Ingeniero en Biónica

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

Unidad Profesional Interdisciplinaria en

Ingeniería y Tecnologías Avanzadas

U P I I T A

"Electroestimulador Del Esfínter Para La

Incontinencia Neurogénica"

TRABAJO TERMINAL Que

para obtener el Titulo de

"Ingeniero en Biónica"

Presentan

Heredia Lazcano Teresa

Peña Núñez Claudia

México D.F. Diciembre del 2007

ÍNDICE

ABREVIATURAS ................................................................................................. 1

SIMBOLOGÍA ......................................................................................................2

RESUMEN ..........................................................................................................4

SUMARY ............................................................................................................5

Capítulo 1. INTRODUCCIÓN ........................................................................... 6

Capítulo 2. OBJETIVOS ....................................................................................... 9

2.1 Objetivo General ............................................................................ 10

2.2 Objetivos Particulares .................................................................... 10

Capítulo 3. JUSTIFICACIÓN .............................................................................. 11

Capítulo 4. ANTECEDENTES Y ESTADO DEL ARTE .......................................... 14

4.1 Sistema Urinario ........................................................................... 15

4.2 Potencial de Acción y Potenciales Evocados ................................. 17

4.3 Electroestimuladores ..................................................................... 18

4.4 Estado Del Arte .............................................................................. 20

Capítulo 5. DESCRIPCIÓN DE LA PROPUESTA ................................................. 21

Capítulo 6. DESARROLLO EXPERIMENTAL Y RESULTADOS ............................ 24

6.1 Caracterizar una Señal Adecuada del Potencial Evocado del

Nervio Pudendo .............................................................................. 25

6.2 Características y Funcionamiento de Fuentes de Alimentación

Portátiles, y Electrodos ............................................................... 26

6.3 Realizar la etapa de control con la señal externa ............................. 28

6.4 Descripción de la Señal a Emular .................................................... 38

6.5 Procesamiento de los Registros .......................................................41

6.6 Pruebas Para Validar Nuestro Trabajo ............................................ 45

Capítulo 7. DISCUSIÓN ......................................................................................47

7.1 Señal Del Nervio Pudendo ............................................................. 48

7.2 Tipos De Electrodos ...................................................................... 48

7.3 Etapa de control ............................................................................ 48

7.4 Descripción de la señal a emular ................................................... 48

7.5 Procesamiento de los registros ...................................................... 49

7.6 Pruebas Para Validar Nuestro Trabajo............................................ 49

Capítulo 8. CONCLUSIONES ............................................................................. 50

GLOSARIO ...................................................................................................... 52

ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................ 54

ÍNDICE DE TABLAS .......................................................................................... 54

REFERENCIAS ................................................................................................ 55

BILIOGRAFÍA ................................................................................................... 55

ANEXOS .......................................................................................................... 57

ELECTROESTIMULADOR DEL ESFÍNTER PARA LA INCONTINENCIA NEUROGÉNICA

ABREVIATURAS

cm. Centímetros

DF. Distrito Federal

DMA. Direct Memory Access

EE. Electroestimulador

ECG. Electrocardiograma

EEG. Electroencefalograma

EMG. Electromiograma

EEUU. Estados Unidos de Norteamérica

GND. Tierra física (Ground)

ISSSTE. Instituto de Seguridad y Servicios Sociales de los Trabajadores del Estado

mA. Miliamperes

MHz. Megahertz

ms. Milisegundos

mm. Milímetro

mv. Milivolts

N. Nervio

RAM. Random Access Memory

R.F. Radiofrecuencia

RISC. Reduced Instruction Set Computer

SARS. Sacral Anterior Root Stimulator

UNAM. Universidad Nacional Autónoma de México

USART. Universal serial synchronous/asynchronous communication interfaces

V. Volts

Ingeniería Biónica Página 1



SIMBOLOGÍA

+. Más menos

%. Tanto por ciento

Na. Sodio

Na+. Cation sodio

K. Potasio

K+. Cation potasio

Cz. Posición del sistema 10/20, se localiza en el centro de la superficie craneana.

Cz'. 2 cm detrás de la posición Cz del sistema 10/20

Fpz. Posición prefrontal central del sistema 10/20

I. Intensidad de corriente

V. Voltaje

R. Resistencia que opone un material al paso de corriente a través de él.

Q. Ohm unidad para medir resistividad.

mA/h. Miliamperios por hora que consume una batería.



RESUMEN

La incontinencia urinaria se caracteriza por la incapacidad de retener la salida de orina y es una de las manifestaciones más llamativas de los transtornos miccionales. Las personas afectadas no tienen tiempo suficiente entre el momento en el que se siente la necesidad de orinar y el momento en el que se da la descarga de orina. Millones de personas en todo el mundo se ven afectadas por esta enfermedad.

Este trabajo integra conocimientos de ingeniería y procesos biológicos, en un modelo adecuado de control, que emula las señales nerviosas que moderan la salida de orina, por medio de un electroestimulador para el esfínter encargado de regular la micción, en pacientes que han perdido la capacidad natural de continencia.

Con la finalidad de mejorar la calidad de vida en pacientes con incontinencia neurogénica, la cual se presenta en personas con daño neurológico en vías urinarias bajas. Se desarrolló un dispositivo que mejora las condiciones de higiene, autoestima, relaciones sociales, salud, entre otras condiciones desfavorables, y que resulte accesible para cualquier nivel económico.

Recientemente se han venido desarrollando ampliamente los estudios sobre los diferentes tipos de incontinencia y sus causas, propiciando métodos efectivos para su diagnóstico, en este trabajo se propuso emular la señal del potencial evocado del nervio pudendo, la cual puede ser usada como modelo para estimular el esfínter.

El modelo es el de un dispositivo interno similar a un marcapasos de corazón.

En este trabajo se cuenta con un sistema que detecta la señal de control externa y emite una señal del control similar a la que recibe el esfínter. No sé colocó dentro de ningún paciente, este trabajo se limito a pruebas en el músculo aductor corto del pulgar.

PALABRAS CLAVE: Incontinencia, micción, nervio, electroestimulador, esfínter.



SUMARY

The urinary incontinence is characterized by the inability to hold urine output and is one of the most striking manifestations of micturition disorders. The people affected do not have enough time between the moment where you feel the need to urinate and when it gives urination. Millions of people around the world are affected by this disease.

This work integrate engineering knowledge and biological processes, in an appropriate model of control that emulates the nervous signals that moderate the urine exit, by means of an electrostimulator for the sphincter in charge of regulating the micturition, in patients that have lost the natural capacity of continence.

With the purpose of improving the quality of life in patient with neurogenic incontinence, which is presented in people with neurological damage in lower urinary track. We developed a device that improves the conditions of hygiene, selfesteem, social relationships, health, among other unfavorable conditions, and that it is accessible for any economic level.

Recently they have been come developing the studies thoroughly on the different incontinence types and their causes, propitiating effective methods for their diagnosis, this work proposed emulate signal evoked potential of pudendal nerve, which can be used as a model for stimulating the sphincter.

The model is an internal device similar to a heart peacemaker.

This work has a system that detects the external control signal and emits a signal of control similar to that received by the sphincter.

KEY WORDS: Incontinence, micturition, nerve, electrostimulator, sphincter.



CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN



1. INTRODUCCIÓN

Las lesiones de la medula espinal ya sea por causas traumáticas o enfermedades conllevan una serie de alteraciones en el organismo. El cese de los movimientos voluntarios y la desaparición de sensibilidad en forma parcial o completa, condicionan los niveles de tetraplejía o paraplejía. En ambas condiciones y también de forma parcial o total, se afecta el control de los esfínteres (urinario y anal), así como la disfunción sexual, que en el aspecto sensitivo afecta ambos sexos, pero no se ve afectada la capacidad reproductiva de la mujer.

Dentro de los posibles tratamientos que se han ido planteando a lo largo de la historia, a consecuencia de la gran repercusión que tiene una lesión medular sobre la persona, actualmente se pueden considerar dos grandes grupos: el primero esta encaminado a la obtención del tejido nervioso dañado mediante implantes celulares, que en el presente se encuentra lejos de alcanzar sus objetivos; el segundo grupo se encuentran las técnicas de electroestimulación, en las que se pretende suplir la función perdida, es decir, la que realizan los nervios afectados.

Por medio de electroestimulador de esfínter uretral la persona tendría los siguientes beneficios:

■ Continencia urinaria: evitando la repercusión social que representa la incontinencia para la persona, y el paciente desiste de recurrir a sistemas de control como pañales, colectores urinarios externos conectados a bolsas colectoras de pierna o sondas permanentes, introducidas a través de la uretra.

■ Recuperación de la función normal de almacenamiento facilitando su eliminación mediante la micción normal.

El objetivo del presente trabajo es el de realizar un modelo adecuado de electroestimulador para el esfínter uretral que realiza la función del nervio pudendo, es decir, la de estimular el músculo esfínter uretral (que envuelve la uretra) mediante señales eléctricas para provocar la contracción de éste, lo que mantiene contenida la orina dentro de la vejiga, no se pretende llegar mas allá de lo que nuestros conocimientos sobre medicina nos permiten, por lo tanto se desiste de implantes y pruebas en pacientes. Así. mismo este trabajo puede convertirse en una propuesta para realizar un protocolo médico con la finalidad de realizar pruebas en pacientes.

En el siguiente capítulo de este trabajo se presentan el objetivo general, así como los objetivos particulares por medio de los cuales se pretende alcanzar el primero.

El tercer capítulo trata sobre el problema de la incontinencia neurogénica y causas que la originan, así como de las repercusiones sociales que origina a quienes la padecen y otros problemas que se tienen por no poder contener adecuadamente la


orina, igualmente se habla de la importancia de la presente investigación como una solución.

En el cuarto capítulo se exhibe la anatomía básica del sistema urinario, se plantea lo que es un potencial de acción y un potencial evocado, del cual partimos para obtener nuestra emulación, se describen las características eléctricas de los electroestimuladores, así como los métodos planteados a lo largo del tiempo, con los que se ha tratado de dar solución al problema. En el quinto capítulo se presentará el problema de ingeniería y la solución propuesta, desglosando cada procedimiento que se tuvo que llevar a cabo para obtener el modelo. En el sexto capítulo se detallan los desarrollos experimentales de cada objetivo particular, es decir, primero se busco la señal a emular, se explica como se obtiene y caracteriza; posteriormente se detallan las características de los tipos de pilas portátiles y electrodos que se seleccionaron para usar durante las pruebas; luego se describe el circuito eléctrico que forma el controlador y el estimulador, así como cada uno de los componentes y la tableta en la que van montados; después se detallan fas características de señal a emular obtenidas de la señal del nervio pudendo; mas tarde se explica la forma en que se obtienen los registros. Y por ultimo las pruebas que se realizaron para validar el trabajo.




CAPITULO 2. OBJETIVOS



2.1 Objetivo General

Diseñar y construir un circuito electroestimulador que emule la señal del nervio pudendo para el control del esfínter vesical en pacientes con incontinencia neurogénica.

2.2 Objetivos Particulares

- Caracterizar una señal adecuada del potencial evocado el nervio pudendo.

- Indagar características y funcionamiento de fuentes de alimentación portátiles, y electrodos.

- Realizar una etapa de control con la señal externa.

- Construir un electroestimulador, que tenga a la salida una señal que emule la del potencial evocado del nervio pudendo.



CAPÍTULO 3. JUSTIFICACIÓN



3. JUSTIFICACIÓN

Los músculos y los nervios del sistema urinario trabajan juntos para contener la orina en la vejiga y vaciarla en el momento apropiado. La función vesical es completamente regulada por la corteza cerebral. La incontinencia neurogénica es el producto de una alteración en la actividad vesical de origen neurológico. Este padecimiento puede presentar sintomáticamente retención urinaria, incontinencia o ambas.

Una lesión de los nervios, en cualquier punto situado entre el centro vesical de la corteza cerebral y la vejiga propiamente dicha, puede deteriorar la continencia. Esta lesión puede ser consecuencia de:

■ Apoplejía: El exceso de colesterol causa acumulaciones en las arterias, lo que puede incrementar el riesgo de enfermedad cardiovascular, ataques cardiacos y apoplejía. En México, según un boletín del ISSSTE, uno de cada cinco adultos tiene alteración en los niveles de colesterol y triglicéridos en la sangre. [1]

■ Espina bifida: En México entre los años 1980 y 1997 la tasa bruta por cada 10000 nacidos vivos el 1.8 padece de espalda bifida, sin hidrocefalia y el 1.4 con hidrocefalia. La incidencia actual es tres de cada mil nacimientos, lo que implica una población de 10 a 12 mil padecimientos. [2][3J

■ Diabetes: Los pacientes diabéticos en México viven 20 años en promedio con la enfermedad; este padecimiento se presenta entre los 35 y 40 años. Anualmente se registran 210 mil personas diabéticas y fallecen 30 mil aproximadamente. Por cada diabético que muere se detectan siete nuevos casos de enfermedad. La mortalidad por diabetes mellitus es mayor en los estados del Norte que en los del Sur, los del Centro tienen un comportamiento intermedio y el DF. se comporta como los Estados del Norte, es más frecuente en los grupos sociales con estilo de vida urbano.[4]

La incontinencia además de problemas físicos, tienen muchas consecuencias personales que pueden alterar la psique o las relaciones sociales de la persona que la padece. Las pérdidas incontroladas de orina generan inseguridad y aislamiento y merman la autoestima.

Para justificar la pertinencia de este trabajo dentro de los límites de aplicación de la Ingeniería en Biónica, es conveniente partir de la definición de nuestro campo de conocimientos, de esta forma sabemos que Biónica es una actividad interdisciplinaria que estudia los principios de los sistemas biológicos para la solución de problemas de ingeniería. Esta definición, así como la mayoría de los



conceptos citados sobre la biónica implica el desarrollo de un análogo biológico, al cual también se la ha llamado biomimético, y que relaciona la parte médico biológica del problema, y es donde reincide toda aquella problemática social, cultural, ecológica, médica, y que es objeto de estudio; a partir de la cual se describe el análogo a emular, que es la parte tecnológica, para nuestro caso hemos descrito al biomimético como:

"La micción es una función del tracto urinario inferior mediante la cual se consigue el vaciado de la orina, cuando la vejiga ha llegado a su capacidad fisiológica y los condicionamientos sociales y el lugar son adecuados. En la micción hay dos fases claramente diferenciadas: la fase de llenado y la fase de vaciado vesical. La incontinencia urinaria es consecuencia del fallo de la fase de llenado vesical, bien por causa uretral, bien por causa vesical"[5]. La función del nervio pudendo es la de mantener al esfínter contraído mientras se llena la vejiga; cuando el cerebro envía la orden de vaciar la vejiga, este nervio relaja al esfínter, al terminar la micción vuelve a estimularlo para que evite la fuga de orina . Precisamente esta función es la que se pretende analogar, a través de un sistema que produzca la señal del nervio y electroestimule al esfínter.



CAPITULO 4. ANTECEDENTES Y ESTADO DEL

ARTE



4. ANTECEDENTES Y ESTADO DEL ARTE

En el presente capítulo se describen de manera sintetizada, los conceptos básicos que sirvieron como referencias para la realización del presente trabajo. Este capítulo esta dividido en 4 partes, la primera se refiere a las definiciones básicas sobre la anatomía y función del sistema urinario y los órganos que integran las vías urinarias bajas. En la segunda parte se explica lo que es un potencial de acción y un potencial evocado mencionando sus aplicaciones. En la tercera parte se ofrece la definición y características básicas de los electroestimuladores. Y postrimeramente se hace referencia a los últimos avances en el tratamiento para la incontinencia urinaria.

4.1 Sistema Urinario

Aparato urinario, es un conjunto de órganos que producen y excretan orina, el principal líquido de desecho del organismo. Los ríñones filtran todas las sustancias del torrente sanguíneo; estos residuos forman parte de la orina que pasa por los uréteres hasta la vejiga de forma continua. La uretra conduce la orina al exterior del cuerpo, a cada extremo de esta se encuentran dos músculos que regulan el flujo de la orina en la micción, estos reciben el nombre de esfínteres.

En las vías urinarias bajas se encuentras los siguientes órganos:

Vejiga. Bolsa de paredes elásticas con la capacidad de modificar su volumen mediante la expansión y contracción de las mismas. Su función es la de almacenar cierto volumen de orina.

Uretra. Conducto membranoso por el cual se expulsa la orina desde la vejiga al exterior. En la mujer es un conducto de apropiadamente 4 cm de longitud a partir de la vejiga, próximo a la pared anterior de la vagina, y termina en el vestíbulo detrás del clitoris.



En el hombre mide unos 16 cm de largo, y se extiende desde la vejiga hasta el extremo final del pene; en el estado de erección aumenta su longitud. En este caso, se distinguen tres porciones: prostética, membranosa y esponjosa. La primera está rodeada por la próstata y es en esta parte donde se sitúan los orificios de ésta y los conductos eyaculadores. En la segunda porción desembocan los orificios de las glándulas de Littre. La última porción continúa por el canal de los cuerpos cavernosos para finalizar en el meato urinario.

Detrusor. Músculo que contrae la vejiga cuando ésta se esta vaciando, al contrario del esfínter que se relaja mientras se orina.

Esfínteres. Músculos que rodean la uretra como bandas elásticas para mantenerla cerrada, se encuentran en los extremos de la uretra siendo el proximal a la vejiga el esfínter liso o vesical, y el distal o externo también es llamado rabdoesfínter.

Normalmente los músculos y los nervios del sistema urinario trabajan juntos para contener la orina en la vejiga y vaciarla en el momento apropiado, los nervios llevan mensajes de la vejiga al cerebro y del cerebro a los músculos de la vejiga para indicar cuando deben contraerse o relajarse, cuando se presenta un mal funcionamiento de alguno de estos elementos, pueden mostrarse padecimientos como la incontinencia urinaria o retención de orina.

El sistema parasimpático inerva al músculo detrusor, que se contrae en torno a la vejiga; la porción simpática del sistema nervioso autónomo actúa fundamentalmente a nivel de la base de la vejiga. El nervio pudendo inerva el esfínter externo, el cual rodea a la uretra. Las interconexiones entre estos varios nervios permiten la contracción simultánea del músculo detrusor, así como la relajación y apertura de los esfínteres interno y externo. Las fibras sensitivas que transmiten las correspondientes sensaciones a partir de la vejiga distendida se corresponden con el parasimpático, a través del cual los impulsos llegan a la médula espinal, donde el centro vesical reflejo primario se sitúa a nivel de S2 a S4. La constitución de un arco reflejo a este nivel permite alguna funcionalidad a la vejiga en ciertos pacientes con afectaciones medulares. [6]

Existen varias tipos de incontinencia urinaria una de ellas es la llamada incontinencia neurogénica, en la que los nervios que llevan las señales nerviosas del cerebro a los músculos vesicales no funcionan adecuadamente.

En este caso el músculo del esfínter vesical esta sano, por lo tanto es posible contraerlo medíante electrodos colocados en el cuello vesical o en las fibras anteriores del elevador del ano.



4.2 Potencial de Acción y Potenciales Evocados

Un potencial de acción o también llamado impulso eléctrico, es una onda de descarga eléctrica que viaja a lo largo de la membrana de la célula. Los potenciales de acción se utilizan en el cuerpo para llevar información entre unos tejidos y otros, lo que los hace esenciales para la vida animal. Pueden generarse por diversos tipos de células corporales, pero las más activas en su uso son las células del sistema nervioso para enviar mensajes entre células nerviosas o desde células nerviosas a otros tejidos corporales, como el músculo o las glándulas.

Los potenciales de acción son la vía fundamental de transmisión de códigos neurales. Sus propiedades permiten el control y coordinación centralizados de órganos y tejidos.

Siempre hay una diferencia de potencial o potencial de membrana entre la parte interna y externa de la célula. La carga de una célula inactiva se mantiene en valores negativos (el interior respecto al exterior) y varía dentro de unos estrechos márgenes. Cuando el potencial de membrana de una célula excitable se despolariza más allá de un cierto umbral la célula genera (o dispara) un potencial de acción.

Básicamente, un potencial de acción es un cambio muy rápido en la polaridad de la membrana de negativo a positivo y vuelta a negativo, en un ciclo que dura unos milisegundos. Cada ciclo comprende una fase ascendente, una fase descendente y por último una fase hiperpolarizada.

El potencial de acción no se mantiene en un punto de la membrana plasmática, sino que viaja a lo largo de la membrana. La velocidad y simplicidad de los potenciales de acción varía según el tipo celular e incluso entre células del mismo tipo. Aún así, los cambios de voltaje tienden a tener la misma amplitud entre ellas. En una misma célula, varios potenciales de acción consecutivos son prácticamente indistinguibles.

Estos cambios de voltaje son resultado de cambios en la permeabilidad de la membrana celular a iones específicos (Na+ y K+), cuyas concentraciones internas y externas se mantienen en desequilibrio. Lo que facilita la existencia de un potencial de reposo debido al funcionamiento de bombas, asi como a los cana/es tónicos. Mientras que la célula permanezca en reposo, las fuerzas entre el sodio y el potasio se contrarrestan mediante difusión, manteniendo un estado equilibrado.

Los cambios en la permeabilidad de la membrana y las corrientes iónicas durante el potencial de acción reflejan la apertura y cierre de los canales iónicos que forman zonas de paso a través de membrana para los iones. Las proteínas que regulan el paso de iones a través de la membrana responden a los cambios de potencial de membrana.



Los potenciales evocados son registros de ondas o deflexiones caracterizadas por una latencia, amplitud y morfología. Se considera que poseen utilidad clínica en la evaluación, diagnóstico y monitoreo de pacientes con daño neurológico; durante procedimientos neuroquirúrgicos que involucren lesión en vías sensitivas; en la vigilancia de la función cerebral en coma, enfermedades metabólicas y patologías desmielinizantes y en estudios de neurofisiología experimental

Según la localización del estímulo que provoca las respuestas, los potenciales evocados se clasifican en visuales (si se estimula mediante luz), auditivos (si se estimula mediante sonidos) y somatosensoriales (si se estimula con electricidad). Las respuestas obtenidas al poco tiempo de la estimulación se consideran de latencia corta y las que ocurren después de tiempos medios a prolongados tienen latencias intermedias o largas.

Los potenciales evocados somatosensoriales se definen como la respuesta eléctrica generada en el sistema nervioso tras un estímulo sensorial o fisiológico, y que es posible registrar mediante electrodos de superficie en el trayecto de la vía explorada y en la corteza cerebral los potenciales provocados.

Para el registro de los potenciales evocados somatosensoriales se colocan como receptores electrodos de cucharilla de aleación plata clorurada sobre la superficie craneal a nivel de cisura interhemisférica en puntos Cz' (electrodo activo) y Fpz (electrodo referencia) según el sistema internacional 10/20, y otro tierra o GND (electrodo neutro) en un punto intermedio. Cz' es un punto situado 2 cm detrás de Cz.

Se debe tener en cuenta que en la representación gráfica de todos los potenciales obtenidos en neurofisiología se sitúa, por convenio, sobre la línea de base la parte negativa de la onda y por debajo de ella la positiva. Así, cuando hablamos de la onda P1, nos referimos al primer valle obtenido por debajo de la línea de base y de la onda N1 al primer pico por encima de la misma.

4.3 Electroestimuladores

Un electroestimulador es un circuito que provoca la contracción involuntaria de un músculo. Este circuito genera una señal eléctrica que emula la que el cerebro envía por medio de los nervios a los músculos, para llevar a cabo una determinada acción.

Los parámetros usados generalmente en los electroestimuladores son los siguientes:



La duración del pulso es de aproximadamente unos 2 ms.

Su intensidad o tensión variables (10-50 mA o 10-150 V), según la magnitud de la contracción a lograr.

La frecuencia máxima que no llega a provocar la llamada tetanización es en condiciones normales de 80 pulsos por segundo.

La inferíase entre el circuito y el músculo son los electrodos, existen diversos tipos de electrodos tanto superficiales como invasivos. Los más usados comúnmente son los superficiales que tienen una capa de gel conductor entre su superficie y la piel.

Los electrodos pueden ser de plata pero son más resistentes a la electrólisis los de platino-iridio, son simplemente aros que se suturan al tejido con puntos de Mersilene.

Un diseño comercial para un electroestimulador utiliza una unidad excitadora compuesta por un multivibrador de par complementario que alimenta un oscilador de R.F. 1 MHz.



4.4 Estado Del Arte

Históricamente, la lesión de la médula espinal fue una enfermedad prácticamente

mortal hasta mediados de nuestro siglo. Fue a raíz de la segunda Guerra Mundial

cuando a partir de las pautas de tratamiento específico para los lesionados medulares,

el pronóstico en cuanto a la supervivencia se vio enormemente mejorado sobre todo al

evitar los fenómenos sépticos dependientes de la obstrucción del aparato urinario y de

las úlceras por decúbito.

Entre los últimos avances en el terreno de las neuroprótesis destaca notablemente el

estimulador de raíces sacras que además de conseguir una perfecta continencia

urinaria, consigue también la evacuación intestinal y notables resultados en la

disfunción eréctil, obteniéndose con esto una mejora en la calidad de vida muy notable.

Los SARS (siglas inglesas de SACRAL ANTERIOR ROOT STIMULATOR) Comenzaron

a implantarse hacia los años 70, llegando a España hacia los 90. Hoy funciona ya más

de mil implantes en Europa y varios centenares en EEUU. [7]

La neuromodulación. Los resultados globales de los 18 implantes realizados en el

Hospital Ramón y Cajal, entre diciembre de 1998 y julio del 2003, son los siguientes: Se

han realizado 18 implantes de neuromodulación de los cuales 14 (77,7%) han sido en

mujeres y 4 (22,3%) en varones. La edad media es de 52,56 años con un rango de 13 a

74 años. [8]

La electroestimulación. Consiste en el desarrollo de un prototipo de electroestimulador,

el cual tiene por finalidad el tratamiento de la patología denominada vejiga neurogénica,

a través de la técnica no quirúrgica denominada Electroestimulación Vesical

Transuretral. [9]

Los datos aportados, que corresponden a una extensa revisión de la literatura mundial y

de sus propios datos de laboratorio, confirman que el concepto neurohumoral de la

micción, hasta ahora fundamentalmente reducido a los factores periféricos

representados por la acción del simpático y el parasimpático, pueden ampliarse con una

visión central tanto a nivel medular, pontino o cortical, que permiten una visión también

ampliada de la farmacología de las disfunciones miccionales. En este caso concreto el

protagonismo actual del electroestimulador (EE) puede ser potenciado para mejorar la

incontinencia de esfuerzo en la mujer, y se perciben progresos farmacológicos que

puedan manipular los neurotransmisores entre los centros pontinos y medulares, de

extraordinaria relevancia en otros tipos de disfunciones miccionales y muy

especialmente en las neuropáticas.

Sin embargo las complicaciones mas frecuentes de esta técnica son el intenso dolor en

la zona de implantación, infecciones, alteración en el ritmo intestinal y migración de los

implantes.[10]



CAPITULO 5. DESCRIPCIÓN DE LA PROPUESTA



5. DESCRIPCIÓN DE LA PROPUESTA

Ya que es posible detectar y registrar la respuesta del sistema nervioso a un estimulo externo controlado, se puede obtener el potencial evocado del nervio pudendo. Para esto es necesario llevar a cabo el promediado de un número importante de registros, por lo menos unos 100. De toda la bibliografía consultada encontramos un registro de potencial evocado para tomar como referencia, y a partir de este crear un modelo adecuado de señal para emular.

Después de lo anterior se propone el diseño de un electroestimulador que genere la señal obtenida y que estimule el esfínter externo uretral. Las pruebas se realizaron en el músculo del dedo pulgar ya mencionado en el resumen.

De manera general se plantea el modelo que se observa en la figura 5.1, de cada uno de los bloques que conforman el esquema del modelo, se derivan 4 etapas, y a continuación se hace una breve descripción de las etapas del modelo propuesto.

La señal externa es manipulada directamente por el paciente, es decir, cuando tenga el primer reflejo miccional (ganas de orinar), puede indicarle al control que inicie la estimulación por medio del electroestimulador, entonces este empezara a mandar los pulsos por medio de los electrodos, estos pulsos simularan la señal del nervio pudendo de contraerse, hasta que el paciente nuevamente active la señal para evacuar la orina.



A continuación se describe el protocolo seguido para el desarrollo de la propuesta:

1.- Consultar con especialistas la forma de la señal del nervio pudendo, así como la manera en la que se puede sensar y registrar. Se pretende obtener los parámetros que caracterizan la señal, como amplitud, frecuencia, forma de onda, etc.

2.- Determinar la señal o señales que se van a tomar como entrada, para el modelo de control, pues es conveniente considerar las condiciones a las que estarán expuestos los sensores, es decir, las actividades cotidianas del incontinente.

3.- Determinar el tipo de electrodos y fuentes de alimentación que se van a usar.

4.- Diseñar y construir un acondicionador de señal, que tendrá como parámetros de entrada, ya sea una orden que la persona pueda operar voluntariamente, y/o un parámetro interno (variable física), que nos aporte información sobre el nivel de orina en la vejiga.

5.- Realizar un repaso general de la programación de los microcontroladores, y buscar el que más se adecué a nuestras necesidades.

6- Realizar una etapa de control que procese la señal proveniente del acondicionador, que la interprete mediante la lógica de control propuesta según los parámetros de entrada, y que disponga la orden adecuada para el estimulador, incitar al esfínter para que se contraiga o se relaje.

7.- Plantear y montar un estimulador que emule la señal del nervio pudendo, que a su vez tenga la capacidad de variar los parámetros de ésta.

8.- Integrar cada una de las etapas anteriores, para obtener finalmente un dispositivo electroestimulador del esfínter vesical.



CAPITULO 6. DESARROLLO EXPERIMENTAL Y

RESULTADOS



6. DESARROLLO EXPERIMENTAL Y RESULTADOS

Este capítulo esta dedicado a describir el desarrollo experimental con el cual se llego al objetivo planteado, completando los objetivos particulares que se marcaron en el segundo capítulo, y cada método corresponde a un objetivo particular.

Los procedimientos que se llevaron acabo durante el avance del dispositivo se enumeran a continuación, junto con la descripción de las formas de experimentación.

6.1 Caracterizar una Señal Adecuada del Potencial Evocado el Nervio Pudendo

Objetivo de la experimentación:

Obtener la señal del nervio pudendo que es la que se quiere emular.

Material y equipo:

■ Electrodo concéntrico de aguja de 30mm para las mujeres y 90mm para los varones.

■ Electromiógrafo ■ Guantes ■ Material de curación

Método:

La electromiografía (EMG) de los músculos del suelo de la pelvis y de los músculos estriados permite valorar la función de estos músculos igual que la del músculo estriado.

En la primera inserción del electrodo de aguja en el esfínter se produce un brote de actividad de inserción importante (fibras musculares de tipo tónicas), que puede ser de ayuda localizadora. Por esa actividad tónica es imposible que se produzca la relajación completa del músculo (silencio eléctrico).

En la valoración del trazado al máximo esfuerzo es importante que la inserción del electrodo sea idónea, y se le pide al paciente que se imagine que quiere interrumpir la micción.

La posición del paciente debe ser decúbito supino (acostado boca arriba con las palmas de las manos hacia arriba), con las piernas flexionadas.


La técnica de inserción depende del sexo, en los varones se realiza un tacto rectal para localizar la punta de la próstata y el electrodo se inserta a través del periné 2cm lateral a la línea media entre ano y escroto dirigiéndola oblicuamente a la punta de la próstata profundizando 2-3cm y atravesando el músculo bulbocavernoso que es mas superficial. En las mujeres se inserta 1-2cm lateral al meato uretral en dirección ventral. Es de más difícil localización por ser un músculo fino.

Resultados:

Los valores normales de la señal del esfínteres son 0.5-1.0 mV de amplitud en el máximo esfuerzo y periodo de 6ms (±20 %)

Anotaciones:

Los valores del estudio EMG nos muestran la actividad del músculo cuyos valores normales son pequeños.

6.2 Características y Funcionamiento de Fuentes de Alimentación Portátiles, y Electrodos


Encontrar las fuentes de alimentación portátiles mas apropiadas para un dispositivo

Determinar dentro de una amplia variedad de electrodos, que tipo de electrodo se usará para la electroestimulación.

Método:

El voltaje nominal de las pilas de litio es de 3V, lo cual las hace apropiadas para muchas aplicaciones de electrónica, tienen una vida de 4 a 5 años en uso normal.

El polo positivo esta hecho de dióxido de magnesio, que es muy estable químicamente y proporciona a la pila una durabilidad mayor. La descarga de esta pila es de un 2% o menos. El electrolito usado en estas pilas esta protegido contra filtraciones. Son ultracompactas y ligeras. El rango de temperatura va desde -20°C hasta +70°C. Con aproximadamente un consumo de 170mA/h.

El litio es un metal muy ligero pero con una capacidad específica alta (3,86 Ah/g) y unas características electroquímicas únicas.



ELECTROESTIMULADOR DEL ESFÍNTER PARA LA INCONTINENCIA NEUROGENIC A

Las pilas de litio en sus diferentes tecnologías reúnen una alta capacidad, bajo peso,

muy baja autodescarga (duración en almacenamiento de muchos años sin apenas

pérdida de capacidad), y posibilidades de operar en extremas condiciones de

temperatura.

Comparamos los distintos electrodos

Resultados:

Las pilas de litio son ideales por su característica de larga duración, el microcontrolador que utilizaremos ocupa un mínimo de 2.3V, es decir que es más que suficiente alimentarlo con una pila de 3V, entre otras características en las pilas de litio se encuentra el amplio rango de temperatura en que opera y ya que se quiere utilizar para un dispositivo interno se desea una pila que trabaje a la temperatura interna, característica que también cumple esta pila.


ElECTROESTIMULADOR DEL ESFÍNTER PARA LA INCONTINENCIA NEUROGÉNICA

Para simplificar las pruebas, que se estarán realizando continuamente, del electroestimulador y para evitar afectar lesiones o infecciones a otros órganos internos, usaremos electrodos para EEG colocados sobre el músculo aductor corto del pulgar.

Anotaciones:

Cabe mencionar que las pilas de los marcapasos están diseñadas para durar varios años dentro del cuerpo humano y pueden ser útiles en esta aplicación, pero su alto costo nos impidió el poder usarlas en esta aplicación.

Elegimos los electrodos para EEG, debido a que su conductibilidad es mayor, por lo que podemos trabajar con señales de menor amplitud.

En cuanto a su mantenimiento y durabilidad, es más fácil darle mantenimiento a estos electrodos.

6.3 Realizar la Etapa de Control con la Señal Externa


Diseñar y construir un circuito de control que se active con la señal externa.

Método:

La familia MSP430 de microcontroladores de ultrabajo consumo de Texas Instruments consiste en varios dispositivos con un gran grupo de aplicaciones periféricas. La arquitectura, combinada con 5 modos de bajo consumo es optimizada para lograr aumentar el tiempo de vida de la batería en aparatos portátiles, en nuestro caso el de un dispositivo que se insertaría dentro del cuerpo.

Las características de un dispositivo con arquitectura RISC de 16 bits, registros con 16 bits, y generadores constantes que atribuyen la máxima eficiencia en código. El oscilador digital de control, permite salir del modo de bajo consumo al modo activo en menos de 6us. Las series MSP430x15x/16x/161x son microcontroladores con 2 temporizadores internos de 16 bits, un convertidor A/D (Analógico -Digital) de 12 bits, un convertidor D/A dual (Digital - Analógico), una o dos interfaces universales de comunicación síncronas y asincronas (universal serial synchronous/asynchronous communication interfaces,USART), l2C, DMA y 48 pines de entrada-salida. Además la series MSP430x161x ofrecen RAM extendido que dirigido a las aplicaciones de memoria intensivas y los requisitos del C-pila grandes.



Las aplicaciones típicas incluyen sistemas de sensores, aplicaciones de control industrial.

Características:

- Bajo rango de voltaje de alimentación (1.8v ...... 3.6v)

- Ultrabajo consumo

o Modo activo: 330 uA en 1 MHz, 2.2 V

o Modo de espera: 1.1 uA

o Modo apagado (Retención en RAM): 0.2 u.

- 5 modos de ahorro de energía

- Cambio de modo de espera a modo activo en menos de 6us - Arquitectura RISC de 16 bits, 125n el tiempo de ciclo de instrucción

- 3 canales internos de DMA

- 12-Bits convertidor analógico/digital con referencial interna

- 12-Bits convertidor dual digital/analógico con sincronización

Utilizamos el modelo MSP430F169 de esta serie porque a parte de las características ya mencionadas tiene una memoria flash de 60KB+256B, además de contar con 2KB RAM, esto nos es útil porque las tablas son de varios miles datos.

El bajo consumo, los diferentes modos de ahorro de energía, la memoria, los convertidores tanto digital/analógico como analógico digital, el tamaño, entre otras características hicieron que eligiéramos este microcontrolador para la etapa de control.



En el siguiente diagrama se muestran los bloques de control.

A continuación se describen las partes que componen el circuito:

Pilas 1: Es una pila de litio de 3 volts que alimenta al microcontrolador que trabaja desde

2.3V de alimentación, la señal externa, oscilador y el circuito en general. Básicamente

esta pila es la de aportar la carga a casi todas las partes del circuito, ya que son de muy

bajo consumo.

Pila 2: La función de esta pila es la de alimentar únicamente al amplificador operacional.

Se utiliza esta pila para que alimente el amplificador y la señal de salida, sin que la

alimentación del microcontrolador disminuya por el detrimento de la batería.

MSP430F169: La función principal del microcontrolador es la de recibir el pulso de

entrada y generar la señal que emula el potencial evocado del nervio pudendo para

estimular al esfínter cuando el paciente tiene el reflejo miccional. Esta señal sale por la

línea 7 del puerto 6 (pin 6 del micro), entonces hace las dos funciones, la primera es la

de controlar la estimulación y la segunda es la de generar la señal. Para lograr esto se

carga con una tabla de datos con la cual forma la señal de onda, justo después de

recibir la señal de entrada.

Pines de programación: Son los pines que van conectados a la computadora para

programar el microcontrolador (pin 54-61). Son los puertos que el microcontrolador tiene

de fábrica para esa función.


Cristal oscilador: es un componente electrónico que usa resonancia mecánica de un material cristalino para que generar una señal con una frecuencia precisa (pines 52 y 53). En nuestro caso en especifico 8.0 MHz.

Switch magnético: Es la señal que el usuario va a utilizar para empezar a estimular o dejar de hacerlo. Este switch funciona de la siguiente manera, primero permanece en estado abierto hasta que se le acerca un campo magnético, por ejemplo o un imán, en cuyo caso cambia de estado.

OPA379: La familia OPA379 opera dentro de un rango de tensión de alimentación de 1.8V a 5.5V, y tiene un alto rendimiento con una fuente única; presenta una corriente de reposo muy baja (2.9uA) y bajo nivel de ruido (80nV/rtHz) en relación con la corriente de reposo. Los paquetes de tamaño reducido hacen que los dispositivos sean ideales para aplicaciones a batería. La función es aumentar la potencia de la señal que sale del microcontrolador por la línea 7 del puerto 6. La ventaja de este amplificador es que no necesita otra fuente de alimentación negativa, por lo tanto no se necesitaría un circuito que invirtiera el voltaje de alimentación o que lo doblara, ahorrándonos superficie en el tamaño.

En la figura 6.4 se muestra como el CPU del MSP430F169 recibe el pulso del switch magnético que activa la orden de empezar a estimular, entonces toma la tabla de 10,000 datos y la manda al convertidor digital/analógico del cual sale la señal obtenida, y va directamente al OPAM que se encarga de amplificarla en corriente y de ahí a los electrodos.

Para la realización de la placa se intentaron varios procedimientos, primero se diseño el circuito, con los componentes descritos anteriormente.




Por el tamaño de los pines no se podían realizar pruebas en un protoboard, así que

habría que hacer una placa. Se hizo este primer diseño mostrado en la figura 6.5,

también se indica la posición de los componentes.

Se intento un segundo diseño para reducir el tamaño de la tableta y hacerla mas

compacta.


ELECTROESTIMULADOR DEL ESFÍNTER PARA LA INCONTINENCIA NEUROGENICA

El tamaño de los pines del microcontrolador era reducido entonces el ancho de las pistas de circuito que diseñamos era también pequeño (0.48 mm) así que lo primero que intentamos fue imprimir en una hoja de acetato el circuito en espejo en una impresora láser y después colocarlo sobre la superficie de cobre, de manera que la tinta del láser quedará directo sobre el cobre para luego plancharlo y que el calor provocara que la tinta se adhiriera al cobre dejando el circuito impreso en la tablilla. El problema era que si la plancha estaba poco caliente el circuito no se adhería de algunas zonas, si por el contrario al planchar estaba demasiado caliente las pistas quedaban ensanchadas y muchas se pegaban, entonces se hicieron varias pruebas, pero ninguna dio el resultado esperado.

El tiempo de planchado también era una variable, entre más tiempo mejor adhesión, pero si se pasaba sucedía lo mismo que con el calor excesivo, las pistas se pegaban, esto en la práctica originaría corto circuitos y por lo tanto un mal funcionamiento. En la figura 6.7 se muestra el planchado de una placa.

En la siguiente figura 6.8 se observa una de las placas elaboradas con el acetato, se puede observar que las pistas del microcontrolador se adhieren unas con otras y en otras zonas no se fijaron bien, es por esto que no nos sirvió este intento.



Ya que quedaba el circuito en cobre se procedía a utilizar cloruro férrico para que se llevara las partes del cobre en donde no había tinta y esto nos diera por resultado el circuito en la tablilla para proceder a soldar los componentes. El problema es que no dio buenos resultados al planchar con el acetato, pues algunas pistas quedaban muy delgadas y otras incluso quedaban cortadas después de usar el cloruro. Como se muestra en la figura 6.9.


Luego se intento con el papel couche en lugar del acetato, el procedimiento era exactamente el mismo excepto que en lugar de usar una hoja de acetato se utilizaba una de papel couche y la ventaja con respecto al acetato es que las pistas no se pegaban y la definición de los componentes era muy buena. La única dificultad es que el papel se quedaba pegado a las pistas, esto se solucionaba mojando el papel y tallando un poco para que el agua lo quitara. Aun así en las primeras pruebas los restos de papel que quedaban entre las pistas la hacían de tinta y aislaban zonas de cobre en donde no debía quedar nada provocando corto circuitos después de usar el cloruro férrico, por eso después se usaba una aguja de cocer para quitar los pedacitos de papel sobrante que quedaba uniendo pistas. Se echaron a perder varias tablillas hasta obtener una con buenos resultados, en donde las pistas quedaban bien definidas sin estar pegadas o muy delgadas.

En la figura 6.10 se observa una placa después de aplicar el cloruro férrico, donde el acabado es bueno porque las pistas están en buen estado y no se juntan. Ya que estaba el circuito se procedía a tallarlo muy suavemente para quitarle los restos de tinta.

Para soldar resistencias y capacitores se tuvo que perforar agujeros en donde cupieran las terminales y luego soldarlas a la tablilla.



Para los componentes de montaje superficial que requerían soldarse se necesitó primero calentar el cautín, después ponerle un poco de soldadura en la punta y proceder a estañar la pista, esto se hacia en cada pista, cuidando de no dejar bolitas de soldadura. Cuando la impresión quedaba estañada se ponía el componente en la posición en la que debía quedar, con cada pin en la impresión correspondiente ya estañada, luego se colocaba el cautín para fundir la soldadura de la impresión y con esta adherir el pin a la placa, luego de quedar todos los pines unidos el componente estaba soldado correctamente. En el caso del soldado del MSP430F169 se lleva a cabo el mismo procedimiento, es decir se estañan las pistas y luego se coloca en posición cuidando que quede bien alineado y que los pines queden adecuadamente en su lugar, en promedio el tiempo que toma alinear el microprocesador es de 30 minutos, este procedimiento es mostrado en la figura 6.11; también se debe tener en cuenta de que este dispositivo es sensible a la estática asi que hay que tener mucho cuidado cuando se sóida pues puede quedar inservible, para disminuir la posibilidad de que quede inservible se soldó sobre una placa de metal conectado a tierra física.

En cada paso se debe revisar la continuidad de las pistas, checar que no haya ningún corto circuito y sobretodo en el soldado superficial se debe cuidar que todos los pines hagan contacto con la pista respectiva.

El armado completo de una sola placa desde el planchado del circuito hasta el soldado de todos los componentes puede llevar varios días porque por el tamaño de algunos elementos es reducido y se debe tener cuidado de que quede bien. Sí




no quedara bien soldado, el microcontrolador en especial, el dispositivo podría quedar

inservible.

Resultados:

Obtuvimos un circuito bastante compacto y con un bajo consumo, puesto que el

amplificador y el microcontrolador son de bajo consumo de voltaje. Además la duración

de las pilas es bastante larga y encontramos que el circuito es económico y ligero. Este

se ilustra a continuación:

En la figura 6.12 se notan los dos círculos que son los zócalos para las pilas, los pines

para insertar el programador a la izquierda, el cristal y sus dos capacitores a un lado y

las salidas.


6.4 Descripción de la señal a emular

Objetivo de la actividad:

Obtener y analizar las características de la señal que se emulará en la etapa de electroestimulación.

Método:

La señal electromiográfica del esfínter periuretral externo se muestra en la siguiente figura, en ésta se observan las fases de la micción y su correspondiente registro de actividad eléctrica en el esfínter.

Durante el llenado vesical el esfínter externo permanece relajado, cuando se alcanza el primer umbral, se presenta el reflejo guardián, la primera señal de aviso, de tres antes de que la micción sea imperiosa, entonces el esfínter debe permanecer cerrado, y al contraerse muestra la mayor actividad eléctrica; al comienzo de la micción el esfínter se relaja para permitir el paso de la orina a través de la uretra.

Para la obtención de este registro se requiere un examen de electromiografia de los músculos del suelo de la pelvis, específicamente del esfínter, mediante la inserción de electrodos de aguja en el esfínter, el paciente debe adoptar la posición decúbito supino, con las piernas flexionadas y se le pide que imagine que quiere interrumpir la micción, la técnica de inserción de los electrodos varia dependiendo del sexo del paciente.

• Los valores normales para este tipo de registro son:

Duración media del Potencial de Unidad Motora (PUM): 6 ms + 20%. Amplitud en el máximo esfuerzo: 0.5 - 1 mV.



Por otra parte los potenciales evocados son una forma de exploración neurofisiológica que evalúan la función de un sistema sensorial, de nuestro interés son los somatosensoriales y sus vías, por medio de respuestas provocadas frente a un estímulo conocido y normalizado. Los requisitos para el registro de Potenciales Evocados Somatosensoriales (PESS) del nervio pudendo, son los mismos que los requeridos para el nervio tibial posterior.

La inervación del tracto urinario inferior y el control de la micción representan una función autónoma compleja de gran importancia práctica.

El sistema parasimpático: localizado al nivel S2-S4, a través de los nervios pélvicos, inerva el músculo detrusor, el centro sacro de la micción y del nervio pudendo, formado por las raíces del plexo pudendo que inerva al esfínter periuretral.

Comúnmente se emplean los PESS del nervio medio y del tibial, para llevar a cabo pruebas, en nuestro caso, emplearemos el PESS de los miembros inferiores para estimular la zona tibial posterior.

De entre las imágenes encontradas en la bibliografía se eligieron las de la figura 6.15 ya que es el registro mas claro que se encontró en la bibliografía, además de que fueron tomados de personas sanas. Estos registros fueron tomados 2 cm detrás del punto Cz

2al estimular el nervio pudendo, y el posterior tibial.

Neurociencias enfoque sistemático. House. Panky, Siegel, Mc Graw Hill 1982 2

Sistema de colocación de electrodos para EEG 10-20




Resultados:

Dado que no contamos con el registro de la actividad eléctrica en el esfínter externo, debido a que se requiere que un paciente tenga un padecimiento urinario muy específico, que justifique la realización de este examen; y dado que la mayoría de los pacientes puede ser diagnosticados con un examen de urodinamia, como la cistomanometría, que aunque resulta una prueba incomoda no requiere el empleo de agujas, lo que lo hace menos agresivo para los pacientes, sin embargo, este estudio no nos aporta información de una manera directa de la actividad del nervio pudendo.

Se recurrió entonces a la búsqueda de registros de la actividad eléctrica en los nervios, tanto del nervio pudendo, como del nervio tibial posterior, se encontraron más imágenes de los registros, que para el caso de la electromiografía del esfínter externo, y se eligió tratar con imágenes de registro de potenciales evocados somatosensoriales de los nervios pudendo y tibial, mostrados en la figura 6.15.

Electrodiagnosis in diseases of nerve and muscle. Kimura J.



6. 5 Procesamiento de los registros.

Para obtener el respectivo vector de valores de cada uno de los registros de la figura 6.15, las imágenes fueron divididas, se tomaron 2 imágenes para cada registro, uno con la morfología del registro y otro con la medida de referencia.

Posteriormente las imágenes fueron binarizadas, y se uniformo su tamaño,

En los registros se observa una señal superpuesta para cada PESS, por lo tanto se tomo un promedio de ambas señales; en el programa se comprueba que haya un pixel distinto en cada columna, lo que significa que la señal es continua, después se toma la posición en la que se localiza los valores en las filas, entonces se toma un promedio de las posiciones de las filas; posteriormente en las imágenes de las medidas de referencia se busca el origen, y cuantifica las medidas en píxeles para las referencia tanto en las filas como en las columnas, con estos datos, se calcula la relación correspondiente entre píxeles y mV.

Durante el procesamiento del registro de los PESS se obtuvieron vectores, con valores correspondientes a la amplitud en uV de los potenciales del nervio tibial posterior, y el nervio pudendo tanto masculino como femenino. La longitud de estos vectores fue de 582 muestras, considerando los datos de la tabla 6.2 de comparación de latencias, se suavizo la morfología de estos potenciales eléctricos, y se determino un valor basal.

Inicio P1 N1 P2 N2 P3 N3 (ms) (ms) (ms) (ms) (ms) (ms) (ms) Hombre Tibial

34.0±2.8 41.2±2.9 50.513.0 62.713.3 78.314.4 99.516.0 117.9+9.0

Pudendo 35.2+3.0 42.3±1.9 52.612.6 64.913.4 79.314.0 96.614.7 116.0+7.2 Mujer

Tibial 32.7+1.7 39.3±1.4 49.412.1 60.012.0 76.114.2 96.115.8 119.2+7.9 Pudendo 32.9±2.9 39.8+1.3 49.112.3 59.412.8 73.414.0 90.115.8 110.0+10.2

Tabla 6.2 Tabla comparativa de latericia entre los PESS del N. tibial y del N. pudendo2.



Debido a que la emulación del registro del PESS se realizará con el microprocesador de Texas Instrument MSP340F169, los vectores de los registros fueron expandidos a 10000 muestras respetando la morfología de la señal.

En general el algoritmo para la digitalización de los registros y la expansión de los vectores es el siguiente:

- Importar y binarizar imágenes de registros PESS, - Promediar las gráficas obtenidas de los potenciales, - Obtener las coordenadas del origen de la medida de referencia, - Obtener los valores de las posición en columnas y filas, con respecto a la

medida de referencia, - Calcular la correspondencia entre las medidas de píxeles a nV, - Aparear los vectores a la misma longitud, - Suavizar los picos y rizado en los potenciales, - Calcular las pendientes entre los valores de los potenciales, - Interpolar datos de acuerdo a la variación en la pendiente entre los datos.

El programa que lleva a cabo los primeros seis puntos del anterior algoritmo, se encuentra en los anexos, el proceso de suavizar los picos y rizado de la señal, se llevo a cabo de manera manual, usando el programa Excel.



En la representación gráfica de los potenciales, se debe tener en cuenta, que por

convenio en neurofisiología, se sitúa sobre la línea del valor basal la parte negativa de

la onda, y por debajo de ella la parte positiva, de esta manera al referirnos a P1, nos

estamos refiriendo al primer pico negativo de la onda, y con N1, nos referimos al primer

pico positivo.

Si se aplica el valor eficaz de la señal analógica se obtienen los mismos resultados, ya

que el área bajo la curva es la misma, en ambas señales, esta ultima produce la misma

potencia, es su equivalente en dc.

Resultados:

Para la señal del nervio tibial, se genero una señal cuadrada en fase con la original

digitalizada, los valores máximos y mínimos, son los correspondientes a los picos P1,

N1, P2, N2, P3, N3, de su potencial evocado.

En la figura 6.17 se observa la señal analógica del PESS tibial con su correspondiente señal a pulsos cuadrados, a la derecha en rojo la señal en valor eficaz del PESS tibial.

Con respecto al programa del microcontrolador, este se incluyo en los anexos y en la figura 6.18 se observa su diagrama de flujo del programa grabado en el microcontrolador.


6. 6 Pruebas Para Validar Nuestro Trabajo

Objetivo de la actividad:

Validar mediante pruebas superficiales estimulando un músculo esquelético.

Método:

Primero se tomó en cuenta que la piel y el tejido que recubren al músculo representan una resistencia para la corriente de nuestra señal. Nuestro dispositivo es un modelo pensado para ser implantado y cuyos electrodos estarían conectados directamente al músculo y como se esta trabajando con una señal de la misma naturaleza que la señal del músculo se espera que este se contraiga al empezar a estimular como lo debería hacer si no hubiera daño neurológico. En el caso de una estimulación por medio de electrodos superficiales se debe tomar en cuenta la resistencia ya mencionada, nosotros propusimos una etapa de amplificación para resolver este inconveniente. Antes de esto tomamos en cuenta la ley de ohm, expresada en la siguiente formula:

l=V/R Donde: I, es la corriente V, es el voltaje R, representa la resistencia

En donde observamos que la corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia, en este caso la de los tejidos de la piel, la cual medimos en dos puntos separados aproximadamente a una distancia de 2cm obteniendo 0.93 MQ, considerando que es alta en comparación con el voltaje de nuestra señal, entonces requeríamos incrementar este voltaje para que la corriente sea suficiente para tensar el músculo. Por lo tanto se propuso el siguiente circuito:




Se utilizo un LM1875 como amplificador de potencia por sus características de baja distorsión de la señal, protección contra cortocircuitos, protección térmica, alto rango de voltaje de alimentación, el cual se alimento con +4.2V y -4.2V. También se ocupo un transformador de 33 volts a 3 amperes a la salida del amplificador, y por último los electrodos a las terminales de salida del transformador. Y se observó que el músculo se contraía al recibir la señal de los electros los cuales estaban colocados sobre la piel previamente untada de gel conductora. Las señales obtenidas por medio del osciloscopio se muestran a continuación:

En amarillo la señal a la salida del electroestimulador y en azul la salida del transformador.

Resultados:

Se observó que el músculo del pulgar se contraía con el circuito armado, esto nos da una pauta para considerar que el electroestimulador cumple su función de estimular el músculo y contraerlo. Se filmaron una serie de videos para confirmar estos resultados.


ELECTROESTIMULADOR DEL ESFINTER PARA LA INCONTINENCIA NEUROGÉNICA

CAPÍTULO 7. DISCUSIÓN



7.1 Señal Del Nervio Pudendo

Se obtuvo mediante un estudio de EMG las características, esta señal tiene un período promedio y amplitud característica, pero su forma no es periódica ya que tiene cambios bruscos que semejan a una señal aleatoria con un rango específico de amplitud. Por lo tanto es difícil emular la señal enteramente, aun así se pueden tomar los datos obtenidos para formar una señal cuadrada, es decir, emplear una señal de amplitud de 0.5 a 1.0 mV y con un período de 6ms.

7.2 Tipos De Electrodos

En el primer capítulo se hace mención de los máximos alcances para la primera parte de este trabajo terminal, por lo que se refiere a la pruebas en pacientes y a la intervención quirúrgica, quedan fuera del alcance de este proyecto, ya que se requiere un protocolo médico que no corresponde al área de ingeniería biónica, por lo anteriormente descrito en lugar de elegir los electrodos intramusculares se optó por los electrodos para EEG, y también por las características ya mencionadas. Ya que se pretende realizar pruebas superficiales en un músculo esquelético al que se pueda acceder fácilmente (superficialmente) y que a la vez tenga las características del esfínter para objeto de ensayos.

7.3 Etapa de control

La etapa de control resulto muy ligera y pequeña gracias a que el MSP430F169, puesto que tiene una memoria relativamente buena, es de bajo consumo, es pequeño, que integra los dos convertidores y que cuenta con 5 modos de ahorro de energía, características que para un dispositivo que se espera que sea portátil y que la duración de la batería larga son muy buenas, además que trabaja hasta con

2.3 v, lo que quiere decir que si la batería disminuye su alimentación por el uso, este circuito sigue funcionando. El costo no es muy alto en comparación con los otros métodos mencionados en el estado del arte.

7.3 Descripción de la señal a emular

La señal que se uso para emular el potencial del nervio pudendo, fue extraída de una fuente bibliográfica, debido a la escases en la información, y a lo comprometido que nos resultaba obtener las pruebas de pacientes, en lo referente al registro de actividad eléctrica en el músculo esfínter externo uretral, consideramos que ya que los PESS son el registro de la actividad eléctrica a través del nervio, y que llegan finalmente a estimular los músculos, es factible usarlos como la señal que genera el electroestimulador, para activar a los músculos. En contraste con la actividad mioeléctrica del esfínter externo uretral, existe mas información sobre el registro de PESS del nervio tibial posterior, que encontramos constantemente referenciados y comparados con los PESS del nervio pudendo.



7.5 Procesamiento de los registros

Los vectores que se obtuvieron del punto anterior, fueron procesados con la finalidad de expandir la longitud de este, y de esta manera poder usarlo como una tabla de valores, a la que el microcontrolador accederá usando el acceso directo a la memoria, mientras el programa principal, ejecuta el resto de código.

6. 7 Pruebas Para Validar Nuestro Trabajo

Se observaron contracciones del músculo situado en la base del pulgar cuando estimulábamos con la señal del estimulador amplificada, fue necesario amplificarla porque la resistencia de la piel y tejidos es alta, reduciendo la corriente dirigida al músculo.




CAPÍTULO 7. DISCUSIÓN


8. CONCLUSIONES

Para nuestro caso las pilas de litio, resultaron ser útiles en cuanto a costo y funcionalidad, pues son ligeras, tienen un amplio rango de temperatura, tienen alta durabilidad, son ligeras, compactas y sobre todo suplen de la alimentación necesaria a los componentes.

El modo que resultó ser el mas útil para la realización de una placa con pistas delgadas fue el de planchado en papel couche, puesto que la impresión tiene una alta definición y las pistas no se quedan unidas lo que provocaría cortocircuitos.

La familia de microcontroladores de Texas Instruments MSP430 tiene alta utilidad en aplicaciones portátiles, puesto que una de sus características principales es su bajo consumo, su capacidad de memoria, sus convertidores analógico/digital y digital/analógico, arquitectura RISC para simplificar la programación y su alta velocidad de cambio del estado de "espera" a estado "activo";

Se puede utilizar un electroestimulador para contraer un músculo y recuperar en cierta medida su utilidad, por medio de impulsos eléctricos se obtiene la contracción del músculo sano que perdió la señal que lo controla.

Las señales que nos resultaron mas útiles fueron las de los PESS, ya que teniendo en cuenta que los potenciales evocados son el registro de la actividad eléctrica en las vías nerviosas, consideramos que es, viable usarlas como señales de estimulación para los músculos.

Se encontró que los electrodos para EEG podrían ser útiles para las pruebas superficiales en músculos similares al esfínter, aunque para una estimulación directa al esfínter de un paciente en el caso real se tendría que hacer una valoración sobre los electrodos intramusculares.

Se pudieron obtener contracciones de un músculo esquelético mediante la amplificación por medio de un circuito de la señal de salida del electroestimulador.



GLOSARIO

Biomimético: Desarrollo de un análogo biológico.

Cistomanometría: La cistomanometría mide las fases de llenado y contracción del detrusor; el flujo mide el volumen orinado en el tiempo; la electromiografía y el perfil uretral miden características del esfínter en actividad y reposo y finalmente es posible darle valor numérico al residuo postmiccional. [13]

Código neural: Es la manera en que el sistema nervioso codifica la información.

Decúbito: Posición del cuerpo en estado de reposo sobre un plano más o menos horizontal, sobre el pecho.

Deflexión: Desviación de la dirección de una corriente.

Diabetes mellitus: Síndrome orgánico multisistémico que tiene como característica el aumento de los niveles de glucosa en sangre, resultado de defectos en la secreción de insulina.

Difusión: Es un proceso físico irreversible, en el que partículas materiales se introducen en un medio que inicialmente estaba ausente de ellas aumentando la entropía del sistema conjunto formado por las partículas difundidas o soluto y el medio donde se difunden o disolvente.

Electrólisis: Proceso por el que la energía eléctrica produce un cambio químico en un medio conductor, normalmente una solución o una sustancia disuelta. Desintegración orgánica producida por el paso de una corriente eléctrica.

Esfínter: Músculo en forma de anillo que abre y cierra un orificio natural.

Glándulas de Littre: Glándulas uretrales en el hombre.

Hiperpolarizar: Aumentar el potencial de la membrana.

Latencia: Tiempo en que transcurre entre un estimulo y la respuesta que produce.

Membrana Plasmática: Es una estructura laminar que engloba a las células, define sus límites y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior y el exterior de éstas.

Mersilene: Fibra de poliéster sintética.

Micción: Acción de orinar.



Nervio pudendo: Ramos terminales para la piel del escroto o labios, periné anterior, músculos isquiocavernosos, bulbocavemoso y transversos; glande y clitoris.

Neurohumoral: Son los impulsos nerviosos que provocan repuesta en el músculo liso, en el cardiaco, el esquelético y las glándulas exocrinas.

Paraplejía: Afectación neurológica de tronco y piernas.

Patologías desmielinizantes: Son aquellas en las que el proceso patogénico principal está dirigido contra la mielina normal.

Pontino: Núcleo nervioso que se encarga de llevar a cabo la coordinación entre la contracción vesical y la relajación esfinteriana.

Rabdoesfínter: Esfínter distal a la vejiga, también llamado externo.

Sistema internacional 10/20: La norma de ubicación de electrodos para EEG.

Tetanizacíón: Inducción de síntomas o fenómenos tetánicos, especialmente la producida por excitación eléctrica fuerte.

Tetraplejía: Afectación neurológica de brazos, tronco y piernas.

Transuretral: Que atraviesa la uretra.

Uréter: Conducto fibromuscular que saliendo de cada uno de los ríñones lleva la orina a la vejiga.



ÍNDICE DE FIGURAS

4.1 Aparato urinario femenino .......................................................................... 15 4.2 Esquemas para un electroestimulador muscular ........................................... 19 5.1 Modelo de control para el electroestimulador ............................................... 23

6.1 Pila de litio ................................................................................................. 28

6.2MicontroladorMSP430F169 ........................................................................ 29

6.3 Diagrama a bloques del circuito de control .................................................... 30 6.4 Diagrama a bloques del circuito .................................................................. 31 6.5 Primer circuito de prueba ........................................................................... 32 6.6 Segundo diseño para la placa ..................................................................... 32 6.7 Planchado de la placa ............................................................................... 33 6.8 Placa obtenida mediante el planchado en acetato ........................................ 34 6.9 Utilización de cloruro férrico ........................................................................ 34

6.10 Placa después de quitar los restos de tinta ................................................. 35 6.11 Alineación del microcontrolador después del estañado de las pistas ............ 36 6.12 Electroestimulador ................................................................................... 37 6.13 Etapas de la micción y su correspondiente actividad eléctrica en el esfínter periuretral ........................................................................................................ 38 6.14 Extremidad inferior mostrando la distribución de los dermatomas ................ 39 6.15 Potenciales evocados somatosensoriales de los nervios pudendo y tibial posterior.......................................................................................................... 40 6.16 Digitalización de los Potenciales Evocados Somatosensoriales ................... 42 6.17 PESS del nervio Tibial posterior ................................................................ 43 6.18 Diagrama de flujo del programa grabado en el microcontrolador .................. 44 6.19 Circuito amplificador ................................................................................. 45 6.20 Señales del electroestimulador y del amplificador ........................................46

ÍNDICE DE TABLAS

6.1 Tabla comparativa dé tipos de electrodos ..................................................... 27 6.2 Tabla comparativa de latencia entre los PESS del N. tibial y del N. pudendo...41



REFERENCIAS

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ANEXOS

ANEXO A

Nombre del programa: evo.m

Programa que digitaliza la imagen obtenida del registro de los PESS

clear all,close all, clc, warning off pess(:,:,l)=rgb2gray(imread('femalpud.

jpg')); pess(:,:,2)=rgb2gray(imread('malepud.j pg')); pess(:,:,3)=rgb2gray(imread('tp.jpg')); pess(:,:,4)=rgb2gray(imread('rfp.jpg'));

pess(:,:,5)=rgb2gray(imread('rmp.jpg'))

pess(:,:,6)=rgb2gray(imread(,rtp.jpg'));

[f,c,x]=size(pess); pud=ones(f,c,x/2)*256; dis=0;neg=0;corl=0;

cor2=0;potvin(c,x/2)=0;rule(3,2)=0;ref = [15

250 ;15 500;15 1000]; ind=200;

pesd=double(pess);

enx(3,2)=0;valver(c,x/2)=0; for i=l:x for j=l:c

fork=l:f if pesd(k,j,i)<=ind

pesd(k,j,i)=0; end if pesd(k,j,i) > ind

pesd(k,j,i)=255; end end end

end %para promediar las gráficas de los potenciales for i=1:x/2 for j=1:c for k=1:f

if pesd(k,j,i)==0

neg=neg+l; valver(j,i)=l;

end end dis=neg; for

k=l:f if pesd(k,j,i)==0 if

dis==neg corl=k;

end

if dis= = l cor2=k;

end dis=dis-l; end

end if neg>0 av=cor2-corl;

av=ceil(av/2);

cor=corl+av;

pud(cor,j,i)=0; end end neg=0; end %para obtener los valores de las

coordenas en y de la med de ref(filas) for

i=x/2+l:x for j=l:c for k=1:f if pesd(k,j,i)==0 neg=neg+l; end end

dis=neg;

for k=1:f if pesd(k,j,i)==0 if

dis= = neg corl=k;

end if dis= = l cor2=k;

end dis=dis-l; end

end if neg>f/6 cor(i-x/2,2)=cor2;

rule(i-x/2,2)=cor2-corl; end end neg=0;

end %para obtener los valores de las

coordenas en x de la med de ref(filas)


for i=x/2+l:x for

j=1:f for k=1:c if pesd(j,k,i)==0 neg=neg+l; end

end dis=neg; for

k=1:c if pesd(j,k,i)==0 if

dis==neg

corl=k; end if dis==l

cor2=k; end dis=dis-l; end

end if neg>c/10 cor(i-x/2,l)=cor2;

rule(i-x/2,l)=cor2-corl; end end neg=0;

end %vector de valores en uV de la gráfica -— pot for i=1:x/2 for j = 1:c for k=1:f

if pud(k,j,i)==0 eny=k; potvin(j,i)=cor(i,2)-eny;

pot(j,i)=potvin(j,i)*ref(i,2)/rule(i,2); end end

end end %Para el eje x de los pess, los vectores

tienen la misma longitud for i=1:x/2 for j=2:c if valver(j,i)==l && valver(j-l,i) ==0

enx(i,1)=j; end if valver(j,i)==0 && valver(j-

l,i)= = l enx(i,2)=j-l; end end

end enx; dif=enx(:,2)-enx(:,l); mint=min(dif); if mod(mint,2)~=0

mint=mint+l; end A=[pot(enx(1,1):mint+enx(1,1)-1,1)]

B=[pot(enx(2,1):mint+enx(2,1)-1,2)]

C=[pot(enx(3,1):mint+enx(3,1)-1,3)]

potev=[A B C]; clear enx for i=1:x/2 for j=1: mint

enx(j,i)=j*ref(i,1)/rule(i,1); end

end plot(enx,potev),grid on/,title(

,PESS

,),xlabel(

,ms

,),ylabel(

,nV

,)

axis([0 max(max(enx)) min(min(potev))

round(max(max(potev)))+50]) clear dis,

clear neg enx=enx(:,l); dis=intl6(enx);

k=max(dis); neg(k)=0; k=1; %solo los valores enteros para los ms for

j=2:2:mint if dis(j)==dis(j-l)

neg(k)=j; end if dis(j)~=dis(j-l)

k=k+l; end if j==mint && dis(j)~=dis(j-l)

neg(k)=j; end

end %valores de PESS en los ms enteros for

i=1:3 for j=1:k T(j,i)=potev(neg(j),i); end

end UT=intl6(T); t=l:k;

t=t'; vt=[t t t];

figure(2)

plot(vt,UT),grid on, title('PESS'),xlabel('ms'),ylabel('nV')

axis([0 max(max(vt)) min(min(UT))

round(max(max(UT)))+50])



clear rule,clear neg,clear dis, clear

valver, clear pess,clear f clear c,clear

cor rule=5; %con rule=l la Energía total de

toda la señal c=sum(T); av=floor(k/rule); neg=l; dis=av;

forj=1:x/2 for i=1:rule

valver(i,j)=sum(T(neg:dis,j));%suma de

potencia en sección

pess(i,j)=valver(i,j)/av; %valor para

pulso cuadrado f(neg:dis,j)=pess(i,j);%vector de

pulsos if i==rule && dis<k

f(dis:k,j)=pess(i,j); end neg=dis+l;

dis=(i+l)*av; end neg=l; dis=av;

end cor=sum(f);



ELECTROESTIMULADOR DEL ESFINTER PARA LA INCONTINENCIA

NEUROGÉNICA

ANEXO B

El vector de valores fue modificado manualmente usando Excel, y tomando en cuenta los datos de la tabla encontrados en Electrodiagnosis in diseases of nerve and muscle. Kimura J., valores de registro de PESS del nervio tibial posterior. Los valores marcados corresponden a los puntos N1, P1, N2, P2, N3 y P3 respectivamente. Los valores de las tablas están en uV.

2670 2670 2670 2345 3182 2200 3709 3309 2670 2670 2670 2291 3164 2218 3745 3273 2670 2670 2670 2273 3146 2255 3782 3236 2670 2670 2670 2255 3145 2273 3800 3164 2670 2670 2670 2236 3127 2309 3818 3127 2670 2670 2670 2200 3073 2345 3836 3091 2670 2670 2670 2182 3036 2382 3836 3055 2670 2670 2670 2164 3000 2400 3836 2964 2670 2670 2670 2164 2964 2436 383

6

2891 2670 2670 2670 2127 2909 2473 3836 2818 2670 2670 2670 2127 2873 2509 3836 2764 2670 2670 2670 2109 2800 2545 3827 2727 2670 2670 2670 2109 2727 2600 3827 2636 2670 2670 2670 2109 2691 2618 3827 2582 2670 2670 2670 2145 2655 2691 3818 2545 2670 2670 2670 2182 2636 2709 3818 2491 2670 2670 2670 2218 2509 2745 3818 2455 2670 2670 2670 2255 2491 2782 3818 2436 2670 2670 2670 2309 2473 2800 3809 2418 2670 2670 2670 2327 2418 2836 3809 2382 2670 2670 2670 2345 2382 2873 3809 2364 2670 2670 2670 2382 2345 2909 3800 2345 2670 2670 2670 2436 2327 2964 3800 2327 2670 2670 2670 2491 2291 3018 3800 2309 2670 2670 2670 2545 2145 3055 3791 2291 2670 2670 2670 2564 2091 3127 3791 2255 2670 2670 2670 2618 2055 3182 3791 2236 2670 2670 2670 2636 2000 3255 3782 2218 2670 2670 2670 2673 1964 3291 3782 2218 2670 2670 2670 2691 1927 3327 3764 2218 2670 2670 2670 2745 1909 3345 3745 2209 2670 2670 2670 2818 1891 3382 3709 2209 2670 2670 2670 2855 1873 3400 3709 2200 2670 2670 2665 2909 1855 3418 3691 2200 2670 2670 2660 2964 1855 3436 3691 2200 2670 2670 2655 3055 1855 3455 3673 2200 2670 2670 2650 3073 1855 3473 3673 2670 2670 2645 3091 1873 3491 3655 2200 2670 2670 2636 3103 1891 3509 3636 2209 2670 2670 2618 3115 1909 3527 3618 2209 2670 2670 2600 3127 1927 3545 3600 2218 2670 2670 2582 3139 1945 3582 3564 2218 2670 2670 2564 3151 1982 3600 3509 2218 2670 2670 2527 3157 2000 3618 3473 2236 2670 2670 2509 3163 2018 3636 3436 2255 2670 2670 2491 3169 2073 3655 3400 2273 2670 2670 2455 3175 2109 3673 3382 2276 2670 2670 2436 3181 2127 3673 3364 2279 2670 2670 2400 3182

2145 3691 3327 2282

Ingeniería Biónica Página

60

2285 2335 2360 2387 2391 2403 2497 2649

2288 2336 2361 2388 2389 2405 2504 2652 2291 2337 2363 2389 2387 2407 2511 2655 2294 2338 2364 2390 2385 2410 2518 2658 2297 2339 2364 2390 2383 2413 2525 2661 2300 2340 2364 2391 2381 2416 2532 2666 2303 2341 2366 2392 2381 2419 2539 2670 2306 2342 2368 2392 2381 2422 2546 2670 2309 2343 2370 2393 2382 2425 2553 2670 2312 2315

2345 2372 2394 2382 2428 2560 2670 2346 2374 2394 2383 2431 2567 2670

2318 2347 2376 2395 2383 2434 2576 2670 2321 2348 2378 2396 2384 2437 2585 2670 2324 2349 2380 2396 2384 2440 2594 2670 2327 2350 2382 2397 2385 2445 2603 2670 2327 2351 2382 2398 2385 2450 2612 2670 2327 2352 2382 2398 2387 2455 2617 2670 2328 2353 2382 2399 2389 2460 2622 2670 2329 2354 2383 2400 2391 2465 2627 2670 2330 2355 2384 2400 2393 2470 2632 2670 2331 2356 2384 2399 2395 2475 2637 2670 2332 2357 2385 2397 2397 2480 2640 2670 2333 2358 2386 2395 2399 2485 2643 2334 2359 2386 2393 2401 2490 2646

Valores de registro de valor eficaz el PESS del nervio tibial posterior.

2670 2670 2670 2670 -2670 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2109 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2109 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2109 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2109 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2109 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2109 2109 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2109 3182 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2109 3182 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2109 3182 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2109 3182 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2109 3182 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2109 3182 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2109 3182 3182 1855 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 1855 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 1855 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 1855 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 1855 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 1855 2670 2670 2670 2670 2109 3182 1855 1855




1855 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 1855 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 1855 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 1855 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 1855 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 1855 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 1855 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 1855 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 1855 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 1855 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 1855 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 1855 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 1855 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 1855 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 3836 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 3836 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 3836 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 3836 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 3836 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 3836 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 3836 3836 2200 2200 2400 2400 2381 2381 3836 3836 2200 2200 2400 2400 2381 2381 3836 3836 2200 2200 2400 2400 2381 2381 3836 3836 2200 2200 2400 2400 2381 2381 3836 3836 2200 2200 2400 2400 2381 2381 3836 3836 2200 2200 2400 2400 2381 2670 3836 3836 2200 2200 2400 2400 2381 2670 3836 3836 2200 2200 2400 2400 2381 2670 3836 3836 2200 2200 2400 2400 2381 2670 3836 3836 2200 2200 2400 2400 2381 2670 3836 3836 2200 2200 2400 2400 2381 2670 3836 3836 2200 2200 2400 2400 2381 2670 3836 3836 2200 2200 2400 2381 2381 2670 3836 3836 2200 2200 2400 2381 2381 2670 3836 3836 2200 2200 2400 2381 2381 2670 3836 3836 2200 2200 2400 2381 2381 2670 3836 3836 2200 2200 2400 2381 2381 2670 3836 3836 2200 2200 2400 2381 2381 2670 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 2670 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 2670 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381 3836 3836 2200 2400 2400 2381 2381

Tabla de PESS femenino

118 323 318 350 373 286 273 255 355 327 314 355 373 282 273 255 455 332 309 359 368 273 268 255 450 332 305 364 368 273 268 250 195 332 305 364 364 264 273 250 205 327 305 364 359 264 264 245 209 327 309 364 336 264 259 241 214 327 314 368 323 268 255 223 232 327 318 368 295 268 255 205 255 323 332 373 291 273 255 191 305 323 341 373 291 273 255 186


168 105 341 359 373 191 436 26

4 164 91 336 373 373 195 436 26

4 168 59 336 382 373 195 436 26

4 182 50 332 405 373 195 436 28

6 205 36 327 414 373 191 441 29

5 227 18 291 423 373 191 445 30

5 236 -5 286 432 368 186 450 30

5 241 -18 223 441 368 186 455 30

5 241 -9 218 445 368 186 459 30

5 241 0 182 455 364 186 468 30

5 241 9 182 464 341 195 477 30

5 241 23 182 477 336 205 482 30

0 232 36 177 491 332 214 482 29

1 223 41 168 495 318 218 482 29

5 218 50 155 495 309 223 482 29

5 218 68 127 495 300 223 482 29

5 227 77 105 495 291 232 477 29

5 232 100 50 500 286 232 464 29

1 241 114 45 500 291 236 459 29

1 250 123 55 500 300 241 441 28

6 255 159 64 500 300 259 436 28

2 255 168 82 495 300 273 432 28

2 255 182 77 491 300 282 400 27

7 255 195 77 486 295 286 395 27

7 250 205 77 482 291 291 373 27

7 241 214 77 491 286 291 364 27

3 250 218 86 495 259 295 336 26

8 250 223 100 495 259 295 323 27

3 250 232 123 495 264 295 323 28

6 245 245 136 495 264 295 323 29

5 250 268 164 495 268 300 323 30

0 250 273 186 495 273 300 318 30

9 250 277 232 495 273 305 305 31

4 250 277 241 495 273 336 286 31

8 245 291 245 495 273 341 273 32

3 245 300 264 491 268 355 273 32

3 232 300 268 486 264 359 273 32

3 227 305 277 464 250 364 273 32

3 218 309 282 436 245 368 273 32

3 218 309 295 432 245 368 277 32

3 223 314 295 436 241 364 286 32

3 223 314 300 445 232 364 291 32

3 223 318 300 450 223 364 295 32

3 227 323 305 450 218 373 300 32

3 223 323 309 450 214 377 305 34

1 223 318 314 450 209 377 309 35

9 218 318 318 450 195 377 309 37

3 209 314 323 445 191 382 309 38

2 205 305 323 445 177 386 305 40

0 195 305 323 427 173 386 291 40

5 177 309 323 414 164 391 286 40

9 173 318 318 373 168 395 277 41

4 164 327 314 368 177 395 277 41

4 141 327 314 364 182 400 277 41

4 141 332 323 364 186 409 273 41

4 132 341 332 368 186 427 273 40

5 114 341 341 373 191 432 268 37

7




368 382 405 418 418 391 386 350 359 391 409 418 414 386 386 359 336 395 409 418 414 386 382 364 341

400 414 418 409 386 368 359 405 414 418 405 386 355

Tabla PESS masculino

1527 1482 1582 1418 1891 1209 1700 1609 1545 1473 1582 1473 1882 1218 1709

1736 1555 1482 1582 1509 1873 1227 1727

1736 1564 1500 1591 1536 1818 1245 1764 1618 1591 1518 1600 1545 1818 1291 1773

1573 1609 1545 1609 1600 1818 1309 1782

1527 1609 1555 1618 1645 1800 1327 1791 1527 1609 1555 1618 1673 1773 1355 1791 1555 1600 1564 1618 1700 1682 1364 1782

1564 1573 1582 1609 1709 1673 1382 1773 1564 1555 1591 1609 1709 1664 1391 1764

1573 1545 1600 1618 1718 1591 1400 1745 1573 1500 1618 1618 1718 1573 1409 1755

1573 1491 1627 1609 1727 1564 1427 1764 1591 1482 1627 1600 1736 1555 1427 1773 1591 1500 1627 1573 1745 1527 1445 1782

1600 1518 1618 1545 1755 1500 1473 1782 1600 1527 1618 1536 1782 1482 1491 1782

1591 1573 1591 1536 1791 1436 1518 1782 1555 1582 1564 1518 1818 1355 1545 1782 1527 1582 1564 1509 1855 1291 1564 1773

1509 1582 1536 1500 1873 1282 1609 1773 1509 1582 1527 1482 1909 1273 1645 1755

1509 1573 1518 1455 1927 1255 1645 1709 1509 1564 1527 1409 1945 1236 1645 1700 1509 1555 1573 1400 1945 1218 1636 1682

1509 1527 1591 1355 1955 1209 1627 1664 1500 1518 1591 1345 1973 1200 1618 1655

1473 1509 1591 1327 1991 1209 1600 1645 1464 1500 1582 1309 2009 1218 1591 1636

1455 1509 1573 1255 2009 1236 1582 1627 1464 1518 1564 1245 2009 1236 1573 1627 1491 1536 1564 1245 2009 1236 1564 1600

1491 1555 1555 1245 2009 1227 1564 1582 1500 1564 1536 1255 2009 1218 1564 1582

1518 1564 1527 1264 2009 1227 1573 1582 1527 1564 1509 1273 2009 1227 1600 1582 1527 1545 1500 1300 1991 1236 1618 1582

1527 1482 1491 1318 1982 1236 1636 1582 1527 1482 1545 1327 1973 1227 1627 1573

1527 1482 1564 1336 1955 1218 1627 1564 1527 1473 1582 1345 1918 1200 1636 1545

1527 1473 1582 1382 1909 1200 1700 1536


1518 1009 1264 1627 1391 1173 1282 1409

1509 1018 1273 1627 1355 1182 1291 1418

1482 1018 1291 1627 1336 1191 1291 1427 1464 1018 1345 1627 1327 1200 1300 1427

1409 1009 1364 1627 1291 1200 1300 1436 1382 1000 1373 1618 1264 1218 1300 1445

1336 1000 1400 1591 1264 1264 1300 1464 1327 1073 1418 1582 1255 1273 1309 1473 1327 1091 1436 1591 1245 1273 1318 1482

1309 1127 1455 1591 1245 1273 1318 1482

1300 1145 1464 1591 1245 1264 1318 1482

1291 1155 1482 1591 1245 1264 1309 1482 1282 1164 1491 1591 1245 1264 1300 1473 1264 1173 1491 1582 1236 1264 1300 1482

1191 1191 1491 1573 1227 1273 1300 1482 1173 1209 1491 1573 1209 1273 1300 1491

1164 1209 1491 1573 1191 1282 1300 1491 1145 1209 1500 1564 1173 1282 1291 1491

1136 1209 1536 1564 1164 1291 1291 1491 1118 1182 1564 1573 1155 1291 1282 1473

1091 1182 1564 1573 1145 1300 1282 1464 1073 1200 1564 1564 1145 1355 1291 1464 1000 1227 1564 1545 1145 1364 1300 1464

991 1236 1573 1473 1155 1373 1300 1473

982 1236 1609 1436 1155 1382 1300 1473

973 1236 1618 1400 1155 1382 1309 1464

964 1236 1627 1391 1164 1373 1336 1464

964 1245 1618 1400 1155 1355 1355 1445

973 1245 1618 1400 1164 1336 1373 1473

1000 1255 1618 1391 1164 1309 1400



ELECTROESTIMULADOR DEL ESFINTER PARA LA INCONTINENCIA

NEUROGÉNICA

ANEXO C

El programa que se grabo en el microcontrolador, usando el programa IAR Embedded Workbench IDE, es el siguiente:

***********************************************************************

; MSP-FET430P169-PESS01

; El algoritmo toma los datos de la tablas "Pessf' y "Pesfe"; por los canales DMA 0 y 1, los deposita en ; los

DACs 0 ; y 1 (binario natural), proporciona las señales por P6.6 (DACO) y P6.7 (DAC1). Repite la ;

secuencia del programa principal. Para mostrar los 10000 datos.

; ACLK = n/a, MCLK = SMCLK = Cristal de 8 MHz.

; Heredia Lazcano / Peña Núñez ; Octubre 2007 .***********************************************************************

#include "msp430xl6x.h" #include "Pessf.dat" ; 10000 pts. Tabla de PESS y PESS #include "Pesfe.dat" ; 10000 pts. Tabla de PESS y PESS

RSEG DATA16N ; Asignación RAM de 200h a 9FFh. EVEN ; Alinea el PC a una Dir. Par.

;----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ; Variables Globales

; DS2->Asigna espacio p' enteros de 16 bits. NoDATOS DS 2 ; # de datos de la tabla.

RSEG CSTACK ; CPU stack

RSEG CODE ; Código en memoria de prog. de 11 00h EVEN ; Alinea el PC a una direc. par.

principal- mov.w #SFE(CSTACK),SP ; Inicializa'xlx9stackpointer. ParaWDT mov.w #WDTHOLD+WDTPW,&WDTCTL ; Detiene WDT. PoneBC bic.b #XT20FF,&BCSCTL1 ;XT2 = on

bis.b #SELM1+SELS,&BCSCTL2 ; MCLK = SMCLK = XT2 (seguro) ; Configura el ADC12 solo para el voltaje de ref. VREF+de2.5V *************** PoneADC12 mov.w #SHTl_0+SHT0_0+REFON+REF2_5V,&ADCI2CTL0

; Tiempo de Muest. y Ret. a 4 ciclos. Se requiere REF de 2.5V p' DACs mov.w #0x0,&ADC121E ; Deshabilita inter

; Configura los DACs p' sacar en forma analógica los datos de la tabla por P6.6 y 7 (DAC 0 y 1). Se toma ; VREF+ como REF. PoneDAC12

bic. w #DAC 12IFG+DAC12IE.&DAC 12_0CTL ; Quita int. x DAC 12 y bandera. bic.w #DAC12IFG+DAC12IE,&DAC12_1CTL ; Quita int. x DAC12 y bandera. clr.w &DAC 12_0DAT ; Limpia registro de datos DAC 12__0 clr.w &DAC12 1DAT ; Limpia registro de datos DAC12 0

mov.w #DAC 12SREFJHDAC12LSELJHDAC12IR+DAC12AMP_7,&DAC 12_0CTL ; VRef+, Dispara DAC120 cuando se cargue, Rango de sal.lx, alta vel. y I, sin binaro natural.

mov.w #DAC 12SREFJH-DAC12LSEL_0+DAC 12IR+DAC12AMP_7,&DAC 12 1CTL ; VRef+, Dispara DAC121 cuando se carga, Rango de sal.lx, alta vel. y I, s/complemento a 2.

bis. w #09,&DAC 120CTL ; Habilita y Autocalibra DACO


bis.w #DAC12CAL0N,&DAC12_1CTL ; Habilita y Autocalibra DAC1 aun_no bit.w #DAC12CAL0N,&DAC12_1CTL ; Ya está calibrado?

jnz aun_no mov.w # 10000,&NoDATOS ; NoDATOS<= 1 OOOOd, Datos de la tabla.

; Configura el DMA para DMAO y DMA1, DMA2 no se usa. Pone_DMA mov.w #DMAOTSEL_0+DMA1TSEL_0+DMA2TSEL_0,&DMACTLO

; Canales DMA 0 y 1 disparados por DMAREQ. ; El canal 0 toma datos de la tabla Pessf y los manda al DACO

mov.w #DMADT_0+DMADSTINCR_0+DMASRCiNCR_3+DMAEN,&DMA0CTL ; Transf. indiv.. Incrementa +2 dirección fuente luego de transferir ; Habilita canal 0 DMA

mov.w #PESS01,&DMA0SA ; Apunta al primer dato de la tabla mov.w #DAC12_0DAT,&DMA0DA ¡DestinoDACO mov.w &NoDATOS,&DMA0SZ ;# de datos = # de transferencias.

; El canal I toma datos de la tabla Pesfe y los manda al DAC1 mov.w #DMADT_0+DMADST1NCR_0+DMASRCINCR_3+DMAEN,&DMA1CTL ;

Transf. indiv.. Incrementa +2 dirección fuente luego de transferir ; Habilita canal I DMA mov.w #PESS02,&DMA1SA ; Apunta al primer dato de la tabla. mov.w #DAC12_1DAT,&DMA1DA ; Destino DAC1 mov.w &NoDATOS,&DMAlSZ ;# de datos= # de transferencias.

; Configura las líneas de Pl como entrada: bis.b #000h,&P1DIR ; Pl.O a P1.7 Entradas.

. »•••***,««(.«************«****«**>«***********•****•»****•**********•********••

; Programa Principal. ; Habilita canales DMA, los dispara y quita banderas de Int. de los DACs. main mov.w #OIO00O,R15 ; Retardo a R15 en_espera mov.b P1IN.R14 ;R14<-P1IN Leeel puerto 1,

and.b #020h,RI4 ; Hace 20h AND R14 jz en^espera

tabla bis.w #DMAEN,&DMAOCTL ; Habilita canal DMA 0 bis.w #DMAEN,&DMA1CTL ; Habilita canal DMA 1 bis.w #DMAREQ,&DMAOCTL ; Inicia transferencia canal 0. bis.w #DMAREQ,&DMAlCTL ; Inicia transferencia canal I. bicw #DAC12IFG,&DAC12_0CTL ; Quita bandera del DACI2 0. bicw #DAC12IFG,&DAC12_ICTL ; Quita bandera del DAC12 I. decw R15 ;DecrementaR15 jnz tabla ; Tabla terminada? jmp main ; Otra vez.

COMMON INTVEC : MSP430F16x Vectores Interupción: Vectores de Interrupción Usados MSP430F149

ORG RESET_VECTOR ; MSP430 Vector de RESET DW principal ; END




ANEXO D

Hojas de especificaciones de los componentes usados en este trabajo. Los archivos pdf

completos se incluyen en el cd.



MSP430x15x. MSP430x16x, HSP430x161x MIXED SIGNAL MICROCONTROLLER


ElECTROESTIMULADOR DEL ESFÍNTER PARA LA INCONTINENCIA NEUROGÉNICA



Ingeniería Bióniea Página 72

Ingeniero en Biónica

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