I

SEMINARIO DE PROYECTOS

A LA EVALUACION OBJETIVA DE LA DIOVILIDAD FETAL".

1

GLORIA COLUMBA/ AYALA PORRAS

" I , 1mXVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITAlOA

UNIDAD IZTAPALAPA

INGENIERIA BIOWEDICA

M E X I C O

1 9 8 2

i

PROYECTO DESARROLLADO EN: UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITAMI -1

C. H. "20 de NOVIEMBRE'' ISSSTE

ASESORES: I N G . HUMBERTO REBOLLEDO D.

M. en C. MIGUEL CADENA M.

I N D I C E

I INTRODUCCION

I1 OBJETIVO DBL PROYECTO

111 ANTECEDENTES

1 1 1 . 1 DE LOS MOVIMIEMTQS FETALES

1 1 1 . 2 hlBTODOS COMmES UTILIZADOS EN LA DETECCION Dl3 LOS MOVIMTENTOS FETALES

111.3 METODO UTILIZADO ~N E s r E PROYECTO

I V DETl3RMINACION DE CARACTERISTICAS

IV.l GENERALIDADES

IV.2 CRITdHTOS DE DISER0

V DESCRIPCION DEL SISTBMA

V.l DIAGRAi4A DE BLOQUES

V.2 CRITZRIOS DE DISBfiO( CIRCUITOS ANALOGICOS)

V I RESULTADOS

VI1 CONCLUSIONZS

VI11 DISCUSION

I X BIBLIOGRAFIA

X APBNDICES

A ) MANUAL DE OPERACION

8) DIAGRAMA ELECTRI CO GENERAL.

1.- XRTRODUCCION

I)urante el e:nbarnzo) el margen que separa -:~33. e s t a d o de

salud de l de enfermedad, t a n t o de l a paciente embarazada

como d e l producto e s muy sut i l . Anorncl l idades d e l t i p o fi-

s i o l b g i c o a p a r m t e m e n t e i n s i e i f i c a n t e a en otras condic io -

n e s de la mujer, en el embarazo pueden valorarse como de - a l t o r iesgo . Llegando en a l p a s o c a s i o n e s a poner en peli - gro e l b i e n e s t a r e i n c l u s o l a v i d a de l a madre y e l produc - to. Es por e s t o que 1~ z s i s t e n c i a a d e c u n d a de l a futura ma - d r s durante el embarazo en su salud y cuidados prenata les

asf como la a s i s t e n c i a e x p e r t a , d u r a n t e e l parto, 08 funda

mental para evi tar danos permanentes al producto y a e l l a

m i 8m8.

Para poaer l l e v a r a cabo e s t a a s i s t e n c i a , l a G i n e c o b s -

t e t r i c i a moderna h a d i v i d i d o y d e f i n i d o en t r e s los even-

t o s o c u r r e n t e s a l r e d e d o r d e l n a c i m i e n t o , e s t o s son: crecA miento, macurez y e s t a d o f e t a l .

E l c r e c i m i e n t o i n d i c a las c o n d i c i o n e 8 a n t r o p o d t r i c a s

d e l f e t o , las c u a l e s s o n imnortantes para p o d e r d e t e c t a r

malformaciones y p r o b l e m a s t a l e s como h i d r o c e f a l i a 0 des-

n u t r i c i 6 n . Para su vulorHcidn se u t i l i z a la medici6n de la

a l t u r a u t e r i n a y m&s r e c i e n t e m e n t e la u l t r a s o n o g r a f f a pa-

ra m e d i c i d n d e l d i & e t r o b i p a r i e t a l y abdorninal( l )*

L a madurez se evalua por medio de l a i n v e s t i g a c i d n de

fen6menos asociados a l d e s a r r o l l o f u n c i o n a l d e l f e t o , 0s

d e c i r l a ca2acidad de c a d n s i s t e m a f i s i o l b q i c o del m i m o

p a r a mantener su v i d 3 e x t r a u t e r i n a . Para BU evaluacidn se

u t i l i z a el e s t u d i o qufmico m a l i t i c o del l i q u i d o m i d t i c 0

( a m n i o c e n t e s i s ) ( 3 ) .

- 1 -

E l e s t a d o f e t a l e s l a eva luac idn de las condic iones de

b i e n e s t a r d e l p r o d u c t o , las v a r i a b l e s que se han encontra-

do para s u v a l o r a c i d n son: l a c o l o r a c i d n d e l l f q u i d o amnib-

t i c 0 ( u t i l i z a n d o la a m i o s c o p i a p a r a su determinac ibn) , e l r e g i s t r o o a r d i o t o c o & ~ ~ f i c o que r e l a c i o n a l a a c t i v i d a d Ute-

r i n a y l a f r e c u e n c i a f e t a l p u l s o R p u l s o , y muy p a r t i c u l a r - mente l o s movimientos f e ta los , para l o que se u t i l i z a el - tocodinambmetro, metodo no e s p e c i f i c o y l a u l t r a s o n o g r a f i a

en tiempo real .

Como a l t e r n a t i v a a las ' tdcnicas arriba mencionadas para

la d e t e c c i d n de los movimientos f e t a l e s , r e c i e n t e m e n t e ha

surgido la n e c e s i d a d d e c r e a r un sistema miis accesible que

d e t e c t e d i c h o s m o v i m i e n t o s y de es ta forma nos proporcione:;

informaoidn sobre e l e s t a d o f e t a l .

Frecuentemente e s n e c e s a r i o m e d i r eventos f i s i o l d g i c o s

para los c u a l e s no e x i s t e un mtltodo de t ransducc idn defi-

n ido , &n c i r c u n s t a n c i a s como cambios de dimensibn, geome-

trfa, conduct ividad o d i e l d c t r i c o se puede u t i l i z a r el m&

todo de impedancimetrfa.

B a s h d o s e en l a a l ta conduct ividnd d e l l i q u i d o ~unnl.6- r, tic0 y que e s t e r o d e a al producto y debido a que los mo-

v i m i e n t o s f e t a l e s a l t e r a n l a geometrfa de la b o l s a amnib-

t i ca , s e pens6 en u t i l i z a r e l rntltoao irn?edancimdtrico pará

l a d e t e c c i d n y e v a l u a c i 6 n o b j e t i v a de l a movi l idad fe ta l .

b

11.- OBJETIVO DEL PROYECTO.

Debido a l a . necesidad an g i n e c o b s t e t r i c i a de c o n t a r con un sistema e s p e c i f i c o que d e t e c t e l o s movimientos f e t a l e s

para poder hacer su correlacidn con el. estado f e t a l y a n t e

l a demanda de p a c i e n t e s e m b a r a m d m en el s e r v i c i o de Peri - n a t o l o g i a del C e n t r o Hospitalario "20 de Noviembre" ISSSTE,

se plante6 como objetivo de este p r o y e c t o , disefiar , imple-

mentar y comprobar la plicaci6n de un instrumento basado

en un mf?todo no invauivo, capaz, de d e t e c t a r los movimientos

f e t a l e s , y de esta forca cont;-lr con un f a c t o r m& de valo-

r a c i d n objetiva d e un embarazo.

P

- 3 -

I11 ANTECEDENTES

111.1 DE LOS MOVIMIENTOS FETALES.

Dentro de las i n v e s t i g a c i o n e s que se han hecho sobre los movimientos fe ta les se ha encontrado que e s t a n r e l a c i o n a d o s

con d iversas res .pues tas de l a f r e c u e n c i a cardiaca f e t a l , - Aladjem y co laboradores (2), agruparon l a r e s p u e s t a de l a

f r e c u e n c i a cardiaca f e t a l a loa movimientos fetales en cua-

tro p a t r o n e s d i s t i n t o s : el omega ( f i g . 1 ) el lambda ( f i g . 2 )

al e l i p t i o o (fie.3) y el ; , e r i b d i c o ( f i g . 4 ) . L a s carautsrla- ticas de e s t o s p a t r o n e s s e reaumen en e l cuadro 1.

TIPO VARIACION LINEAS DE BASE

Omega

B l i p t i c o 87.6 2 40

Cuadro 1 . C a r a c t e r i s t i c a s de los p a t r o n e s de l o a mo- v i m i e n t o s f e t a l e s ( 2 ) .

Salvo el p a t r d n del t i p o lambda que c o n t i e n e un componen

t e b r a d i c a r d i c o , los r e s t a n t e s representan r e s p u e s t a s tarqui - c d r d i c a s ,

En omto oetudio la f r o c u o n c i a de loa movimlontoe fd do

6O/h0rr. h8 periodos da descanso que duraron u11 promedio de

1 3 minuto8 a l t e r n c l r s n en forma imsgular con los periodos de

movimiento. En 3 0 $ de loa casos no se pudo d e t e c t a r n i n e

- 4 -

* - " .

- .. .

..

l! ' ] ' ' "...,,,. .l.. ". *., ,.,,. .,.S S."'

Figura ae Mdltiples movimientos f e t a l e a con respuesta taquichlica sostenida del t i p o e l i p t i c o ( 2 ) .

Figura 4. Mltiplss respuestas t a q u i d r d i c a s del t i p o periddico en respuesta a mfiltiples movimien t o s f e t a l e s .

- 6 -

111.2 UTODOS COMTJNQS U T I L I Z A D O S E N LA DETECCION DE MOVI- M I E N T O S FETALES.

En la deteccidn de movimientos f e t a l e s , se han u t i l i z a d o

diferentes mhtodos, probablemente los p r i n c i p a l e s son:

A) E l tocodinam6metro. Es te metodo se baea en l a medicidn

da cambios de p r e a i 6 n en l a b o l s a a m n i b t i c a , u t i l i z a d o sspe-

ci f icamente con e l r e g i s t r o c a r d i o t o c o g r & f i c o para la datec-

c i o n de a c t i v i d a d u t e r i n a , d e t e c t a n d o a l a vez los movimien-

t o s f e t a l e s que ocurran en la d i r e c c i ó n en que 138 encuentra

s i t u a d o el transductor.

B) La u l t r a s o n o g r a f f a en t i e m p o r e a l . En e s t e e s t u d i o 88

c o l o c a el t r a n s d u c t o r en el abdomen materno haciendo barrids

en una s o l a d i r e c c i h sobre el mismo, de manera tal que en

cuanto se observe un movimiento y sea de i n t e r d s para el m6- d i c o se pase a e l sistema de r e g i s t r o . Debido 8 l a variabi-

l i d a d de los m o v i m i e n t o s f e t a l e s se n e c e s i t a m o n i t o r i z a r a

l a p a c i e n t e d u r a n t e p e r i o d o s de tiempo prolongadoa. Ademha 7 da n e c e s i , t a r p e r s o n a l a l t a m e n t e c a p a c i t a d o y con expe-

r i e n c i a en l a d e t e c c i d n y reconocimiento de los movimientos

f e t a l e s . La v e n t a j a p r i n c i p a l de e s t e mdtodo es su poca o n u l a i n v a s i v i d a d .

C ) Reporte materno. E s t o metodo se c o n s i d e r a el menoa -- c o n f i a b l e , ya que es a u b j a t i v o y depende de la p r e p a r a c i h

y s e n s i b i l i d a d de l a mujer embarazada, adernh de v e r s e i n -

fluenciado por e l e s t a d o p s i c o ~ d g i c o y emocional de l a mis-

ma.

En la f ig. 5 se presenttan t res r e g i s t r o s (13) en l o s que

se o b s e r v a n l o s m o v i m i e n t o s f e t a l e s (Fbf).

. E l primer r e g i s t r o c o r r e s p o n d e a un e s t u d i o de frecuen-

- 7 -

B4 i,6 i-

t ?

cia cardiaca por u1trasonido;dicho estudio e9 una prueba es-

tresante: se inyecta oxitocins para provocar contracciones

uterinas (trabajo de par to ) y de e s t a forma ver la rospues-

3

;'?

F i.r

."-

't ta del groducto;cuando esto sucede el feto comienza a tener movimientoe con aceleraciones definidas. El segundo registro

corresponde a un fonocardiograma (Phono) y el tercero a un electrocardiograma f e t a l tomado desde la pared abdominal.

Como 88 puede observar en los tres registros se pueden dete2

tar los movimientos f e t a l e s aunque no sean estos metodos es-

p a u f f i c o s para ello.

t

- 0 -

III.3 METODO UTILIZADO EN ESTE PROYECTO

~1 mdtodo impedancimdtrico 88 baas en l a a p l i c a c i b n de Una c o r r i e n t e c o n s t a n t e a t r a v e a d e l Area en estudio y medir aai 10s cambios de impedancia de e a t a Area debidos t3 cambioe en

la geometrfa,vnldmen, conductividad O d i e l 6 c t r i c o . L a imp+-

d a c i a 'entre los eleatrodos puede r e f l e j a r f l u j o smguineo, .

a c t i v i d a d cardiaca, respiraci6n, COntraCCiOne8 uter fnas Y - algunos o t r o s eventoe, f i o i o l b e i c o f l ( 7 ) .

J

Para la dateccidn da loa movimíontoa f o t 8 l s n 01 m6todo - impedancim6trico ofrece todas las v e n t a j a s de lag t 6 c n i c a s -

no invaaivaa; ea d e c i r e l t e j i d o v i v o no e8 penetrado, p r b

tic0 (dado que no ad n e s e c i t a un t ransductor espeuia1izada)-

ya que se u t i l i z a n e l e c t r o d o s de cpntac to ; a d i f t r i e n c l a de

o t r o 8 t r a n s d u c t o r e s los e l e c t r o d o s casi no se ven afectados

por cambios de temperatura y p r e s i d n baromdtrica y eete: rnbto-

do es indoloro.

o

E s t a mdtodo e a t a s u j e t o a l a s l i m i t a c i o n e s inherentes de

las t d c n i c a s indirectas. La scfial se obt iene a d i s t a n c i a por

10 que se pierde reso luc idn , l a semi e8 d i f i a i l de calibrar

dado que las propiedades viecoel&sticas del t e j i d o son varia-

b les , asf ' como las caracteristicas geomhtricaa, de la8 c u a l e s

dependen l a s v a r i a c i o n e s de impedancia, Sin embargo, algunas

5eAalas no calibradas que reflejan un e v e n t o f i s i o l 6 g i c o eon

de valor para monitor izar cambios semicuant i ta t ivoe ,

I

I

Para medir l a impedancia se aplica corr iente , porque a d i f e r e n c i a d e l v o l t a j e podemos conocer su magnitud y ser¿$ re- latiVa.Bmtt3 f&il c o n t r o l a r l a . Con vol ta je s€! tienen cafdas

de e s t a atravds de la interfaec e lec t rodo-pie l y ea dificil Conocer su d i s t r i b u c i d n .real ( 7 ) . -

I

i

c

Al aplicar corriente se deben t e n e r en c u e n t a c i e r t o s fac-

t o r e s para no comprometer :la seguridad d o l pac iente . De acuey

do con l a curva - intensidad&l est imulo vs . duracídn del mis-

mo ( f i g . 6 ) . Se observa que para minimizar o evitar en 10 PO-

s i b l a la est irnulaci6n, pulsos da duracibn mucho menor que loa

v a l o r e s de c r o n a x i a se deben utilizar; pero hay que t e n e r en

cuenta que a pesar de tener una cor ta durac idn y e v i t a r la

eetimulacibn su intensidad puede producir calentamiento o - quemaduras locales.

mA/cm2

~, "x

mA intensidad

44- 211 "- r , "."_

C U+ d u r a c 8 n d e l estimulo. R =r reobase UT= tiempo de u t i l i z a c i 6 n

C = c r o n a x i a

Figura 6. C u r v a tfnica ?ara l a intensidad vs. duraci6n d e l estimulo de un t e j i d o i r r i table ( " )

Existen o t r a s curvas i n t e r e s a n t e s que se deben tener em cuenta , como In curva de i n t e n s i d a d de c o r r i e n t e c o n t r a --- f r e c u e n c i a d e l e s t f ~ r i u l o ( f i g . 7 )

De e s t a s curvas se observa que a mayor f r e c u e n c i a , a k

con mayor'intensidad, aumenta l a t o l e r a n c i a , e s d e c i r , di-

minuye l a perce ;>cibn. De acuerdo a los 2studios hechos por

- 11 -

, . ,."

d i v e r s o s i n v e s t i p < a d o r e s , no se han encontrado efecCoa nega-

tivos en seres vivos p o r el uso de c o r r i e n t e s de alta fie-

c u e n c i a .

qc

C o r r i e n t e

* 3 1 I

mA

I desviacidn es t9nc I ar

m 1 , . . . L.. . " & . . - . . . . - I - P r e a u e n c i a Hz 1 O 200 1K 3K 10K 30 K

FiWra 7 . Curva t i p i c a de i n t e n s i d a d de c o r r i e n t e VS. f r e c u e n c i a d e l esLImu1o.

Al u s a r e l x4todo impedancimdtrico para medir eventos fi- s i o l 6 g i c o s deben escogerse f r e c u e n c i a s en 01 rango de 20 IB.

100 KHz. e s t o no solo d a 1.3 y r o t e c c i d n r e q u e r i d a para evi-

c e n V a r i a c i o n e s pcquoi'ia:'1 de impednnciF1, y fac i l i tar de esa

manera su 13rocesamiento. Se debe entender como u n a c o r r i e n - ,

t e s e g u r a aquella que no estimúla a1 t e j i d o y que tampoco - l o c a l i e n t a , ya que esto altera la. funci6n celular. a p l i -

- 12 -

car c o r r i e n t e a un organismo vivo, l a manera en que e s t a se

d i s t r i b u y e no se conoce p o r l a s d i f e r e n t e s r e s i s t i v i d a d e s de

l o a t e j i d o s y f lu idos . Es est&* una de las sStuaciones que - limita l a c a l i b r ' entou detectadon por impcdan- #

cia. k Para l a co locac idn de los e l e c t r o d o s e x i s t e n dos configu-

r a c i o n e s b 6 s i c n s : la bipolrxr y l a t e t r a p o l a r . Con ambas a1

evento f i s i o l d g i c o deseado se c o l o c a e n t r e los e l e c t r o d o s de

medic ibn, de tal forma que e l e v e n t o altera l a d i s t r i b u c i d n

de c o r r i n t e e n t r e los e l e c t r o d o s , m a n i f e s t h d o s e esto en un

nos impedancfmetros \" u fluye atravss de l o s mismo8 e l e c t r o d o s empleado para medir P*- l a c a i d a de v o l t a j e d e b i d a a l a impedancia. Esto genera di-.

versos problemas : a) la dens idad de corr iente es mayor cerca

de l o s e l e c t r o d o s que en otras regiones d e l t e j i d o . Esto - provoca que l a impedcmcia medida cerca de l o s e l e c t r o d o s sea

d i f e r e n t e que e n o t r a s r e g i o n e s . b) L a 3 JI se hace menos uniforme en l a r e g i 6 n de i n t e r g s . c ) Las pul-

sac ionee de sangre en el te j ido producen cambios en l a impe

d a n c i a p i e l - e l e c t r o d o , cvmo tarnbidn cambios en la impedan-

c i a d e l t e j i d o . Ya qus es tas dos se encuentran en ser ie e s

i m p o s i b l e s e p a r a r l a s y determinar el cambio r e a l de impedan - d cia en e l t e j i d o . P a r a r e s o l v e r estas i n c o v e n i s n c i a s 13e

u t i l i z a l a c o n f i g u r a c i b n t e t r a p o l a r , c o l o c a n d o d o s e l e c t r o -

dos e x t e r n o s y don i n t e r n o s (ver f i g . 8 )

-

L a c o r r i e n t e f l u y e atraves de los e l e c t r o d o s e x t e r n o s , e

c o n e s t o se l o g r a una payor uniformidad en l a densidad de - a o r r i e n t e en lu r e g i 6 n d e t e c t a d a p o r medio de los dos e loc-

t r o d o s de v o l t a j e i n t e r n o s .

- 13 -

e l e c t r o d o s i n y e c c i h

\ de

e l e c t r o d o s aeñal

de

F i g u r a 8. Colocacidn de e l .ectrodob sobre el abdomen materno en c o n f i g u r a c i d n t e t r a p o l a r .

Considerando a t o d o e l cuerpo como un c o n d u c t o r e l e c t r o -

l i t i c o es posible u t i l i z a r un cambio de impedancia 'del cuer-

po, o parte de 6 1 , como un i n d i c a d o r de cambio de volumen o m o d i f i c a c i 6 n de geornetria.

\

La h i p b t e s i s en l a que s e basa e l d e s a r r o l l o de. es te pro- y e c t o es: P o r la alta conduct ividad del l i q u i d o a m n i d t i c o y

sabiendo que e s t e r o d e a al producto, l a densidad de corrien-

t e se e n c o n t r a d d i s t r i b u i d a c a o i u n i f o r m e m e n t e ; al e x i s t i r

un movimiento d e l f e t o l a geometr ia de l a b o l s a amnidtioa se

rnodif ica , l ' lo cual 8e r e f l e j a en un cambio de impedancia (ver

f ig .9 ) .

La e x p r e s i 6 n m& frecuentemente usada para. r e l a c i o n a r el

cambio de impedancia medido con e l cambio de volumen puede

derivarse asumiendo que hay un material conductor homog6neo

y una d i s t r t b u c i 6 n de l a densidad de corr iente uni forme en-

t r e los e l e c t r o d o s de medicidn (7) . Obviamente e s t o s r e q u i -

s i t o s no se cumplen en s i t u a c i o n e s r e a l e s y para minimizar

- 14 -

los efec

bastante

t o s la corriente se introduce por rr:edio de electrodos

separRdos(ver f i g . 1.0)

". ""

Figura. 9 . Esquema de la distribucidn de , corriente.

Figura 10. C o l o c a c i h d e e l e c t r o d o s .

- 1 5 -

IV DETERMINACJON DL.: CARACTERISTICAS

IV. 1 GlSXi3,RALI DADtSS

Se r e q u i e r e de un c i r c u i t o a n a l 6 g i c o c o n d o s partes esen-

c ia les , l a p r i m e r a q u e i n y e c t e u n a c o r r i e n t e de 350 a 500

a una f r e c u e n c i a de 50 KHz,y l a segunda que procesa la seaal

obtenida debido a l o s cambios de impedancia.

'? P a r a l a i n y e c c i 6 n d e corriente asf como para l a adquisi-

FA

i n f o r m a c i h , se u t i l i z a n e l e c t r o d o s *"-"".".-~ ,"."""

conf igurac ibn

de i n y e c c i b n y dos d e r e g i s t r o .

Debido a1 hecho que se i n y e c t a c o r r i e n t e y a pesar de - h a c a r l o a a l ta f r e c u e n c i a , es n e c e s a r i o tener en c u e n t a me-

d i d a s de seguridad e lhctr ica por lo que para evitar c o r r i e n

t e s de fuga(14) y un p o s i b l e choque e l d c t r i c o ; para l a pri-+&-

ra parte del instrumento se u t i l i z a a l i m e n t a c i d n con pilas,

y para l a segunda, una fuente de a l i m e n t a c i 6 n de c o r r i e n t e

d i r e c t a (C.D.) s i e n d o n e c e s a r i o para e l procesamiento un - a c o p l a m i e n t o 6 p t i c o de l a seAal,

E l o s c i l n d o r u t i l i z a d o es un c i r c u i t o i n t e g r a d o , el cual

es capaz de proporcionar f :recuencias desde 1 Hz hasta de

lMhz con a l imentac i6n dual o simple y con un consumo de co-

r r i e n t e de 12mA ( 6 ) . La frecuencia depende de una malla de

r e s i s t e n c i a s y cHpucitores con l o que 3e ase,gura la misma.

L a amplitud de l a sefial varia con el voltaje p o r l o que se

disefio up3 c i r c u i t o para voltaje de r e f e r e n c i a d e l mismo,

para d i c h o c i r c u i t o se empleo un diodo Zenner programable

con un consumo d e c o r r i e n t e de 3 0 a 40 mA (lo), Los a m p l i f i c a d o r e s o p e r a c i o n a l e s utilizados en el r e s t o

- 16-

I

d e l dioello son del tipo TL-071, TL-074,TL-080 que con axcsp-

c i d n d e l S l t i m o , s o n compensados internamente en frecuencia,

t o d o s t i e n e n caracterfsticas como son: a l t o f a c t o r de cambio

de voltaje con r e s p e c t o al t i e n l p o ( " s l e w - r a t e * * ) , baja carries t e de p o l a r i z n c i 6 n , e n t r a d a de t r a n s i s t o r de e f e c t o de campo

y bajo r u i d o , Aunque su consumo en c o r r i e n t e e o mayor al de

o t r o s a m p l i f i c a d o r e s o p e r a c i o n a l e s similares, sus carauterfz tlcas mencionadas l o s h i c i e r o n preferentes para el disefío,

i

ELEWNTO

O S C I L A D O R

ELECTRO DOS

AMPLIFICADOR

ACOPLAMIANTO

FILTRO PASA BANDA

DEMODULADOR

COlfIPENSADOR DE LIPTEA DE BASE

FILTSO P A S A BA,TAS

F I L T R O PASA ALTAS

PUENTES DE A L I M E N T A C I O N

PI1. AS

VOL'PAJi3 DE RZFERENCIA

FUENTE DE C. D.

C A R A C T S R I S T I C A S

Onda senoida l con frecuencia do 50 KHz. y 2 v o l t s de amphi tud.

Constante y controlada por v o l t a j e ( m p 1 i t u d de l a se- ~ i a l senoidal)

DO con tt'wto, an c o n f i m r n d b n t e t r n p o l a r , de p l a t a - c l o r u r o de pinta (As- &C1). Alta impedancia de entrads, ganancia de 5.

Optico , ganancia u n i t a r i a .

T ipo B u t t e r w o r t h , segundo orden, PC = 50 KHz.

Ganancia unitaria, = 10 x 10-3/ seg.

externo

Pr imer orden , Fc= 5 Hz. Segundo orden, Fc= 1 Hz.

ALIWINTACL3lr V O L T A J E F U E N T E S I S T € Y A AYPL IF ICAOOR DE , \ a

REFEREEICIIL- O S C I L A D O R __jl O€ CORRIENTE DE. --*5 INSTRUYESJTACION - # - IOV M m C O N S T A N T E E L E C T R O D O S Q = too

d 1 a *

i

I j ALIYENTACION

M O V I F E - C

c2 Y H

U c'1

V . 2 CIRCUITOS ANALOGICOS . I

R3

9 OSCILADOR I

q8 10 11 12 1 '1-

Figura 11. Configuraci6n elhtr ica del o s c i l a d o r ,

Calculo de la red de resistencias y condensadores de la

f i g , 11. Para obtenor la frecuencia elegida, a@& aapeoifi- caciones del fabricante( 6):

Si se desea un ciclo de trabajo del 5046, entonces Ra = R2=R

( fig. 11 )

f = O. 3/'RC

Fijando al valor de R =1.0 KL se obtiene una v a o r para

el condensador de 600 pf.

Para seleccionar los conlponentes de frecuencia y tempori-

zaciba, 08 debe tener en cusnta quo la corriente se encuentre

- 1'3 -

entre un microamper y un mili-amper. para la c o n f i w r a c i b n

u t i l i z a d a , la r e l a c i 6 n para la corriente es :

I = VCC/SR

Para 10 v o l t s , que e s l a a l i m e n t a c i d n u t i l i z a d a , se ob- t ienen 0.20 mA dc corriente, valor que 88 encuentra dentro

del rango e s p e c i f i c a d o ( 6 ) .

Una vez urmado y probado el c i r c u i t o a n t e r i o r , se encon-

trb que la onda senaidal 5 6 deformaba al conectarse a una - carga, p o r lo que se c o l o c d el circuito seguidor de v o l t a j e

de la salida. El c i r c u i t o RC s i r v e para eliminar e l vo l t a j e

de corriente directa " o f f s e t " del o s c i l a d o r ,

- :20 -

" - . . .. &

FUSNTE DE COBRIENTS CONS?!AN'TIB

La c o n f i - p r a c i h u t i l i z a d a se muestra en la fig. 12

Figura 12. Configuracih e l e c t r i c a de la fuente de corriente conr3tante.

La fuente u t i l i z a d a , e s ma fuente de c o r r i e n t e ContPo-

lada por v o l t a j e ( l 0 ) . A la entrada de la misma Se t i e n e la seflal d e l o s c i l a d o r con una amplitud de 2 v o l t s , Bashdose

en l a idealidad d e l arnplifi'cador y debido a s u a l t a impedG ,

c i a de entrada , ae considora que t a n t o en la entrada inverso' - ra como en la no i nveraora se t i e n e un p u n t o de tierra(0volts) y p o r t a r t o e s posible calcular la r e s i s t e n c i a limitadora

del paso de c o r r i e n t e (p3) por la l e y de Ohm. , I ' , I

P a r a una c o r r i e n t e de 5C1O,k¿A y una amplitud de la seplal

de entrada de 2 volts, se n e c e s i t a una resistencia de 4*7K/L. para fijar dicha resistencia se u t i l i 2 6 utla resistencia

variables de 10 v u e l t a s con un valor mAxirno de 5 K A.

1'

En la f i g . 12, E1 y E2 son los e l e c t r o d o s de inyecci6n.

- 21 -

AMPLIFICADOR DE 1NSTRUi'dENTAC:ION e

B1 amplificador eats. comptuesto por dos seguidores de v o l

% a j e de alta impedancia de entrada y ganancla de PO, Los c u a l e s se encuentran acopladlos capacitat ivamente a un m p P i

f i c a d o r d i f o r e n c i a l con ganancia de 10 tambidn, p a r a obtener en total una ganancia de lo<)( 4) .

1

L a D,

L

FIG.L3 Diagrama del amplificador de instrumentao%5n.-

Analizando el c i r c u i t o das la figura 1.3 se t%~ene que:

Para eo:

Para

G =(2/a) + 1 G = ganancia. a = factor de la multiplicac

c i a n de la reaietencia . : . :'

una ganancia de 10 s t tiene un factor de 2/9 y por &m-

P + R6 = aR = 2.66

obtener la ganancia de 10 en el nn:;-:!.ificador dif'asencial 4 " 4

R7 =L 12 K fi

Rg= 120 K JI-

- 22 -

La resistencia 10 y e l potencidmctro 5 ( f i g , 13.) sirven para obtener un buen rechazo de modo corn& (CMRR), Este lo tendremos cuando se cumpla la i g u a l d a d Iig = R1o + P5.

Se necesita un buen rechazo de modo c o m h para evitar en lo posible ae amplifique e l ruido da 60 Hz.

- 23 -

OPTOACOPLADOR

rc""

b -vcc '

Figura 1 4 , Diagrama o l Q c t r i c o del optoucoplador.

Al u t i l i z a r el metodo de impedancimetrfa, se est6 a p l i c s

do c o r r i e n t e sobre el t e j i d o , para f i n e s de seguridad e l d c t r i - ca, e l sistema de i n y e c c i 6 n de la corriente es un siaterna - a i s l a d o , con a l i m e n t a c i 6 n de p i . l t I 9 . La segunda parte del sis-

tema se encuentra alimentado p o r una fuente de c o r r i e n t e di -

r e c t a siendo necesario para e l procedimieato de la seEal - wl acoplamiento 6 p t i c 0 ,

Para h a c e r e l acoplamienko de In a e i l a l , 8e u t i l i z a un op-

toacoplndor(5) en la c o n f i g u r a c i 6 n que se muestra en la f ig .14

en donde el amplificador rnxrcado con el n.fi,mero 6 sirve para

a m p l i f i c a r la se3al y a s t a :n su v e z e x c i t a al fotodiodo,e l

f o t o d i o d o emite l r t seRal y e l f o t o t r a n s i s t o r la r e c i b e er; ?.u

base. El segundo amplif icador , marcado en el diagrama ( f i g . - 1 4 ) con e l ndmero 7 , proporciona al fototransiator una co-

rriente de p o l u r i z n c i 6 n , para que es te dea capnz de cap-

tar la sesal.

- 24 -

FILTRO PASA BA.NDA.

Un f i l t r o pasa banda e s un d i s p o s i t i v o que permite e l

paso de sefial dentro de un r a n g o e s p e c i f i c o de f r e c u e n c i a ,

En el diseEo es n e c e s a r i o e s t e d i s p o s i t i v o d e b i d o a que

l a sefial por tadora da l a i n f o r m a c i d n t i e n e una f r e c u e n c i a

de 50 Khz. ya que l a c o r r i e n t e se i n y e c t a a esta f r e c u e n c i q ,

y e8 de i n t e r e s que a l demoCl@lador l legue unicamente seaal

con esa compenente de frecuencia.

Es te f i l t r o es d e l t i p o B u t t e w o r t h d e b i d o a que su resp,

* Figura 15 , , Diagrama e l e c t r i c 0 del f i l t r o pasa barida,

p u e s t a e n f r e c u e n c i a es plana dentro de LE. banda de i n t e -

r&, e s decir , no t i e n e r i z o .

para s e l e c c i o n a r los c o m p o n e n t e s d e l f i l t r o se s i g u e el

siguiente c r i t e r i o ( 4 ) :

E l ancho de banda d e l f i : L t r o e s t a dado p o r la d i f e r e n c i a

que exis te e n t r e l a f r e c u e n c i a de c o r t e al ta y P a baja, wh

y w l respect ivamente . De ah:[ que:

B = Wh - w l Q = wr/B

en donde: B= ancho de banda Q= s e l e c t i v i d a d de:L f i l t r o w r = f r e c u e n c i a c e n t r a l

- 25 -

Para el

Una vez

pacitmcia

r e s i s t o r e s . .

diseilo se tiene una Q aproximadamente de 60

obtenidos los datos anteriores, s e elige una ca-

tal que C1o=

de acuerdo a

Cg S C y se c a l c u l a el v a l o r de l o s

las siguientes ecuaciones :

en donde A= ganancia.

Para garantizar que R sea un va lor p o s i t i v o se debe 15

g a r a n t i z a r que 4Q2 8 8 8 mayor que 28.

1

DEMODULADOR DE SEm AL DI3 AM.

El demodulador u t i l i z a d o se muestra en l a c o n f i g u r a c i 6 n

de la figura 16,

L-

o

Figura 16. Diagrama electrice d e l c i r c u i t o demodulador.

Un demodulndor de AM es un d i s p o s i t i v o que sigue l o a v e

l o r e s p i c o de una sefial s i n u s o i d a l modulada en amplitud (AM) (l.$). Las c u r v a s tipicas d e l demodulador se rlresentw en la fig. 17.

F i g u r a 17* Curvas tipicas de e n t r a d a y salida de un de-

En e s t e diseKo, es n e c e s a r i o u t i l i z a r un demodulador, -- modulador.

debido a que lta'cefiab se oncuentra modulada en amplitud,

pues esta es e l r e s u l t a d o de l a suma de dos sefíales multi--

plicadas que son, la corriente por la impedancia basal y la

corriente por e l cambio dc; impedancia.

- 27 -

COMPENSADOR Di3 LINER DE BASE

Este c i r c u i t o ae u t i l i z a d e b i d o a que l o a cambios de impe - d a n c i a se e n c u e n t r a n s o b r e un v o l t a j e de c o r r i e n t e d i r e c t a ,

e s t e v o l t n j u OP 61 r e s u l t a d o de la c o r r i e n t o m u l t i p l i c a d a por

l a i m p e d m c i a basal d e l abdomen.

4 Figura 18. Diagrama e l 6 c t r i c o del compensador de l i n e a

de base,

Como 1.0 que se trata de d e t e c t a r non lo8 cambios de impc-

danc ia , s e l e suma a l a aer"a1 un voltaje n e g a t i v o de l a mis-

ma magnitud d e l v o l t a j e de c o r r i e n t e d i r e c t a , e l v o l t a j e su-

mado s e r e g u l a con un pQtenci.6metro exturno (Pg) ( v e r f i g . 1 8 )

E1 surnador a c t d a a su vez coao f i l t r o pasa Lajas por l a

a d i c i d n del c a p a c i t o r 1 2 ; e s t e d i s p o s i t i v o permite que iinica-

mente pasen se f ía les con componentes de f r e c u e n c i a menores a

l a frecuencia de corte. dl f i l t r o utilizado t i e n e un3 frecue;

c i a de c o r t e d e 5 Hz. debido a que l o s movimientos f e t a l e a son

I

I

I

I

muy l e n t o s .

- 28 -

FILTRO PASA ALTAS

21 f i l t r o pasa altas e s un d i s p o s i t i v o que permite e l paso

de s-efiales con componentes en f recyencia mayores a l a frecuen-

cia de corte. E l u t i l i z a d o e s un f i l t r o t i p o Butterworth de

segundo orden. E5te f i l t r o se u t i l i z a p a r a e v i t a r la i n t e r -

f e r e n c i a de l a seiral r a s 7 i r a t o r i a m a t e r n a en el r e g i s t r o .

1 I

Figura 1 v 1

9. Diagramiz e l 6 c t r i c o del f i l t r o ?asa altas.

Para calcular las r e s i s t e n c i a s y capaci tores del f i l t r o !

, semi&lizaron. , 3.0s siguientes c r i t e r i o s :

'13 '14. - c = 1 0 f

R22 = R = 1.414 / WC (= 23

Wc = f r e c u e n c i a de c o r t e en radianea

i La frecuencia de corte d e l f i l t r o e s de 1Hz. Con lo quo

se amortigua la s e ñ a l r e s p i r a t o r i a m a t e r n a ( v e r f ig . 30) .

- 29 -

PUENTES DE ALIMENTACSON

PILAS.

La fuente do pilas c o n s t a de 4 b a t e r i a s a l c a l i n a s coloca-

das en a e r i e , de $ volts c a d a una. (ver fig.20).

Figura 2% Diagrama de :la conexidn de b a t e r í a s .

Conectando las c u a t r o ba-terfus en s e r i a s e obtienen + 18~. - corno.;el c i r c u i t o se sncuon.tra a l imentado con + 12 v. s e co-

l o c a r o n dos r e s i s t e n c i a s v a r i a b l e s para a j u s t a r el v o l t a j e ,

e s t a s reSi5'tMlCiQG se c a l c u l a r o n de acuerdo al consumo de - corriente d e l c i r c u i t o , quo una v e z medido, r s s u l t d de 75mA, y pplicando la ley de Ohm, 3e encontr6 que l.a r e s i s t e n c i a m

d e b e r f a s e r menor a lKohm, por l o que se el ig ieron resisten- cias variables de lKohm como v a l o r mtixirno.

-

La raz6n p o r la que se e l i g i e r o n p i l a s a l c a l i n a s se debe

al hecho que se m o n i t o r i z a r o n una p i l a a l c a l i n a y una para

- 39 -

- 39 -

V O L T A J E DE RI:PI!:RENCIA

El circuito u t i l i z a d o se muestra dn la f ig . 23, en donde

Y, i n d i c a el d i o d o zonner programable, el cual con la red de

resistencias a j u s t a el voltaje a 1Ov.

+12v

F i b r a 21. V o l t a j e de re ferenc ia .

- 3 2 -

PUENTE DE CORRIENTE DIRECTA,

Los c a l c u l o s de In fuentee Be hicieron b a j o el s i g u i e n t e

c r i t e r i o (13):

3: Vs + Vreg + Vrect . " + V r i z o

r e c t 0

V r i z o = Is ...--"

4 f c1

Io = 18

e T

Donde :

VI = V o l t a j

Vnom - 1 . .-

'LB \/2

e d e l s e c u n d a r i o d e l t r a n s f o r m a d o r / 2

I o '=I C o r r i e n t e de s a l i d a del t rans formador

VE? = V o l t a j e de salida de I-a fuente

IS = C o r r i e n t e de 'salida de l a m e n t e

C1 = Capacitor d e l f i l t r o pasa ba'jas

Vreg = Caida d e l v o l t a j e en el r e g u l a d o r ( t i p i c o 3 v )

VrecL= Caida de v o l t a j e de:L r e c t i f i c a d o r ( t i p i c o 1.4 V) V rizo = V o l t a j e de rizo

%ct = e f i c i e n c i a d e l r e c t i f i c a d o r ( t i p i c o 0.92)

\I nom = Voltaje de linea nominail ( 1 2 5 * v )

LB = Voltaje de linea c o r r i e n t e a l t e r n a ( A , C . ) , en c o n d i c i o n e s bajas ( 95 v )

f = f r e c u e n c i a d e l i n e a ( 6 0 Hz)

e = e f i c i e n c i a del transformador ( t i p i c o 0,8) I:

u

i

- 33 -

m-

P ~ .""""II I_ -_u " 3 ""W

FUENTE QIAGRAMA LNG. BIOMEDICA

G , C . A.P.

M O W

DE

FE -C

ALIMENTACION CIRCUITO 1pligPRE SO

U A M - I 1 ' 9 8 2

RESULTADOS *

primeramente para s a b e r si e l i n s t r u m e n t o mide cambios de

jmpedancia, s3 prob6 con un8 s e K a l c o n o c i d a como son l a s se-

K a l e s t o r 8 c i o a s , a c t i v i d a d cardiaca y r e s p i r a c i b n , obtenidn-

dose e l r e g i s t r o m o s t r a d o en la figura 24 , en donde l a acti-

vidad cardiaca s e e n c u e n t r a marcada por **ACf' y l a r e s p i r a c i b n

con l a l e t r a rvR"c Se marcan los i n t e r v a l o s de tiempo cada 30

segundos,

1

P o s t e r i o r m e n t e s e tom6 un r e g i s t r o a u n a p a c i e n t e ernbara-

zada con 37 semanas de gestucibn, sin t r a b a j o de parto, a l a

c u a l s e le c o l o c a r o n l o o e l e c t r o d o s en f o r n a l o n g i t u d i n a l - (ver f ig . 25)

E l t r a z o o b t e n i d o de e s t a p a c i e n t e se muestra en l a fig.

' 2 6 , o b s e r m h d o s e e n e s t e una i m p o r t a n t e i n t e r f e r e n c i a c a m a -

d a p o r l a r e s p i r a c i 6 n r n a t e r u a ( R ) y o b s e r v h d o s e t a m b i h gru

pos i m p o r t a n t e s de m o v i m i e n t o s f e t a l e s (MF), Del es tudio de

e s t e r e g i s t r o , s e d e f i n i e r o n los p a r h e t r o s a d e c u a d o s para

e l empleo d e l f i l t r o pasa a:Ltas i n d i c a d o en e l diagrama de

b l o q u e s , e s t e f i l t r o t i e n e :La f i n a l i d a d de amortiguar las s e

R a l e s r e s p i r a t o r i a s l e n t a s de l a madre,

-

-

Una vez implementado este f i l t r o s e tom6 un t e r c e r r e g i s -

t r o a una paciente? embarazada con 4 0 semanas de g e s t a c i b n ;

t r a b a j o de par .&o y membranal3 í h t e g r a s , a e s t a p a c i e n t e se l e

c o l o c a r o n los e l e c t r o d o s en forna t r a n s v e r s a l ( v e r f i g . Z7),

eP t r a z o o b t e n i d o de e s t a p a c i e n t e se muestra en l a f ig . 28

en donde se observan c laramente los gruFos de movimientos - f e t a l e s (MF) y una c o n t r a c c d h u t e r i n a (CU), en e s t e e s t u d i o

se p i d i 6 a la p a c i e n t e su c o l a b o r a c i h para que nos indica-

ra cuando s e n t i a m o v i m i e n t o s y a c t i v i d a d u t e r i n a para poder

.

- 34 -

- 3 5 -

Figura 26, Registro preliminar de movimientos f e t a l e s ,

- 37 -.

I

Figura 27. ~ o l o c a c i d n de electrodos en foma transvpera&L 1

- 38 -

"

- 40 -

e '

T!

-Y-

d

O c .

COP?CL

o b j e t i v o p r i n c i p a l de:!. p r o y e c t o se cumple al e n c o n t r :.r

un rndtodo no il?v::s.j.vo capaz d e d c t e c t n . r l o s rnovj.miento5~ f e t a

l e s , En la l i ter : - : turn. revis; :da no s e enclrantra reportado ni%

+$in rnktodo similar p a r a tal e f e c t o , (>OntEmd.O asf con un in3-

trumento e s p e c f f i c o p 8 . r - K : . d e t e c t a r los movimiontos f e ta les y

poder e v a l u a r objetivamente l o s !nisrr,os, De e s t a fo rma s e cue;

t a con un f a c t o r m& para 13 v d o r a c i 6 n d e l e s t a d o f e t a l ,

Aparentemente l a . c i i s c r i n i n a c j . 6 n l o g r a d a e s s u p e r i o r al m4

t o d o d e l t .>codinam6metro (ver f i g . 3 1 ) d e h i d o a que l a r e l a -

c i 6 n s e i j a l - r u i d o en el m&-todo u f ; j .~ i i .mdo e s mayor, ?ara poder

a.firmar 10 a n t e r i o r s e r 6 n e c e s a r i o h a c e r una evaluaci6n es-

t a d i s t i c t t d e l In6todo; De t a l f o r m a que e l ni.i.smo pueda s e r uti - l l i zado corno estudio de r u t i n a para. e v a l u a r o k j e t i v a m e n t e l a

movilidad f e t a l , ya que de los r e s u l t a d o s o b t e n i d o s se encon

t r 6 que se re,;:istr.a?.n movimiontos q u e no s o n r e p o s t a d o s por

l a madre, pero que en r s n l i d w d e x i s t e n .

Para o b t e n e r un tra.zo con la seíial resi3iratori .a materna .-

mejor amort iguada s e e n c o n t r 6 que t i e n e mayor efectividae e1

co1ocar los e l e c t r o d o s en f ' o m a t r a n s v e r s a l ( v e r f i g , 27)0

El m6tod.o no permite 1-3 ddscrimi.nari6n de t i p o s d e m0'7."~

r n i e n t o s e s p e c i f i c o s , e s d e c i r , n o e s p o s i b l e d e t e c t a r el mo"

virniento de un b r a z o , u n a y i o r n a , e t c . s i n o que d&scr imina

cambios g e o m s t r i c o s de 13. bo1.sa arnni6 t i ca en su con junto ,

sin e s p e c i f i c a r la causa. o e l o r i g e n d o e s t a : t l o d i f i c a c i 6 n ,

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8

I X BIBLIOCRAFIA

i A comp0sit.e curve of u l t r a s o n i c b i p a r i e t a l diameter for est imat ing of g s s t n c i o n a l age. R a d i o l o g y 122 (2 suppl hilarch 1977 .

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4 I;"urac"l;on Generatoy Datebook. Ex - Ar c o r p , 1980,

- 46 --

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T A B L A DE VALORES DEL '91 AGR'RMA ELECTRIC0 " I M W D B N C I M E T R O " e

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21 22

23

RESISTENCIAS ( ohms)

10 K

10 K a 2 K 12 K

12 K 1.5 K

1 2 K 12 K

120 K 120 K

3-3 K 5.6 X

270 X

6.8 K 100

6.8 X

100 K 1 K

lo K 10 K 12 K 1 K

3-0 K

C A P A C I T O R E S ( 4 f> .06

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