Centro de Investigaciones en Óptica A.C....Centro de Investigaciones en Óptica A.C. Maestría en...

Centro de Investigaciones en Óptica A.C.

Maestría en Optomecatrónica

TESIS

Título: Sistema de Fototerapia de Contacto por Fibra Óptica para

el Tratamiento de la Ictericia Neonatal.

Que Presenta:

Ing. Rubén Esaú García Meza

Para obtener el grado de:

MAESTRO EN OPTOMECATRÓNICA

Asesor:

Dr. Ismael Torres Gómez

Coasesor:

Dr. Armando de Jesús García Villegas

2012

ii

Comité de evaluación.

Dr. Ismael Torres Gómez

Asesor de Tesis, Presidente del jurado

Dra. María Alejandrina Martínez Gámez

Sinodal Interno, Secretario

Dr. Juan Luis Pichardo Molina

Sinodal Interno, Vocal

iii

A mi Familia

“El único límite para nuestra comprensión del mañana serán nuestras dudas del presente” - Franklin Delano Roosevelt

iv

Agradecimientos institucionales.

A CONACYT, por otorgarme el apoyo económico mediante la asignación de la beca de Maestría en Optomecatrónica (No. de beca 49958). Este soporte económico fue primordial en la obtención de mi grado de la Maestría en Optomecatrónica.

Al Centro de Investigaciones en Óptica AC (CIO) por darme la confianza y la oportunidad de integrarme como estudiante de Optomecatrónica. Asimismo, por ahora ser parte integral en mi formación tanto académica como profesional.

Al CIDEC, por recibirme en la estancia en la industria. Por permitirme el acceso a sus instalaciones y uso de su infraestructura, así como darme la oportunidad de ampliar mi experiencia en el campo de las fibras ópticas de plástico.

v

Agradecimientos.

En primer término quiero agradecer a mis padres, que hasta ahora me han apoyado en

este largo camino. A ellos tengo que agradecer infinitamente por el esfuerzo que hacen

día a día para que yo pueda salir adelante. A mis hermanos por el apoyo que también me

han brindado para continuar.

Al Dr. Ismael Torres Gómez mi asesor, quien me propuso integrarme a este proyecto y

darme oportunidad de trabajado en equipo. Asimismo por su dirección, paciencia y

confianza para que este trabajo haya concluido con la primera etapa de este interesante

proyecto.

Al Dr. Armando García por su asesoría en el uso y manejo de la fibra óptica de plástico.

Asimismo, por brindarme su confianza y apoyo para realizar la estancia en CIDEC.

A Dr. Juan Luis Pichardo y la Dra. Alejandrina Martinez, por sus valiosos comentarios,

que definitivamente me ayudaron a mejorar la calidad de la presente tesis.

Al Ing. Ricardo Valdivia quien fue un gran apoyo para realizar la parte electrónica del

sistema. Asimismo A los Ingenieros Myriam Jiménez y Francisco Vargas, que dentro del

laboratorio me han brindado el apoyo necesario en todas sus posibilidades.

A todo el personal del CIO quienes de manera directa e indirecta contribuyeron en la

realización de esta tesis. En particular a todos los Investigadores del CIO quienes me

impartieron catedra durante la maestría y me compartieron sus conocimientos de manera

desinteresada.

Al Dr. José Luis Pérez Cervantes y Dr. Arturo Vargas Origel que nos permitieron visitar las

instalaciones de Neonatología del Hospital Aranda de la Parra. Asimismo, al Dr. José

Antonio González Montoya y la Dra. Dra. Aurelia del Carmen Ramos de la División de

Neonatología del IMSS. A todos ellos por impulsarnos a continuar con la mejora de este

proyecto.

A mis compañeros de la maestría, Bernon, Juan, Ulises y Monse con los cuales logre

hacer un gran trabajo de equipo apoyándonos mutuamente. A los amigos que me tuvieron

paciencia, me pidieron ayuda, me motivaron a seguir. Y a toda la gente no mencionada

pero que aporto algo para lograr concluir este trabajo y siempre apoyaron para continuar.

¡A todos Muchas gracias por todo!

vi

Resumen.

La ictericia neonatal es una afección que se presenta en los recién nacidos en los días

posteriores a su nacimiento. Esta enfermedad se manifiesta en el recién nacido por una

decoloración amarillenta de la piel y la esclerótica, causada por la acumulación excesiva

de la bilirrubina en la sangre. Los daños colaterales de esta afección implican sordera,

parálisis cerebral u otras lesiones cerebrales. En los últimos 10 años, se ha demostrado

que la fototerapia es uno de los tratamientos más exitosos de esta enfermedad. Cabe

señalar que en México, la Secretaria de Salud informa que el 60% de los recién nacidos

padecen en cierto grado esta enfermedad.

En este trabajo se presenta un sistema para fototerapia de contacto utilizando fibra

óptica. Su función primordial es la disminución indirecta del exceso de bilirrubina mediante

la irradiación de la piel de los neonatos con ictericia. El desarrollo Optomecatrónico de

este proyecto comprendió el diseño y construcción de; una fuente de luz azul, un cable

multifibra, un panel de iluminación de fibra óptica y un chaleco. Este último con el objeto

de mejorar el aprovechamiento de la luz en el cuerpo del neonato. Asimismo, se presenta

la integración y las pruebas realizadas al sistema propuesto. El proyecto busca promover

un primer modelo de utilidad de un sistema de fototerapia de bajo costo para uso clínico y

en hogar.

vii

Introducción.

La idea del proyecto surge a partir de 2010, cuando el M. en A. Pablo González Barba

Coordinador de Desarrollo Organizacional de la compañía “Internacional Electromedica

S.A. de C.V.”, se acerca a la Dirección de Tecnología e Innovación (DTI) del Centro de

Investigaciones en Óptica (CIO), y solicita la propuesta de una lámpara para fototerapia

de fibra óptica para fines de comercialización. De esta manera, DTI invita al Dr. Torres

para el desarrollo del presente proyecto. Posteriormente, a pesar de que las

negociaciones con esta compañía para el desarrollo del prototipo no se lograron concluir,

el Dr. Torres tomo la iniciativa personal de continuar con el desarrollo del proyecto.

El presente proyecto propone una alternativa de los sistemas de fototerapia de contacto

para el sector salud y para uso en el hogar. Para llevarlo a cabo, se acudió a diferentes

hospitales de neonatología locales, como el Instituto Mexicano del Seguro Social y el

Hospital Aranda de la Parra, con el objetivo de detectar las necesidades y demandas que

el sistema de fototerapia requiere. El tema principal de interés de los neonatologos es que

el sistema debe proveer una fototerapia efectiva y tener una rápida disminución de los

niveles de bilirrubina del neonato. Aprendimos también que los sistemas de fototerapia

por fibra óptica no son aplicables a todos los casos de bilirrubinemia, debido a que

algunos neonatos nacen con graves complicaciones. Por este motivo, el neonatologó

evaluara al recién nacido y determinar la pertinencia de la aplicación adecuada de la

fototerapia de contacto por fibra óptica.

Para el tratamiento en hospitales del Instituto Mexicano del Seguro Social (IMSS),

actualmente se requiere hospitalizar a todo neonato que presente algún grado de

hiperbilirrubinemia, y bien, dependiendo de los niveles de ictericia en la sangre, es el

tiempo al cual el neonato debe someterse a tratamiento de fototerapia. Actualmente el

Instituto Mexicano del seguro social recomienda que todo neonanto con algún grado de

hiperbilirrubinemia alta debe ser hospitalizado para ser tratado. El tiempo de

hospitalización dependerá de los niveles de ictericia que presente en la sangre, lo cual

puede llevar de 3-5 días. El IMSS tiene un gasto de $6000.00mn por paciente con

hiperbilirrunemia que ingresa para ser tratado. Es por ello que para casos no graves el

gasto de hospitalización de neonatos puede disminuir, ya que con el equipo propuesto

puede proporcionarse el tratamiento desde el hogar.

viii

En el caso de uso en hogar, se pretende otorgar una capacitación sobre la operación y

limpieza del mismo; éstas actividades deben ser lo suficientemente sencillas para los

padres de familia lo puedan aplicar, y una vez que el nivel de bilirrubina se normalice, el

personal del hospital recoja el equipo. Esto beneficia directamente en ahorro por

hospitalización al sector salud, además de contar con un costo inferior a los actualmente

utilizados, resultando en un beneficio para la sociedad.

Como antecedente del presente trabajo se integró una explicación detallada de la

bilirrubinemia, sus causas y síntoma, así como la reducción de la bilirrubina a través de

fototerapia. Esto comprendió una extensa revisión bibliográfica en el área de neonatología

a fin de obtener un panorama general del padecimiento. Asimismo, plasmamos los

diferentes tratamientos y los diversos equipos existentes utilizados en la actualidad. En

base a estos últimos se diseñó el prototipo del sistema para fototerapia basado en fibra

óptica para el tratamiento de la bilirrubinemia.

El prototipo del sistema para fototerapia consta de cinco partes principales: una fuente de

luz, acopladores para el cable multifibra, el cable multifibra, el panel de emisión lateral y el

chaleco de iluminación. Cada componente tiene características especiales que se

abordan a lo largo de los siguientes capítulos, las cuales deben aprovecharse buscando

de este sistema de fototerapia un equipo viable y eficiente, esto es, estudiado al realizar

las pruebas necesarias para hacer de dicho prototipo un equipo competitivo. Todos estos

componentes se unen para realizar un prototipo que en un futuro se pretende sea un

producto comercial que cumpla con las normas necesarias para su uso clínico. De igual

manera, este trabajo pretende promover el registrar al menos un modelo de utilidad, cuyo

trámite actualmente está en proceso por conducto de Steinbeis.

ix

Justificación.

Conforme a la Secretaria de Salud en México, hemos encontrado que el 60% de los

recién nacidos padecen en cierto grado de Ictericia. Actualmente existen diferentes

métodos para el tratamiento de la hiperbilirrubinemia, pero se ha demostrado que

fototerapia uno de los tratamiento más atractivos y eficaces. También hemos hallamos

que los equipos de fototerapia disponibles en el mercado se fabrican en el extranjero, por

lo que estos mantienen un costo elevado. En este contexto, detectamos la oportunidad de

proponer la innovación de un sistema de fototerapia de bajo costo que pueda fabricarse

en México. El trabajo desarrollado en esta tesis proponer una alternativa innovadora de un

sistema de fototerapia de contacto en fibra óptica de plástico. Este moderno sistema de

fototerapia tienen la finalidad de utilizarse tanto en la clínica como en el hogar. En este

sentido, en el caso de ictérica leve y media, se propone que los hospitales públicos

faciliten este sistema para realizar la fototerapia del recién nacido en su casa. Con ello se

podrá disminuir el costo de hospitalización del recién nacido para el sector salud. Mientras

que por otro lado, se protegerá al recién nacido de contraer algún tipo de contagio, lo que

podría incrementar el tiempo de hospitalización y por ende un costo adicional al sector

salud.

Motivación.

La propuesta y el desarrollo del sistema de fototerapia de contacto por fibra óptica de

plástico es un proyecto muy interesante desde diferentes aristas. En principio, encuentro

que el proyecto es un reto técnico-innovador que encaja perfectamente en el campo de la

Optomecatrónica. Lo que me resulta profesionalmente hablando muy atractivo para

aplicar y explotar los conocimientos y habilidades adquiridos en las aéreas de mecánica,

electrónica y óptica obtenidos a lo largo de mi Maestría en Optomecatrónica. Por otro

lado, también me motiva la posibilidad de proponer un sistema de fototerapia que permita

reducir los gastos del servicio de salud pública en neonatología. Asimismo, que el sistema

sea realmente de bajo costo para que esté al alcance de la población que no cuenta con

servicios de salud social. Si a esto sumamos la motivación de promover la innovación de

equipos de salud a través del desarrollo tecnológico de optomecatrónica en el CIO,

entonces tenemos los motivos suficientes para abordar y realizar este trabajo con ahincó

y esmero.

x

Objetivos.

Objetivo general:

Desarrollar un prototipo primario de un sistema de fototerapia de contacto por fibra óptica

de plástico para el tratamiento de la ictericia neonatal.

Objetivos particulares:

• Diseñar e implementar una fuente visible en la región de 400-500 nm con 4 W de

potencia de salida (empleando Leds súper-luminiscentes).

• Diseño y fabricación de un reflector metálico básico de acoplamiento para arreglo

de Leds- cable multifibra.

• Diseño y construcción de cable multifibra de plástico.

• Diseño y fabricación de un panel de fibra óptica emisor de luz lateral.

• Diseño y confección de un chaleco de iluminación para neonatos.

Metas a alcanzar:

• Proponer y desarrollar la primera versión de un prototipo novedoso de un sistema de fototerapia de contacto de fibra óptica para el tratamiento de la ictericia en neonatos.

• Que el sistema de fototerapia pueda ser portátil para usarse tanto en hospitales como en los hogares de las familias que lo requieran.

• Que el sistema de fototerapia de contacto sea más eficiente y de bajo costo con

respecto a los equipos convencionales que se encuentran actualmente en el

mercado.

xi

Contenido

Comité de evaluación. ................................................................................................................. ii

Agradecimientos institucionales. ............................................................................................... iv

Agradecimientos. ......................................................................................................................... v

Resumen. ..................................................................................................................................... vi

Introducción. ............................................................................................................................... vii

Justificación. ................................................................................................................................ ix

Motivación. ................................................................................................................................... ix

Objetivos. ...................................................................................................................................... x

Índice. ........................................................................................................................................... xi

Listado de figuras. ..................................................................................................................... xiv

Listado de tablas. ...................................................................................................................... xvi

Lista de acrónimos. .................................................................................................................. xvii

Índice.

1. Capítulo 1: Ictericia del recién nacido. ............................................................................. 1

1.1 Ictericia neonatal. ............................................................................................................. 2

1.2 Tipos de ictericia. .............................................................................................................. 4

1.3 Evaluación de la ictericia en recién nacidos. ............................................................... 7

1.4 Factores de riesgo. .......................................................................................................... 9

1.5 Incidencia de ictericia en RN. ....................................................................................... 11

1.6 Tratamientos y retos actuales. ..................................................................................... 14

Bibliografía: ................................................................................................................................... 17

xii

2. Capítulo 2: Fototerapia para la ictericia. ............................................................... 19

2.1 Fototerapia. ........................................................................................................ 20

2.2 La piel y sus propiedades ópticas. ..................................................................... 20

2.3 Fotoreducción de la bilirrubina. .......................................................................... 24

2.4 Criterios para la aplicación de la fototerapia en neonatos. ................................. 27

2.5 Sistemas de fototerapia para la ictericia. ............................................................ 33

2.5.1 Sistema con lámparas halógenas. .............................................................. 34

2.5.2 Sistema con tubos fluorescentes. ............................................................... 35

2.5.3 Sistema de fototerapia de LEDs. ................................................................. 35

2.5.4 Mantas de fibra óptica. ................................................................................ 36

2.6 Comparación entre sistemas de fototerapia por muestras in vitro. ..................... 37

2.7 Conclusiones. .................................................................................................... 39

Bibliografía: .................................................................................................................. 41

3. Capítulo 3: Diseño y construcción del sistema de fototerapia de fibra óptica. .. 43

3.1 Composición del sistema de fototerapia de contacto de fibra óptica. .................... 44

3.2 Sistema de fototerapia de contacto BlueFlux. ........................................................... 46

3.3 Controlador de intensidad y tiempo. ............................................................................ 47

3.3.1 Regulador de voltaje. ............................................................................................. 47

3.3.2 Controlador de intensidad. .................................................................................... 50

3.3.3 Controlador de tiempo. .......................................................................................... 51

3.3.4 Fuente de emisión. ................................................................................................. 53

3.4 Diseño de cable multífibra. ........................................................................................... 54

3.5 Diseño del panel de emisión. ....................................................................................... 61

3.6 Chaleco de iluminación. ................................................................................................ 63

Bibliografía: ................................................................................................................................... 67

xiii

4. Prototipo y pruebas realizadas. ............................................................................. 69

4.1 Prueba de emisión espectral. ............................................................................. 70

4.2 Pruebas de Potencia. ......................................................................................... 71

4.3 Pruebas de temperatura. ................................................................................... 73

4.4 Comparación de características del prototipo con el equipo comercial. ............. 75

4.5 Conclusiones. .................................................................................................... 77

Bibliografía: .................................................................................................................. 78

5. Capítulo 5: Conclusiones y p erspectivas. ............................................................. 79

5.1 Conclusiones generales. .................................................................................... 80

5.2 Perspectivas y trabajo a futuro. .......................................................................... 83

5.3 Trabajos complementarios. ................................................................................ 84

Anexo A: Plan de Negocio ............................................................................................. 86

Anexo B: Reconocimientos. ...................................................................................................... 99

xiv

Listado de figuras.

Capítulo 1.

Fig. 1-1 Diferencia entre neonato: (a) saludable y (b) con ictericia severa. ....................................... 2

Fig. 1-2 Tipos de hiperbilirrubinemia (ictericia). ................................................................................. 3

Fig. 1-3 Bilirrubinómetro JM-103 Dräger medidor manual de bilirrubina transcutánea. ................... 9

Fig. 1-4 Incidencia de ictericia en los RN en diferentes países. ........................................................ 13

Fig. 1-5 Natalidad en México: Nacimientos anuales y número de nacimientos esperados con algún

grado de ictericia............................................................................................................................... 13

Capítulo 2.

Fig. 2-1 Tres de los procesos que surgen debido a la interacción de la luz con un tejido biológico.

Absorción Reflexión y esparcimiento. ........................................................................................... 21

Fig. 2-2 Cortes transversales que muestran las capas de la piel y la microcirculación en las mismas.

..................................................................................................................................................... 21

Fig. 2-3 Coeficiente de absorción en función de la longitud de onda para diferentes componentes

biológicos que conforman la piel. ................................................................................................. 22

Fig. 2-4 Coeficiente de esparcimiento y absorción como función de la longitud de onda para

diferentes componentes biológicas que conforman la piel (1% hemoglobina 1/3 Hb, 2/3 HbO2, 70%

agua). ........................................................................................................................................... 22

Fig. 2-5 Pico de absorción de la bilirrubina. ................................................................................... 23

Fig. 2-6 Factores importantes para la eficacia de la fototerapia..................................................... 24

Fig. 2-7 Metabolismo de bilirrubina normal. ................................................................................. 24

Fig. 2-8 Metabolismo de la bilirrubina durante la fototerapia. ...................................................... 25

Fig. 2-9 Mecanismo de la fototerapia. ........................................................................................... 26

Fig. 2-10 Criterio para fototerapia intensiva en neonatos hospitalizados nacidos con una edad

gestacional de 35 semanas o mas. ................................................................................................ 28

Fig. 2-11 Fototerapia intensiva realizada con fuentes lumínicas por encima y debajo del neonato

para maximizar el área de piel expuesta. ...................................................................................... 29

Fig. 2-12 Respuesta de los niveles de bilirrubina sérica a la fototerapia, desde el inicio hasta 48hrs.

..................................................................................................................................................... 31

Fig. 2-13 Sistema de fototerapia de punto de luz halógena (imagen obtenida del hospital Aranda

de la Parra). .................................................................................................................................. 34

Fig. 2-14 Sistema de fototerapia de tubos fluorescentes. .............................................................. 35

Fig. 2-15 Sistema de fototerapia de diodos LED. ........................................................................... 36

Fig. 2-16 Sistema de fototerapia de manta de fibra óptica. ........................................................... 37

xv

Capítulo 3.

Fig. 3-1 Diagrama a bloques de un sistema de fototerapia de fibra óptica. ..................................... 44

Fig. 3-2 Diagrama de bloques del sistema de fototerapia propuesto. ............................................. 46

Fig. 3-3 Diagrama de circuitos necesarios para el controlador de tiempo e intensidad. ................. 47

Fig. 3-4 Circuito regulador de voltaje. ............................................................................................... 48

Fig. 3-5 a) Onda completa de corriente alterna b) media onda c) onda completa continua. .......... 48

Fig. 3-6 Fotografía de la fuente de voltaje construida y su placa. .................................................... 49

Fig. 3-7 Diagrama electrónico de fuente de corriente para modular la intensidad del Led. ............ 50

Fig. 3-8 Fuente de corriente para modular la intensidad del Led. .................................................... 50

Fig. 3-9 Regulador de voltaje de 12 a 6V. ......................................................................................... 51

Fig. 3-10 Diagrama de multivibrador monoestable 555 con la función de controlar el tiempo de

encendido del Led. ............................................................................................................................ 52

Fig. 3-11 Circuito multivibrador monoestable 555. .......................................................................... 52

Fig. 3-12 Diodo Led de potencia utilizado como fuente de iluminación. ......................................... 53

Fig. 3-13 Controlador de luz finalizado con todos sus componentes. .............................................. 54

Fig. 3-14 Curvas de Transmisión de luz en fibra óptica plástica ESKA. ............................................. 55

Fig. 3-15 Arreglo propuesto para maximizar el área efectiva del cable de fibras. ........................... 56

Fig. 3-16 Esquema de la composición del cable de FOP. .................................................................. 56

Fig. 3-17 Vista transversal de cable multifibra. ................................................................................. 57

Fig. 3-18 Cantidad de luz que logra captar el cable de fibra óptica plástica comparando la apertura

numérica del Led y de la fibra óptica plástica. .................................................................................. 58

Fig. 3-19 Reflectividad del aluminio, oro y plata en el espectro de luz. ........................................... 59

Fig. 3-20 Acoplador Led-cable multífibra en el cual se observa un ángulo para modificar la dirección

de la luz. ............................................................................................................................................ 60

Fig. 3-21 Acopladores a) para el panel emisor de luz b) para el cable multífibra. ............................ 60

Fig. 3-22 a) Acoplador Led-cable multífibra b) acopladores cable de multífibra con el panel emisor

de luz. ................................................................................................................................................ 61

Fig. 3-23 a) Panel de iluminación lateral de fibra óptica de sílice PANELite® Backlights. b) Panel de

iluminación lateral de fibra óptica con guía de onda........................................................................ 61

Fig. 3-24 Diagrama del panel de fibra óptica para iluminación lateral el cual es un arreglo lineal de

fibras ranuradas como se muestra para obtener una emisión lateral de luz. .................................. 62

Fig. 3-25 Componentes del panel de emisión lateral de fibra óptica plástica. ................................. 62

Fig. 3-26 Panel de iluminación para emisión lateral propuesto. ...................................................... 63

Fig. 3-27 Diagrama del chaleco de iluminación a) vista frontal b) vista interior c) vista posterior. . 64

Fig. 3-28 chaleco de iluminación a) vista frontal b) vista del sistema de fototerapia de fibra óptica

en funcionamiento. ........................................................................................................................... 64

Fig. 3-29 a) Prototipo integrado b) Prototipo en funcionamiento. ................................................... 65

xvi

Capítulo 4.

Fig. 4-1 Diagrama del arreglo para la medición del espectro de emisión del LED. ........................... 70

Fig. 4-2 Espectro de luz transmitido por la fuente de luz (azul) y punto máximo de absorción de la

bilirrubina (rojo). ............................................................................................................................... 70

Fig. 4-3 a) Diagrama para medición de la potencia del Led b) Diagrama para medición de potencia

a la entrada del cable. ....................................................................................................................... 71

Fig. 4-4 Diagramas experimental para medicion de potencias. a) LED – cable b) LED con lente –

cable c) LED con lente – acoplador con cable d) LED – acoplador con cable. .................................. 72

Fig. 4-5 a) Diagrama de arreglo para medir temperatura de Led b) arreglo para medir temperatura

de Led. ............................................................................................................................................... 73

Fig. 4-6 Diagrama del arreglo para comparar la elevación de temperatura del traje de emisión

contra la temperatura ambiente. ..................................................................................................... 74

Fig. 4-7 Prueba de temperatura realizada en la que se muestra el incremento de la misma en

aprox. 3 hrs. ...................................................................................................................................... 75

Listado de tablas.

Capítulo 1.

Tabla 1-1 Tabla de Ictericias por hiperbilirrubinemia en periodo neonatal. ...................................... 5

Capítulo 2.

Tabla 2-1 Intensidad de luz emitida por diferentes sistemas de fototerapia. .................................. 38

Tabla 2-2 Evaluación de niveles de bilirrubina in vitro con diferentes sistemas de fototerapia. ..... 38

Capítulo 3.

Tabla 3-1 Cédula de especificaciones técnicas de unidad de fototerapia de contacto. ................... 45

Tabla 3-2 Tabla comparativa entre fibras de plástico y de Sílice. ..................................................... 54

Capítulo 4.

Tabla 4-1 Comparación de sistemas de fototerapia de fibra óptica. ................................................ 76

xvii

Lista de acrónimos.

ml – mililitro mg – miligramo g – gramo mg/dl – miligramo por decilitro RN – recién nacido BHE – Barrera hematoencefálica SINAIS – Sistema Nacional de Información en Salud nm – nanómetro UV – ultravioleta cm- centímetro W – watt mW – miliwatt µW / cm2 – micro watt por centímetro cuadrado µmol/l – micro mol por litro LED – diodo emisor de luz V – volt A – ampere µf – micro faradio M – mega Gbps – giga byte por segundo NA – apertura numérica η – eficiencia de acoplamiento

CP – potencia del núcleo

SP – potencia de la fuente

CA – área del núcleo

SA – área de la superficie transversal de la fuente

NAθ – ángulo de apertura numérica de la fibra

mm2 – milímetro cuadrado Al – aluminio Au – oro Ag – plata dB – decibeles °C – grado Celsius FOP – fibra óptica plástica PMMA – polimetil metacrilato ó polimetacrilato de metilo

Capítulo 1: Ictericia del Recién Nacido.

En el presente capítulo se aborda el tema de la afección conocida como ictericia neonatal.

Donde se define que es la ictericia, que la ocasiona y los síntomas característicos que la

evidencian. Asimismo, se expone una clasificación de los diferentes tipos de ictericia que

se pueden aparecer en los recién nacidos. También se describe de manera general

como se evaluar el nivel de ictericia en un recién nacido. Se hace énfasis en los factores

de riesgo que hacen más propenso a los recién nacidos a adquirir la enfermedad.

Asimismo, las implicaciones, las complicaciones y secuelas que se podrían presentar un

recién nacido derivadas de esta enfermedad. Se muestra la frecuencia de incidencia de la

ictericia registrada en distintos países y en México. Por último, se presentan los diferentes

tratamientos convencionales para el tratamiento de la enfermedad, así como los retos

actuales, todo esto con la finalidad de entender los antecedentes de esta enfermedad tan

común en los neonatos.

1. Capítulo 1: Ictericia del recién nacido.

Capítulo 1: Ictericia del Recién Nacido 2012

2

1.1 Ictericia neonatal.

La ictericia puede ser definida como la acumulación de pigmento biliar en el organismo

que confiere a la piel y a las mucosas una coloración amarillenta. Su aparición es siempre

secundaria a una alteración en una o más fases del metabolismo de la bilirrubina y

clínicamente no es detectable hasta que los niveles séricos del pigmento sobrepasan los

2 mg/dl [1-3]. Así podemos decir que la ictericia es una afección caracterizada por altos

niveles de bilirrubina en la sangre siendo justamente el exceso de la misma la causante

de la ictericia. Este incremento en la bilirrubina ocasiona una coloración amarillenta en la

piel y la parte blanca de los ojos (esclerótica) del bebé tal como lo define la real academia

de la lengua [4].

La bilirrubina es una sustancia química de color amarillo que se encuentra en la

hemoglobina. La cual es una heteroproteína de la sangre, que transporta el oxigeno y el

dióxido de carbono en los glóbulos rojos. La bilirrubina se crea en el cuerpo durante el

reciclaje normal de los glóbulos rojos. A medida que los glóbulos rojos se degradan, el

cuerpo desarrolla nuevas células para sustituirlos [5]. Las células degradadas (glóbulos

rojos) se procesan en el hígado, ayudando a descomponer la bilirrubina en la sangre de

manera que pueda eliminarse del cuerpo en las heces. Si el hígado no puede manejar las

células sanguíneas a medida que se degradan, se acumula bilirrubina en el organismo y

es por ello que la piel puede verse amarilla tal como se muestra en la Fig. 1-1, en la cual

apreciamos la diferencia entre un neonato saludable y otro con ictericia.

Fig. 1-1 Diferencia entre neonato: (a) saludable y (b) con ictericia severa [6].

Antes del nacimiento, la placenta se encarga de eliminar la bilirrubina del bebé al ser

procesada por el hígado de la madre. Inmediatamente después del nacimiento, el propio

hígado del bebé empieza a encargarse del trabajo, pero esto puede tomar algún tiempo.


3

Por consiguiente, los niveles de bilirrubina en un bebé normalmente son un poco más

altos después del nacimiento. Por ello la ictericia se encuentra presente en la mayoría de

los recién nacidos algunos con mayores grados que otros. Esta afección normalmente

aparece entre el segundo y tercer día, alcanzando su punto máximo entre el segundo y el

cuarto día. En la mayoría de los casos se resuelve a las dos semanas.

Los bebés que han nacido anticipadamente (prematuros, de 36 semanas o menos) [7] son

más propensos a presentar ictericia que los bebés a término (dícese a termino los nacidos

de 37 a 41 semanas de gestación) [8]. Aproximadamente el 60% de los neonatos

normales nacidos a termino presentan ictericia en algún momento durante la primera

semana de vida. Asimismo es importante mencionar la existencia dos tipos de

hiperbilirrubinemia; la conjugada y no conjugada. La hiperbilirrubinemia no conjugada

(indirecta) ocurre como resultado de la formación excesiva de bilirrubina y se debe a que

el hígado del neonato no puede eliminar la bilirrubina de la sangre con la velocidad

suficiente. Es liposoluble y no se filtra por el riñón, por lo que no aparece coluria (la coluria

es la coloración oscura de la orina por la presencia de altas concentraciones de bilirrubina

en ella). Por su parte, la bilirrubina conjugada al ser ésta hidrosoluble, se filtra por el

riñón, apareciendo coluria. Puede haber también aumentos de ambas fracciones: se habla

entonces de una hiperbilirrubinemia mixta [9].

Fig. 1-2 Tipos de hiperbilirrubinemia (ictericia).

La hiperbilirrubinemia conjugada se define cuando la concentración de bilirrubina

conjugada en plasma es > 2 mg/dl o mayor al 20% del contenido (concentración) total de

bilirrubina. Siempre es consecuencia de una enfermedad hepatobiliar. En todos los casos

la hiperbilirrubinemia conjugada enmascara un cuadro de coleastasis: coluria, hipocolia,

prurito y alteraciones bioquímicas (elevación de transaminasas, fosfata alcalina,


4

colesterol, etc.). La gravedad de estas ictericias la determina la lesión hepática y sus

consecuencias (fallo hepático, hipertensión portal, encefalopatía).

Si bien la mayoría de los neonatos con ictericia se encuentran sanos, todos deben ser

supervisados, ya que la bilirrubina puede ser tóxica para el sistema nervioso central. Un

nivel lo suficientemente elevado de bilirrubina puede llevar a una encefalopatía (síndrome

de disfunción cerebral) por bilirrubina y, en consecuencia, a kernicterus o encefalopatía

neonatal bilirrubínica que puede provocar devastadoras discapacidades permanentes del

neurodesarrollo; tales como parálisis cerebral atetósica y pérdida auditiva. El kernicterus

también origina problemas en la vista y los dientes y algunas veces lleva a discapacidad

intelectual [10].

La bilirrubina es lipofílica con respecto a las membranas, y es esta característica la que le

permite atravesar una barrera hematoencefálica (BHE) intacta y entrar al cerebro. La

glicoproteína P (PGP), encontrada en la membrana de una gran variedad de tejidos

normales incluyendo la BHE, tiene un rol fisiológico en la protección del organismo contra

los efectos potencialmente tóxicos de la misma [11]. La bilirrubina es transportada en el

plasma unida a la albúmina. Entonces se dice que es generada fundamentalmente a partir

del catabolismo de glóbulos rojos, circula en sangre principalmente como conjugado no

covalente con la albumina sérica. Para que la bilirrubina perturbe la función cerebral, ésta

debe entrar al cerebro.

Una explicación rápida y sencilla de como funciona el metabolismo de la bilirrubina es la

siguiente: la bilirrubina procede de la hemoglobina de la sangre, esta circula en el plasma

unida a la albúmina (impidiendo el paso a los tejidos), recorre el cuerpo y al llegar al

hígado es convertida en dos monoglucurónidos isométricos y un diglucurónido (bilirrubina

directa). Los glucurónidos solubles en agua son excretados en la bilis con la ayuda de una

proteína y es excretada a través de la membrana canalicular del hepatocito al canículo

biliar [12]. Con la bilis llega hasta el duodeno a través del árbol biliar. Cabe resaltar que

sin la glucoronidación, no es posible excretar la bilirrubina en la bilis o en la orina, si es

deficiente comienza una acumulación y una mayor formación de bilirrubina.

1.2 Tipos de ictericia.

Como se ha mencionado anteriormente la bilirrubina puede ser conjugada o no

conjugada. Entre estos tipos puede encontrarse ictericia por hiperbilirrubinemia en periodo


5

neonatal y no neonatal. A continuación en la siguiente tabla mostraremos los tipos de

hiperbilirrubinemia en periodo neonatal. De igual manera se pueden consultar todos los

tipos de ictericia neonatal y no neonatal en “ictericia” por Isabel Pinto Fuentes [13].

Tabla 1-1 Tabla de Ictericias por hiperbilirrubinemia en periodo neonatal [13].

Ictericias por hiperbilirrubinemia Indirecta o no conjugada . Conjugada .

1. Ictericia fisiológica.

2. Ictericia por lactancia materna.

3. Ictericias patológicas.

• Ictericias por anemias hemolíticas

♦ Ictericias isoinmunes por

incompatibilidad Rh, ABO, etc.

♦ Ictericias no isoinmunes

◊ Hemólisis intravascular:

policitemia.

◊ Hemólisis extravascular:

cefalohematomas, hemorragia

intracraneal, sangre deglutida

• Ictericias por obstrucción

gastrointestinal.

♦ Estenosis hipertrófica de píloro

♦ Íleo meconial

♦ Enfermedad de Hirschsprung

♦ Atresia duodenal

• Ictericias por endocrinopatías

♦ Hipotiroidismo

♦ Hijo de madre diabética

• Ictericias por defectos de la

conjugación

♦ Síndrome de Crigler-Najjar tipo I

♦ Síndrome de Lucey-Discroll

♦ Galactosemia

1. Ictericias por afectación

hepatocelular.

• Hepatitis: víricas (CMV, herpes,

adenovirus, ECHO, etc.),

bacterianas (E. coli, estreptococo,

Listeria, etc.)

• Hepatitis idiopática neonatal

• Hepatopatía hipóxico-isquémica

• Hepatopatías de base metabólica

♦ Galactosemia

♦ Fructosemia

♦ Tirosinemia

♦ Déficit α1-antitripsina

♦ Fibrosis quística

• Hepatopatía por nutrición

parenteral

2. Ictericias por afectación de la vía

biliar

• Hipoplasia biliar intrahepática

• Atresia biliar extrahepática

• Quiste de colédoco

• Perforación espontánea de los

conductos biliares

3. Otras

• Sepsis, infecciones urinarias


6

Los tipos más frecuentes de ictericia neonatal son:

Ictericia fisiológica (normal): Pertenece a la rama de la ictericia indirecta o no conjugada.

Se encuentra presente en la mayoría de recién nacidos, este tipo de ictericia obedece a la

inmadurez del hígado de los lactantes, que procesa la bilirrubina lentamente.

Generalmente aparece entre el segundo y el cuarto día de vida y desaparece cuando los

bebés tienen entre una y dos semanas; es el tipo de ictericia mas común en los neonatos

aproximadamente el 60% de los neonatos a termino [14].

Ictericia en el prematuro: es frecuente en los bebés prematuros; el 80% de los prematuros

la padecen [15], debido a que tardan más en regular eficazmente la excreción de

bilirrubina. En los bebés prematuros, la ictericia debe tratarse a concentraciones más

bajas que en los bebés a término a fin de evitar posibles complicaciones. Este tipo de

ictericia puede estar en ambos grupos de bilirrubina tanto conjugada como no conjugada,

o bien puede tener una combinación de ambas de los tipos mostrados en la Tabla 1-1

[14].

Ictericia por leche materna: Pertenece al tipo de ictericia no conjugada. Esta se da de dos

maneras principalmente, se puede presentar cuando un bebé amamantado no está

ingiriendo suficiente leche. Sea debido a dificultades con la lactancia o a que a la madre

todavía no ha concretado la lactancia. No está provocada por un problema de intolerancia

a la leche materna sino que se debe a que el bebé no se está alimentando lo suficiente. O

bien la Ictericia asociada a la leche materna: la cual presentan entre el 1 y el 2% de los

bebés amamantados presentan un tipo de ictericia provocada por determinadas

sustancias presentes en la leche materna que pueden hacer que aumente la

concentración de bilirrubina en la sangre al no poder excretarla a través de los intestinos.

Este tipo de ictericia aparece entre los tres y los cinco primeros días de vida y suele

mejorar entre la tercera y la duodécima semanas [14].

Incompatibilidad de grupo sanguíneo o de Rh (Ictericias hemolíticas): si un bebé tiene un

grupo sanguíneo distinto al de su madre, es posible que esta incompatibilidad produzca

anticuerpos que destruyan los glóbulos rojos del pequeño, lo que provocará una

acumulación repentina de bilirrubina en la sangre del recién nacido. La ictericia provocada

por la incompatibilidad de Rh o grupo sanguíneo puede aparecer tan pronto como en el

primer día de vida. En el pasado, los problemas de Rh eran la causa de los casos de

ictericia más graves, pero ahora pueden prevenirse inyectando inmunoglobulina Rh a la


7

madre durante las primeras 72 horas del posparto, lo que impide que fabrique anticuerpos

que podrían poner en peligro la vida del bebé [14]. Este tipo de ictericia pertenece

nuevamente a la ictericia no conjugada en el grupo de ictericias patológicas del tipo

hemolíticas. Como se puede observar los tipos más comunes de ictericia que se

presentan en los neonatos pertenecen al grupo de la ictericia no conjugada.

1.3 Evaluación de la ictericia en recién nacidos.

Uno de los factores que contribuye con la evaluación es el momento en que se presenta

la ictericia además de la coloración amarillenta de la piel y la escasa alimentación o

letargo. Si se presenta durante las primeras 24 horas, significa que es bastante grave y

generalmente requiere un tratamiento inmediato. Cuando se presenta durante el segundo

o tercer día, es generalmente "fisiológica"; no obstante, éste puede ser el tipo más serio

de ictericia. Cuando se presenta entre el tercer día y la primera semana, puede ser la

consecuencia de una infección. La aparición tardía de la ictericia, es decir, durante la

segunda semana, a menudo está asociada a la lactancia, pero puede tener otras causas

[15].

La evaluación de un paciente con ictericia comienza con una anamnesis completa. La

anamnesis es la información proporcionada por el propio paciente al médico durante una

entrevista clínica. Esta tiene la finalidad de incorporar dicha información en la historia

clínica, e incluye exploración física y pruebas complementarias que se irán escalonando

en función de los resultados obtenidos. La implicación de la ictericia en procesos que

pueden ser fatales o dejar secuelas graves hace que urgentemente se tenga que plantear

una aproximación diagnóstica lo más precoz posible. Las prioridades son: diagnosticar si

presenta una infección médicamente tratable, identificar alteraciones metabólicas y

alteraciones analíticas de riesgo que puedan ser corregidas y detectar lesiones

obstructivas extrahepáticas que sean susceptibles de cirugía.

Para llegar a un diagnóstico es de ayuda responder a estas preguntas:

1. ¿Es la bilirrubina no conjugada o la conjugada la que está elevada? Esto se comprueba

con un examen sanguíneo en el cual se determina la cantidad de glóbulos rojos, tipo de

ictericia, grupo sanguíneo y exámenes para determinar la incompatibilidad de Rh (prueba

de Coomb).


8

2. Si es la bilirrubina no conjugada: ¿es un neonato y esa cifra puede causarle daño

neurológico?, ¿es debida a un aumento de la producción o defecto de la conjugación?

3. Si es la bilirrubina conjugada ¿es por un problema hepatocelular o del árbol biliar?

4. ¿Es un proceso agudo o crónico?

5. ¿Presenta síntomas o signos de riesgo de posible evolución fatal?

Para ello se trata de decretar factores que sugieran una enfermedad hemolítica, y/o un

incremento de la destrucción de glóbulos rojos, que se asocien con aumento de la

producción de bilirrubina. Se intenta detectar signos de enfermedades asociadas como

infección urinaria, enfermedad metabólica, obstrucción digestiva y signos de coleastasis

[13].

Una vez que se obtiene la evaluación, los criterios de ingreso se toman de la siguiente

manera. Se ingresará a todo paciente con síntomas o signos de mal pronóstico por el

riesgo vital que puede tener o la posibilidad de quedar con secuelas, como son los casos

de:

• Fallo hepático fulminante.

• Septicemia.

• Infección abdominal: absceso hepático, colangitis supurativa, peritonitis.

• Crisis hemolíticas, anemias con inestabilidad hemodinámica. Nivel del bilirrubina

en recién nacidos que precisen fototerapia o exanguinotransfusión [13].

Una vez que el neonato ha sido sometido al tratamiento es necesario mantener

monitoreados los niveles de bilirrubina en la sangre. Actualmente existen ya aparatos

portátiles que permiten el monitoreo sin necesidad de obtener sangre del neonato a

continuación mostramos uno de estos aparatos en la Fig. 1-3.


9

Fig. 1-3 Bilirrubinómetro JM-103 Dräger medidor manual de bilirrubina transcutánea [16].

1.4 Factores de riesgo.

Gran cantidad de neonatos sufren ictericia al nacer. Algunos neonatos tienen más

probabilidad que otros de sufrir de ictericia grave y de niveles más altos de bilirrubina. Los

neonatos con alguno de los siguientes factores de riesgo necesitan mayor vigilancia y un

control temprano de la ictericia:

Factores de riesgo alto:

• Bilirrubinemia al alta en zona de alto riesgo (esta zona se muestra más adelante

en el siguiente capítulo en la Fig. 2.5) [17].

• Ictericia en las primeras 24 horas de vida [17].

• Incompatibilidad de grupo sanguíneo con prueba de Coombs positivo u otra

enfermedad hemolítica (p. e. déficit de G6FD), eliminación aumentada de CO2. Las

mujeres con tipo de sangre “O” o con factor de sangre Rh negativo pueden tener

bebés con niveles más altos de bilirrubina. Se debe administrar la vacuna Rhogam

(Tipo de vacuna: Inmunoglobulina humana) a las madres con incompatibilidad de

Rh [10, 17].

• Recién nacido (RN ) Prematuro con 35 a 36 semanas de edad estacional [10, 17].

• Si un hermano anteriormente recibió fototerapia. Un RN con una hermana o

hermano que ha padecido de ictericia tiene más probabilidad de contraerla [10,

17].

• Cefalohematoma o equimosis importantes [17].


10

• Lactancia materna exclusiva, especialmente si aún no está bien establecida y hay

pérdida de peso mayor que lo habitual [17].

• Moretones. Un RN con moretones por la presión ejercida durante el parto tiene

más probabilidad de contraer ictericia. Los moretones se forman cuando se rompe

los vasos sanguíneos y la sangre hace que la piel adquiera un aspecto negro o

azulado. La curación de los moretones grandes puede causar niveles altos de

bilirrubina y hacer que el neonato contraiga ictericia [10].

Factores de bajo riesgo:

• Bilirrubinemia incrementándose y en zona intermedia-alta de riesgo mostrada en la

Fig. 2.5 [17].

• Cuando el feto tiene de 37-38 semanas de edad gestacional [17].

• Ictericia antes del alta medica [17].

• Hermano previo con ictericia. Esto se refiere a que si su hermano padeció ictericia

pero no fue necesario someterla a fototerapia por ser baja tendrá menos riesgo

[17].

• Macrosomía o madre diabética [17].

• Edad materna >25 años [17].

• Género masculino [17].

• Color de piel más obscura o raza asiática y mediterránea. La ictericia puede no

reconocerse o pasar inadvertida en los neonatos con piel más oscura o de

ascendencia asiática y mediterránea debido al color de piel que puede disimular la

pigmentación amarilla [10].

Riesgo insignificante:

• Bilirrubinemia incrementándose y en zona de bajo riesgo de la Fig. 2.5 [17].

• Edad gestacional >41 semanas [17].

• Alimentación con fórmula exclusiva [17].

• Alta después de las 72 horas [17].

En la gran mayoría de los casos, la ictericia no es motivo de preocupación. Pero si los

niveles de bilirrubina suben a la zona de riesgo (Fig. 2.5), se puede producir un daño

permanente en el sistema nervioso del neonato. Un porcentaje muy pequeño de recién


11

nacidos con ictericia presentan una complicación conocida como ictericia nuclear o

kernicterus. Se estima la presencia de kernicterus en un 8% en pacientes con niveles de

bilirrubina no conjugada [18].

Recomendación: Cuando los niveles de bilirrubina aumentan considerablemente en el

recién nacido, existe una probabilidad muy alta de que estos puedan depositarse en el

cerebro y ocasionar severos daños a este órgano (puede ocasionar Kernicterus - lesión

cerebral por depósito de bilirrubina). Las concentraciones características de bilirrubina

conjugada y directa para que ocurra daño cerebral suelen ser de 19 a 24 mg/dl (un 33%

de recién nacidos suele presentar este problema) y de 25 a 29 mg dl respectivamente (un

73 % de los recién nacidos suele presentar este problema). [18]. Dicho daño cerebral

puede provocar parálisis cerebral atetoide (caracterizada por temblores incontrolables o

contorsiones de las extremidades, el cuerpo y la cara), pérdida de la audición, problemas

de la vista y los dientes y, en ocasiones, retraso mental. Actualmente debido a los nuevos

y eficientes tratamientos, no hay razones para que un bebé desarrolle kernicterus, debido

a que se puede reducir los niveles de bilirrubina antes de que lleguen a niveles peligrosos

[19].

1.5 Incidencia de ictericia en RN.

La hiperbilirrubinemia es universal en el neonato, apareciendo algún tipo de ictericia

(concentraciones de bilirrubina sérica superiores a 6-7 mg/dl). Esta aparece en más del

50% de los recién nacidos a termino y más aún en el grupo de los pretérminos, siendo

aproximadamente un 80% los que padecen algún tipo de ictericia aproximadamente, esto

puede ocurrir durante su primera semana de vida [20]. La ictericia no es un problema

específico de México, de hecho las estadísticas medicas internacionales reportan la

presencia de ictericia en recién nacidos alrededor de todo el mundo. A continuación

mostramos algunas de estas estadísticas para obtener un panorama más claro de la

cantidad de RN con este padecimiento.

En Europa se cuenta con las siguientes estadísticas de nacimientos con ictericia: La

incidencia de hiperbilirrubinemia severa en el Reino Unido es de 7.1 casos por cada

100.000 nacidos vivos, con una incidencia de encefalopatía bilirrubínica fue de 0.9 casos

por cada 100.000 habitantes [21]. En Italia un estudio realizado en Roma mostro que el

28,5% de los prematuros tardíos (34-36 semanas de edad gestacional) presentaron

ictericia que requirió tratamiento con fototerapia. Dicha ictericia apareció principalmente


12

entre el 2º y el 4º día de vida y se resolvió sólo con fototerapia [22]. En Suecia, el 59% de

la muestra poblacional de neonatos presento hiperbilirrubinemia neonatal [23]. En

Dinamarca se ha estimado una incidencia de 1.4 casos por cada 100.000 nacimientos a

término o prematuros tardíos [21]. En un estudio realizado en Oporto (Portugal), el 11%

presentaba hiperbilirrubinemia significativa [24]. En Grecia se encontró una

hiperbilirrubinemia neonatal significativa en el 6% de los recién nacidos a término y

prematuros tardíos [25]. En España la incidencia fue de 1.56 casos por cada 10.000

habitantes y una estancia media de 2.61 días de hospitalización [26].

En Pakistán, se encontró una incidencia de hiperbilirrubinemia neonatal de 39.7 casos por

cada 1.000 habitantes [27]. En Nigeria se realizo un estudio en la ciudad de Lagos en

donde un 6.7% presentó ictericia neonatal, de los cuales un 5.5% recibió fototerapia y un

1.9% exanguinotransfusión [28]. En China se estima sobre 150.000 recién nacidos a

término anuales [29].

Las estadísticas encontradas en el continente Américano nos muestran que: En Estados

Unidos, aproximadamente el 60% de los recién nacidos (2.4 millones) desarrollan ictericia

neonatal cada año, de esta cantidad se ha documentado la ictericia neonatal en un 15.6%

de los recién nacidos [30]. En Canadá se estima que aproximadamente 5.000 recién

nacidos a término desarrollan hiperbilirrubinemia severa cada año. En México Alrededor

de un 40 a 60% de los recién nacidos a término presenta ictericia en los primeros días de

vida y en un 75 a 80% de los recién nacidos pretérmino, de los cuales alrededor de 15 a

20% pueden presentar hiperbilirrubinemia. Teniendo que ser sometidos a algún tipo de

tratamiento para controlarla [31, 32].

De esta manera podemos darnos cuenta que algunos de los lugares en los que presentan

mayormente algún tipo de ictericia los RN es en Estados Unidos, Suecia y México, así

mismo países que presentan menor porcentaje de casos son Nigeria, Portugal y Grecia. A

continuación se muestra un grafico que muestra los porcentajes de ictericia en los

diferentes países.


13

Fig. 1-4 Incidencia de ictericia en los RN en diferentes países.

De acuerdo a las estadísticas reportadas por el Sistema Nacional de Información en Salud

(SINAIS) en la Republica Mexicana se registraron 1,913,353 nacimientos en el 2011, de

los cuales 96,326 fueron en el estado de Guanajuato, esto significa que cerca de 50,000

niños nacen con algún tipo de ictericia en el estado de Guanajuato. Estas estadísticas nos

indican que la ictericia es una enfermedad muy común entre los neonatos [33]. En la

siguiente figura se muestran las estadísticas de nacimiento en México y también el

número estimado de RN que presentaran algún tipo de ictericia.

Fig. 1-5 Natalidad en México: Nacimientos anuales y número de nacimientos esperados con algún grado de ictericia

[33].

0

10

20

30

40

50

60

70

Estados

Unidos

Italia Suecia Nigeria Portugal Grecia México

Po

rce

nta

je (

%)

0

500,000

1,000,000

1,500,000

2,000,000

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

20

12

20

13

20

14

20

15

20

16

20

17

20

18

Nacimientos anuales en

México

Nacimientos estimados

con ictericia en México


14

1.6 Tratamientos y retos actuales.

Actualmente existen 3 diferentes formas de tratamiento de la ictericia, los cuales se

exponen a continuación:

Terapia Farmacológica, en la cual existen diferentes compuestos que se mencionan a

continuación.

− Mesoporfirina: inhibe el catabolismo del hemo, y por lo tanto, la producción de

bilirrubina, disminuyendo así sus niveles plasmáticos. Es esencialmente inocua,

ya que puede por un lado, moderar los índices de incremento de bilirrubina, y por

el otro, disminuir significativamente los requerimientos de fototerapia en los

neonatos prematuros. También, cuando se administra en un tiempo apropiado

después del nacimiento puede suplantar enteramente la necesidad de fototerapia

en los neonatos de términos y cercanos al término ictéricos, y en consecuencia,

disminuir su tiempo de internación.

− Fenobarbital: es un inductor enzimático, que estimula las etapas de captación,

conjugación y excreción de la bilirrubina. Por estar asociado a un potencial

desarrollo de adicción, sedación excesiva y efectos metabólicos adversos, han

limitado su aplicación a los neonatos con déficit de G6PD [34]. También puede

ser útil para diferenciar el Síndrome de Crigler-Najjar tipo ll del tipo I [35]. La

administración a la madre durante el embarazo en el último trimestre se asoció

con una disminución en los niveles de bilirrubina sérica en el neonato, y el riesgo

de Kernicterus.

− Administración Oral de sustancias No absorbibles: estos al captar bilirrubina en la

luz intestinal, reducen la absorción enteral de ésta y, así se puede disminuir los

niveles de bilirrubina sérica. Deben ser administrados en las primeras 24 hrs de

vida. Ejemplos de ellos son: agar, carbón, Colestiramina [36].

Exanguinotransfusión:

Este procedimiento está siendo remplazado por la utilización adecuada de la fototerapia y

el seguimiento cuidadoso clínico del neonato. Su mecanismo de acción se basa en la

remoción mecánica de sangre del neonato por sangre de un donador.


15

Los principales efectos de este tratamiento son: Remover anticuerpos, corregir la anemia

en las enfermedades hemolíticas (especialmente en la Incompatibilidad Rh) y sustraer

bilirrubina del compartimiento intravascular.

Este método se reserva en especial para el tratamiento de las enfermedades hemolíticas

severas, cuando la administración intensiva de la fototerapia no ha resultado eficaz para

evitar que la bilirrubina sérica ascienda a valores que actualmente se consideran de

riesgo de encefalopatía bilirrubínica.

En los neonatos severamente afectados por enfermedad hemolítica, el Criterio Clínico

debe prevalecer sobre datos de laboratorio para decidir si el niño requiere o no

exanguinotransfusión inmediata al nacer para ser compensado hemodinámicamente [36].

De estos tratamientos el menos agresivo al neonato es la fototerapia como se puede

observar al exponer anteriormente las diferentes prácticas, y de la misma manera uno de

los retos que se llevan es el dejar de utilizar la exanguinotransfusión; el cual es el método

más agresivo para el neonato y el más peligroso, aunque en la actualidad se ha dejado de

utilizar este procedimiento considerablemente.

Fototerapia:

Es la terapéutica de elección difundida para el tratamiento de la ictericia neonatal. Su

administración redujo en gran medida el uso de la exanguinotransfusión y no se

demostraron efectos adversos en la evolución alejada de los niños tratados. Su

mecanismo de acción consiste en la fotooxidación que es la destrucción física de la

bilirrubina, en productos más pequeños y polares para ser excretados. La

fotoisomerización es la vía principal de excreción, en la que la bilirrubina permanece igual

pero con distinta conformación espacial (lumibilirrubina) [36].


16

1.7 Conclusiones.

La ictericia es una afección causada por el exceso de bilirrubina, la cual provoca que la

piel y la esclerótica de los ojos se vea amarillenta. El exceso de ictericia se debe a que el

cuerpo no es capaz de eliminar toda la bilirrubina de la sangre. Aproximadamente el 60%

de los neonatos en México presentan ictericia en algún momento durante la primer

semana de vida, esto nos dice que es una enfermedad muy frecuente. De la misma

manera hemos visto que existen varios tipos de ictericia y esta se puede presentar tanto

en neonatos como no neonatos. Siendo las ictericias más comunes: fisiológica, por

lactancia y hemolíticas.

Existen protocolos ya establecidos para poder evaluar la ictericia en los RN y de esta

manera determinar el tipo de tratamiento necesario. Se debe tener especial cuidado con

los RN de color de piel, ya que podría pasar desapercibida la ictericia. Pues como sea

mencionado en diversas ocasiones la ictericia no tratada puede ocasionar daño cerebral.

Provocando problemas en la vista, dientes y algunas veces lleva a discapacidad

intelectual. Para evitar lo anterior existen 3 tipos de tratamientos que es la fototerapia, la

terapia farmacológica y la exanguinotransfusión, siendo este último, el método más

agresivo con los neonatos.


17

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Disponible desde: http://med.unne.edu.ar/revista/revista151/3_151.htm.

Capítulo 2: Fototerapia para la

Ictericia.

En el presente capítulo se exponen los conceptos generales relacionados con el tema de

la fototerapia y su aplicación en el tratamiento de la ictericia. Comenzamos por definir que

es la fototerapia y sus aplicaciones, resaltando su uso en el tratamiento de la ictericia.

Como antecedente de la fototerapia en la ictericia se revisan las propiedades de

trasmisión, esparcimiento y absorción de la piel. Asimismo, se explica cualitativamente el

metabolismo natural de la bilirrubina, y su degradación cuando interactúa con la luz

durante la aplicación de la fototerapia. En este proceso se describen los mecanismos de

fotoisomerización y oxidación que intervienen en la fotodegradación de la bilirrubina.

Posteriormente, se exponen los criterios generales para la aplicación de la fototerapia en

NR a término y prematuros. Así como las especificaciones del tratamiento de fototerapia

requeridos en casos normales e intensivos. Todo esto para lograr obtener una buena

eficiencia en el tratamiento y reducir rápidamente los niveles altos de bilirrubina. Por

último, se presentan los diferentes sistemas de fototerapia comerciales, donde se realzan

sus características principales. Finalmente, hace una comparación relativa de ventajas y

desventajas entre estos sistemas.

2. Capítulo 2: Fototerapia para la ictericia.

Capítulo 2: Fototerapia para la Ictericia 2012

20

2.1 Fototerapia.

Se denomina fototerapia al tratamiento de enfermedades por la acción de la energía

lumínica. La fototerapia ha resultado ser muy eficaz en el tratamiento de enfermedades

crónicas inflamatorias y de pigmentación en la piel. Tales afecciones incluyen la psoriasis,

el vitíligo, micosis fungoide, eczemas, dermatitis atópica entre otras. Conforme al tipo de

afección cutánea, la fototerapia comprende el uso de fuentes con distintas longitudes de

onda y ancho espectral en las regiones ultravioleta, visible e infrarroja. Sin embargo,

podría decirse que la aplicación más exitosa de la fototerapia es el tratamiento de la

ictericia neonatal. La fototerapia en el tratamiento de la ictericia, consiste en la exposición

de la piel del recién nacido de cualquier parte del cuerpo (excepto los ojos) a luz visible

entre 450-500 nm a una cierta intensidad y durante un tiempo predeterminados. Para

comprende donde y cómo se lleva a cabo la interacción de luz con la bilirrubina en el flujo

sanguíneo, para su posteriormente eliminación en la bilis y productos de oxidación a

través del hígado y de riñón respectivamente, es conveniente revisar de manera general

la estructura de la piel y su propiedades ópticas.

2.2 La piel y sus propiedades ópticas.

Cuando luz incide sobre la piel se presentan los procesos convencionales de reflexión,

esparcimiento, absorción y transmisión tal como se ilustra en la figura 2.4. La

preponderancia de alguno de estos procesos dependen tanto de las características de la

fuente de longitud de onda, ancho de banda y la intensidad de la fuente utilizada, como

de la estructura y composición de la piel. Esto es, dependiendo de la concentración de

algunos componentes biológicos las propiedades ópticas de la piel se verán modificadas o

tendrán coeficientes variables de refracción “n”, esparcimiento () y absorción (). Hay

que recalcar que en la propagación óptica en materiales biológicos domina el

esparcimiento sobre la reflexión. Esto es debido a que las estructuras celulares que

componen los tejidos no son homogéneas, además que algunas tienen un tamaño

comparable al de la longitud de onda. Así cuando la luz entra en contacto con la materia

los fotones que no fueron reflejados logran penetrar el tejido, estos fotones interactúan

con los electrones de las capas exteriores de las moléculas que conforman las células;

teniendo de esta interacción que el fotón sea absorbido o esparcido [1].


21

Fig. 2-1 Tres de los procesos que surgen debido a la interacción de la luz con un tejido biológico. Absorción Reflexión y

esparcimiento [1].

En la piel se distinguen 3 capas principales que son la epidermis, dermis y subdermis o

tejido subcutáneo (Fig. 2-2), con propiedades y células características de cada capa.

Estas capas tienen una distribución de vasos sanguíneos llamados vénulas, arteriolas y

capilares. Las arteriolas se encuentran en las dermis con un tamaño aproximado de 50 a

100µm de diámetro, conectadas con otras de menor tamaño de 10 a 50µm y con los

capilares más pequeños cercanos a la epidermis con un tamaño de 3 a 8µm. La sangre

está compuesta por 40% de eritrocitos y el 60% restante es llamado plasma y está

constituido por agua y sales. Las células rojas contienen moléculas de hemoglobina Hb y

oxihemoglobina HbO2 [1].

Fig. 2-2 Cortes transversales que muestran las capas de la piel y la microcirculación en las mismas [1].

Al conocer el comportamiento del coeficiente de absorción respecto a la longitud de onda

de los componentes de la sangre y de la melanina que es el colorante principal de la piel,


22

se puede ver una ventana óptica en la que se sitúan varios mínimos de las diferentes

componentes biológicos en la piel, como puede verse en la Fig. 2-3.

Fig. 2-3 Coeficiente de absorción en función de la longitud de onda para diferentes componentes biológicos que

conforman la piel [1].

En el caso de una muestra en la cual se compara el índice de absorción y esparcimiento

(Fig. 2-4) para una muestra compuesta de 1% hemoglobina 1/3 Hb, 2/3 HbO2, 70% agua,

el coeficiente de esparcimiento es mucho mayor que la absorción en toda la ventana

óptica de la piel. Lo que permite la interacción de la luz con la piel sin causar un daño

permanente como quemaduras o destrucción del tejido.

Fig. 2-4 Coeficiente de esparcimiento y absorción como función de la longitud de onda para diferentes componentes

biológicas que conforman la piel (1% hemoglobina 1/3 Hb, 2/3 HbO2, 70% agua) [1].


23

La zona de interés está situada entre la dermis y la epidermis debido a que es el lugar en

el cual el flujo microcirculatorio se encuentra entre los 50µm y 4mm, tomando en cuenta la

ventana óptica de la piel y que la profundidad de penetración de la luz debe alcanzar la

dermis. Se observa también que la luz que radica entre los 450 y 475nm del espectro es

la que cuenta con la mayor absorción de los tejidos. De esta manera es como la luz

emitida llega hasta el torrente sanguíneo y es absorbida por la bilirrubina.

Al igual que la piel el punto en el cual la bilirrubina absorbe luz con mayor intensidad es en

la región azul del espectro óptico, cercano a los 460nm como podemos observar en la Fig.

2-5, siendo una región en la cual la penetración de luz en el tejido aumenta notablemente

con una longitud de onda mayor. Este espectro de la Fig. 2-5 puede ser obtenido al

ingresar una muestra de bilirrubina y enviar un haz de luz blanca a un espectrofotómetro,

el cual después de un análisis mostrara en el espectro la absorción de la bilirrubina.

Fig. 2-5 Pico de absorción de la bilirrubina [2].

La tasa de formación de fotoproductos de bilirrubina depende significativamente de la

intensidad y la longitud de onda de la luz utilizada. Solo las ondas que penetran el tejido y

son absorbidas por la bilirrubina tienen un efecto fototerapéutico. Tomando en cuenta

estos factores (intensidad y longitud de onda de la luz), las lámparas con luz

predominante dentro de la región azul del espectro, entre 450nm y 490nm, son

probablemente las más eficaces para el tratamiento de la hiperbilirrubinemia.


24

Fig. 2-6 Factores importantes para la eficacia de la fototerapia [3].

En la Fig. 2-6 podemos observar el espectro de absorbancia asociada a albúmina sérica

humana (línea blanca) la cual se muestra en el espectro de luz visible (400 a 700nm). Así

podemos verificar que de todo el espectro visible, la luz azul es la más eficaz para la

fototerapia, pero como se mencionó anteriormente (y además se puede observar en la

Figura 2-6) la capacidad de transmisión de la piel aumenta con una mayor longitud de

onda, luego entonces es deseable utilizar fuentes de luz de 450 a 500nm para estimular

la absorbancia deseada y por ende la generación de la isomerización de la Bilirrubina.

2.3 Fotoreducción de la bilirrubina.

El metabolismo normal de bilirrubina funciona de la siguiente manera: Al pasar la

bilirrubina de los glóbulos rojos al torrente sanguíneo, esta es captada por el hígado. En el

hígado, la bilirrubina es convertida en dos monoglucurónidos isométricos y un

diglucurónido (bilirrubina directa) por la enzima uridina-difoso-glucoronosiltransferasa 1A1

(UGT1A1). Los glucurónidos solubles en agua son excretados en la bilis con la ayuda de

una proteína de transporte asociada a la resistencia a multifármacos canalicular, MRP2

(Fig. 2-7). De esta manera el hígado ayudado por la enzima segrega los glucurónidos de

bilirrubina en la bilis y así es como la bilirrubina es eliminada normalmente del cuerpo.

Fig. 2-7 Metabolismo de bilirrubina normal [3].


25

Sin la glucoronidación, no es posible excretar la bilirrubina en la bilis o en la orina. En los

neonatos la actividad hepática de UGT1A1 es deficiente, y la vida de los glóbulos rojos es

más corta que en los adultos, lo cual produce una acumulación y una mayor formación de

bilirrubina en fotoisómeros amarillos y productos de oxidación incoloros que son menos

lipofílicos que la bilirrubina y no requieren la conjugación hepática para su excreción. Así,

al no ser capaz el organismo de eliminar por si mismo y de manera eficiente la bilirrubina,

es necesario recibir fototerapia. De esta manera la bilirrubina es convertida en

fotoisómeros y productos de oxidación. Los fotoisómeros se excretan principalmente en la

bilis, y los productos de oxidación, en la orina (Fig. 2-8). La bilirrubina normalmente se

elimina del organismo, mediante la conjugación hepática con ácido glucurónico y la

eliminación en bilis en la forma de glucurónidos de bilirrubina (Fig. 2-7 y Fig. 2-8).

Fig. 2-8 Metabolismo de la bilirrubina durante la fototerapia [3].

La ictericia neonatal se deriva de una diferencia temporal en la conjugación hepática

(agravada en los neonatos prematuros), combinada con un aumento en el recambio de

glóbulos rojos. Las condiciones patológicas que puede aumentar la producción de

bilirrubina incluyen la isoinmunización, trastornos hemolíticos hereditarios y la sangre

extravasada (por ejemplo, de hematomas y cefalohematomas) [4]. Los trastornos

genéticos de conjugación de bilirrubina, especialmente el frecuente síndrome de Gilbert

(alteración hereditaria multifactorial asociada a un elevado nivel de bilirrubina en la sangre

[5]), también pueden contribuir a la hiperbilirrubinemia neonatal.

El grupo más grande de neonatos habitualmente sanos con mayor riesgo de

hiperbilirrubinemia son los neonatos prematuros tardíos y también aquellos que son


26

solamente alimentados con leche materna [6] (especialmente si se presentan dificultades

en el amamantamiento). Se cree que la alimentación a base de leche materna y la baja

ingesta calórica asociada con las dificultades en el amamantamiento aumentan la

circulación enterohepática de bilirrubina [7]. El objetivo del tratamiento es reducir la

concentración de bilirrubina circulante o evitar que aumente. Para ello, la fototerapia utiliza

la energía lumínica para modificar la forma y la estructura de la bilirrubina, convirtiéndola

en moléculas que pueden excretarse incluso con una conjugación normal deficiente (Fig.

2-7 − Fig. 2-9).

Fig. 2-9 Mecanismo de la fototerapia [3].

Como se observa en la Fig. 2-9 la absorción de luz por parte de la forma normal de

bilirrubina (4Z, 15Z-bilirrubina) genera moléculas de bilirrubina en estado de excitación

transitorias. Estos productos intermedios efímeros pueden reaccionar con el oxígeno para

producir productos incoloros de menor peso molecular o pueden reorganizarse y

transformarse en isómeros estructurales (lumirrubinas) o isómeros en los cuales la

configuración de al menos uno de los doble enlaces Z cambio por una configuración E (Z

y E, iniciales de las palabras alemanas zusammen [juntos] y entgegen [opuestos],


27

respectivamente, son los prefijos utilizados para designar la estéreo química de un doble

enlace. Los prefijos 4 y 15 de la Fig. 2-9 indican las posiciones del doble enlace). En la

Fig. 2-9 solo se muestran los principales fotoisómeros formados en humanos.

La isomerización configuracional es reversible y es mucho más rápida que la

isomerización estructural, que es irreversible. Ambas ocurren con una mayor rapidez que

la fotooxidación. Los fotoisómeros son menos lipofílicos que la forma 4Z,15Z de la

bilirrubina y pueden excretarse sin modificaciones en la bilis, sin necesidad de

glucuronización. Los isómeros de lumirrubina también pueden excretarse en la orina. Los

productos de fotooxidación se excretan, principalmente, en orina. Una vez en la bilis, los

isómeros configuracionales se revierten espontáneamente a la forma natural 4Z,15Z de la

bilirrubina. El gráfico mostrado en la Fig. 2-9, corresponde a un cromatograma del suero

de un neonato en fototerapia, en el cromatograma se puede apreciar la presencia de

varios fotoisómeros, además del isómero 4Z,15Z. los fotoisómeros también pueden

detectarse en la sangre de adultos después de tomar el sol [3].

La absorción de luz por la bilirrubina lleva a que una fracción del pigmento experimente

varias reacciones fotoquímicas en distintos niveles. Estas reacciones generan

estereoisómeros amarillos de bilirrubina y derivados incoloros de menor peso molecular

(Fig. 2-9). Los productos son menos lipofílicos que la bilirrubina y, a diferencia de esta

pueden ser excretados en bilis u orina sin conjugación, se desconocen las contribuciones

relativas de las distintas reacciones para eliminación general de bilirrubina, aunque hay

estudios in vitro e in vivo que permiten sugerir que la fotoisomerización cumple una

función más importante que la fotodegradación. La eliminación de la bilirrubina depende

en gran medida de las tasas de formación y de eliminación de los fotoproductos. La

fotoisomerización ocurre rápidamente durante la fototerapia, y aparecen isómeros en

sangre bastante antes que el nivel de bilirrubina en plasma comience a descender.

2.4 Criterios para la aplicación de la fototerapia en neonatos.

En los recién nacidos a termino y prematuros tardíos, la fototerapia es generalmente

usada de acuerdo con las pautas publicadas por la academia americana de pediatría [8].

Las cuales tienen en cuenta no solamente el nivel de bilirrubina sérica total, sino también

la edad gestacional del neonato, la edad en horas desde el nacimiento y la presencia o

ausencia de factores de riesgo. Que incluyen enfermedad hemolítica isoinmune,


28

deficiencia de glucosa-6 fosfato deshidrogenasa, asfixia, letargo, temperatura inestable,

sepsis, acidosis y un nivel de albúmina menor que 3 g/dl (Fig. 2-10).

Fig. 2-10 Criterio para fototerapia intensiva en neonatos hospitalizados nacidos con una edad gestacional de 35

semanas o mas [3].

La Fig. 2-10 muestra el criterio para fototerapia en la cual se compara la edad con el nivel

de bilirrubina sérica total. Dependiendo de donde quede ubicado el neonato al revisar la

línea de riesgo, es posible determinar si es necesario suministrar la fototerapia. Estos

criterios de la Fig. 2-10 se basan en experiencias limitadas debido a que las pruebas

realizadas para obtener el nomograma se realizaron en un numero determinado de

neonatos [8]. La fototerapia intensiva debe utilizarse cuando el nivel de bilirrubina total se

encuentra por encima de la línea de grupo de riesgo indicada por la edad particular (Fig.

2-10). La irradiación en la fototerapia intensiva debe tener un nivel ≥ 30 µW/cm2/nm, en

comparación con la fototerapia convencional la cual es de aproximadamente 10

µW/cm2/nm [9].

Para la fototerapia convencional en hospital, o para la fototerapia casera, deben

presentarse niveles de bilirrubina en suero total de 2-3 mg/dL (34 a 51 µM por litro) por

debajo de los indicados. La fototerapia no debe usarse en neonatos que presenten

factores de riesgo. En los neonatos prematuros, la fototerapia se utiliza con niveles de

bilirrubina sérica total mucho menores que los neonatos a termino, dependiendo edad


29

gestacional varia [10] y en algunas unidades médicas se usa como método profiláctico,

en todos los neonatos con peso al nacer por debajo de 1 kg.

La eficacia de la fototerapia depende de la irradiación de la fuente de luz. La irradiancia se

mide con un radiómetro o espectroradiómetro en unidades de Watts por centímetro

cuadrado (W/cm2) o en microwatts por centímetro cuadrado por nanómetro (µW/cm2/nm)

dentro de una banda de longitud de onda determinada. Al colocarse 20 cm por encima del

recién nacido (RN), las unidades de fototerapia con luz diurna convencional o estándar

deberían proporcionar una irradiación espectral (medida en el nivel del neonato) de 8 a 10

µW / cm2 / nm en la banda de 430 a 490 nm, mientras que las lámparas fluorescentes

azules especiales proporcionan de 30 a 40 µW / cm2 / nm (Fig. 2-11) [2, 3].

La Academia Americana de Pediatría define la fototerapia intensiva como una irradiación

espectral de al menos 30 µW / cm2 / nm en el mismo ancho de banda, suministrada sobre

la mayor área corporal posible [8]. Esto puede lograrse con fuentes lumínicas colocadas

por encima y por debajo del neonato Fig. 2-11.

Fig. 2-11 Fototerapia intensiva realizada con fuentes lumínicas por encima y debajo del neonato para maximizar el

área de piel expuesta [3].

De ello surge la recomendación de que los neonatos a término y casi a término , a fin de

poderse aplicar este proceso, deberían de poderse tratar en una cuna y, dependiendo del

caso, no en una incubadora, para permitir así que la fuente de luz quede a 10-15cm. del

neonato; a fin de aumentar la irradiación y la eficacia, (con la excepción de cuando se

usan luces de tungsteno o halógenas debido a que debe ser mayor la distancia), a fin de

aumentar la irradiación y la eficacia. La dosis de fototerapia debe verificarse con un

radiómetro comercial el cual debe ser el recomendado por el fabricante de la fuente


30

lumínica. Es inadecuado utilizar medidores de luz fotométricos o colorimétricos comunes,

o estimaciones visuales de la luminosidad.

Debido a la variación espacial, la irradiación debería medirse en varios puntos dentro del

área iluminada, y obtener el promedio de las mediciones. Como muchas veces no se hace

esto, la Academia Americana de Pediatría recomienda realizar las mediciones bajo el

centro de la luz [8]. Las dosis y la eficacia de la fototerapia se ven afectadas por el tipo de

fuente lumínica. Las unidades de fototerapia utilizadas habitualmente contienen tubos de

luz diurna, blanca o fluorescente azul. Sin embargo, cuando los niveles de bilirrubina

sérica total están próximos al intervalo para el cual se recomienda fototerapia intensiva

[8], resulta de especial importancia utilizar lámparas con emisión azul por los motivos

antes mencionados.

Actualmente, la Academia Americana de Pediatría recomienda lámparas azules

fluorescentes especiales o luces de diodos emisores de luz (LED) de eficacia comprobada

en estudios clínicos [11]. También se utilizan luces halógenas filtradas, frecuentemente

incorporadas en los dispositivos de fibra óptica. Las dosis y la eficacia de la fototerapia

también se ven afectadas por la distancia entre el neonato y la irradiancia incidente

(mientras más cerca está la fuente, mayor es la irradiancia) y el área de piel expuesta

(como se muestra en la Fig. 2-11) por lo tanto, para la fototerapia intensiva se requiere

una fuente lumínica debajo del neonato.

Por otra parte, también se ha demostrado en estudios controlados, que mientras mayor es

la superficie del área expuesta, mayor es la reducción en el nivel de bilirrubina sérica total,

y normalmente no hay necesidad de quitarle el pañal al recién nacido. Sin embargo, si el

nivel de bilirrubina sérica total sigue incrementándose a pesar del tratamiento, se debe

quitar el pañal hasta que se observe una reducción clínicamente significativa (Fig. 2-11)

[3].

Como la luz puede resultar tóxica para la retina inmadura, siempre deben protegerse los

ojos del neonato con parches oscuros. La colocación de papel aluminio o tela blanca a los

costados del neonato, con el fin de reflejar la luz aumenta la eficacia de la fototerapia [12,

13]. La eficacia del tratamiento depende no sólo de la dosis de luz, sino también de la

causa y la gravedad de la hiperbilirrubinemia. Durante la hemólisis activa, el nivel de

bilirrubina sérica total disminuye con diferente velocidad de acuerdo a la presencia de


31

hemólisis. Por otro lado, como la fototerapia funciona sobre la bilirrubina presente en la

piel y en el tejido subcutáneo superficial, mientras más bilirrubina haya en esos sitios (es

decir, mientras mayor sea el nivel de bilirrubina sérica total), mayor será la eficacia de la

fototerapia.

En algunos neonatos con un nivel de bilirrubina sérica total superior a 30 mg/dL (513 µmol

por litro), la fototerapia intensiva puede llevar a una reducción de hasta 10 mg. por

decilitro (171 µM por litro) en unas pocas horas. No en todos los neonatos el cuerpo

reacciona con la misma velocidad de reducción de la bilirrubina en la sangre, por ello en

algunos lleva mas tiempo reducirla a niveles normales [14]. De igual manera se han

realizado estudios [15], en los cuales se colocan grupos de RN con niveles de

concentración de bilirrubina sérica similares (aproximadamente 19 mg/dl). Shinwell et al

estudiaron dos grupos de neonatos; en el primer grupo se proporciono la fototerapia en

espalda y pecho girando a los RN, mientras que al segundo grupo se manejo solamente

en una posición. Los resultados de la disminución de la bilirrubina se muestran a

continuación en la Fig. 2-12 [15].

Fig. 2-12 Respuesta de los niveles de bilirrubina sérica a la fototerapia, desde el inicio hasta 48hrs [15].


32

Así al observar la Fig. 2-12 se puede dar una idea de la disminución de bilirrubina que se

presenta en 48 horas de tratamiento con fototerapia. Es más probable que la hemólisis

sea la causa de hiperbilirrubinemia en los neonatos tratados con fototerapia durante la

hospitalización al nacimiento que en los que fueron ingresados posteriormente para este

tratamiento. Además, la fototerapia en los neonatos tratados durante la hospitalización al

nacimiento se inicia con un nivel de bilirrubina sérica total menor (Fig. 2-10) Por estas dos

razones, el nivel de bilirrubina sérica total tiende a descender relativamente despacio en

estos casos [3].

En estos pacientes, la fototerapia intensiva puede provocar un descenso del 30 al 40% en

las primeras 24 horas, con el descenso más pronunciado dentro de las primeras 4 a 6

horas. Es recomendable suspende el tratamiento de fototerapia cuando el nivel de

bilirrubina sérica total se encuentra por debajo de 13-14 mg/dL (222 a 239 µM por litro) [8].

Después de discontinuar la fototerapia, puede llegar a presentarse una recuperación

(“rebote”) en el nivel de bilirrubina sérica total entre 1 y 2 mg/dl (17 a 34 µM/L) u,

ocasionalmente, más [16]. Los neonatos con mayor riesgo de una recuperación

clínicamente significativa son los nacidos antes de las 37 semanas de gestación, quienes

padecen enfermedad hemolítica y quienes fueron tratados con fototerapia durante la

hospitalización al nacer [16].

Sin embargo, la mayoría de los dispositivos de fototerapia casera son menos eficaces que

los disponibles en los hospitales, por lo que la fototerapia casera es más adecuada para

los neonatos con niveles de bilirrubina sérica total de 2 a 3 mg/dL por debajo de los

recomendados para la fototerapia hospitalaria [8] (Fig. 2-10). Los dispositivos para

fototerapia casera más recientes con luces LED o azules especiales son más eficaces.

La luz solar reduce el nivel de bilirrubina sérica, pero las dificultades prácticas

relacionadas con la exposición segura de un recién nacido desnudo al sol, ya sea al aire

libre o dentro del hogar (evitando las quemaduras), hacen que no sea una herramienta

terapéutica confiable [17, 18].

Los casos informados de toxicidad clínicamente significativa a raíz de la fototerapia son

escasos [19]. En los neonatos con colestasis (hiperbilirrubinemia directa), la fototerapia

puede generar el síndrome de bebé bronceado, en el cual la piel, el suero y la orina

adoptan una decoloración oscura, de tono grisáceo a marrón [20]. No se comprende en


33

profundidad la patogénesis de esta condición, que se presenta solamente en neonatos

con colestasis. Cuando se detiene la fototerapia y se soluciona la colestasis, la coloración

desaparece.

Es por esto que la fototerapia resulta menos agresiva para el neonato en comparación

con la terapia farmacológica y la exanguinotransfusión; aunque la terapia depende en

gran medida de la gravedad y los síntomas presentados por el neonato.

Un número de fuentes luminosas están disponibles en el comercio para la fototerapia

neonatal. Cada una tiene ventajas y desventajas. Varios sistemas de fototerapia

neonatales alcanzan niveles de irradiación infinitamente diferentes, afectando su eficacia

clínica. Un estudio reciente [3, 8] encontró que combinando fuentes luminosas de

fototerapia era el tratamiento de elección para neonatos muy prematuros con

hiperbilirrubinemia, alcanzando bajos niveles de bilirrubina sérica, una duración más corta

de tratamiento, y una reducción significativa de exanguineotransfusiones.

A continuación expondremos los diferentes tipos de sistemas que existentes para el

tratamiento de la hiperbilirrubinemia.

2.5 Sistemas de fototerapia para la ictericia.

Como ya se explicó anteriormente; la fototerapia es el empleo de luz visible para el

tratamiento de hiperbilirrubinemia en el RN. Esta terapia relativamente común; baja el

nivel de bilirrubina en el suero, por transformación de la bilirrubina en isómeros soluble en

agua; los cuales pueden ser eliminados sin la conjugación en el hígado. La dosis de

fototerapia determina en gran parte cuan rápidamente esto trabaja; la dosis es

determinada por la longitud de onda de la luz, la intensidad de la luz (la irradiación), la

distancia entre la luz y RN, y el área de la superficie del cuerpo expuesta a la luz.

Una forma simple de clasificar a los sistemas de fototerapia comerciales es; sistemas de

no contacto y de contacto. Los sistemas de no contacto se caracterizan por utilizar

diferentes tipos de lámparas o diodos Leds que iluminan a distancia al recién nacido.

Mientras que las sistemas de contacto se destacan por utilizar principalmente diodos Leds

y una almohadilla compuesta de fibras ópticas, la cual están en contacto con la piel del

RN. Un gran número de lámparas comerciales están disponibles para los sistemas de no

contacto. Cada una tiene ventajas y desventajas. Los diferentes sistemas de fototerapia

neonatales puedes alcanzan niveles de irradiación infinitamente diferentes entre ellos,


34

afectando su eficacia clínica de un sistema a otro [21]. A continuación se describen estos

sistemas.

2.5.1 Sistema con lámparas halógenas.

Los sistemas de lámpara de halógeno para fototerapia utilizan al menos un bulbo de

cuarzo halógeno (Fig. 2-13). Es posible alcanzar la irradiancia necesaria para uso en

fototerapia con fuentes luminosas de halógeno; sin embargo, los dispositivos con una sola

lámpara producen un círculo de luz con alta irradiación sólo en el centro. Los sistemas de

halógeno son compactos, pero tienen la desventaja de generar cantidades significativas

de calor. Las recomendaciones del fabricante para la distancia segura mínima deberían

ser seguidas con cuidado para evitar quemaduras [22]. La distancia mínima recomendada

por el Centro Nacional de Excelencia Tecnológica en Salud es de 50.8 cm [23].

Estas lámparas emiten luz en un amplio espectro (280 a 1,400 nm), en consecuencia

emiten radiación ultravioleta y radiación en el infrarrojo cercano, que a altos niveles

pueden dañar a los ojos y la piel. Su diseño debe incluir filtros internos y reflectores para

reducir la energía dañina de estos dos tipos de radiación [23]. En estos equipos se

recomiendo contar con un radiómetro para colocar la lámpara a la distancia necesaria

para obtener una irradiación máxima efectiva de 40 µW / cm2 / nm [24].

Fig. 2-13 Sistema de fototerapia de punto de luz halógena (imagen obtenida del hospital Aranda de la Parra).


35

2.5.2 Sistema con tubos fluorescentes.

Comúnmente llamadas cajas de luz, los sistemas de fototerapia de tubos fluorescentes

han estado más tiempo en el mercado (Fig. 2-14). No todos los tubos fluorescentes son

iguales. Los bulbos usados en estas unidades incluyen luz clara, blanca, azul, azul

especial (la más eficaz), o una combinación de estos. Existen diferencias significativas de

irradiancia producida por los diferentes tipos de tubos fluorescentes, aún dentro de los

425 a 475 nm de longitud de onda. Este método alcanza una irradiación de 50 µW /cm2 /

nm manteniendo dentro del intervalo normal la temperatura corporal.

A menudo los tubos fluorescentes son colocadas demasiado lejos del neonato para ser

eficaces. Estos deberían ser colocados cerca del neonato como sea posible. Se

recomienda colocar estas unidades a una distancia de 10 cm por sobre el neonato de

término desnudo para una fototerapia efectiva. Aunque el Centro Nacional de Excelencia

Tecnológica en Salud recomienda que en el caso de una terapia de baja intensidad, el

neonato debe encontrarse a una distancia a 50.8cm y para una terapia de alta intensidad

de 25.4cm; teniendo en cuenta siempre las recomendaciones del fabricante respecto a la

distancia mínima.

Fig. 2-14 Sistema de fototerapia de tubos fluorescentes [21].

2.5.3 Sistema de fototerapia de LEDs.

Los sistemas de Leds para el tratamiento de la hiperbilirrubinemia normalmente cuentan

con varios diodos Led tipo Blue (Fig. 2-15), por lo que este tipo de lámparas apenas

emiten calor. Otras de las ventajas de estos equipos son que al tener un espectro de


36

emisión muy angosto, no emiten luz infrarroja ni ultravioleta. Además los LEDs son de

las fuentes de luz más eficientes del mercado, y con una vida media útil de miles de

horas. Estas lámparas alcanzan una irradiancia máxima de hasta de 50 µW / cm2 / nm

[25].

Fig. 2-15 Sistema de fototerapia de diodos LED [26].

2.5.4 Mantas de fibra óptica.

Los dispositivos de fibra óptica contienen normalmente un bulbo de tungsteno-halógeno, o

bien un arreglo de Leds que entrega la luz vía un cable interno en una almohadilla plástica

que contiene fibras ópticas (Fig. 2-16). Las almohadillas al contar con luz fría no sufren

calentamiento alguno, dando la posibilidad de ser colocados directamente bajo un

neonato. De esta manera aumentar la superficie de la piel que es expuesta debido a que

no transmite calor al RN. La almohadilla también puede ser colocada alrededor de la parte

central del neonato para proporcionar fototerapia mientras el neonato está siendo

sostenido. Dependiendo de la forma como se coloque el panel puede ser necesario o no

colocar al RN la protección ocular.

A pesar de esto y de tener una potencia baja se ha comprobado por medio de estudios,

que la eficacia de este tipo de lámparas, es la misma que las mencionadas anteriormente

en la fototerapia convencional [27]. Y al ser la potencia espectral de la almohadilla baja,

cuando es usada con lámparas de techo para doble fototerapia, disminuye el tiempo de

exposición del neonato.


37

Al poder colocarse directamente en el neonato las mantas de fibra óptica, estas logran

concentrar la radiación directamente en el neonato. Esto presenta ventaja debido a que la

luz no afecta a las personas en contacto, además de ser portable, lo que permite mover el

equipo fácilmente de un lugar a otro. Es ideal tanto para un hospital como para su uso en

el hogar siendo un método seguro y rentable, aunque también cuenta el equipo con un

costo elevado. El costo tan elevado es debido a que se utilizan una gran cantidad de

fibras de sílice. De igual manera estas son frágiles principalmente en el panel de

iluminación. Si el panel no se maneja con cuidado, las fibras tienden a fracturarse hasta

que el panel deja de funcionar eficientemente siendo necesaria una reposición del panel.

Fig. 2-16 Sistema de fototerapia de manta de fibra óptica [21].

2.6 Comparación entre sistemas de fototerapia por muestras in vitro.

Se han reportado en la literatura diferentes estudios para comparar la eficiencia de

diferentes lámparas para fototerapia [27, 28] en el cual se tomaron muestras de sangre

para análisis in Vitro y se irradiaron por 240 minutos con luz emitida por diferentes tipos

de lámparas: fluorescentes, de fibra óptica y de Leds con respecto a un grupo de control

iluminado con luz natural, a una distancia de 50cm de la muestra, en la Tabla 2-1 y Tabla

2-2 se muestran los resultados publicados en este artículo. Las mediciones fueron

realizadas a 450nm por un Olympic Bili-Meter 450 fotómetro [28].


38

Tabla 2-1 Intensidad de luz emitida por diferentes sistemas de fototerapia [28].

Fuentes de luz Irradiancia espectral (µw⁄cm2 ⁄nm)

Control de obscuridad 0 +/- 0.0

Controles de luz ambiental 32.0 +/- 0.0

Luz Fluorescente 42.05 +/- 0.15

Luz de Fibra Óptica 25.90 +/- 1.93

Arreglo de Leds azules. 81.08 +/- 2.934

En la tabla 2-1 se muestra la irradiancia por nanometro de luz de cada dispositivo en el

cual se va a comparar su eficiencia, los controles de luz ambiental y obscura se

combinaron para el análisis ya que el control de obscuridad no mostro afectar en el

decremento de concentración de bilirrubina. A continuación se muestran los resultados

observados en [28] a la exposición de las diferentes fuentes de luz en un periodo de 240

min.

Tabla 2-2 Evaluación de niveles de bilirrubina in vitro con diferentes sistemas de fototerapia [28].

Tiempo

(min.)

Controles

mg⁄dL

Fluorescentes

mg⁄dL

Fibra Óptica

mg⁄dL

Leds

mg⁄dL

0 8.7 +/- 0.1 8.8 +/- 0.1 8.8 +/- 0.1 8.7 +/- 0.1

30 8.8 +/- 0.2 8.8 +/- 0.1 8.7 +/- 0.2 8.7 +/- 0.2

60 8.8 +/- 0.2 8.6 +/- 0.2 8.5 +/- 0.1 8.5 +/- 0.2

90 8.8 +/- 0.2 8.4 +/- 0.2 8.4 +/- 0.1 8.3 +/- 0.2

120 8.9 +/- 0.1 8.3 +/- 0.1 8.2 +/- 0.1 8.0 +/- 0.4

180 9.0 +/- 0.1 8.0 +/- 0.2 7.8 +/- 0.2 7.6 +/- 0.4

240 9.0 +/- 0.1 7.7 +/- 0.2 7.5 +/- 0.2 6.9 +/- 0.6

En la Tabla 2-2 se observa en primer lugar una mayor degradación de la molécula de

bilirrubina en las muestras irradiadas con lámparas de Leds azules, con respecto a los

controles de luz ambiental, debido a que las mismas presentan una mayor intensidad de

luz en el rango de mayor absorbancia de la bilirrubina (450 – 520 nm), que proporciona

una mejor eficacia de la terapia.


39

De igual manera podemos ver que la efectividad del tratamiento de fototerapia depende

de la irradiancia entregada por el sistema y la cantidad de piel expuesta a la luz. Así

mismo los sistemas utilizados más comúnmente en hospitales (lámparas de halógeno y

tubos fluorescentes), pueden representar un peligro ya que estos transmiten calor y en

algún caso de descuido esto puede repercutir en la salud del neonato.

De este modo podemos darnos cuenta que los sistemas de Leds y fibra óptica resultan los

más adecuados para el tratamiento ya que no presentan un peligro, aunque en el caso de

la lámpara de Leds, esta puede llegar a dañar la vista no protegida del neonato o bien ser

una molestia para las personas encargadas de exponer a tratamiento; y en el caso de la

manta de fibra óptica, no llega a exponerse directamente a los ojos, además que tampoco

es necesario separar al neonato de la madre.

2.7 Conclusiones.

La bilirrubina normalmente se elimina mediante la conjugación hepática. La ictericia deriva

de una diferencia temporal en la conjugación, combinada con un aumento en el recambio

de glóbulos rojos. El objetivo del tratamiento es reducir la concentración de bilirrubina

circulante o evitar que aumente. Para ello, la fototerapia utiliza la energía lumínica para

modificar la forma y la estructura de la bilirrubina, convirtiéndola en moléculas que pueden

excretarse incluso con una conjugación normal deficiente

Estudios in vitro e in vivo han mostrado que la bilirrubina absorbe más efectivamente, la

luz azul (420 a 500 nm, siendo el máximo a 458nm). La intensidad de la luz, o irradiancia,

usada durante el tratamiento depende de las características particulares de la fuente

(lámparas incandescentes: tungsteno, halógeno, etc) o tubos fluorescentes; como así

mismo depende de la distancia entre la fuente de luz y la área receptora. En el ambiente

clínico, se utiliza un radiómetro de un ancho de banda amplio para medir la irradiancia de

fototerapia efectiva como promedio de irradiancia espectral (µW/cm2/nm ).

Se menciona también que el rango de la irradiancia espectral para fototerapia

convencional, es de aproximadamente 10 µW/cm2/nm y para fototerapia intensiva es >30

µW/cm2/ nm; mencionando que el valor de la irradiación mínima efectiva es de 6 µW/cm2/

nm y de la máxima es de 40 µW/cm2/nm, todo esto en la banda de 430 a 490 nm. La

eficacia del tratamiento depende no sólo de la dosis de luz, sino también de la causa y la

gravedad de la hiperbilirrubinemia.


40

Sabemos también que existe un gran número de lámparas para fototerapia en el mercado

y cada una tiene características propias así como ventajas y desventajas. Las de

halógeno y fluorescentes no deben estar cerca del RN ya que este puede sufrir

quemaduras, las de Leds al no generar calor pueden generar mayor potencia pero poca

movilidad en comparación a las lámparas de fibra óptica; que cuentan con gran

portabilidad, esto es que pueden ser utilizadas desde un hospital hasta en una casa.

Además cuentan con una eficiencia significativa para la disminución de la bilirrubina,

siendo, desde el punto de vista presentado en este capítulo, la opción menos invasiva y

riesgosa para el RN.


41

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Capítulo 3: Diseño y Construcción del Sistema de Fototerapia de Fibra Óptica.

En el presente capítulo proponemos un prototipo primario, de un equipo de fototerapia de

contacto por fibra óptica, para el tratamiento de la ictericia. Equipo al que hemos

denominado BluFlux. Iniciamos por presentar una descripción general de un sistema de

fototerapia de contacto de fibra óptica convencional para la ictericia y los módulos que lo

componen. Además, se hace hincapié en las especificaciones técnicas más importantes

con que debe de cumplir este sistema de fototerapia de contacto comercial de acuerdo a

las normas IEC 60601-2-50 ó ANSI/AAMI. Con base en esta información (conformación y

específicas técnicas) proponemos el diseño de un prototipo primario del sistema BluFlux.

De la misma forma, se desglosan los módulos que componen el equipo BluFlux,

destacando la integración de una prenda de iluminación para mejorar la fototerapia del

RN. Posteriormente se describen a detalle el diseño y la construcción de cada uno de los

módulos. Por último se presenta el prototipo del sistema BluFlux actual.

3. Capítulo 3: Diseño y construcción del sistema de fototerapia de fibra óptica.

Capítulo 3: Diseño y Construcción del Sistema de Fototerapia de Fibra Óptica

2012

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3.1 Composición del sistema de fototerapia de contacto de fibra óptica.

En general un sistema de fototerapia de contacto de fibra óptica comercial como el que se

ilustra en la figura 2.11 se componen de 3 módulos fundamentales. Estos módulos son: la

fuente de luz, el cable de fibra óptica y el panel de iluminación lateral [1, 2]. En la figura

Fig. 3-1 se muestra un diagrama a bloques de un sistema de fototerapia por fibra óptica

comercial. Dependiendo de la versión del sistema, la fuente de luz, puede contener focos

de halógeno con algunos filtros o bien un arreglo de Leds, que emite luz con un ancho de

banda espectral que comprende la región de los 450 a 500 nm. Por lo general la fuente de

iluminación puede ser regulable y entrega un haz de luz a través de un acoplador para

cable multi-fibra. El cable de multi-fibra óptica conduce la luz de la fuente hacia el panel,

el cual se compone de un arreglo hexagonal de más de 2000 fibras multimodales de

sílice. Por su parte el panel de emisión lateral mide alrededor de 20 cm de ancho por 25

cm de largo y consiste en un arreglo de capas de fibras multimodales. Donde cada capa

de fibras multimodo han sido trabajadas para permitir emisión de luz lateral. El panel de

emisión puede venir con el cable en una sola pieza o por separado. Además, Puede ir

cubierto por una manta desechable, o directamente en contacto con la piel del neonato [3-

6].

Fig. 3-1 Diagrama a bloques de un sistema de fototerapia de fibra óptica.

El Centro Nacional de Excelencia Tecnológica en Salud en su guía tecnológica 3: unidad

para fototerapia [7]; nos dice que es necesario considerar para las unidades de fototerapia

de contacto los siguientes puntos:

• Estos sistemas, aún cuando pueden modificar la intensidad de luz en la consola

de control, no pueden proporcionar niveles de radiación terapéuticos de alto nivel.

• Estas unidades se encuentran en contacto directo con el paciente.

• Para suministrar una fototerapia de alto nivel, una alternativa es combinar este

sistema de contacto con el sistema de fototerapia convencional, en vez de dos

fototerapias convencionales.


2012

45

• El uso de estas unidades permite el contacto visual directo de vigilancia, así como

que no se interrumpa el contacto padre-neonato, pues los pacientes pueden

continuar el tratamiento aún en los brazos de un adulto.

• Dentro de los costos para el mantenimiento de esta tecnología se deberá

considerar la vida media de las fuentes de luz, las cubiertas desechables de la

manta (1 por paciente, por lo menos), así como la existencia de un proveedor de

estos productos en la localidad.

De igual manera nos indica una cedula de especificaciones técnicas; estas

especificaciones son algunas de las que deben de cumplir las unidades de fototerapia de

contacto o bien, son recomendaciones para adquirir un sistema de fototerapia. La tabla

con las especificaciones mencionadas se muestra a continuación.

Tabla 3-1 Cédula de especificaciones técnicas de unidad de fototerapia de contacto [7].

Nombre Genérico Unidad para fototerapia de contacto

Definición Equipo para administrar fototerapia de contacto a nacidos

con hiperbilirrubinemia o ictericia

Especialidad(es) Neonatología, Pediatría.

Servicios Cunero fisiológico, unidad de cuidados intermedios, unidad

de cuidados intensivos neonatales.

Certificados

Fabricación extranjera: Copia de certificado ISO y FDA o CE

Fabricación Nacional: Cumplimiento con Norma Oficial

Mexicana

I. Descripción.

1.- Que cumpla con las siguientes normas: IEC 60601-2-50 ó

ANSI/AAMI

2.- Fuente luminosa con manta que suministra luz terapéutica

3.-Con potencia máxima de 100 watts,

4.- Vida media de 800 horas o mayor,

5.- Control variable de intensidad de luz,

6.- Irradiancia espectral mínima de 19 µW/cm2 /nm,

7.- Rango máximo de longitud de onda de 400 a 550

nanómetros,

8.- Control de la irradiancia ajustable


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9.- Filtros de ultravioleta e infrarrojos

10.-Contador de horas de luz terapéutica

11.- Con acceso a la sustitución de la fuente de luz

12.- Indicador de falla de ventilación o del sistema

13.-De uso continuo

14.-Portátil

II. Accesorios. 1.-Espectroradiómetro para fototerapia

2.-Transiluminador con control de la intensidad

III. Consumibles. 1.- Fundas para manta

IV. Refacciones. 1.-Fuente de luz o foco según tecnología

2.- Manta

3.2 Sistema de fototerapia de contacto BlueFlux.

Teniendo estas características en cuenta de los modelos existentes y de las

especificaciones técnicas sugeridas; proponemos un sistema de fototerapia de fibra óptica

que consta de las siguientes partes mostradas en la figura ¡Error! No se encuentra el

origen de la referencia. :

Fig. 3-2 Diagrama de bloques del sistema de fototerapia propuesto.

El sistema de fototerapia de fibra óptica propuesto, esta formado de una fuente de luz que

permite la modulación de tiempo e intensidad de la luz emitida por un Led de alta

potencia. Esta fuente cuenta con un acoplamiento para captarla luz en el cable de fibra

óptica, y el cable cuenta con un segundo acoplamiento al final. Este se conecta con el

panel de emisión lateral, el cual se instala dentro de un traje que cuenta con una tela

reflectora de luz. De esta manera, se aprovecha la mayor cantidad de luz emitida hacia el

neonato haciendo mas eficiente el sistema. Es necesario recalcar que el traje de emisión

es la parte principal que diferencia el equipo “BlueFlux” de los demás equipos que se

pueden encontrar en el mercado. De igual manera el cable de fibras plásticas y el panel


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47

están compuestos también por fibras ópticas plásticas que mejoran las propiedades del

mismo, logrando así un equipo competitivo de mejor calidad.

3.3 Controlador de intensidad y tiempo.

La fuente de emisión luz es el componente que nos permite acoplar la luz a las fibras

además de controlar la intensidad y tiempo de emisión, de esta manera, cumplir su

función principal de iluminar la lámpara. La fuente cuenta con diferentes componentes

electrónicos. Estos componentes son: fuente de voltaje, fuente de corriente temporizador

para controlar el tiempo de emisión del LED. A continuación se muestra un diagrama de

bloque describiendo el circuito eléctrico de la fuente de luz.

Fig. 3-3 Diagrama de bloques de los componentes necesarios para el controlador de tiempo e intensidad.

3.3.1 Regulador de voltaje.

La primera parte del circuito es un regulador de voltaje, éste es un equipo eléctrico que

acepta una tensión eléctrica de voltaje variable a la entrada, dentro de un parámetro

predeterminado y mantiene a la salida una tensión constante (regulada).


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Fig. 3-4 Circuito regulador de voltaje.

El circuito regulador de voltaje (Fig. 3-4) contiene un interruptor de encendido seguido de

un varistor, el cual nos ayudara a proteger los componentes; este se encuentra conectado

al transformador 120/12V para disminuir el voltaje, a continuación encontramos un puente

rectificador eléctrico 2W005M [8].

Los rectificadores eléctricos son los circuitos encargados de convertir la corriente alterna

en corriente continua. Los más habituales son los construidos con diodos o con tiristores.

La onda completa de corriente alterna (Fig. 3-5 a)), es la onda que observaremos a través

de un osciloscopio. Se pueden observar tres semiciclos, dos positivos y uno negativo, un

solo ciclo sería la suma de uno positivo y otro negativo [9].

Cuando la señal pasa por un circuito de rectificación, dicha señal nos saldrá rectificada de

estas dos formas posibles (en líneas generales):

Fig. 3-5 a) Onda completa de corriente alterna b) media onda c) onda completa continua [9].

Al observar la señal de la Fig. 3-5 b), veremos que le falta una fracción con respecto a la

Fig. 3-5 a), esta nueva señal se denomina de media onda; indica que nos falta el

semiciclo negativo de la corriente alterna. Perdemos energía en todos los semiciclos

negativos. Por esta razón tenemos la señal Fig. 3-5 c).


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En la señal Fig. 3-5 c) hemos convertido los semiciclos negativos de la corriente alterna

en semiciclos positivos, a esto se le llama onda completa continua. Esta señal es

deseable, cuando nuestros aparatos de consumo domésticos no fuesen tan exigentes. Al

observar esta última señal, nos daremos cuenta que entre cada semiciclo positivo existe

un hueco, y precisamente esto, es inconveniente en los aparatos de consumo. Para

solucionar dicho problema, están los circuitos de filtro, que eliminan los huecos existentes

entre los ciclos.

Lo anterior se logra con el regulador de voltaje 7812 [10] el cual nos va a regular el voltaje

a 12V. Estos reguladores de voltaje son circuitos integrados monolíticos diseñados como

reguladores de voltaje fijo. Tales reguladores emplean un limitador de corriente interna,

apagado térmico, y la compensación de zona segura. Con una disipación de calor

adecuada puede entregar corrientes de salida en exceso de 1.0 A. Aunque está diseñado

principalmente como un regulador de voltaje fijo, los dispositivos pueden ser utilizados con

los componentes externos para obtener voltajes y corrientes ajustables. A continuación

tenemos un transistor TIP41 para protección y este va a un LED, el cual nos indica que el

equipo se encuentra encendido.

Fig. 3-6 Fotografía de la fuente de voltaje construida y su placa.


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3.3.2 Controlador de intensidad.

Una fuente de corriente tiene una resistencia interna muy grande. Es por eso que una

fuente de corriente tiene una corriente de salida que no depende del valor de la

resistencia de la carga. En la siguiente parte del circuito se encuentra una fuente de

corriente, y ahora se cuenta con un voltaje de 12V a la entrada del circuito la cual se

puede apreciar más claramente en las Fig. 3-7 y Fig. 3-9.

Fig. 3-7 Diagrama electrónico de fuente de corriente para modular la intensidad del Led.

En seguida se encuentra con un LM317 [11] que es un regulador de tensión ajustable de

tres terminales, capaz de suministrar más de 1.5 A. en un rango de entre 1.2 hasta 37

Voltios. Así la resistencia seguida de una resistencia variable nos permite regular la

corriente que entrará en el LED; esta resistencia variable es la encargada de controlar la

irradiación emitida por el LED de potencia. Modulando de esta manera la intensidad de

iluminación hasta llegar al relevador normalmente abierto; el cual es controlado por un

timer 555, que activará y desactivará el LED de 5W (Fig. 3-8).

Fig. 3-8 Fuente de corriente para modular la intensidad del Led.


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3.3.3 Controlador de tiempo.

Debido a que el regulador de voltaje nos deja un voltaje de 12V y el multivibrador

monoestable 555 trabaja con un voltaje de 6V; es necesario disminuir el voltaje, para esto

se utiliza un regulador de voltaje 7806 [12]; así con el uso de este regulador se obtiene el

voltaje de 6V necesario (Fig. 3-9).

Fig. 3-9 Regulador de voltaje de 12 a 6V.

Un circuito monoestable [13], es un circuito que tiene un estado estable, que puede

permanecer así indefinidamente en ausencia de excitación externa. Cada vez que se le

aplica un impulso de disparo la salida del circuito cambia de estado, pasando a otro

llamado metaestable, permaneciendo en éste un cierto tiempo, determinado por los

elementos el circuito, el cual finalmente retorna al estado estable. El multivibrador

monoestable entrega a su salida un solo pulso de un ancho establecido por el diseñador

(tiempo de duración). A continuación en la Fig. 3-10 y 3-11 se muestra el multivibrador

monoestable 555 utilizado para temporizar la exposición del neonato al sistema de

fototerapia.


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Fig. 3-10 Diagrama de multivibrador monoestable 555 con la función de controlar el tiempo de encendido del Led.

El tamaño del pulso esta dado por la resistencia variable de 1MΩ y el capacitor de

10,000µF. En conjunto nos dan un tiempo máximo de 3hrs y un mínimo de 1 minuto en el

pulso mandado al relevador. En el circuito podemos apreciar que tenemos 2 botones, uno

de inicio y otro de paro de emergencia, cuya función es apagar el LED en cualquier

momento en el que sea presionado este botón.

Fig. 3-11 Circuito multivibrador monoestable 555.


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53

3.3.4 Fuente de emisión.

La fuente de iluminación es uno de los puntos más importantes a considerar debido a que

cuentan con un número de horas útiles, temperatura y gasto eléctrico. Por ello los Leds,

no sólo poseen una vida útil más prolongada que las lámparas halógenas convencionales,

sino que además pueden adaptarse a las necesidades del usuario. Es decir, el color

luminiscente posee varias características a saber: la emisión es luz virtualmente fría, tiene

un bajo coste de mantenimiento, alta eficiencia si la comparamos con las lámparas

halógenas e incandescentes y emisión directa de luz de color sin necesidad de filtros [14].

Son estas las razones por las cuales hemos seleccionado un LED de potencia como

fuente de iluminación.

Existen en el mercado diferentes tipos de LEDs, para la selección se realizaron pruebas

con diferentes Leds de 40mW y apertura de 30°, Led de 1 W sin encapsular con apertura

de 120° y Leds encapsulados con una potencia de 5W y apertura de 120°. Este último fue

seleccionado para la fuente de iluminación por ser el más pequeño, con mayor potencia y

fácilmente disponible en el mercado. Debido a su potencia el LED es colocado en un

disipador de calor que evita el desgaste de los diodos en el encapsulado y aporta mayor

rendimiento (Fig. 3-12).

Fig. 3-12 Diodo Led de potencia utilizado como fuente de iluminación.

Una vez que se ensamblan todos los componentes del controlador de luz se obtiene el

producto terminado tal como se muestra en la figura 3-12:


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Fig. 3-13 Controlador de luz finalizado con todos sus componentes.

3.4 Diseño de cable multífibra.

La fibra óptica a utilizar para realizar el cable y el panel de fibra es fibra óptica plástica. La

fibra óptica plástica es elegida debido a su costo inferior en comparación con el de la fibra

de sílice, además de contar con una apertura numérica grande que nos permite captar

mayor cantidad de luz dentro de la fibra, entre otras propiedades. De igual manera se

realizaron diferentes pruebas con fibra óptica de núcleo de sílice, esta fibra no logró cubrir

las necesidades planteadas debido a su alto costo y fragilidad. A continuación se muestra

en la tabla 3-2 una comparativa entre la fibra óptica de sílice y plástica que ayuda a

justificar de una mejor manera el porqué se ha utilizado este tipo de fibra óptica, en esta

se muestran las características generales de cada una.

Tabla 3-2 Tabla comparativa entre fibras de plástico y de Sílice [15].

Plástica Sílice

Costos de componentes Potencialmente bajos Mas costosos

Pérdidas Altas – medias (corta distancia)

Medias – bajas (grandes distancias)

Conexiones Fácil de conectar, requiere un poco de capacitación o herramientas especiales.

Complejas, requiere herramientas especiales y

capacitación.

Manejo Sencillo Requiere capacitación y

cuidado Flexibilidad Flexible Frágil


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Rango de operación en longitud de onda

Visible Infrarrojo

Apertura numérica (NA) Alta (~0.4) Baja (~ 0.1 – 0.2) Equipos de prueba Bajo costo Costo Elevado Costos de sistemas Bajos en general Elevados

Seleccionado el tipo de fibra, el siguiente paso es la elaboración del cable multifibra. En la

Figura 3-14 se aprecian las curvas de transmisión de la fibra utilizada de PMMA. Los

cables multifibra están compuestos de paquetes de fibra óptica; estos pueden ser

coherentes o incoherentes. Un paquete de fibras coherente esta arreglado de tal manera

que tanto las imágenes como la iluminación puedan ser transmitidas. En paquetes

incoherentes, las fibras no llevan ningún arreglo en particular y pueden transmitir

solamente iluminación [16].

Fig. 3-14 Curvas de Transmisión de luz en fibra óptica plástica ESKA.


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56

Es por esto que, en el caso tratado en esta tesis, en el cual solo se va a transmitir

iluminación; y como se ha visto en la Fig. 3-14 el espectro azul enviado por el LED se

encuentra en la región de perdidas menores a 0.1 dB/m. Para el cable se requiere de un

arreglo de paquete de fibras incoherente, asimismo no es necesario un arreglo en

particular. Por lo tanto, para el arreglo se usa uno en el cual se pueda tener la mayor área

efectiva como se muestra en la Fig. 3-15.

Fig. 3-15 Arreglo propuesto para maximizar el área efectiva del cable de fibras.

El cable contiene la cantidad aproximada de 784 fibras de plástico de 0.25 mm de

diámetro cada una y estas se encuentran cubiertas por aluminio para lograr conservar la

mayor cantidad de luz, y un tubo termo-contráctil (Termofit), para proteger el cable de la

manera como se muestra en la Fig. 3-16

Fig. 3-16 Esquema de la composición del cable de FOP.

Para la elaboración del cable se necesitaron realizar varios pasos. Lo primero es enrollar

la fibra en una guía que debe ser un 10% a la distancia del cable a fabricar, cada vuelta


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57

corresponde a una fibra; así que si se requiere un cable de 800 fibras es necesario dar

800 vueltas a nuestra guía de tal manera que no queden superpuestas. Realizado esto las

fibras se fijan a la guía para evitar que al momento de cortar estas se enreden, entonces

se procede a cortar. Ya cortadas se acomodan en un bonche y se presionan para dar el

orden necesario con una guía circular. Hecho esto se procede a pegar la punta con algún

adhesivo no abrasivo para el plástico y se amarra el extremo con cinta adhesiva para no

perder el arreglo una vez que se retire la guía circular. Ya que se tiene se estira el bonche

de fibras y re realiza el mismo procedimiento con la otra punta.

Para la cobertura de hoja de aluminio; esta se corta en diagonal, se adhiere una punta de

la hoja, a la punta del cable y se comienza a envolver teniendo cuidado de no dejar

espacios visibles entre el bonche de fibras. Esto se realiza hasta contar con toda la

superficie del bonche cubierta. Ahí es cuando se coloca el tubo termo-contráctil de

polímero al bonche de fibras y se eleva su temperatura; para que este se contraiga al

tamaño del bonche de fibras cubiertas con hojas de aluminio. De esa manera se obtiene

el cable multifibra (Fig. 3-17).

Fig. 3-17 Vista transversal de cable multifibra.

El siguiente paso a realizar es el revisar la cantidad de luz que se ha logrado acoplar en el

cable, sabiendo que la NA (del inglés Numerical Aperture-Apertura Numérica) media de la

fibra es de 0.5 (30°) tal como se muestra en la Fig. 3-18. Podemos observar que la


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cantidad de luz que logra captar el cable de fibras de polímero, teniendo en cuenta que la

apertura numérica del LED es de 0.86 (60°) así, hipotéticamente solamente un 50% es

captado y el restante de la luz emitida no logra ser retenida dentro del haz de fibras.

Fig. 3-18 Cantidad de luz que logra captar el cable de fibra óptica plástica comparando la apertura numérica del Led y

de la fibra óptica plástica.

La eficiencia de acoplamiento de las fibras (η) se obtiene con la siguiente ecuación (3.1):

NAS

C

S

C

A

A

P

P θη 2sin==

Ecuación 3-1 [17].

Donde CP es la potencia del núcleo, SP es la potencia de la fuente, CA es el área del

núcleo, SA es el área de la superficie transversal de la fuente y NAθ es el ángulo de

apertura numérica de la fibra. Entonces la eficiencia de acoplamiento del cable teniendo en cuenta que son aproximadamente 784 fibras, contando así con un área efectiva del

cable de 21.31 mmAC = , un área de la fuente de luz de 28.48 mmAS = y un ángulo de

apertura numérica de °= 30NAθ tendremos que:

159.0)30(sin8.48

1.31 2 ===S

C

P

Pη

Así poseemos una eficiencia de acoplamiento de 0.1594, siendo esta muy baja; por ende,

no retenemos la mayoría de la luz emitida. Para mejorar la cantidad de luz acoplada en la


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fibra es necesario agregar algún sistema de acoplamiento que nos permita elevar la

eficiencia de acoplamiento.

Para mejorar esto, el siguiente paso fue diseñar un acoplador mecánico entre el cable

multifibra y el LED. Para esto se revisó la reflectividad en diversos materiales tales como

oro, plata y aluminio.

Fig. 3-19 Reflectividad del aluminio, oro y plata en el espectro de luz [18].

En la Fig. 3-19 se observa la reflectividad en el espectro para el caso del LED a utilizar, el

cual trabaja en el rango de 380 a 550nm. Así se observa en el gráfico de la Fig. 3-19 que,

en este rango de operación, con el oro tenemos una reflexión aproximada del 38%; en el

caso de la plata tenemos una reflexión aproximada del 88%, y para el aluminio una

reflexión del 92%. El aluminio cuenta con la máxima reflectividad en comparación al oro y

la plata, los cuales presentan en esta longitud de onda una menor reflectividad, de esta

manera, el acoplador mecánico se fabricara en aluminio, para lograr cambiar la dirección

de los rayos y mejorar el acoplamiento.

El diseño del acoplador de fibras con el LED se muestra a continuación (Fig. 3-20)

tomando en cuenta que este se maquinará en aluminio y tendrá un acabado tipo espejo

para de este modo reflejar la mayor cantidad de luz y modificar la dirección de la misma;

con la finalidad de que se encuentre dentro del cono de aceptación.


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Fig. 3-20 Acoplador Led-cable multífibra en el cual se observa un ángulo para modificar la dirección de la luz.

Con este acoplador mecánico se logró así captar 0.509W. de los 5W. emitidos por el LED,

mejorando de esta manera la eficiencia de acoplamiento hasta un 24%.

Para acoplar el cable de multifibra con el panel emisor de luz se diseña ahora un

acoplamiento mecánico, el cual posee la característica que al conectarse con el panel,

queda asegurado para evitar se desconecten ambos elementos (Fig 3-21 y 3-22).

Fig. 3-21 Acopladores a) para el panel emisor de luz b) para el cable multífibra.

Ambos acopladores se fabrican del mismo material en aluminio, con un pulido tipo espejo,

para acoplar la mayor cantidad de luz en el panel emisor.

a) b)


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Fig. 3-22 a) Acoplador Led-cable multífibra b) acopladores cable de multífibra con el panel emisor de luz.

3.5 Diseño del panel de emisión.

En este tipo de paneles, existen actualmente diferentes opciones en el mercado, los

cuales son paneles compuestos de un arreglo lineal de fibras ópticas o bien fibras ópticas

que están conectadas a un material que hace la función de una guía de onda, para

esparcir la luz de manera lateral. Como se puede apreciar en la Fig. 3-23, las fibras

utilizadas para estos paneles son fibras de sílice, por ende son mas frágiles y tienden a

fracturarse con el uso de las mismas, haciendo que el sistema una vez transcurrido cierto

tiempo, sea menos efectivo y de esta manera, se tiene a la necesidad de comprar

paneles nuevos de manera frecuente.

Fig. 3-23 a) Panel de iluminación lateral de fibra óptica de sílice PANELite® Backlights [19]. b) Panel de iluminación

lateral de fibra óptica con guía de onda [20].


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62

Por este motivo se ha seleccionado una fibra óptica plástica para el panel emisor de luz

lateral. Para generar la emisión lateral de luz se realizaron microperforaciones periódicas

a la fibra óptica. Con el objetivo de obtener la emisión lateral se procede a realizar un

arreglo de fibras ranuradas, como se muestra en la (Fig. 3-24), en el cual observamos un

arreglo lineal de aproximadamente 850 fibras, que posteriormente se va a ranurar y de

esta manera lograr un panel con la emisión lateral de luz.

Fig. 3-24 Diagrama del panel de fibra óptica para iluminación lateral el cual es un arreglo lineal de fibras ranuradas

como se muestra para obtener una emisión lateral de luz.

Así, al observar las lámparas existentes y la forma de obtener dispersión lateral se realizó

el panel de luz de la siguiente forma

Fig. 3-25 Componentes del panel de emisión lateral de fibra óptica plástica.

Como se puede ver en la figura (Fig. 3-25).el panel cuenta en la parte inferior un

elemento reflejante, que nos permite emitir la mayor cantidad de luz que sale de la fibra

ranurada. El panel de fibras cuenta con una capa de polímero translucido para de este

modo proteger las fibras de suciedad o cualquier otro tipo de elemento que pueda

disminuir la eficiencia en la emisión lateral de la misma. Así mostramos en la siguiente

figura (Fig. 3-26) el panel emisor de luz ya armado.


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Fig. 3-26 Panel de iluminación para emisión lateral propuesto.

3.6 Chaleco de iluminación.

Actualmente existen diferentes tipos de textiles inteligentes, materiales que repelen la

suciedad, calefaccionan o refrigeran, liberan perfume cuando sienten el calor corporal,

emiten música, o se encienden. Pijamas capaces de detectar la temperatura de un niño y

de avisar en caso de fiebre, y ropa con placas solares integradas son algunos ejemplos

de las innovaciones [21]. Algunos de estos desarrollos están en etapa experimental, otros

sólo esperan una mejor ubicación en el mercado masivo para poder venderse a precios

accesibles [22, 23].

Para ello se busca un textil inteligente el cual sea capaz de reflejar la luz dentro de sí

mismo; es decir, que cuente con un forro o interior de la tela el cual pueda reflejar la luz,

tenga un mayor aprovechamiento por el neonato y aumentar la efectividad del tratamiento

Como opcional se podría buscar de igual manera agregar un sensor de temperatura en el

traje de emisión y así mantener un mayor control sobre el neonato, pero este tipo de

funciones se puede dejar para un trabajo más a futuro. A continuación se muestra en la

Fig. 3-27 un esquema del chaleco de iluminación.


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Fig. 3-27 Diagrama del chaleco de iluminación a) vista frontal b) vista interior c) vista posterior.

Como podemos observar el diagrama del traje emisor (Fig. 3-27) es compuesto: en su

vista frontal a) por 4 seguros de velcro para ajustar el traje, en su vista interior b) cuenta

con la sección reflejante y una tela para evitar que la piel del neonato tenga contacto

directo con el panel y lo pueda irritar, c) su vista posterior cuenta con otro seguro de

velcro en el cual se inserta el panel de emisión. En seguida mostramos una imagen del

chaleco de iluminación en la Fig. 3-28.

Fig. 3-28 Chaleco de iluminación a) vista frontal b) vista del sistema de fototerapia de fibra óptica en funcionamiento.


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65

3.7 Integración del prototipo.

Luego de realizar todo lo expuesto en el capitulo 3, continuamos ahora con la integración

de todas las partes del prototipo. Comenzamos con la integración de los elementos

electrónicos de la fuente de iluminación en una caja y la integración de los acopladores al

cable multifibra y al panel emisor. Luego conectamos el acoplador con el cable multifibra a

la fuente de iluminación y el otro extremo del cable multifibra al panel emisor de luz; ahora

colocamos el panel emisor en el chaleco de iluminación. En la siguiente figura mostramos

el prototipo armado y en funcionamiento

Fig. 3-29 a) Prototipo integrado b) Prototipo en funcionamiento.


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66

3.8 Conclusiones.

Los sistemas de fototerapia se componen de: una fuente de iluminación, un cable de

fibras ópticas y un panel emisor de luz. La fuente de iluminación debe contar

preferentemente con un sistema de control de irradiancia y control de tiempo de

exposición. Esta puede ser de focos alógenos o Leds, siendo los diodos LED más

eficientes debido a sus características como una vida útil más prolongada y luz fría. La

fibra óptica más óptima para el sistema es la fibra de polímero debido a sus propiedades

superiores como son flexibilidad, facilidad de uso, y costo en comparación a las fibras de

sílice que son frágiles y captan menor cantidad de luz debido a su baja apertura numérica.

Haciendo un análisis de las características necesarias tanto para el panel emisor de luz

como para el cable de fibra óptica de polímerouno de los componentes más importantes

del sistema es el acoplador LED-cable ya que este ayuda a captar la mayor cantidad de

luz. Es necesario recalcar, que para lograr un buen acoplamiento de la luz y tener la

menor cantidad de perdidas, es importante corregir el ángulo de trayectoria de la luz de tal

manera que este sea igual o menor a la NA de la fibra. Además el panel de iluminación

lateral debe ser flexible para lograr tener una mayor durabilidad del mismo y así mismo

buscar una irradiación uniforme en todo el panel para lograr una iluminación eficiente.

Este traje de emisión es una idea innovadora debido a la flexibilidad del mismo al cual se

le pueden ir agregando en el futuro más módulos o componentes; además de lograr un

mejor aprovechamiento de la luz emitida.


2012

67

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Capítulo 4: Prototipo y Pruebas Realizadas

El presente capítulo muestra las diferentes pruebas realizadas al sistema de fototerapia

de fibra óptica con el fin de verificar el funcionamiento del mismo. Además de obtener

datos más certeros respecto a los puntos críticos que se deben tener en el sistema.

Primeramente se muestra la integración del prototipo, seguido de una prueba de la

emisión espectral de la fuente de iluminación para corroborar la longitud de onda a la que

se trabajar. A continuación se realizan diferentes pruebas de intensidad de la luz y de la

variación de temperatura del prototipo, de igual manera se realiza una comparación del

sistema con algunos existentes actualmente para verificar las necesidades que se

cumplen y son necesarias su mejora.

4. Prototipo y pruebas realizadas.

Capítulo 4: Prototipo y pruebas realizadas 2012

70

4.1 Prueba de emisión espectral.

Para verificar que el espectro de emisión se encuentre en la región necesaria del espectro

óptico [1] se ha tomado la medición del mismo, para verificar que cumpla con la longitud

de onda necesaria para el tratamiento.

Fig. 4-1 Diagrama del arreglo para la medición del espectro de emisión del LED.

Utilizando un analizador de espectros óptico tal como se muestra en el diagrama de la

Fig. 4-1, se obtuvo el espectro de luz emitido por la fuente, mostrado en la Fig. 4-2 la cual

nos indica el pico de luz emitido por el LED de la fuente (color azul). Ya que, como se

recordará y se vio en el capítulo 2 de esta tesis, la absorción máxima de la bilirrubina se

encuentra en 458 nm (línea roja), de esta manera se comprueba que la fuente de

iluminación elaborada emite correctamente, y el sistema es lo más eficiente posible

cumpliendo con lo estipulado.

Fig. 4-2 Espectro de luz transmitido por la fuente de luz (azul) y punto máximo de absorción de la bilirrubina (rojo).


71

4.2 Pruebas de Potencia.

La primera prueba de intensidad realizada fue con el LED, el cual se posiciona

directamente al radiómetro para medir la intensidad del mismo tal y como se muestra en

la Fig. 4-3 a) con esta medición se obtiene que la potencia marcada en el radiómetro es

de 1.1W en la posición de máxima irradiancia del controlador de luz y 0.2W en la posición

de mínima irradiancia. De igual manera se obtiene también la medición para saber la

cantidad de luz que entra en el cable como se muestra en la figura siendo el resultado de

la medición 0.2W a la entrada del cable. Ahora las especificaciones del LED indican que

este cuenta con 5W de potencia así tomamos las mediciones anteriores como

normalizadas entonces tenemos que la potencia a la entrada de la fibra es de 0.954W.

Fig. 4-3 a) Diagrama para medición de la potencia del Led b) Diagrama para medición de potencia a la entrada del

cable.

Para verificar la intensidad de la luz que es enviada al panel se realizaron diferentes

mediciones utilizando diversos medios, el primer medio es colocando el cable multifibra

directamente con el LED (Fig. 4-4 a)), el segundo medio es un lente el cual es colocado

en el LED para corregir la apertura de la luz del LED y cerrar el haz de luz (Fig. 4-4 b)), el

tercer medio a medir es utilizando el mismo lente y colocando el acoplador diseñado en el

cable multifibra (Fig. 4-4 c)), y el ultimo medio es colocar directamente el acoplador al LED

(Fig. 4-4 d)). En la siguiente figura se muestra un diagrama el cual explica cómo se tomó

la medición.


72

Fig. 4-4 Diagramas experimental para medicion de potencias. a) LED – cable b) LED con lente – cable c) LED con lente –

acoplador con cable d) LED – acoplador con cable.

Las potencias obtenidas se muestran a continuación en la siguiente tabla:

Medición de: Potencia normalizada Potencia (W)

a) LED directo al cable 0.09 0.409

b) LED con lente al cable 0.09 0.409

c) LED con lente al cable

c/acoplador 0.08

0.363

d) LED directo al cable

c/acoplador 0.112

0.509

Al observar la tabla anterior se tiene que tanto al LED directo al cable y al LED con lente,

la potencia captada es la misma, en el caso del primero es debido a que el Led abre a

120° y la fibra no logra acoplar toda la luz, en el segundo la fibra no logra captar toda la

luz debido al tamaño de la mancha; la cual es poco más del doble del diámetro del cable,

por esta razón la potencia al final del cable multifibra es la misma en ambos casos.

Al colocar el acoplador al cable multifibra, y realizar las mediciones con el lente y sin él, se

obtiene con el lente una menor potencia debido a que este acoplador esta diseñado para

ir directamente al LED, y al ubicarlo de esa manera se obtiene el mayor valor de potencia

acoplada. Es por esto que el acoplador diseñado presenta la mejor ventaja sobre las

diferentes formas de acoplar la luz como se ha mencionado anteriormente.


73

4.3 Pruebas de temperatura.

La primera prueba de temperatura realizada consiste en verificar la temperatura del LED,

debido a que la fibra óptica plástica (Fibra óptica con núcleo de Polimetil-metacrilato

(PMMA) y revestimiento de polímero fluorado, con un perfil escalonado de índices de

refracción.), maneja un rango de operación sin deterioro de sus significativo de sus

propiedades ópticas de -55 a +70°C [2]. Por ello es necesario verificar la temperatura a la

salida del LED para tener seguridad que la fibra no perderá sus propiedades ópticas. A

continuación se ilustra el arreglo utilizado para verificar la temperatura.

Fig. 4-5 a) Diagrama de arreglo para medir temperatura de Led b) arreglo para medir temperatura de Led.

La medición se realizó por un tiempo de 40 min en donde la temperatura mostrada en el

multímetro varió de 70 a 74°C; manteniéndose mayormente en 70°C, el cual se encuentra

en el límite. Esta temperatura se mantiene estable debido al uso del disipador es por esto

que en largos periodos de tiempo la temperatura continuará manteniéndose estable. De

igual manera se tomó la temperatura nuevamente ahora utilizando el acoplador tal que, al

ser de aluminio, redujo hasta en 8°C la temperatura a la salida del LED; funcionando así

también como disipador y evitando pasar del umbral de 70°C. Hay que resaltar que esta

medición se realizó con la tapa de la fuente abierta. Con el prototipo actual ya

funcionando con la tapa cerrada, es necesario mantenerlo en un lugar ventilado, para


74

evitar la elevación de la temperatura dentro de la fuente de iluminación debido a que no

se cuenta con ventilación interior.

Un punto crítico a revisar es la temperatura en el chaleco de iluminación, la cual no debe

elevarse ya que este no debe propiciar el incremento de la temperatura; en caso contrario

podría ocasionar algún tipo de complicación al neonato sometido a tratamiento. De esta

manera para verificar el incremento de la temperatura se ha utilizado un sensor de

temperatura basado en fibras con rejillas de Bragg [3, 4] y un termohigrómetro. La prueba

se realizó en un lapso de 190 min, en los cuales se censaron los cambios de temperatura

cada 5 min. El arreglo utilizado para medir los cambios de temperatura se muestra en la

Fig. 4-6.

Fig. 4-6 Diagrama del arreglo para comparar la elevación de temperatura del traje de emisión contra la temperatura

ambiente.

El sensor de temperatura nos permite tener una lectura más exacta que otros métodos, es

por ello que fue utilizado. Se colocó la fibra con las rejillas de Bragg dentro del traje de

emisión, la fibra es conectada al interrogador que traduce la señal óptica para enviarla a

la PC, en donde se almacenarán los datos tomados. De la misma manera utilizando un

termohigrómetro se tomó la temperatura ambiente para compararse con la adquirida del

traje de emisión. Los datos recopilados en esta prueba son mostrados a continuación en

la Fig. 4-7:


75

Fig. 4-7 Prueba de temperatura realizada en la que se muestra el incremento de la misma en aprox. 3 hrs.

En el lapso de 190 min la temperatura en el chaleco de iluminación aumentó menos de

0.1°C, lo cual indica que el sistema para fototerapia es estable debido a, como se

muestra en la prueba, el incremento de la temperatura del panel de fibra óptica no afecta.

La prueba fue realizada en un ambiente semi-controlado, la comparación entre ambos

sensores de temperatura varia en gran medida debido a la resolución de los mismos

(higrómetro +/-1°C, sensor de fibra +/- 0.002°C); por esta razón podemos tenemos una

medición confiable ya que está dentro de la resolución de los dispositivos.

4.4 Comparación de características del prototipo con el equipo comercial.

Actualmente existen diferentes equipos para tratamiento de ictericia neonatal, entre estos,

como se mencionó anteriormente, están las mantas de fibra óptica las cuales según

marca y modelo pueden contar con diferentes características. A continuación se muestra

un cuadro comparativo entre diferentes sistemas para fototerapia de fibra óptica en donde

se exponen las diferentes características de cada sistema comparándose entre si,

incluyendo el prototipo del sistema de fototerapia de fibra óptica diseñado.


76

Tabla 4-1 Comparación de sistemas de fototerapia de fibra óptica [5-8].

BiliSoft LED

Phototherapy

System

Olympic BILI-

LITE Pad

Wallaby 3

Fiberoptic

Phototherapy

Blanket

Prototipo de

fototerapia de

fibra óptica

propuesto

Tamaño (cm)

(An x L x A) 16.5 x 21 x 16.5

21.6 x 11.4 x

38.1

26.67 x 22.86 x

10.16 23.5 x 19 x 6

Tipo de

lámpara Leds

Bombilla

halógena de

cuarzo

Bombilla halógena

con filtros LED

Niveles de

irradiación

Cambia al

cambiar el panel

de fibras

1 nivel fijo 2 niveles fijos Control para

ajustar nivel

Irradiancia espectral (/)

35 (large pad)

50 (small pad) 24

10 y 15 (estándar)

25 y 35 (neonatal) 1.66 máx.

Densidad de potencia (W)

26.25 (large pad)

22.5 (small pad) 7.74

4.1 (Estándar)

5.5 (Neonatal) 0.509

Longitud de

onda de

operación

(nm)

430-490 425–475 No especificado 410-550

Longitud del

área

iluminada del

panel (cm)

Small pad

15 x 30

Large pad

25 x 30

25.4 x 12.7

Estándar

7.62cm x 35.56

Neonatal

10.16cm x

15.24cm

17 x18

La Tabla 4-1 compara los sistemas de fototerapia de fibra óptica señalando que el tamaño

de la fuente propuesta es menor a las comerciales que se muestran en la misma. El uso

de un LED de alta potencia proporciona las ventajas de una mayor vida útil, así mismo el

sistema propuesto presenta un control que permite ajustar el nivel de irradiación de

acuerdo a las necesidades, esto sin obligación de cambiar el panel de fibras, utilizando la

longitud de onda adecuada para el tratamiento de la bilirrubinemia [1]. Para el caso de la


77

densidad de potencia el equipo se encuentra en un nivel inferior en comparación a los

demás, siendo esta una desventaja, sin embargo se puede llevar a cabo una optimización

del sistema propuesto producto de la cual se alcance a ser suficientemente competitivo en

este aspecto.

4.5 Conclusiones.

Una vez que se han integrado todos los componentes del equipo, podemos observar que

se cuenta con un primer prototipo funcional, más aún se tienen áreas de oportunidad por

mejorar. Como pudo apreciarse en este capítulo, para corroborar la funcionalidad del

equipo primeramente se ha tomado la medición de la emisión espectral del sistema la cual

al comparar con los datos proporcionados anteriormente del espectro de absorción de la

bilirrubina, se tiene que el espectro de la fuente de iluminación trabaja en la longitud de

onda adecuada.

En las pruebas realizadas de intensidad, se comprobó que la mejor solución para obtener

la mayor cantidad de luz emitida por el LED en las diferentes pruebas realizadas es el

acoplador diseñado, aunque de igual manera se necesita mejorar ya que del total emitido

solo se logra captar en el cable el 19% de luz. Aunque aun siendo la mejor opción por el

momento, solo se logra obtener el 10% de la luz emitida por el LED en el panel de

emisión. Respecto a las pruebas relacionadas con la temperatura se pudo observar, que

gracias al acoplador el cual funciona también como disipador, no se eleva la temperatura

a los límites de degradación de propiedades ópticas de la fibra. Con relación al chaleco de

iluminación la temperatura no tiene un incremento considerable ya que en todo el tiempo

el incremento fue de 0.1°C por ende el control de temperatura es estable.

Al comparar el prototipo con los equipos comerciales se determina que aún faltan

bastantes cosas por mejorar. Aunque este primer prototipo aún tiene áreas de

oportunidad para su mejoramiento tecnológico, también es loable asegurar que ya

cumpliría con la mayoría de las características necesarias para asegurar un tratamiento

adecuado y útil de éste padecimiento.


78

Bibliografía:

1. Ferre, A.M., Avances Tecnológicos en Apoyo al Tratamiento de la Ictericia Neonatal. IFMBE

Proceedings, 2007. 18: p. 886-889.

2. Super Eska™ .25 mm High-Performance Plastic Optical Fiber. [citado 2012; Disponible

desde: http://i-fiberoptics.com/fiber-detail.php?id=120&sum=90.

3. Jung, J., et al., Fiber Bragg grating temperature sensor with controllable sensitivity. Appl

Opt, 1999. 38(13): p. 2752-4.

4. Hoffmann, L., et al., Applications of fibre optic temperature measurement. Estonian

Journal of Engineering, 2007. 13(4): p. 363–378.

5. Ictericia del recién nacido. [citado 2010; Disponible desde:


6. Maisels, M.J. and M. A.F., Fototerapia para la ictericia neonatal. Revista del Hospital

Materno Infantil Ramón Sardá, 2008. 27(3): p. 100-111.

7. Kaplan, M., C. Hammerman, and M.J. Maisels, Bilirubin genetics for the nongeneticist:

hereditary defects of neonatal bilirubin conjugation. Pediatrics, 2003. 111(4 Pt 1): p. 886-

93.

8. Síndrome de Gilbert. [citado 2012; Disponible desde:

http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%ADndrome_de_Gilbert.

Capítulo 5: Conclusiones y Perspectivas. El presente capítulo muestra las conclusiones y perspectivas que se tienen acerca del

trabajo de tesis realizado. Este trabajo abarca puntos como que fue lo que se realizó y en

base a esto se presentan las metas y objetivos planteados el inicio de la tesis si estos han

logrado cumplirse o no, así como de igual manera se han presentado las limitaciones

actuales del prototipo. De igual manera también se presenta las perspectivas y el trabajo

futuro que son necesarios para que el prototipo logre ver la luz del día y llegue a

comercializarse. También se muestra un primer plan de negocio para su comercialización

como trabajo complementario.

5. Conclusiones y Perspectivas.

Capítulo 5: Conclusiones y Perspectivas. 2012

80

5.1 Conclusiones generales.

Las aportaciones de la ciencia deben ir encaminadas a mejorar la calidad de vida de la

gente. Todos los aportes científicos y tecnológicos deben ir orientados a facilitar la vida a

los ciudadanos, buscando en todo momento que los costos sean los más accesibles. Con

esta filosofía, se ha desarrollado el presente estudio para crear el sistema de fototerapia

de fibra óptica como una opción más en la lucha contra la Ictericia neonatal.

Es importante conocer la forma en la que se realizó este desarrollo tecnológico

multidisciplinario (Sistema Optomecatrónico), en el cual, se abarcaron varias áreas de

estudio como la óptica, la electrónica y la mecánica, por mencionar las más importantes.

Asimismo, habiendo conjuntado todo esto se realizó un primer prototipo cuyo proyecto

aún está en la primera etapa, pero que al finalizarlo, el objetivo es lograr un gran impacto

social debido al bajo costo y la excelente calidad que se pretende alcanzar, creando así,

un recurso accesible a toda la población. De igual manera, el sistema de fototerapia para

fibra óptica planteado no es aplicable a todos los casos de bilirrubinemia, debido a que

algunos neonatos nacen con graves complicaciones. Por este motivo, el neonato se

encuentra en constante chequeo, solo así el medico tratante puede evaluar la evolución

del paciente y evitar complicaciones mayores.

De esta forma, para el sistema de fototerapia propuesto se realizaron varias pruebas con

distintos materiales y diferentes tipos de fibra óptica, para así, determinar cuál es la mejor

opción para la transmisión en el cable y para la emisión de la luz en el panel. Se probaron

tanto las fibras de sílice como las de polímero, siendo la mejor opción la fibra óptica

plástica debido a sus propiedades.

Estas propiedades nos permiten una mejora del sistema, principalmente en la flexibilidad

que se logra, además del aumento de captación de luz por el cable multifibra; tales

características proporcionan mayor durabilidad y resistencia en el panel de fibra, que al no

estar compuesto de sílice le da más durabilidad y evita que el sistema sea frágil; sin

olvidar, que la cantidad de fibras utilizadas disminuye de manera importante, lo cual

reduce los gastos de fabricación, en comparación con los sistemas comerciales que

actualmente se encuentran en el mercado que ocupan una cantidad mayor a las 2000

fibras.


81

En cuanto al sistema de fototerapia de fibra óptica el acoplamiento juega un papel

trascendental, ya que nos proporciona la cantidad de luz necesaria, por ello, es de vital

importancia tener un diseño adecuado en el acoplador, para así, captar la mayor cantidad

de luz en el cable multifibra. Actualmente se cuenta con 0.954W a la entrada del cable

multifibra lo que corresponde al 19% de la luz emitida por el Led; en cuanto al panel se

tiene 0.509 W. Esta cantidad de luz es distribuida en el panel de emisión logrando así un

máximo de 1.66 µW/cm2 en el panel, que cuenta con un aproximado de 800 fibras

alineadas paralelamente una de otra las cuales cuentan con ralladuras en el revestimiento

para obtener la emisión lateral de la luz.

Para lograr una verdadera funcionalidad del sistema y que realmente represente una

ventaja de costo – beneficio, es de vital importancia lograr una verdadera reducción de

costos en su elaboración, sin disminuir la calidad, lo cual, dará como resultado un sistema

de fototerapia de fibra óptica con excelentes propiedades y a un costo relativamente bajo,

lo cual proporcionará una ventaja comercial sobre los demás equipos y resultando en un

beneficio social a la comunidad. En el caso de hospitales representa una reducción de

costos por internado, al no ser necesario internar a neonatos que no presenten mayores

complicaciones.

Asimismo, éste primer prototipo aún tiene áreas de oportunidad para su mejoramiento

tecnológico, pero también es justo asegurar que ya cumple con las características y

estándares principales necesarios para asegurar el tratamiento de éste padecimiento. Con

respecto de los objetivos planteados al inicio de este trabajo, se puede asegurar que se

ha logrado el objetivo general, ya que se ha diseñado y construido un prototipo de un

sistema para fototerapia de fibra óptica.

En cuanto a los objetivos particulares, revisaremos uno a uno su cumplimiento y la

repercusión que tiene en el objetivo general, de la siguiente manera:

• En cuanto al objetivo de “Diseñar la fuente de luz (iluminación a base de Leds

súper-luminiscentes)”, se diseñó y construyó una fuente de luz análoga con un

control de irradiancia y un control de tiempo de emisión.


82

• Respecto al “Diseño del sistema óptico de acoplamiento para Leds-fibras”, se

diseñaron y maquinaron dos acopladores: el primero de Led-fibras y el otro cable

multifibra-panel de emisión.

• En cuanto al “Diseño de arreglo y cable multifibra”, se diseñó y construyó un cable

multifibra que cuenta con un aproximado de 800 fibras de polímero con un arreglo

hexagonal.

• En el “Diseño del panel emisor de luz”, se diseñó y construyó un panel de emisión

de fibra óptica plástica.

• Y respecto al objetivo: “Diseño del chaleco de iluminación”, se diseñó y maquiló un

chaleco con sección para colocar el panel y con tela reflejante para aprovechar la

mayor cantidad de luz.

Asimismo, la importancia de los objetivos particulares es trascendental para la

consecución del objetivo general y por tanto, su evaluación debe ser totalmente objetiva e

imparcial. Reconocer las áreas de oportunidad del prototipo y la previsión de los posibles

defectos que pudiera llegar a tener con el transcurso del tiempo y de su utilización son

parte importante en la evaluación objetiva que del sistema se realiza.

Por eso, después de revisar los objetivos particulares del prototipo, se puede asegurar

que todos y cada uno de los objetivos particulares han sido cumplidos, solventados y

sustentados, abarcando de esta forma, todos los objetivos planteados inicialmente.

En cuanto a las metas a alcanzar, se ha logrado construir un prototipo de bajo costo y

calidad funcional. Sin embargo, es preciso reconocer que no se ha logrado llegar a la

meta de diseñar otro dispersor de luz o mejorar los existentes, esto debido a que el panel

emisor fabricado no ha logrado llegar aun a un diseño final.

De esta manera, aunque se ha logrado alcanzar todos los objetivos, el prototipo actual

aun cuenta con diferentes limitaciones en cada una de sus partes, como lo son las

siguientes:

- la fuente de iluminación no cuenta con un sistema de ventilación automatizado; por

tanto, si no se encuentra en algún lugar ventilado pudiera llegar a calentarse

ocasionando la degradación de las propiedades ópticas del cable multifibra.

- El sistema óptico de acoplamiento LED -fibra aún es algo deficiente debido a que

se pierde el 81% de la luz emitida por el LED y solo logra llegar al panel un total


83

del 10% de la misma. Siendo que para el buen funcionamiento del panel en el

tratamiento de la ictericia es necesario que la cantidad de luz que llega al panel

sea del 80% el equivalente a 4W. Es por esto que aún se requiere realizar un gran

trabajo para lograr obtener la cantidad necesaria de luz en el panel de emisión.

- Para el cable multifibra aún se requiere mejorar la técnica de fabricación debido a

que es muy lenta y si no se maneja con cuidado pueden llegar a enredarse las

fibras ocasionando su fractura entre otros inconvenientes más al intentar

desenredarlas.

- El panel emisor de luz también requiere mejoras como son lograr que la luz

emitida sea la misma cantidad en todo el panel.

- El diseño del chaleco de iluminación se puede mejorar de manera importante,

realizando un diseño más ergonómico y sustituyendo la tela por una de mayor

reflexión.

El proyecto requiere mejoras, pero la evolución del sistema ha sido positiva y genera la

visión de lograr ser la herramienta médica más adecuada para el tratamiento de la

ictericia neonatal. Sin embargo, es necesario apuntar que toda aportación científica y

tecnológica tiene consigo un beneficio social que contribuye a mejorar el nivel de vida de

las personas. En el caso específico de la Ictericia neonatal, estamos contribuyendo a

combatir ese padecimiento de una forma más humana y costeable, logrando los

resultados esperados en el diagnóstico y contribuyendo plenamente a la cura del

paciente.

Sin duda, es responsabilidad de todos, y en especial de la comunidad científica y

tecnológica, aportar el conocimiento, talento, esfuerzo, ideas y energía en beneficio de la

sociedad, generando nuevas y diversas opciones para resolver los problemas cotidianos.

Es así, como la Optomecatrónica puede aportar a favor de la solución de los problemas

diarios, como en el caso de la salud pública, creando herramientas que con un bajo costo

generen en base a los principios de la misma ciencia, soluciones reales e inteligentes a

los problemas diarios que la ciudadanía vive.

5.2 Perspectivas y trabajo a futuro .

La mejora tecnológica y la adecuación de nuevos elementos es necesaria en todos los

proyectos de desarrollo tecnológico, por ello, en el presente caso existen varios planes

para la mejora del proyecto, los cuales se exponen a continuación:


84

• La fuente de iluminación se va a digitalizar y a reducir su tamaño de igual

manera colocándole algún aditamento para que esta pueda apoyarse sin riesgo de caída.

• Los acoplamientos de luz se deben mejorar para lograr la captación de luz

requerida para obtener en el panel la potencia necesaria para cumplir con los

requerimientos.

• Se busca automatizar la fabricación del cable multifibra para lograr obtener

un cable de una gran calidad.

• Mejorar el panel emisor de luz para lograr que este emita la misma cantidad

de irradiancia en todo el panel.

• Mejorar los materiales del panel emisor de luz para lograr conseguir uno de

gran calidad.

• Mejorar el diseño del chaleco de iluminación con mejores materiales mas

reflejantes y menos absorbentes.

Además de estas mejoras señaladas se pretende agregar al chaleco de iluminación

nuevos sensores, por ejemplo, un sensor que monitoree la temperatura del neonato,

además de otro sensor para medir su ritmo cardiaco. Una vez que se hayan realizado las

mejoras anteriores, se pretende, en colaboración con el Instituto Mexicano del Seguro

Social, realizar la validación del funcionamiento del equipo para el tratamiento en

neonatos así como su eficiencia en la velocidad de reducción de la bilirrubina.

De igual manera está en trámite la creación de un modelo de utilidad, así como también

se planea una promoción del equipo dentro de ferias tecnológicas, sin dejar de lado la

transferencia de tecnología en diversos sectores y campos de la sociedad.

5.3 Trabajos complementarios.

Entre los trabajos complementarios realizados se encuentra un plan de negocios el cual

muestra una propuesta básica dada para comenzar con la comercialización del prototipo.

Para llevar a cabo este plan de negocio he tomado 2 cursos de capacitación, uno por

parte del Instituto Tecnológico de Monterrey campus León y otro por parte de la

Universidad de Arizona. Basado en estos cursos de capacitación se ha llevado a cabo el

plan de negocio mostrado en el anexo A del presente trabajo de tesis. Aunque aun este


85

prototipo, al igual que el plan de negocio, se encuentra en una primera etapa y no es un

producto final. El trabajo mostrado en el Anexo A puede comenzar a dar una idea de que

es lo que necesitamos, para que el prototipo presentado logre ser un producto exitoso y

demandado por todos los hospitales tanto del sector público como privado.

De igual manera se ha llevo acabo otro trabajo en el Centro de Investigación y Desarrollo

Carso (CIDEC) en la ciudad de Querétaro. El trabajo realizado en esta estancia de una

semana, consistió en tomar diferentes muestras a lo largo de 2 preformas de fibra óptica

plástica, pulirlas, y luego verificar la transmitancia con una esfera integradora. Así al

realizar estas mediciones, se pretendió demostrar que el material de la preforma no

tuviera variaciones en la transmitancia a lo largo de la misma. De esta forma poder

asegurar la calidad de la fibra óptica plástica y verificar que no haya variaciones al ser

fabricada. Todo esto para confirmar que la fibra óptica utilizada en el sistema de

fototerapia sea de la mejor calidad necesaria.

Anexo A: Plan de Negocio

Plan de Negocio.

87

PLAN DE NEGOCIO 1- Proyecto y objetivos a. La Idea Fabricar, Diseñar y mejorar productos óptico-médicos para vender a hospitales y particulares en territorio nacional. b. ¿Por qué? Actualmente los productos que se adquieren son fabricados en el extranjero por tal

motivo es un mercado no explotado en territorio nacional, además de ser más costoso y

haber dificultad en conseguir refacciones de tales equipos. Actualmente algunos de estos

equipos son fabricados en Brasil donde desarrollaron de igual manera este proyecto y ha

funcionado correctamente siendo que actualmente exportan el producto a nivel mundial,

compitiendo con marcas como GE.

La idea surge a partir de la necesidad de surtir estos productos en el territorio nacional,

debido a que estos solo son fabricados en el extranjero, por tal motivo los costos tienden

a elevarse considerablemente, por ende es un mercado el cual es muy factible explotar al

reducir los costos de producción obtendremos un producto con la misma calidad que los

existentes a un menor costo.

c. Los Promotores El proyecto es desarrollado actualmente por el Ing. Rubén García quien cuanta con

bastante experiencia en el ámbito de diseño mecánico además de tener los

conocimientos necesarios en óptica para desarrollar el producto que se desea

comercializar siendo así el producto a comercializar un producto de excelente calidad

capaz de cumplir estándares internacionales teniendo así una gran garantía de éxito en la

empresa a desarrollar.

d. Misión Nuestra misión es fabricar lámparas para fototerapia con los estándares más altos de

calidad, para obtener los mejores resultados, al eliminar la bilirrubinemia a los neonatos

nacidos con ese problema de salud, proveyendo de nuestro producto a los hospitales del

sector público y privado.

Plan de Negocio.

88

d. Visión.

Ser la empresa líder en investigación y desarrollo de lámparas para fototerapia de fibra

óptica, y a largo plazo desarrollar mayor número de tecnologías en el área de óptica

médica.

f. Objetivos.

• Fabricar un producto con estándares de calidad competentes a nivel mundial.

• Cubrir las necesidades pediátricas para pacientes neonatos con bilirrubinemia.

• Mejorar la calidad de los productos para fototerapia por fibra óptica.

• Buscar nuevos métodos de fabricación de lámparas para fototerapia para obtener

una curación efectiva.

• Vender el producto a hospitales y particulares en todo el territorio nacional.

• Ser los principales productores y proveedores de estos equipos en México.

PLAN DE NEGOCIO 2- Producto y Mercado

a. Producto: Visión general.

La lámpara de fototerapia para fibra óptica es un dispositivo relativamente reciente del

cual se han realizado diferentes estudios para comprobar su desempeño y eficacia para el

tratamiento de la hiperbilirrubinemia, en los cuales los resultados han sido positivos para

su uso. El sistema de fototerapia de fibra óptica consta de distintos componentes, como

se muestra en la Fig. 1, los cuales tienen ciertas características que deben cumplirse al

momento de querer realizar el diseño del dispositivo. Los cuales explicaremos brevemente

a continuación.

Fig. 1. Arreglo de lámpara para fototerapia.

Plan de Negocio.

89

El primer componente es una fuente de luz la cualo utiliza componentes led o diodos

emisores de luz, estos leds son de 1 W de potencia y trabajan en una longitud de onda de

470nm la cual es necesaria ya que el pico de mayor absorción de luz del neonato a tratar

es de 485nm. La fuente de luz LED ofrece una alternativa eficiente energéticamente y sin

mantenimiento. A continuación en la fig. 2 y 3 se muestran los planos eléctricos de la

fuente de luz.

Fig. 2. Esquema eléctrico del módulo de la fuente de luz.

Fig. 3. Esquema eléctrico del módulo de potencia.

Plan de Negocio.

90

El siguiente componente con el cual cuanta nuestro dispositivo es un sistema óptico de

acoplamiento leds-fibras es básicamente la transición mecánica necesaria para poder dar

continuidad al paso de luz del extremo conectado de un cable de fibra óptica a otro o bien

del extremo de la fibra a la fuente de iluminación.

Para la base del producto es necesaria una fibra óptica multimodal la cual tiene dos

componentes el núcleo y el recubrimiento, cada uno de ellos formado por material

conductor de las ondas luminosas. Las cuales son colocadas en una paquete el cual es

maniobrable para poder utilizarlo en la posición q se solicite y de igual manera poder

colocar una sábana para la exposición directa del neonato a la radiación de luz para el

tratamiento. El paquete de fibras es colocado en un tubo de polímero el cual nos va a

permitir manejar de una manera más versátil sin llegar a dañar las fibras y así colocar la

lámpara en la posición que sea necesaria. La punta del paquete de fibras lleva un pulido

de alta calidad para tener la menor cantidad de pérdidas y así poder captar la mayor

cantidad de luz dentro de las fibras.

El dispersor de tiene la forma mostrada en la figura 2. La cual por medio de los pequeños

canales realizados a la fibra se genera un esparcimiento, de esta manera una parte de la

luz confinada en el núcleo sale a iluminar. Este método ya se ha realizado anteriormente

para los dispersores teniendo muy buenos resultados como se puede observar en las

patentes mostradas en la bibliografía. El área de iluminación a cubrir es un área de 40cm2

para de esta manera irradiar el cuerpo del sujeto.

Figura 4. Forma de dispersión de la luz por la fibra.

b. Puntos fuertes, ventajas y debilidades.

Al tener un producto con un gran diseño nuestros puntos fuertes con respecto a la

competencia son:

• Contamos con propiedad intelectual.

• Personal altamente calificado.

• Un producto de la más alta calidad.

Plan de Negocio.

91

• Producto especializado.

• Menor costo que la competencia.

• Mercado definido.

• Mercados alternativos / versatilidad del producto.

Las debilidades que se tienen al comienzo de la empresa son:

• Se requiere una alta inversión inicial.

• Iniciar la compañía a partir de nada.

• Falta de cartera de clientes.

• Producto comenzando su ciclo de vida.

Áreas de oportunidad.

• Compañía pionera en el territorio nacional.

• Se crea una identidad de marca.

c. El cliente.

El cliente objetivo son médicos especialistas en pediatría, los cuales se encargan de los

neonatos con las enfermedades a tratar.

d. Targets.

El mercado objetivo al cual se desea atacar es:

• Hospitales sector público.

• Hospitales sector privado.

• Hospitales especializados en natalidad.

• Médicos especialistas en pediatría.

• Público en general con necesidad del producto.

e. El Mercado Potencial

El mercado potencial inmediato a tomar es el estado de Guanajuato, el cual cuenta con la

cantidad de hospitales que se muestran a continuación:

Plan de Negocio.

92

Concepto

Total de unidades médicas

del sector público

IMSS ISSSTE PEMEX SDN SSG Establecimientos

medicos particulares

Total 613 53 40 1 1 518 209

Consulta externa

583 42 36

505

Hospitalización general

25 9 3 1 1 11 177

Hospitalización especializada

5 2 1

2 32

Tabla 1. Cantidad de hospitales en el estado de Guanajuato.

En el primer año el objetivo es vender un mínimo de un equipo a cada hospital del estado

de Guanajuato que cuente con sala especial para neonatos que necesite el equipo. De

igual manera con el afán de introducir la marca al mercado y así comenzar a abarcar el

mercado nacional. Para el segundo año se desea comenzar a abarcar otros estados de la

república y así ir sucesivamente creciendo hasta llegar al año 5 en el cual se habrá

cubierto todo el territorio nacional.

Fig. 5. Crecimiento de ventas estimado a 5 años.

0

500

1000

1500

2000

2500

0 1 2 3 4 5

Eq

uip

os

ve

nd

ido

s

año

Crecimiento de ventas a 5 años

Plan de Negocio.

93

f. Claves de futuro.

La natalidad va aumentando considerablemente por ende conforme avanza el tiempo se

requieren más hospitales especializados en natalidad, tanto del sector público como

privado, en estos hospitales siempre requieren estos equipos para los neonatos

prematuros, que generalmente siempre nacen con este problema y es necesarios

radiarlos con uv cercano para eliminar el exceso de bilirrubina en su organismo. Por tanto

conforme crece la población la demanda de estos equipos va a ir aumentando a medida

que los hospitales lo requieran además de tener la posibilidad también de venderse al

público en general debido a su fácil uso y versatilidad sin dañar la piel del neonato.

PLAN DE NEGOCIO 3- Competitividad.

a. Competencia.

La competencia actualmente es con dos grandes compañías consolidadas a nivel mundial

las cuales son General Electric y Biliblanket plus, las cuales actualmente manejan la venta

mundial de estos productos siendo entre ellos su única competencia.

b. Principales competidores.

Fig. 6. Muestra el volumen de ventas anuales de la competencia.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

1

Un

ida

de

s v

en

did

as

an

ua

lme

nte

CompañiasG.E.

Biliblanket plus

Plan de Negocio.

94

c. Análisis comparativo.

General Electric Biliblanket plus

¿Dónde está localizado el competidor?

Finlandia Brasil

¿A cuánto ascienden sus ventas anuales?

15,700 unidades aprox. 11,800 unidades aprox.

¿La empresa pertenece o

está asociada con algún

otro negocio corporativo?

asociada asociada

¿Cuáles son sus fortalezas? Gran solvencia económica

Armonía laboral

Cumplimiento de misión y

visión.

Cuenta con diferentes

divisiones la empresa

Maneja diferentes

productos

Publicidad a nivel mundial

Venta de productos a nivel

mundial

Una empresa con más de 50

años

Solvencia económica

Manejo de diferentes

productos.

Venta de productos a nivel

mundial

Cumplimiento de misión y

visión.

¿Cuáles son sus

debilidades?

Equipos costosos por

exportación

Aranceles

Logística

Dificultad en aplicar

garantía por partes

defectuosas

Equipo costoso por

exportación

Aranceles

Logística en tiempos de

arribo

Dificultad en aplicar

garantía por partes

defectuosas

¿Cuáles son las líneas de

negocios de la compañía?

electrodomésticos, los

motores de aviones,

aparatos médicos, los

sistemas de seguridad, las

turbinas y los servicios

financieros

Diversos equipos para

fototerapia.

¿Cuáles son las fortalezas y

debilidades de sus ventas?

Puntos de venta limitados

Competencia casi nula

Puntos de venta limitados

Competencia casi nula

Tabla 2. Cuadro comparativo de los principales competidores.

Plan de Negocio.

95

d. Competitividad.

General Electric Biliblanket plus Nosotros

Solvencia

económica

excelente buena baja

Venta de productos mundial mundial nacional

Diferentes

divisiones

si si no

publicidad bastante

(nivel mundial)

Poca

(nivel mundial)

Suficiente

(nivel nacional)

garantía Proceso lento Proceso lento rápido

aranceles si si no

Costo alto alto menor

Logística en tiempo

de arribo

larga larga corta

Puntos de venta pocos pocos uno por estado

Tabla 3. Comparativa de puntos fuertes contra puntos débiles.

Analizando la tabla anterior podemos ver que en el caso de GE este cuanta con 4 puntos

fuertes y tiene 5 puntos débiles, para Biliblanket plus, podemos ver que esta empresa

cuanta con 4 puntos fuertes y 5 puntos débiles y para la empresa que se tiene planeado

iniciar en nuestro caso tenemos 5 puntos fuertes y 4 puntos débiles, por este motivo

haciendo una comparación de resultados en la tabla anterior podemos observar que se

cuenta con 1 punto más a favor que los competidores para arrancar la empresa.

Una vez arrancada la empresa podremos disminuir aún más las debilidades de nuestra

empresa, convirtiéndolas en fortalezas y así ganar cada vez más terreno en el mercado a

través de las fortalezas adquiridas y mejoradas continuamente.

Plan de Negocio.

96

PLAN DE NEGOCIO 4- Plan de Marketing a. Análisis F.O.D.A.

FORTALEZAS

• Se cuenta con manuales de procedimientos.

• Perfil de puestos para cada función.

• Estructura cultural bien definida en cuanto a misión, visión, objetivos.

• El producto va dirigido a hospitales de nataliad.

• Bien definido su sistema contable.

• Normas de calidad en la elaboración del producto a bajo precio.

• Amplia base de datos de información.

• Ventajas de costo.

• Capacidades de innovación de producto.

• Una poderosa estrategia, respaldada por buenas habilidades y conocimientos

específicos en las áreas clave.

DEBILIDADES

• Existen departamentos que dependen de otros que no están bien definidos

• Compañía nueva.

• Problema en cuanto a las actividades y tareas que se realizan en cada

departamento.

• No hay una dirección estratégica clara.

• Línea de productos limitada en relación a los rivales.

• Imagen de marca o reputación débiles.

• Escasez de recursos para financiar iniciativas estratégicas prometedoras.

• Habilidades de mercadotecnia inferiores en relación con los rivales.

OPORTUNIDADES

• Organización con gran apertura a distintos mercados.

• Servir a grupos de clientes adicionales y abrirse hacia nuevos mercados geográficos

o segmentos del producto.

Plan de Negocio.

97

• Ampliar la línea de productos de la compañía para satisfacer una gama mas amplia

de necesidades del cliente.

• Ayuda para su administración de organismos autorizados.

• Conocimiento del producto por la mayoría de los clientes.

• Oportunidades para aprovechar las nuevas tecnologías.

• Oportunidad para ganar a los rivales la participación de mercado.

• Oportunidad para ampliar la marca registrada de la compañía y su reputación hacia

nuevas áreas geográficas.

AMENAZAS

• Competencia de productos similares.

• Inestabilidad del Mercado Nacional.

• Probable ingreso de competidores potenciales.

• Depende de otros organismos para tomar decisiones que generan papeleos.

• Vulnerabilidad a las fuerzas impulsoras de la industria.

• Personal que labora se inserta con facilidad en áreas para las cuáles no fue

capacitado o especializado.

• Demoras en el crecimiento del mercado.

b. Política de Producto.

Fabricar un producto con la mejor calidad, bajo las normas de salud internacionales, de la

misma manera siempre mejorando el producto, con la última tecnología para lograr

tener una completa satisfacción del cliente y cubrir sus necesidades en las cuales va a

hacer uso del producto. Contando el mismo con una garantía de defecto de fabricación

de 2 años asegurando que el mismo no tenga ningún tipo de falla.

Plan de Negocio.

98

C. Tasa interna de retorno a 3 años.

costo del producto: $ 30,770.00

precio de venta $ 40,001.00

Año unidades vendidas Flujo de caja

0 0 -$ 800,000.00

1 20 $ 800,020.00

2 40 $ 1,600,040.00

3 60 $ 2,400,060.00

TIR 137%

Esto da una idea de lo rentable que puede ser el proyecto de desarrollo del equipo.

Debido a que en comparación de lo que se invierte para desarrollo del producto este nos

da un retorno a 3 años del 137%.

Anexo B: Reconocimientos.

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