SEÑALES BIOMÉDICAS

Las señales biomédicas, capturadas mediante sensores, son esenciales en la medicina y la investigación. Estas señales, que pueden ser eléctricas, mecánicas o químicas, ofrecen información valiosa sobre la salud. Los sensores biomédicos trabajan juntos para adquirir y analizar estas señales, mejorando el diagnóstico, el tratamiento y la investigación médica.

Algunas de las señales biomédicas más comunes incluyen:

• Electrocardiograma (ECG o EKG): Registra la actividad eléctrica del corazón y se utiliza para diagnosticar trastornos cardíacos como arritmias y enfermedades coronarias.

• Electroencefalograma (EEG): Mide la actividad eléctrica del cerebro y se utiliza en la neurología para diagnosticar trastornos cerebrales, como epilepsia y trastornos del sueño.

• Electromiografía (EMG): Registra la actividad eléctrica de los músculos y se utiliza para evaluar trastornos neuromusculares y lesiones musculares.

• Presión arterial: Mide la presión de la sangre en las arterias y se utiliza para el monitoreo de la presión arterial alta (hipertensión) y otras afecciones cardiovasculares.

• SpO2 (saturación de oxígeno en sangre): Mide la cantidad de oxígeno transportada por la sangre y se utiliza para evaluar la oxigenación en pacientes, especialmente en entornos de cuidados intensivos.

• Señales bioquímicas: Incluyen la medición de niveles de glucosa en sangre, concentraciones de hormonas, marcadores tumorales y otras sustancias químicas en el cuerpo, que son cruciales para el diagnóstico y el monitoreo de enfermedades como la diabetes, el cáncer y las enfermedades hormonales.

• Señales respiratorias: Incluyen la medición de la frecuencia respiratoria y la capacidad pulmonar, que se utilizan en el diagnóstico y el monitoreo de enfermedades respiratorias como el asma y la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC).

Los principales problemas de estas señales son:

• El nivel de la señal es muy bajo. El sensor debe ser muy sensible para captar bien la señal y desechar el ruido.

• El rango de frecuencia es muy bajo.

• Variables con el tiempo y no determinísticas.

• Varían entre individuos y se exige una gran tolerancia.

• Es difícil aislar las señales de otras partes del sistema biológico. Si se está tratando un órgano específico no se pueden desconectar los de su alrededor y son fuentes de interferencias.

Sensores biomédicos:

Estos sensores son esenciales en la medicina y la investigación biomédica, ya que permiten la monitorización en tiempo real de las funciones del cuerpo, el diagnóstico de enfermedades, la evaluación de tratamientos y el estudio de la fisiología humana.

Estos sensores se pueden clasificar según diferentes parámetros:

• Según el principio de funcionamiento:
  • Activos.
  • Pasivos.
• Según el tipo de señal eléctrica que generan:
  • Digitales.
  • Analógicos.
  • Temporales.
• Según el rango de valores que proporcionan:
  • Todo o nada.
  • De medida.
• Según el nivel de integración:
  • Discretos.
  • Integrados.
  • Inteligentes.
• Según como son aplicados al paciente:
  • No invasivos sin contacto con la superficie de la piel.
  • No invasivos en contacto con la piel.
  • Mínimamente invasivos.
  • Implantables, invasivos.

La clasificación general de los biosensores:

Sensores biomedicos fisicos:

• Electrodos de Biopotenciales: Son los biosensores más utilizados en medicina, se utilizan para detectar y medir pequeñas diferencias de voltaje en la superficie de la piel o dentro del cuerpo. Estas diferencias de voltaje están relacionadas con la actividad eléctrica de tejidos específicos y proporcionan información sobre la función fisiológica.

• Sensores de Presión Arterial: Estos sensores miden la presión ejercida por la sangre en las arterias. Los sensores de presión arterial se utilizan en la medición de la presión sistólica (cuando el corazón se contrae) y diastólica (cuando el corazón se relaja).
  • Esfigmomanómetro: Miden la presión ejercida por la sangre en las arterias. Los esfigmomanómetros manuales utilizan un brazalete inflable y un estetoscopio para escuchar los sonidos de Korotkoff durante la medición.

• Pulsioxímetros: Los pulsioxímetros emplean la absorción de luz para medir la saturación de oxígeno en la sangre y la frecuencia cardíaca. Emiten luz a través de un dedo u otra parte del cuerpo y detectan la cantidad de luz transmitida a través de los tejidos.

• Acelerómetros: Estos sensores miden la aceleración y la orientación del cuerpo. Se utilizan en dispositivos de monitoreo de actividad física, como podómetros y monitores de sueño.
  • Polisomnografía: es una prueba médica que involucra la monitorización de múltiples parámetros fisiológicos y conductuales durante el sueño.

• Sensores de Imagen Médica: Estos sensores capturan imágenes detalladas del cuerpo humano utilizando diferentes modalidades, como rayos X, resonancia magnética, tomografía computarizada y ecografía. Cada modalidad utiliza principios físicos específicos para obtener imágenes de órganos y tejidos.

Sensores Biomédicos Químicos:

• Sensores de Glucosa: Los sensores de glucosa miden los niveles de glucosa en sangre o líquido intersticial. Utilizan reacciones químicas específicas que producen una señal eléctrica proporcional a la concentración de glucosa, lo que es fundamental en el manejo de la diabetes.

• Sensores de pH: Estos sensores miden el pH, que indica la acidez o alcalinidad de una solución. Se utilizan en aplicaciones de laboratorio y análisis clínicos para medir el pH de muestras biológicas.

• Sensores de Biomarcadores: Estos sensores se dirigen a biomarcadores específicos, como proteínas, ácidos nucleicos o metabolitos, para detectar enfermedades o evaluar el estado de salud. Los biosensores basados en inmunodetección son ejemplos de sensores de biomarcadores.