida a las contracciones uterinas, en el segundo periodo que comprende hasta la expulsión, se agregan las fuerzas de los musculos abdominales y

diafragma. (I)

Con el objetivo de un tratamiento racional en el parto , se requiere del conocimiento y comprensión de la dinámica en actividad uterina como parte de una valoración integral. Por estas razones y las anteriores se denota la importancia de la valoración de la actividad uterina.~ Esto se puede lograr estudiando los trazos de presión isométrica que se producen durante las contracciones miometrales, valiéndose de instrumentos para medir esfuerzos, ya sea intra-amnioticas o en el abdomen.

Basicamente se tienen dos tipos de mediciones, indirectas o no invasivas y directas o invasivas. Los métodos indirectos se basan en el hecho que durante una contracción las paredes abdominales endurecen, siendo esto lo que se detecta. En el método directo comprende medir cambios de presión en el fluido amniótico.(z)

Un medio indirecto para detectar las contracciones uterinas son llamados tocográfos o tocodinamómetros. Eligiéndose este metodo por ser no invasivo principalmente.

En la primer parte de este trabajo, se describe la mecánica de la actividad uterina, así como los métodos utilizados para su valoración. En

la parte segunda se describen los elementos componentes de un tocógrafo y el diagrama del que fue construido. En la tercera parte se aborda la caracterización del instrumento construido, y la forma como se

logro realizar dicha caracterización. Por ultimo, en la cuarta parte se reportan conclusiones y observaciones.

OBJETIVOS

Objetivo generale:

Señalar e indicar la importancia de las contracciones uterinas y de su progresión durante el embarazo y en el trabajo de parto.

Objetivos especificos:

Construir un tocográfo básico con componentes comerciales.

Obtener la señal de contracción uterina en un rango de +/, 5 volt's.

Caracterizar la respuesta del instrumento construido.

1

Mecánica de -La actividad uterina durante la gestación

1. Mecánica de la actividad uterina,

1. Mecánica de la actividad uterina durante la gestación.

Desde la novena semana de gestación es posible detectar actividad uterina, se ha encontrado que este parametro es el más importante en el primer periodo de el trabajo de parto, en el cuál posteriormente se agregan los musculos de el abdomen y diafragma. [I]

Antes de las 30 semanas de gestación se pueden medir contracciones con una intensidad de baja que no sobrepasan 20 mmHg, conociendo la existencia de un tono basal que se situa normalmente alrededor de 1OmmHg. Confome avanza la gestación, las contracciones uterinas se situan con intensidades que provocan un aumento de 10 a 15

mmHg sobre el tono basal durante 30 o más seg. (contracciones de Braxton-Hicks), que apareecen esporadicamente cada hora entre la 13 y

30 semanas de gestacion.[3]

Despues de la 3Oava de gestación la actividad uterina se v e incrementada en intensidad y frecuencia de las contracciones de Braxton- Hicks; que conforme se acerca a la semana 40 sufre un rápido incremento la actividad iniciandose el trabajo de parto. La intensidad de las contracciones se incrementa de 30 mmHg al inicio de el trabajo de parto hasta los 50mmHg al final, pero al mismo tiempo la frecuencia de las contracciones tambien se incrementa hasta 5 contracciones en 10

1.1

1. Meciínica de la actividad uterina

minutos. Despues que se ha producido el nacimiento, el utero aun pruduce contracciones, que disminuyen en frecuencia progresivamente hasta que 12 horas despues, se ha reducido a una contraccion en 10

minutos. (fig.1).

Figvra 1

n

I YI-

"

o 10 20

6 horas despds de la expulsi6n

10 20

de la expulsi6n U horas despues

24 horas despues de la expulsi6n..

1 3

SEMANA DE GESTACI6N "

Esta actividad uterina es palpable desde 1OmmHg sobre el tono basal y el umbral de dolor desde 15mmHg sobre la linea basal, esto indica que las contracciones de baja intensidad no son detectadas por paciente, y al

1. Mecánica de la actividad uterha.

palpar las paredes uterinas se advierte un endurecimiento; claro que lo anterior esta sujeto a cambios en la percepción, grado de obesidad, contracción de la pared de el abdomen y umbral de dolor. (fig.2).

Metodos de medici4n de la actividad uterina.

Para la obtención de los datos anteriores, se han desarrollado tecnicas e implementado instrumentos, como son la medición de presión intraamniotica, por miografía, por tocodinamometro.

La medición de la presión intraamniotica, se basa en presiones hidrostaticas, que al ocurir las contracciones, existe un incremento en la presión, que por medio de un cateter conectado a un medidor de presióm externo valora los cambios de presión. Por miografia, la medición se basa en la actividad electrica generada por las contracciones, y los cambios de tono muscular que se generan con las contracciones se usa para la valoración por medio de un tocodinamometro; este se ajusta con un

cinturon a la pared abdominal.[4~,[1~,[a],[s~

1. Mecánica de la actividad uterina.

Para cuantificar conjuntamente los parametros de intensidad, frecuencia y duración de las contracciones uterinas y poder valorarla se han representado diversas unidades, como son:

Unidad Montevideo. Esta unidad representa el producto de la intensidad promedio de las

contracciones uterinas, por el numero de contracciones, en un periodo de 10 min. de vigilancia, midiendose desde la linea basal. Es la mas utilizada, se considera que el trabajo de parto se ha iniciado cuando esta unidad se situa entre 80 a 120 U.M. con un promedio de 100.

Unidad Alejandria. Esta unidad equivale a multiplicar la unidad Montevideo por la duración promedio de las contracciones; esta unidad incorpora el parametro duración de las contracciones en el tiempo fijado de 10 min. Para el mismo periódo de el trabajo de parto, esta unidad tiene un valor mas alto.

Unidad de actividad uterina. Se calcula a partir de el área bajo la curva de contracción en intervalos

de 10 min. incluyendo la presión basal, expresandose en torr-min.

Integral de la actividad uterina. Se calcula el área bajo la curva de contraccion por encima de la linea basal en 10 min. (fig.3). [4]

1. Mecánica de la actividad uterina.

. "

2

Descripción del tocográfo

.. .

2. DescriDción del instnunento.

2. Descripción del instrumento

I Sensor de presión

Preamplificador

Gráfica 2.1 Diagrama a bloques de un twográfo

Amplificadoi

Filtro pasa bajas

Sen- ~

Filtro pasa bajas

Preamplificador

Offset

Sensor de presión.

Se tienen basicamente dos tipos de sensores, aquellos que se acoplan directamente al fluido amniótico o mediante un catéter hacia un sensor de presión; y aquellos utilizados para "sentir" la firmeza de los tejidos subcutáneos y musculo abdominal.[í'] Se escogió la manera indirecta por ser nb invasiva, ya que de otra manera se iiecesita poner el catéter una vez que las membranas que rodean al feto se han roto. [Z]

El sensor no invasivo generalmente se compone de un puente de strain gages; al ser difícil de conseguir en México, se intentó usar un sensor piezoelectrico pero el resultado no fue bueno, ya que el

2.1

fSZsa(-j piezoelectrico responde a frecuencias altas, lo cual no es adecuado a la señal que se requiere detectar, que es todo lo contrario. Se encontró un sensor para detectar movimiento del musculo cardíaco, que esta compuesto precisamente de un puente de strain gages que corresponde al polígrafo RM-6000 Nihon kohden del modulo amplificador de portadora., así que se coloco este dispositivo en un envase fijado con plastilina epóxica tal que pudiera colocarse en el abdomen.

Preamplificador, Amplificador y control de offset.

La preamplificación se utiliza para obtener una alta impedancia de entrada evitando perdida de señal por esta causa, señal que se amplifica posteriormente y con un ajuste de offset se obtiene la línea de base, para la etapa de preamplificación se utilizo un amplificador de instrumentación, por tener las características deseadas, y con un amplificador sumador se implementó la amplificación y el control de offset, el offset puede regularse a través de un trimpot.

Etapa de filtrado.

Dadas las características de la señal que se desea, es la necesidad de incorporar un filtrado como en la gráfka 2.1, ya que la señal incluye casi solo dc, y además para minimizar ruido de alta frecuencia y artefac'tos.

2.2

2. Ikscrivcjón del instrumento.

Calculos y componentes.

v2

v

Rc Rc

Amplificador de Instrumentación.

vo

Para este amplificador de instrumentación se tiene que:

VO=( Rc/RL)(Vl’ -V2 ’ )

ademas: I=(Vl-V2)/(aR)

Luego:

(V2-V1)/R = (Vl-V2)/aR ; V2-V2’ = (Vl-V2)/a

V2 - Vl/a + V2/a = Va’

(Vl’-Vl)/R (Vl-V2)/aR ; V1’= V1 + Vl/a - V2/a

Sustituyendo V1’ y V2 ’

Vo = (Rc/RL)[ V1 + Vl/a - V2/a -V2 +Vl/a - V2/a]

Vo = (Rc/RL)[ Vl-V2 + 2((Vl-V2)/a)]

Finalmente: Vo = (Rc/RL)[ (Vl-V2)( 1 + 2/a )]

Escogiendo R=100WZ y aR un trimpot de 50 kn, entonces O=< a =< 0.5, y

2. DescriDción del instrumento.

ademas Rc=82kQ y RL=8.2kQ; Con estos valores, la amplificación mínima es de 1 0 con un valor de a=0.5.

Posteriormente se afiade un amplificador sumador con ganacia de 2, pero primordialmente con una aportación de una de sus entradas como control de offset. Finalmente una etapa de filtrado, para obtener la señal deseada con poco ruido de frecuencias mayores.

Todo lo anterior se puede observar en mas detalle en la gráfka 2.2 que corresponde al diagrama del circuito. De el análisis y cálculos del amplificador de instrumentación se puede obtener que la preamplificación puede variar desde 5 hasta aproximadamente de 200, pero con la amplificación posterior podemos doblar la ganancia. La etapa de filtrado fue calculada para cortar a 1 ya que, como se menciona anteriormente, la señal es casi dc. Adicionalmente, el transductor debe fijarse con una banda elástica, esta banda tiene una longitud aproximada de dos metros, esta banda fue hecha con la unión de un par de tramos de banda elástica de aproximadamente dos centímetros de anchura, tal que en la unión se dejaron ojales para poder atorar el transductor y fijarlo.

Posteriormente, se hizo ei circuito impreso y se puso en un chasis de plástico. Los elementos utilizados en la construcción se listan a continuación.

1 C.I. LM324

1 Regulador de voltaje LM7805

1 Regulador de voltaje LM7812

2 . 4

1 Regulador de voltaje LM7912

1 Puente de diodos

1 Transformador con tab central a 36V

3 Trimpot 20K

1 Trimpot SOK

2 Resistencias de 1 0 0 K

2 Resistencias de 8.2 K 5 Resistencias de 1K

1 Resistencia de 82K

2 Resistencias de 15K

2 Capacitores de 0.22 uF

2 Capacitores de 0.5 uF

2 Capacitores de 10 uF

2 Capacitores de 1000 uF

1 Capacitor de 22 uF

1 Fusible 1 amp

3

Caracterización del tocográfo

."

3. Caracterización.

3. Caracterización.

La caracterización de un instrumento significa conocer su comportamiento, o sea, su respuesta, dependiendo de la señal que este mide o capta. La caracterización se debe realizar mediante un

experimento controlado y repetible, con señales estáticas y dinámicas. Por esto es necesario este tipo de pruebas.

Tomillo

\ Laminilla W /

so I 1 /

Drte

- Transductor

U I

Gráfka 3.1 Caracterización estática

Como anteriormente se mencionó, la frecuencia de la señal es muy

baja, se decidió realidar únicamente una caracterización estática, pues cabe la pregunta de ¿Cual es el caso de observar un comportamiento cambiante rápidamente (en referencia a lo que deseamos medir) para un instrumento que mide señales de frecuencia sumamente baja?, además de la dificultad de poder realizar una caracterizacióh dinámica en cuanto a poder determinar la magnitud de la señal introducida, como por ejemplo un escalón.

*.

3. Caracterización.

Por otro lado, para la caracterización estática, se necesita aplicar una fuerza sobre el transductor y mantenerla fija, se opto por ejercer esa presión sobre la laminilla del transductor por medio de un tornillo con cuerda estandar de una pulgada, como en la gráfica 3.1. Se tomaron

cuatro mediciones del mismo punto con un voltímetro de 4.5 dígitos, con una exactitud de +/- 0.5 % de la lectura + 3 dígitos, resolución de 1mV en el rango de 20V, obteniéndose las tablas T 3.1 y T 3.2 que corresponden al ascenso y descenso de la presión respectivamente. Entonces se obtuvieron las curvas que se observan en las gráfkas 3.2 y 3.3.

Vueltas O

0.25 O. 5

0.75 1

1.25 1 .5

1.75 2

Promedio -5.0635

-4.64575 -2.9275 -1 .S455

0.293 1.8115

4.0995 4.89075

3\21 7

. .. ..

3.3

Tabla T3.1 Cjclo de ascenso

Vsal 1 -5.059 -4.632 -2.874 -1 .S35 0.346 1.792 3.1 9

4.04 1 4.767

Vsal2 -5.069 -4.636 -2.922 -1 5 4 3 0.298 1.81 6 3.21 7 4.094 4.864

Vsal3 -5.074 -4.644 -2.943 -1.549 0.274 1.81 7 3.23

4.1 21 4.942

Vsal4 -5.052 -4.67 1 -2.97 1 -1 .S55 0.254 1.821 3.231 4.1 42 4.99

Vueltas O

0.25 O. 5

0.75 1

I .25 1.5

1.75 2

Promedio -4.95275

-4.61 5 -3.922

-1.77325 -0.273

0.99675 3.062

4.65975 4.89075

3.4

Tabla T3.2 Ciclo de descenso

Vsal 1 -4.855 -4.51 6 -3.786 -1 S 5 5 0.01 1 1.331 3.353 4.855 4.767

Vsal2 -4.91 1 -4.575 -3.904 -1.739 -0.23 1

1 .O3 3.093 4.693 4.864

Vsal3 -4.995 -4.66

-3.974 -1.855 -0.38 0.865 2.951 4.585 4.942

Vsal4 -5.05

-4.709 -4.024 -1.944 -0.492 0.761 2.85 I 4.506 4.99

Volts

m O-\ 5

1

1.2 5

1 .S

1.7 5

2

I

D v) o m 3

S

Volts

T I i"

\ - I

-L

Iv

\

\ \

\

4

Conclusiones

4. Conclusiones.

4. Conclusiones

La actividad uterina es importante ya que es la fuerza generadora de empuje en el primer periodo del parto y continua siendo importante en el segundo pero en este se suman los musculos abdominales para que en conjunto se genere una fuerza de empuje adecuada al momento del parto. Esta actividad puede detectarse desde las 3 O semanas de gestación con contracciones esporádicas de baja intensidad y sufre un incremento hasta llegar a su miiximo en el momento de la expulsión.

La medición no invasiva de la actividad uterina es un modo cualitativo de evaluarla, pero representativa e indicativa de una evolución normal del embarazo; y es cualitativa debido a la variabilidad de grosor de tejidos abdominales.

Es posible la construcción de un tocográfo sencillo con elementos comerciales y a bajo costo y que a modo de expansión a este proyecto, puede ser alimentado a una tarjeta de adquisición de datos, que además puede ser utilizada para adquirir mas señales.

La señal obtenida puede variar entre -5 y 5 volts, debido al rango manejado por el convertidor A/D utilizado para introducr la señal y

guardarla en computadora[n*ta 1, siendo un buen rango para detectar las contracciones uterinas, y de las gráficas que se obtuvieron ea la

nota Convertidor usado por Ing. Miguel Angel Peña en sus investigaciones.

4. Conclusiones.

caracterización, se puede observar un comportamiento lineal del

instrumento al centro del rango manejado, tendiendo a curvarse en los .

puntos extremos, tal vez debido a que se comienza a llegar a saturación,

pues no se olvide que se esta polarizando con 12 volts. Tambien se puede notar que existe histeresis en el comportamiento del instrumento.

4.2

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