INSTRUMENTACION MÉDICA
PASÓ 4 GRUPO: 299016_2
AMIN GONZALEZ GARCIA CODIGO: 7.730.707
TUTOR: DIEGO FERNANDO NAVA
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD
NEIVA NOVIEMBRE DE 2017
INTRODUCCION
En este trabajo se hará uso de referencias expuestas en el aula para la fase 4 de instrumentación médica, para lo cual se diseñara la programación adecuada siguiendo la lógica de funcionamiento de este equipo de electrocirugía, esta programación para nuestro caso fue realizada en Niple y desde allí hemos gener ado el archivo asembler requerido en la guía, la estructura de esta programación se basa básicamente en la visualización de las distintas señales emitidas por los modos de trabajo del mencionado equipo. Para empezar trazaremos algunos objetivos para la realización de este trabajo colaborativo que con la ayuda de cada uno de los integrantes se llevaran a cabo; a continuación realizaremos una breve descripción de los componentes a utilizar en la simulación en proteus, pasaremos luego a hacer una breve descripción sobre lo que es un equipo de electrocirugia y las funciones en el campo. Realizado esto haremos la respectiva explicación del circuito hecho en proteus. En la primera grafica encontraremos una gráfica del circuito general en el cual se identificaran los dispositivos importantes que hacen posible su funcionamiento, en la segunda grafica visualizaremos el circuito en modo 0 o stan by, las gráficas siguientes mostraran los 5 modos en los que trabaja este equipo y donde encontraremos las distintas señales de acuerdo al modo escogido. Para terminar anexaremos el lenguaje asembler requerido y concluiremos sobre este trabajo.
El circuito completo de una unidad de electrocirugía (Figura 1) está compuesto por el generador, un electrodo activo, el paciente, y un electrodo de retorno del paciente. El tejido del paciente genera una impedancia y los electrones al vencerla generan calor. Generador electroquirúrgico de radio frecuencia: Es la fuente de la corriente de electrones y el voltaje. Es un generador de alta potencia y alta frecuencia. Electrodo activo: Tiene un área de sección transversal muy pequeña. Está diseñado en forma de herramienta para que pueda ser manipulado por el cirujano. Electrodo de retorno del paciente: Su función es remover corrientes desde el paciente de manera segura. El calor debe ser disipado por el tamaño y la conductividad del electrodo. Generalmente es una superficie metálica pero actualmente se está reemplazando por un electrodo adhesivo desechable.
La frecuencia de estos dispositivos varía entre los 0.2MHz y los 3.3MHz (Figura 1), en comparación con los 60Hz de frecuencia que posee la electricidad normal con la que funcionan los aparatos eléctricos. En el espectro electromagnético, las ondas de radio tienen una frecuencia de 300kHz a 3MHz.
El paso de corriente a través del cuerpo es altamente riesgoso, ya que la fibrilación ventricular se puede dar con corrientes de 50 a 500mA y frecuencias de 50 a 60Hz. Sin embargo, en el rango de las radiofrecuencias, el sistema nervioso y muscular es menos sensible al flujo de la corriente, por lo que la utilización de electrocirugía es de gran utilidad ya que se pueden crear lesiones localizadas en el tejido de acuerdo con las necesidades médicas sin crear un shock eléctrico. Principios Físicos Los equipos de electrocirugía se aprovechan del calor generado por la disipación de la corriente, de manera que pueda ser utilizado para fines terapéuticos o de tratamiento clínico. El calor es simplemente energía en movimiento. El calentamiento del tejido con radiofrecuencia se puede dar por medio de dos mecanismos: calentamiento ohmnico o calentamiento dieléctrico. El calentamiento óhmnico, producido a menos de 500MHz incrementa el movimiento traslacional de las partículas. El calentamiento dieléctrico producido a más de 500MHz incrementa el movimiento vibratorio y rotacional de las partículas. Cuando un campo eléctrico es aplicado sobre la materia, los dipolos absorben parte de la energía del campo. El calentamiento óhmnico es el mecanismo utilizado por los dispositivos de electrocirugía y el calentamiento dieléctrico es el utilizado por el láser y hornos microondas. Se debe tener presente que la corriente que fluye en uno de los electrodos debe ser igual a la corriente que fluye en el otro electrodo. Por lo tanto debido a que el electrodo activo tiene un área de sección transversal muy pequeña, la densidad de corriente es muy alta. Debido a la diferencia de densidad de corriente entre los dos electrodos, el tejido en contacto con el electrodo de dispersión se calienta lentamente mientras que el que está en contacto con el electrodo activo se calienta hasta destruirse.
El calentamiento del tejido se genera por la potencia disipada en el tejido que se puede expresar como: = ρ ℎ − 3 /2
Durante el procedimiento de electrocirugía la corriente de alta frecuencia fluye a través de una sonda o electrodo activo manipulado por el cirujano y llega a una “tierra” hecha a partir de un elemento dispersivo, electrodo de dispersión, que se encuentra en contacto con el paciente o vuelve al instrumento quirúrgico como se verá más adelante dependiendo del tipo de electrodos utilizados. La potencia del instrumento se disipa en forma de calor en el tejido, en el sitio cercano a la punta del electrodo activo, con un radio de aplicación de máximo 1 cm. La corriente de radiofrecuencia viaja a través del cuerpo por los diferentes iones intra y extracelulares que se mueven de acuerdo con el campo eléctrico producido por la radiofrecuencia. Los iones encuentran resistencia a lo largo del camino y se colisionan con otras moléculas generando calor. Si se asume un tejido homogéneo, se puede determinar el incremento de la temperatura a nivel local mediante la ecuación:
/2 ( ) ó . (/3). í í (//°)
/2 ( ) ó . (/3). í í (//°)
Ventajas Ahorro de tiempo. Ausencia de sangrado, lo cual constituye una herramienta de significativa importancia ya que muchas de las complicaciones en las intervenciones quirúrgicas se pueden dar por infecciones por las gasas utilizadas para controlar el sangrado. Además, esta ausencia de sangrado puede facilitar la visibilidad del médico mejorando la intervención. Asegura una buena asepsia y elimina las posibilidades de transferir una infección desde un tejido enfermo a un tejido normal. La curación de las heridas toma casi el mismo tiempo que las hechas con un escalpelo.
DESVENTAJAS. En general, las complicaciones en a la electrocirugía son causadas principalmente por las corrientes estacionarias, que transfieren energía de forma no controlada, sin embargo, si se tiene un buen control del equipo, no debe existir este tipo de riesgos. A pesar de esto, existen otro tipo de desventajas de esta técnica, las cuales se presentan a continuación. Estudios a través de los años han demostrado que el humo proveniente de la electrocirugía contiene una gran cantidad de sustancias tóxicas químicas que son carcinogénicas. Además, este humo contiene detritos celulares que pueden afectar tanto al médico como al paciente. Es por esta razón que se requiere el uso de extractores de humo especializados, pero esto no evita que los químicos generados al interior de la cavidad peritoneal sean absorbidos en la circulación sistémica del paciente, lo cual se ha evidenciado por el gran incremento de carboxyhemoglobina y metahemoglobina circulante después de este tipo de intervenciones. Además, este humo puede también afectar la visibilidad del médico.
DIAGRAMA DE BLOQUE GENERAL DE UN SISTEMA DE ELECTROCIRUGIA.
COMPONENTES A UTILIZAR. PIC 16F877A:
Descripcion de puertos: Descripción de los puertos:
Puerto A: Puerto de e/s de 6 pines RA0 è RA0 y AN0 RA1 è RA1 y AN1 RA2 è RA2, AN2 y VrefRA3 è RA3, AN3 y Vref+ RA4 è RA4 (Salida en colector abierto) y T0CKI(Entrada de reloj delmodulo Timer0) RA5 è RA5, AN4 y SS (Selección esclavo para el puerto serie síncrono) Puerto B:
Puerto e/s 8 pines Resistencias pull-up programables RB0 è Interrupción externa RB4-7 è Interrupción por cambio de flanco
RB5-RB7 y RB3 è programación y debugger in circuit Puerto C: Puerto e/s de 8 pines RC0 è RC0, T1OSO (Timer1 salida oscilador) y T1CKI (Entrada de relojdel modulo Timer1). RC1-RC2 è PWM/COMP/CAPT RC1 è T1OSI (entrada osc timer1) RC3-4 è IIC RC3-5 è SPI RC6-7 è USARTPuerto D: Puerto e/s de 8 pines Bus de datos en PPS (Puerto paralelo esclavo) Puerto E: Puerto de e/s de 3 pines RE0 è RE0 y AN5 y Read de PPS RE1 è RE1 y AN6 y Write de PPS RE2 è RE2 y AN7 y CS de PPS Dispositivos periféricos: Timer0: Temporizador-contador de 8 bits con preescaler de 8 bits Timer1: Temporizador-contador de 16 bits con preescaler que puedeincrementarse en modo sleep de forma externa por un cristal/clock. Timer2: Temporizador-contador de 8 bits con preescaler ypostescaler. Dos módulos de Captura, Comparación, PWM (Modulación deAnchura de pulsos).
Conversor A/D de 10 bits. Puerto Serie Síncrono Master (MSSP) con SPI e I2 C (Master/Slave). USART/SCI (Universal Synchronous Asynchronous ReceiverTransmitter) con 9 bit. Puerta Paralela Esclava (PSP) solo en encapsulados con 4 0 pines.
(MCLR / Vpp): Es una pata de múltiples aplicaciones, es la entrada deReset (master clear) si está a nivel bajo y también es la habilitación de latensión de programación cuando se está programando el dispositivo.Cuando su tensión es la de VDD el PIC funciona normalmente. EL RESET: EL PIC16F877 posee internamente un circuito temporizadorconectado al pin de reset que funciona cuando se da alimentación almicro, se puede entonces conectar el pin de MCLR a la fuente de alimentación. Esto hace que al encender el sistema el microcontroladorquede en estado de reset por un tiempo mientras se estabilizan todas lasseñales del circuito (lo cual es bastante bueno, por eso siempre lausaremos...), Además de que nos puede servir por si el micro en algúnmomento no nos responde nunca esta demás aquí muestro elconexionado del botón que hará dicha función. Optoacoplador: Separa eléctricamente al microcontrolador del resto de l circuito, para protegerlo de posibles cortocircuitos. Se puede utilizar el circuito integrado 4N26.
Puente H: Circuito de salida, basado en cuatro transistores MOSFET, conectados en puente, tal como lo muestra la figura 120, en donde los transistores son MOSFET de enriquecimiento, canal P para 1 y 4 y canal N para 2 y 3. Los transistores se activan al mismo tiempo por parejas, 1/3 o 2/4, de acuerdo con las tensiones aplicadas a los terminales de entrada (puertas o Gate) para lograr una determinada onda a la salida.
Fuente de alimentación: Entrega +5V para el microcontrolador, +12V a los circuitos intermedios y +170V para el amplificador de salida.
Otros componentes comunes como, diodos 1n4001, cristal de cuarzo, resistencias, condensadores, pantalla lcd, pulsadores.
SIMULACION EN PROTEUS.
Para este circuito hemos utilizado el pic 16f877a con el fin de poder visualizar distintos tipos de modos para visualizar la onda deseada en un display. Hemos colocado tres pulsadores notados de color azul, el primero tiene como función elegir el modo de trabajo de generación de onda, este viene diseñado con cinco modos que más adelante visualizaremos. El segundo pulsador es el encargado de aceptar el modo escogido y de esta manera se pueda visualizar la onda, el tercer pulsador nos indica el reset para pasar a modo 0 o a otro modo que el usuario quiera..
El circuito tiene una etapa de control, una de potencia, el electrodo se fijaría en la parte del puente H, la idea de los 4 modos de operación es la generación de distintos pulsos en los cuales el voltaje seria variado y de esta manera el electrodo podrá funcionar reguladamente.
E s ta g rafica la as ociamos con la G eneración de puls os ais lados pos itivos . Modo de trabajo 2. Después de visualizar el modo 1 y queremos ir al modo siguiente solo damos reset e inmediatamente podemos oprimir de nuevo el modo que queramos, en este caso el 2 como lo visualizamos en la siguiente figura.
De esta manera empezamos la simulación. En la siguiente imagen se muestra el circuito en stam by, es decir en modo 0. No se identifica ninguna onda ya que no se le ha ingresado el modo en el que queremos que trabaje.
Modo de trabajo 3. Después de visualizar el modo 1 y queremos ir al modo siguiente solo damos reset e inmediatamente podemos oprimir de nuevo el modo que queramos, en este caso el 2 como lo visualizamos en la siguiente figura.
