1) El documento describe los principios fundamentales de la medición y monitorización de variables físicas como la masa, energía, presión y electricidad en instrumentos médicos. 2) Explica conceptos como exactitud, precisión, unidades de medida, y diferentes formas de medir masa, energía, presión y señales eléctricas. 3) También cubre temas como procesamiento de señales, exploración pasiva y activa mediante sonido y electricidad usando diferentes técnicas como electrocardiografía y ecocardiografía.

1. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES
DE LOS INSTRUMENTOS DE
MONITORIZACION

2. PRINCIPIOS BÁSICOS
• Física es la ciencia de la materia y energía, y la interacción entre ambas
• Cuantitativa

3. EXACTITUD Y PRECISIÓN DE LAS MEDIDAS
• La masa y la energía se miden y se monitorizan
• La precisión que requiere un monitor clínico está determinada por el cambio más
pequeño en la variable que se mide que podría afectar la decisión clínica
• Un monitor puede ofrecer valores exactos y precisos en el intervalo normal, pero
puede presentar un sesgo o error de precisión en el intervalo de valores de interés
para emitir una decisión clínica

4. MEDIDA DE LA MASA
Medida
• Determinación de una cantidad física
Dimensión
• Es una Categoría o tipo especifico de cantidad fisica
como la masa, longitud, tiempo

5. Metro
• longitud
Segundo
• tiempo
Kilogramo
• Masa
Amperio
• Corriente
Grado
Kelvn
• temperatura
Las unidades son formas específicas de medir una dimensión determinada;
Existen siete unidades básicas

6. Equilibrio de fuerzas se aplica a modalidades de vigilancia
• PVC

7. MEDIDA DE LA ENERGÍA
La energía puede existir en muchas
formas diferentes. Incluso la
materia se relaciona con la energía,
lo que se define matemáticamente
por la famosa ecuación de Einstein…
E = mc2

8. Energía cinetica
• Energía del movimiento (EC= 1/”mv2)
• Temperatura
Energía acústica
• Onda de energía de presion que se transmite
Energía potencial
• Energía almacenada
La ley de la conservación de la energía:
la energía y la materia no se crean ni se destruyen, solo se transforman

9. PROCESAMIENTO DE SEÑALES Y TEORÍA DE LA
INFORMACIÓN
Harvey Cushing
En todos los casos serios o cuestionables se ha medido
primero el pulso del paciente, la presión arterial, su
frecuencia y nivel habituales en condiciones basales, deben
seguir midiéndose durante todo el proceso y las
observaciones deben guardarse en un gráfico. Solo en este
caso se puede tener alguna idea de las alteraciones
fisiológicas: si determinadas manipulaciones nos llevan a un
estado de shock, si hay una caída de presión arterial debido
a la pérdida de sangre, si el pulso es lento debido a
compresión, y así sucesivamente.

10. PROCESAMIENTO DE DATOS
• Cuando se amplifica una señal analógica se amplifican tanto el ruido de fondo
como la señal deseada.
• Filtros– eliminan el ruido fuera del rango de frecuencia--- mejoran la
capacidad de discernir la señal de interés

11. • Una forma de onda que originalmente se expresa como una amplitud frente
al tiempo se transforma en una trama de potencia frente a frecuencia. La
trama resultante, llamada espectro de potencia, es una forma común para
visualizar e interpretar algunos tipos de datos con forma de onda, como el
electroencefalograma (EEG)

12. MEDICIÓN DE LA PRESIÓN

13. • la presión:
• mmHg
• cmH2O
• libras por pulgada
cuadrada (psi)
• atmósferas (atm)

15. MEDICIÓN DINÁMICA DE LA PRESIÓN
(TRANSDUCTOR)
• La presión arterial sistólica, diastólica y media se obtienen de los valores de la
presión máxima, mínima y media durante el ciclo cardíaco.
• s la forma de onda en un eje vertical, es importante recordar que la presión
arterial no es una onda transversal (parecida a las olas marinas), sino una
onda longitudinal (parecida a las ondas sonoras o a un pulso transmitido a
través de un muelle en espiral

16. • Para minimizar el potencial de amplificación de la presión arterial real, los
tubos del sistema deben ser no distensibles (es decir, rígidos) y la masa total
del líquido en el sistema debe ser mínima, lo que se consigue con tubos de
pequeño diámetro y tan cortos como sea posible. En la mayoría de sistemas
clínicos la frecuencia de resonancia natural es de 10 a 15 Hz, muy superior a la
frecuencia primaria de la curva arterial (la frecuencia cardíaca es de 60-120
latidos/min o 1-2 Hz).

17. • la curva arterial no es una onda sinusoidal, sino que es una forma más compleja
y está compuesta por la suma de ondas sinusoidales de frecuencias que son
varios múltiplos de las frecuencias cardíacas, una serie de Fourier

18. MEDICIÓN DE LA PRESIÓN PROCESADA POR SEÑAL
(MONITOR DE LA PRESIÓN ARTERIAL NO INVASIVA)
• La presión sistólica puede estimarse notando el
retorno del pulso de flujo después de la oclusión de la
arteria braquial con un manguito. El retorno de flujo
puede detectarse:
• 1) por palpación simple de la arteria radial
• 2) escuchando con un dispositivo Doppler colocado
encima de la arteria radial
• 3) usando un pulsioxímetro

19. • Errores de la misma manera que en la auscultación
manual de los sonidos de Korotkoff
• los manguitos grandes o pequeños necesitan una presión
mayor o menor, respectivamente, para ocluir el flujo
arterial, y las arterias ateroescleróticas rígidas son
resistentes a la compresión.
• Movimientos del paciente o el cirujano que se apoyan
sobre el manguito del monitor de presión arterial pueden
producir oscilaciones en la presión del manguito

20. MEDICIÓN MEDIANTE SONIDO (ONDA DE PRESIÓN
LONGITUDINAL) PRINCIPIOS DEL SONIDO
• Las ondas sonoras son fluctuaciones pequeñas de presión, densidad y velocidad que
pueden propagarse a través de cualquier forma de materia: sólida, líquida o gaseosa. No
se puede propagar a través del vacío.
• el decibelio (dB): proporción logarítmica de la energía sonora de referencia para 20
micropascales (mPa) (o 0,0002 milibares), el umbral de la audición humana normal.
• Puede emplearse como método diagnóstico de dos maneras:
• Pasivo se estudian los sonidos que genera el paciente.
• Activo la energía acústica se transmite al paciente

21. Christian Johann Doppler
Cuando una fuente de sonido está acercándose al oyente, el tono aparente
aumenta y viceversa
La cantidad exacta del cambio de frecuencia depende de si se mueve el
oyente o la fuente del sonido
Puesto que los cambios de frecuencia de las ondas sinusales pueden medirse
con precisión, el principio de Doppler proporciona un método exacto para
medir la velocidad de los reflectores de sonido en movimiento. A las altas
frecuencias que suelen utilizarse (> 5 MHz), objetos tan pequeños como los
eritrocitos pueden dispersar suficientes sonidos para poder ser detectados

23. EXPLORACIÓN PASIVA MEDIANTE SONIDOS
(ESTETOSCOPIO)
• Las vibraciones, como las que se producen cuando se abren y se cierran las válvulas del corazón o
cuando se mueve el aire a través de las vías respiratorias, viajan por el cuerpo como ondas sonoras. Por
lo general, el sonido se conduce mejor y más rápidamente en los líquidos que en los gases. Los sonidos
de la respiración bronquial se oyen mejor cuando los bronquios están rodeados de tejido de
consolidación pulmonar. Cuando las ondas sonoras alcanzan una zona con cambio brusco de la
densidad (p. ej., la zona de unión entre un gas y un líquido), parte de la energía se refleja

24. • Nuestros oídos, todas estas frecuencias se propagan a la misma
velocidad, la velocidad del sonido.
• La velocidad del sonido es mucho más rápida en los líquidos que en
los gases
• la velocidad del sonido a través del agua a 15 °C es de 1.450 m/s.
• Sólidos: la velocidad del sonido varía mucho, desde 54 m/s en caucho
hasta 6.000 m/s en el granito. El sonido se refleja en interfases en las
que el producto de la densidad del tejido y la velocidad del sonido (ρ
× a) cambian repentinamente.

25. • En el cuerpo humano, los cambios más grandes en la impedancia
acústica tienen lugar en los límites entre el gas y el tejido: los
pulmones y el tubo digestivo. La reflexión del sonido hace así difícil
auscultar los tonos del corazón a través de un tórax enfisematoso,
lleno de aire.

26. • Los primeros intentos se realizaron colocando
directamente la oreja sobre él
• El estetoscopio utiliza un gran diafragma para
transmitir y concentrar la energía del sonido.
• La campana actúa como un amplificador y un
filtro de bajo paso para transmitir los ruidos
diastólicos de baja frecuencia.
• Los principios físicos del estetoscopio fueron
descritos por Rappaport y Sprague.

27. • Estetoscopios esofágico o precordial
tienen un valor adicional en la vigilancia
continua cuando no se dispone de
energía. Los límites físicos de la técnica
son las enfermedades de las vías
respiratorias (un hallazgo informativo
en sí mismo), la incapacidad para
colocar el dispositivo de forma
adecuada y la falta de datos
cuantificables.

28. EXPLORACIÓN ACTIVA MEDIANTE SONIDOS
(PERCUSIÓN, ECO, DOPPLER)
• La primera técnica de diagnóstico acústico activa fue la percusión de la pared
del tórax
• se basa en la transmisión y reflexión del sonido, la percusión es un método
completamente cualitativo y no permite localizar los cambios patológicos con
precisión. Los ultrasonidos modernos mejoran la percusión al utilizar ondas
sonoras de longitud de onda corta que detectan cuantitativamente su
reflexión (ecos). La longitud de onda del sonido limita la resolución espacial
de una exploración

29. • El uso de ultrasonidos en rango de frecuencias de megahercios (106 ciclos/s)
permite la resolución de objetos mucho más pequeños. La longitud de onda
de las ondas sonoras de 1-MHz en el tejido sólido es de aproximadamente 1,5
mm, mientras que la longitud de onda de un tono de 256 Hz (C media) en los
tejidos es de 5,7 m.

30. • Con el empleo de los transductores esofágicos, la ecocardiografía se ha convertido en una técnica de
monitorización intraoperatoria de uso generalizado. Las ondas sonoras en un rango de 2 a 10-MHz se
transmiten hacia el corazón en ráfagas cortas o pulsos. Después de cada pulso, el transductor escucha
pasivamente el eco que reflejan los distintos tejidos. La posibilidad de colocar el transductor en el
esófago es una ventaja, porque así el sonido no tiene que atravesar los espacios de aire o hueso en su
camino desde y hacia el corazón. La velocidad del sonido a través del corazón y los tejidos blandos que
lo rodean es casi constante, de 1.540 m/s. De esta manera, el tiempo transcurrido entre la transmisión y
la recepción del pulso proporciona la distancia a la estructura donde se refleja. La onda de sonido del
transductor se proyecta en haz estrecho de proyector, con lo que también se conoce la dirección exacta
de las estructuras reflejadas.

31. • El efecto Doppler se utiliza en ecocardiografía para determinar la presencia y el grado de regurgitación
valvular, convirtiendo la variación Doppler de las ondas sonoras reflejadas de los eritrocitos en colores
(v. apéndice 44-7). Se ha estimado el gasto cardíaco también a partir de la velocidad de la sangre en la
aorta torácica descendente mediante una técnica Doppler. Estos dispositivos estiman el flujo de la
sangre en la aorta descendente e ignoran el flujo en la cabeza y los brazos. Calibran el flujo aórtico
descendente para el gasto cardíaco asumiendo una relación proporcional constante entre los dos flujos

32. MEDICIÓN MEDIANTE ELECTRICIDAD (ONDA TRANSVERSA)
• Nuestros transductores emplean energía eléctrica como potencia
• Las ondas electromagnéticas, (luz) son ondas transversales= los vectores
de la electricidad y el campo magnético se orientan perpendicularmente
a la dirección de la propagación de la onda
Principios de la
electricidad
• La electricidad : manifestación de Carga, puede ser negativa y positiva o
neutra
• Cargas iguales – repelen, opuestas se atraen
• Los dispositivos de corriente pueden fluir en una dirección de corriente
continua (CC) y alternar hacia delante y hacia atrás en los dispositivos de
corriente alterna (CA).
Electricidad estática

33. • Batería es una célula química que produce una diferencia de
potencial entre dos electrodo: -fuerza electromotriz (FEM). La
resistencia se opone al flujo de electricidad, de forma análoga a la
resistencia en las tuberías de agua.
• Cuando se aprieta el botón de carga de un desfibrilador, este tipo de
circuito se activa para cargar un condensador hasta el nivel deseado.
Para un condensador grande se necesitará más tiempo. Por eso, se
tarda más en cargar un desfibrilador a 200 J que a 50 J.
Corriente
continua
• En un circuito de CA, la corriente y el voltaje fluctúan rápidamente.
Hay muchas diferencias importantes entre la potencia de la CA y de la
CC
• La amplitud de un voltaje que fluctúa se halla calculando su raíz
cuadrada media (RCM)
• La corriente en un sistema de CA está cambiando constantemente y
se mide como un valor de RCM.
Corriente alterna

34. EXPLORACIÓN ELÉCTRICA PASIVA (ELECTROCARDIOGRAFÍA,
ELECTROENCEFALOGRAFÍA)
• Los potenciales eléctricos en las superficies biológicas son demasiado pequeños para observarlos
directamente y deben amplificarse y procesarse antes de ser visualizados. Los potenciales de ECG en la
piel se hallan en un rango de 1-mV, y los potenciales de EEG están cerca de 0,1 mV.
• El corazón genera una señal eléctrica como resultado de la despolarización y
repolarización sincrónicas de múltiples células. Los potenciales eléctricos
generados por el corazón son medidos por dos electrodos cutáneos, A y B.

35. • El espectro de potencia del EEG facilita un diagnóstico rápido de asimetrías
del hemisferio y cambios de la frecuencia que acompañan tanto a la anestesia
profunda como a la hipoxia cerebral.
Densidad biespectral :determina niveles de correlación entre varios
componentes de la frecuencia en el espectro de potencia
proporción entre la ráfaga y la supresión: es el porcentaje de tiempo
durante el que la amplitud del EEG es inferior a +5 mV.

36. EXPLORACIÓN ELÉCTRICA ACTIVA
(MONITORIZACIÓN DEL BLOQUEO NEUROMUSCULAR, POTENCIALES EVOCADOS SOMATOSENSITIVOS)
• Pulso de corriente de 0,2 a 0,3 ms para despolarizar un nervio motor se
consigue una contracción muscular
• Monitores de potenciales evocados
• determinar el estado de varias partes del sistema nervioso sensitivo midiendo la
respuesta del sistema nervioso central a un pequeño estímulo sensitivo.
• La amplitud de la respuesta evocada a nivel de la piel es - 1 mV (potenciales
corticales acústicos)

37. • Promedio del conjunto: se calcula la media de las respuestas a cientos (o
miles) de estímulos

38. MEDICIÓN MEDIANTE LA ENERGÍA DE LA LUZ
PRINCIPIOS DE LA LUZ
• Luz: radiación electromagnética en el rango visible.
• Toda sustancia con una temperatura por encima del cero absoluto emite una
radiación electromagnética (radiación del cuerpo negro).
• Esta radiación se caracteriza por una frecuencia y longitud de onda que se relacionan
con la velocidad de la luz

39. • La energía o temperatura altas se asocian con altas frecuencias y longitudes
de onda cortas, como las de los rayos gama y los rayos X.
• Ondas electromagnéticas y ondas sonoras:
• Las ondas sonoras solo pueden propagarse a través de la materia, mientras que
las ondas electromagnéticas se propagan a través del vacío sin atenuación. La
velocidad de la luz es cerca de 1 millón de veces más rápida que la velocidad del
sonido en el aire a nivel del mar

40. • Si un observador se está moviendo respecto de una fuente de sonido, la
medida de la velocidad del sonido depende del propio movimiento del
observador, pero la velocidad de la luz es la misma para cualquier observador
y cualquier marco de referencia. Esta declaración es una premisa básica de la
«teoría especial de la relatividad» de Einstein.
• La luz representa una forma de energía que, al atravesar la materia, puede
reflejarse, transmitirse o absorberse

41. LA LUZ COMO HERRAMIENTA MULTIFUNCIONAL: LEY
DE BEER-LAMBERT
• Espectrofotometría La absorción relativa o reflexión de la luz
a diferentes longitudes de onda se usa en varios monitores para
estimar las concentraciones de las sustancias disueltas.
• ley de absorción de Beer-Lambert, si una intensidad conocida de luz
ilumina una cámara de dimensiones conocidas, puede determinarse la
concentración de la sustancia disuelta

42. • la luz roja y la luz infrarroja (longitud de onda de 0,6 a 1 mm)
• La luz roja y la luz infrarroja pueden penetrar en el tejido blando y pueden
usarse para medir las concentraciones de los tipos de hemoglobina in vivo
• La luz infrarroja solo es absorbida por pequeñas moléculas si están unidas y
son asimétricas (nitrógeno, el oxígeno y el helio no pueden ser medidos con
luz infrarroja)

44. MONITORES DE ABSORBANCIA SIMPLES
(CAPNÓMETRO, ANALIZADOR DE GAS ANESTÉSICO)
• Los capnómetros, los capnógrafos y los analizadores de gas anestésico usan la
ley de absorción de Beer-Lambert para analizar los componentes de la
corriente del gas respiratorio.
• Los capnómetros miden y muestran solo valores puntuales de la presión
parcial de CO2 (Pco2),

45. CORRIENTE PRINCIPAL
CO2 que se mide directamente durante la
inspiración y la espiración.
V: tiempo de respuesta rápido, sin problema con
la obstrucción
I:dispositivo de medida de infrarrojos pesado,
caro y no existen dispositivos que puedan medir
gases anestésicos como el CO2
CORRIENTE LATERAL
tubo de muestreo de pequeño calibre se une a
la vía respiratoria cerca del tubo endotraqueal, y
se aspiran las muestras de 200 a 400 ml/min
dentro de la cámara de medición
V:el tubo de ensayo es ligero y el dispositivo
puede utilizarse tanto para medir el CO2 como
los gases anestésicos.
D: tiempo de respuesta y la posibilidad de que
se obstruya el tubo de aspiración

46. MONITORES DE ABSORBANCIA PROCESADA
(PULSIOXÍMETRO)
• Los oxímetros usan las medidas de la absorbancia de la luz para determinar la
concentración de varios tipos de Hb
• Adulto HbO2, Hb reducida, metahemoglobina (metHb) y
carboxihemoglobina (COHb).

47. • Curvas de extinción de hemoglobina.
• -La carboxihemoglobina (HbCO) y la
oxihemoglobina (HbO2) absorben a 660
nm, ambas se leen como saturación de
oxígeno (Sao2).
• la metahemoglobina (metHb) y la
hemoglobina (Hb) reducida comparten
la absorción a 660 nm e interfieren en
la medida de Sao2 correcta

48. DISEÑO BÁSICO DE LOS PULSIOXÍMETROS
• No invasivos miden la luz roja e infrarroja transmitida y reflejada y reflejada
atraves de un lecho de tejido.
• El pulsioxímetro cuenta los efectos de la absorción de la luz por el tejido y la
sangre venosa asumiendo que solo la sangre arterial tiene pulso.

49. MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA
PRINCIPIOS DE LA TEMPERATURA
• La materia en movimiento contiene energía.
• Esta energía cinética de las moléculas y los átomos se describe como
temperatura. Cuando todo el movimiento molecular cesa, la sustancia está en
el cero absoluto (−273 °C)

50. • Calor específico de esta sustancia: . La cantidad de calor necesaria para elevar
la temperatura de 1 g de una sustancia dada 1 °C
• Caloría: cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de 1 g de agua
desde 14,5 hasta 15,5 °C (4,184 J de energía)

51. MONITORES DE TEMPERATURA (TERMÓMETRO,
TERMISTOR, TERMOPILO, CRISTAL LÍQUIDO)
• 1) las que se basan en la expansión de un material cuando se aumenta la
temperatura
• 2) las que se basan en los cambios de las propiedades eléctricas con la
temperatura
• 3) las que se basan en las propiedades ópticas de un material.

52. Termómetros de mercurio
Termómetros de resistencia, termisores y termopares
Dispositivos en estado sólido, capaces
de responder rápidamente a los
cambios de temperatura