Equipo de Litotripcia

Equipo de Litotripcia

Contenido

Introducción        3

Objetivos        4

Marco teórico        5

Propiedad óptica de las elipses        5

Onda de choque        5

Cavitación        7

Explicación técnica        8

Litotriptor        8

Cuestionario        11

Aporte Personal        13

Conclusión        14

Bibliografía        15

Introducción

En el presente trabajo se estudiará la aplicación de la física en el área de la Electromedicina, este es un campo muy amplio en que sin ser fácilmente visible se utiliza diferentes temas matemáticos y físicos para la creación de diferentes equipos médicos.

A continuación, se hablará sobre las secciones cónicas, cavitación y flujos ya que ayudan de manera primordial en la óptica. Además de la utilidad de la física y el cálculo en la medicina o electromedicina ya que se utiliza para la desintegración de cálculos renales. Para esto se utiliza un equipo llamado "litotriptor", usando un reflector elíptico para que concentre las ondas de choque producidas por un generador de ondas.

Este es un equipo poco conocido ya que actualmente solo lo poseen las instituciones privadas y solo una institución pública por lo tanto es un tratamiento dado para casos donde la condición del paciente no sea tan grave, en caso contrario se pasa a las personas a la sala de operaciones tomando en cuenta aspectos como la peligrosidad de las piedras, su tamaño o que vía puedan estar obstruyendo. Por lo tanto, se deben de presentar a tiempo para que el urólogo determine si es un candidato para utilizar el litotriptor para la desintegración de estas.

Es de mucha importancia para los futuros ingenieros conocer las distintas aplicaciones de las matemáticas en nuestros campos profesionales, ya que en cualquier momento podrían ser de utilidad. Más adelante los conceptos a desarrollar en este trabajo van a ser de utilidad para resolver el problema que se propone y así dar una calibración adecuada del litotriptor midiendo las ondas de choque que produce.

Objetivos

Objetivo general

• Determinar la aplicación de la cavitación y las ondas en la medicina por medio del uso de los equipos de litotripcia.

Objetivos específicos

• Analizar la importancia de las ondas de choque en la eliminación de los cálculos renales.
• Demostrar mediante un modelo el funcionamiento y la aplicación de las ondas en los equipos de litotripcia.
• Identificar qué tipo de ondas se utilizan en el litotriptor.
• Explicar que es el tratamiento de litrotripcia.
• Definir conceptos como cavitación, ondas, propiedad óptica de las elipses.  

Marco teórico

Propiedad óptica de las elipses

Esta cualidad consiste en que cualquier onda que salga de un foco será reflejada por la curva interna de la elipse y llegara al otro foco. Esta propiedad está basada en que la distancia de un punto de la elipse a un punto fijo, foco, siempre es constante.

De esta propiedad es que se desprende la técnica médica introducida a mediados de la década pasada para el tratamiento de los cálculos se llama litotripcia.

Onda de choque

Es una onda de presión que se genera de forma muy rápida con una fase de presión positiva, seguido de una fase de presión negativa. La fase negativa de la onda de choque se define como la responsable de producir el fenómeno de cavitación necesario para generar la mayoría de respuestas biológicas.

Si no hay fase negativa no se considera una onda de choque con fines terapéuticos. Esto se consigue por el sistema radial el cual genera una señal radial que se expande en forma de abanico.

[pic 1]

Onda de Choque radial

El principio físico de la utilización y propagación de ondas de choque en la litotripcia, donde se generan entre 2.500 a 4000 ondas en poco más de 40 minutos, se basa en la impedancia acústica la cual es la resistencia que opone un medio a las ondas que se propagan en este y en que virtualmente no existe una diferencia entre la impedancia del agua y la del tejido humano; 1477,08 y 1425,9 Pa·s/m respectivamente. Durante la interfase tejido-cálculo, la reflexión de las ondas de choque en el medio elipsoide hace que la fuerza tensional (fuerza que se aplica hacia fuera del cuerpo y logra que se expanda) exceda la fuerza de cohesión (fuerzas de carácter atractivo) que mantiene unido el sólido por lo que se inicia una ruptura mecánica del mismo.

En el sistema electromagnético la onda de choque se genera por una descarga eléctrica a nivel de un generador de onda que se encuentran en el foco 1 para rebotar en la elipse y finalmente llegar al foco 2 donde se posiciona el riñón afectado. Importante destacar que estas ondas son más controlables y reproducibles; además, se puede lograr un punto focal pequeño con densidades de energía elevadas, lo que aumenta la efectividad y disminuye el desgaste de los electrodos.

[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

1: Foco 1   2: Elipse   3: Foco 2

Cavitación

Fenómeno físico en el que un fluido pasa en zonas localizadas, por cambios de presión produciendo burbujas de vapor. Se produce tras la fase negativa de choque y no es necesaria una alta energía para producir una respuesta mediante la cavitación.

La presión negativa de la onda inicial produce el crecimiento de burbujas en sitios de nucleación o en este caso donde se encuentran los cálculos renales, por formación de gas libre bajo fuerzas de tensión.

Estas burbujas crecen por incorporación de vapor de agua en forma rápida (milisegundos) y luego colapsan en forma brusca, liberando calor, energía sonora y energía cinética, creando así sitios de cavitación.

La cavitación y la fragmentación de los cálculos renales puede ser incrementada aumentando el voltaje, la cantidad de disparos o ambos, pero se generarán fragmentos más grandes por lo que muchas veces conviene utilizar menores potencias para reducir el tamaño de los fragmentos y evitar traumatismos.

Explicación técnica

Litotriptor

Es un equipo médico extracorpóreo que permite localizar y visualizar por medio de rayos X y pulverizar con ondas de choque  los cálculos renales en las vías urinarias, los cuales se eliminan vía urinaria minimizando la necesidad de una cirugía.  

El litotriptor funciona colocando un medio elipsoide lleno de agua pegado al cuerpo del paciente, en el primer foco se pone un generador de ondas ubicado dentro de una cámara de agua, estas ondas de choque son concentradas por un reflector elíptico que las dirige hacia el segundo foco, donde se encuentra el riñón ahí impactan en forma directa sobre el cálculo, sin causar daño al riñón u órganos cercanos y así en determinado tiempo los cálculos se desintegran. Las  ondas de choque poseen un pulso de compresión de hasta 150 MPa (megapascal), seguido de un pulso de tensión con amplitud de hasta 30 MPa (megapascal).

Tabla 1. Total de casos según superficie y densidad[pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10]

De los 163 pacientes comprendidos en el estudio se encontraron 83 con cálculos de hasta 2cm2 y 80 entre 2 y 4 cm2.

En general predominó la densidad entre 800 y 1 200 g/cm3, seguida de la de entre 400 y 800 g/cm3. Los cálculos de hasta 400 g/cm3 fueron poco frecuentes.

Al ser los de mayor densidad los más frecuentes se determina que las fuerzas de cohesión existentes también son mayores por lo tanto se necesita aumentar la cantidad de ondas de choque que a su vez generara más cavitación, siempre teniendo en cuenta de no sobrepasar los límites de potencia para así evitar traumatismos al riñón.

Tabla 2. Total de casos, ondas de choque, sesiones y energía.

[pic 11]

Se sabe que en algunos casos conforme la densidad de los cálculos aumenta se necesita de una mayor energía y cantidad de ondas en cada sesión de litotripcia debido a que es más difícil de romper las fuerzas de cohesión existentes en el cálculo. Para esto es importante tomar en cuenta los voltajes recomendados en cada equipo esto por la relación existente entre potencias, las cuales aumentan, cuando se eleva el voltaje. La recomendable es utilizar menor potencia pero de forma constante para reducir el tamaño de los fragmentos de los cálculos.

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