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Equipos de Gastroenterología

Ingeniería Biomédica

26/10/2010

El aparato digestivo

• Tubo de 11 metros de largo, desde la boca hasta el ano.

– Cavidad bucal

– Esófago

– Estómago

– Intestino delgado

– Intestino Grueso

• Glándulas anejas

– Glándulas salivales

– Hígado

– Páncreas

– Glándulas gástricas

– Glándulas intestinales

Corazón

Hígado

Glándulas salivales

Páncreas

Hígado

Heces

Boca

Esófago

Estómago

Intestino delgado

Intestino grueso

Recto

Ano

Comida agua

Digestión

Secreción

Absorción

Función digestiva: Obtención de nutrientes a partir de los alimentos

Actividad motora

Sirve para reducir el tamaño de las partículas de alimento y mezclarlo con la saliva para facilitar la deglución

1. Masticación

Transporte y mezcla de los alimentos en el tubo digestivo

Conjunto de movimientos complejos que llevan el bolo hacia el esófago y evitan su paso a vias respiratorias. Tiene una fase voluntaria y fase involuntaria

2. Deglución

Vìas respiratorias

Esófago

3. Peristaltismo en el esófago (fase involuntaria)

Activid

ad

motora

Estructura de la pared del tubo digestivo

Esófago

• Tubo muscular de unos 30 cm que comunica la faringe con el estómago.

• Desciende por detrás de la tráquea y del corazón

• Atraviesa el diafragma por el hiato esofágico

• Tiene dos esfínteres, uno superior y otro inferior

Esófago: Histología

• Capa mucosa: epitelio plano pluriestratificado no queratinizado.

• Capa submucosa: tejido conjuntivo

• Capa muscular: cálulas musculares lisas perimetrales y longitudinales, responsables de movimientos peristálticos

• Capa adventicia de tejido conjuntivo

Estómago

• Parte dilatada del tubo digestivo donde se completa la digestión mecánica y continúa la digestión química.

• El bolo alimenticio se transforma en una papilla llamada quimo

• El esfinter pilórico regula el vaciado gástrico

Estómago: histología

Intestino delgado

• Ocurre la mayor parte de la digestión enzimática y casi toda la absorción.

• Es un tubo arrollado, de unos siete metros de longitud y de algo más de dos centímetros y medio de diámetro.

• El intestino delgado se subdivide en duodeno, yeyunoe íleon, que se continúa con el intestino grueso por medio de la válvula ileocecal.

Intestino delgado: histología

Absorción: intestino delgado

• Paso de sustancias desde el tubo digestivo hacia la sangre y la linfa.

• Diariamente se absorben 9 litros de agua que contienen 500 g de nutrientes.

• Los nutrientes penetran en los capilares sanguíneos y confluyen en la vena porta, que los lleva al hígado.

• Las grasas penetran en los vasos quilíferos y pasan a la red linfática

• Las vellosidades y microvellosidades intestinales proporcionan una superficie de absorción de 300 m2

Intestino grueso

• 1,5 m de longitud y 6,5 cm de diámetro

• En él se produce absorción de agua e iones inorgánicos, y formación y eliminación de heces fecales

• Contiene abundante flora bacteriana que fermenta residuos no digeridos, y sintetiza vitaminas K y B

Regulación del proceso digestivo

• Regulación nerviosa mediante el sistema nervioso entérico. Regula la actividad del músculo liso y de las glándulas que segregan en él.

• Fibras nerviosas simpáticas y parasimpáticas activa o inhiben la función digestiva.

• Regulación hormonal mediante hormonas tisulares: gastrina (estómago), secretina y colecistoquinina(intestino delgado)

¿Para qué sirve la actividad motora?

•progreso del alimento a lo largo del tubo

•almacenamiento del contenido

•trituración

•mezcla

•exposición del contenido para la absorción.

Control de la motilidad

• Sistema autónomo jerárquico

• Intervienen:

– Sistema Nervioso Central (SNC)

– Sistema Nervioso Entérico (SNE)

– Péptidos Hormonales

Control de la motilidad

• Primer nivel: Control miógeno

– Actividad eléctrica intrínseca de las células musculares lisas.

– Está determinado por el ritmo eléctrico basal.

• Segundo nivel: Control neurógeno

– Neuronas del plexo mentérico y SNC.

• Tercer nivel: Control Hormonal

– Endócrino y parácrino

Control Miógeno• Ritmo eléctrico basal

– Músculo liso intrínsecamente activo.

– Ciclo lento de actividad eléctrica continua.

– Se generan en diferentes grupos celulares a lo largo del tubo digestivo

– Se propaga a través de zonas de contacto intercelular de menor resistencia eléctrica.

Control Miógeno

Frecuencia REB

Esófago No se registran

Estómago proximal No se registran

Estómago distal 3 ondas por minuto

Duodeno 11 ondas por minuto

Íleon 8 ondas por minuto

Colon 3-6 ondas por minuto

Control Neurógeno

• Generación de potenciales de acción mediante neurotrasmisores que liberan las neuronas del SNE.

• Dos niveles:

– Superior: SNC

– Local: SNE

Control Neurógeno

• Sistema nervioso entérico

– Cerebro digestivo

– Controla la motilidad a través de programas que determinan los distintos patrones motores.

– Comportamiento equivalente al del cerebro

– Organizado en plexos

• Plexo mientérico

• Plexo submucoso

Control Neurógeno• Tipos de neuronas del SNE

Control de la motilidad

Ejemplo: Ondas peristálticas

• Ondas de contracción de la musculatura lisa.

• Empujan el bolo hacia el estómago.

Esófago

Peristáltasis

• Normal: – Aumento de presión de al menos 30mmHg a 5 cm y

10 cm del LES.– Velocidad de tránsito menor a 8 cm/s

• Simultaneo– Aumento de presión de al menos 30mmHg a 5 cm y

10 cm del LES.– Velocidad de tránsito mayor a 8 cm/s

• Inefectiva– Aumento de presión no alcanza 30mmHg a 5 cm y 10

cm del LES.

Estudios Motilidad Esofágica

• Manometría esofágica

• pHmetría esofágica

• Impedianciometría

• Métodos isotópicos

Manometría esofágica

• Registro simultáneo y a distintos niveles de las variaciones de presión que se producen en la luz esofágica.

• Dos opciones:

– Sistemas con bomba de infusión hidroneumocapilar. (Convencional.)

– Sistema con microtransductores incorporados a la sonda

Sistema convencional

Sistema convencional

Sistema convencional

Sondas

Sondas

Manometría convencional

• Ventajas– Precio

• Sondas baratas

– Versatilidad• Diferentes sondas para diferentes estudios

– Estabilidad a cambios de temperatura

• Desventajas– Fidelidad del registro determinada por

distensibilidad del sistema, dímetro exterior del catéter, flujo de perfusión.

Sistema microtransductores

• Microtransductores engastados en un tubo siliconado.

• No es necesario bomba de infusión

• Ventajas

– Menos fuentes de errores, medidas más confiables

– Se pueden hacer estudios de larga duración y en medio ambulatorio

Manometría esofágica

Manometría alta resolución

• Similar a manometría convencional.

• Mayor resolución espacial debido a microtransductores instalados a menos de 2cm. (Hasta 32 por sonda.)

• Elimina la necesidad de registros en retirada y facilita la colocación de la onda

Manometría alta resolución

pHmetría esofágica

• Medición de la duración y frecuencia de los episodios de reflujo esofágico.

• Monitorización continua.

• Sonda con sensores de pH adheridos.

• Registradores portátiles.

pHmetría 24 horasLa Phmetría de 24 horas es la técnica de elección para determinar la presencia de reflujo gastroesofágico,

La sonda o catéter se introduce a través de la nariz y se coloca el electrodo de medición de PH a 5 cm del Esfínter Esofágico Inferior.

El catéter se fija a la nariz y se conecta al equipo que es portátil.

El paciente puede irse a su casa con el equipo colocado.

Durante el estudio el paciente deberá indicar en el equipo, presionando los botones correspondientes, los momentos en los que se encuentra parado o recostado, los períodos de comida, algunos síntomas y otras actividades.

pHmetría 24 horas

pHmetría 24 horas

Sensores pH

• Características deseadas:

– Estabilidad

– Respuesta lineal

– Tiempo de respuesta corto

– Pequeño diámetro

– Facilidad para la esterilización o posibilidad de un solo uso

– Bajo costo

Sensores pH

• Sensores cristal

• Sensores antimonio

• Trasnsitores Ion-Selective FET

Sensores cristal

Sensores cristal• Funcionamiento

– Cuando se sumerge el electrodo de cristal en la solución acuosa, se intercambian iones de sodio del cristal con iones de hidrógeno que produce una diferencia de potencial en la membrana proporcional a la actividad de iones de hidrógeno.

– El potencial neto en la membrana es:

H

apH log

exteriorbinteriorbNETO ,,

Sensores cristal• Funcionamiento

– En condiciones de actividad de los iones de hidrógeno constante, los potenciales de borde cumplen la ecuación de Nernst:

Para 25ºC, 2,3RT/F =59 mV

Hb a

F

RTconst ln

pHF

RTconst

a

a

F

RTconst

interiorH

muestraH

NETO 3,2''ln'

,

,

R: Constante universal de los gases R = 8.314 472 J K−1 mol−1

T: Temperatura absolutaF: Constante de FaradayF = 9.648 533 99×104 C mol−1

Sensores cristal• Electrodo referencia

– Contacto eléctrico estable y de baja resistencia entre la muestra y el circuito de medida.

– Establece un potencial de referencia.

– Convierte corriente iónica en corriente electrónica

– El más usado es Ag/AgCl, cable de plata cubierto de cloruro de plata inmerso en una solución saturada con cloruro de plata.

ClAgeAgCl 0

Sensores cristal

Sensores cristal

Sensores de antimonio

• Tipo Metal/óxido de Metal.

• Potencial a través de la corrosión del metal.

• Vida útil limitada.

• Electrodo de referencia externo.

Sensores ISFET

Sensores ISFET

• Se reemplaza el gate de metal de los MOSFET por una membrana sensible al pH, que entra en contacto directo con la muestra.

• Nitrito de silicona, óxido de aluminio, óxido de tantalio.

22

dsTgdscdsds

VVVCAVQAVi

23,22

dsTgdsds

VpH

F

RTVVCAVi

Vds: voltaje de drainQc: carga en el canalC2: capacidad en la región del gate

Sensores ISFET

Sensores pH

Sensores pH

Sensores pH

Características

Cristal Antimonio ISFET

Respuesta lineal rápida Más baratos Baja impedancia de

salida

No necesita electrodo

externo

Diámetro externo

pequeño (1,5-2 mm)

Tamaño pequeño

Caros Vida útil limitada Necesita electrodo de

referencia externo

Diámetro externo

grande (2,5-3 mm)

Menos estables, menos

sensibles.

Dificultades para

encapsular.

Rígidos Tiempo de respuesta

más lento

No hay opciones

comerciales

Necesita electrodo de

referencia externo

Bravo pH

Impedanciometría

El Bolus conduce la electricidad&La corriente fluye entre los anillos de impedancia

Generadorde corriente

Impedanciometría

Impedanciometría

MultiChannel Intraluminal Impedance(MII)Impedancia Intraluminal Multicanal

Canal 1

Canal 2

Canal 3

Canal 4

Canal 5

Canal 6

ImpedanciometríaDeglusión Reflujo

Entrada Bolus

Movimiento del Bolus

Movimiento del Bolus

Entrada Bolus

Entrada Bolus

Entrada Bolus

Entada Bolus

Entrada Bolus Entrada Bolus

Entrada Bolus

Entrada Bolus

Entrada Bolus

Entrada Bolus

Entrada Bolus

Impedanciometría

• Esta técnica por sí sola no provee suficiente información.

• Se utiliza en combinación con manometría y pHmetría.

Impedanciometría

Impedanciometría

Impedanciometría

Comparación

Comparación

Estudios de imágenes

• Estudios radiológicos

– Con contraste: Sulfato de bario

• Endoscopía

– Utilización de fibra óptica para trasmisión de imágenes.

• Estudios Isotópicos

– 99mTc

Trastornos motores esofágicos

• Alteraciones en el cuerpo del esófago o en los esfínteres debido a alteraciones en el mecanismo de control muscular o neurohormonal.

• Síntomas

– Disfagia: dificultad para tragar

– Dolor retroesternal

– Regurgitaciones de alimentos

– Complicaciones pulmonares en forma de neumonías por aspiración

Clasificación de los TME

• Relajación inadecuada del EEI– Acalasia clásica– Alteraciones atípicas de la relajación del EEI– Relajaciones incompletas o cortas.

• Contracciones incoordinadas– Espasmo difuso esofágico

• Hipercontracción– Peristalsis esofágica sintomática– EEI hipertenso

• Hipocontracción– Motilidad esofágica ineficaz