Resumen

En el presente trabajo se describe el diseño e implementación de un sistema mecánico de simulación de gasto para comprobar que la técnica de ultrasonido puede ser aplicada a la solución de la medición de flujo sanguíneo.

Las aplicaciones de un medidor de flujo sanguíneo son ampliamente reconocidas por los especialistas en la materia. Los cardiólogos reconocen que la medición de flujo sanguíneo durante el desarrollo de una intervención quirúrgica es uno de los parámetros más importantes a saber, sobretodo si se hace con un método no-invasivo. El método más adecuado para la realización de esta tarea es el ultrasonido que hace uso de un transductor piezoeléctrico generador y sensor de señales ultrasónicas y el posterior acondicionamiento y procesamiento electrónico de las señales de eco. El alcance de la presente tesis fue adaptar los transductores de ultrasonido T/R4016A2 con el objetivo de caracterizarlos de tal manera que las señales de eco dieran información acerca del flujo en una arteria de polietileno.

Primeramente se hizo un modelo para poder simular el gasto sanguíneo. Se investigó acerca de las funciones hidrodinámicas de la parte izquierda del corazón y sus periferias. De esta investigación se pudieron seleccionar los elementos que conformarían el modelo hidráulico: el tipo de bomba, tipo de válvula de regulación de flujo, los materiales para la construcción de la caja que contendría a la arteria de polietileno sumergida en un gel y cubiertos por una capa de silicón, que simularían la caja torácica y la piel respectivamente.

Los transductores T/R4016A fueron modelados conforme a sus características acústicas y eléctricas. Sus características acústicas: frecuencia de resonancia, presión acústica, atenuación en decibeles y ángulo de emisión lo que da como resultado la conformación de la onda acústica y su modelo matemático. Sus características eléctricas como circuito resonador RLC fueron usadas para acoplar impedancias y así diseñar los circuitos electrónicos de transmisión y recepción.

Posteriormente se trabajó en el acoplamiento de los transductores al silicón. El ángulo y distancia entre los transductores, emisor y receptor, es de vital importancia para localizar el punto focal en donde se desea sensar el flujo. Además de que acoplar impedancias acústicas no es una tarea fácil, ya que se necesita de un medio de transmisión con impedancia acústica similar al medio en exploración. La repetibilidad de los experimentos para la caracterización de los transductores depende de que estas condiciones críticas queden perfectamente controladas.

Una vez que se tuvieron todas las condiciones críticas controladas se procedió al acondicionamiento de las señales de eco. Se uso un diseño de acoplamiento con amplificadores operacionales, amplificadores de instrumentación y componentes de precisión. El acoplamiento fue analógico y tuvo como objetivos: amplificar la señal, filtrarla de ruidos, aislarla y ajustar su rango dinámico.

Se hizo el diseño y construcción de un flujómetro de turbina que serviría posteriormente para saber la cantidad de flujo que pasa por la simulación arteria. Este flujómetro fue calibrado volumétricamente para la validación de resultados.

Después de acondicionar las señales procedió la caracterización de los transductores ultrasónicos. Se hicieron pruebas para poder dibujar la curva gasto-cambio de fase. Estas pruebas se hicieron comparando los resultados del cambio de fase observados en el osciloscopio con los resultados obtenidos del flujómetro de turbina.

Esta tesis sólo puede ser consultada por miembros de la Comunidad Universitaria. (ir al índice de contenido)

Gutiérrez Corona, E. 2008. Modelo para simulación de flujo sanguíneo en pruebas de medición con ultrasonido. Tesis Licenciatura. Ingeniería Mecatrónica. Departamento de Computación, Electrónica y Mecatrónica, Escuela de Ingeniería y Ciencias, Universidad de las Américas Puebla. Junio. Derechos Reservados © 2008.