Bioingenieria On The Net
24 de Junio de 2000
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R E V I S T A   I N S U M O S   &   I N S T R U M E N T O S   #3


.......El articulo de hoy.......



MEDICIONES DE LA QUIMICA SANGUINEA - Parte 1




El estudio de la sangre y de sus efectos en el mantenimiento de
la vida datan del comienzo de la comprension de la anatomia
humana. Las discusiones tipicas en el estudio de la quimica
sanguinea estaban referidas al transporte de oxigeno y sus
efectos.

Actualmente, los profesionales de la salud utilizan varias
mediciones analiticas para evaluar y mantener la salud de las
personas. Las mediciones de interes incluyen la hemoglobina, el
hematocrito, los gases sanguineos (O2 y CO2), el PH, la glucosa,
y las concentraciones de electrolitos.

El analisis de gases en sangre se divide en una variedad de
pruebas especificas que incluyen tension de oxigeno arterial,
venosa y transcutanea; tension de dioxido de carbono;
concentraciones de oxigeno y dioxido de carbono; saturacion de
oxigeno. Cada test tiene un proposito especifico en el
diagnostico.

Aqui debemos detenernos para definir algunos de los terminos
enunciados en los parrafos anteriores:

................................................................

HEMOGLOBINA: Es el principal transportador de oxigeno hacia los
tejidos. Ademas, la sangre es responsable de remover los
subproductos del metabolismo (como el CO2). La hemoglobina es un
buen agente fijador del oxigeno, produciendo oxihemoglobina
(O2Hb). La hemoglobina es una combinacion de dos elementos: una
proteina (globina, 94%) y un pigmento ferroso (grupo hemo, 6%).
La hemoglobina sin combinar se llama desoxihemoglobina o
hemoglobina reducida (RHb). Ademas, la hemoglobina se combina
con otras sustancias produciendo componentes adicionales, como
la carboxihemoglobina (COHb) y la metahemoglobina (MetHb). Esta
ultima resulta de la oxidacion del hierro ferroso del grupo hemo.

HEMATOCRITO: es la fraccion volumetrica de la sangre ocupada por
globulos rojos (hematies o eritrocitos). Su valor normal es de
alrededor de 40% en sangre venosa.

PH: Se define como el valor negativo del logaritmo decimal de la
actividad molal de los iones de hidrogeno (H+), PH = -log [H+] y
es un indice de la acidez o alcalinidad de una solucion.

GLUCOSA (dextrosa): sustancia encontrada en la sangre que es la
principal fuente de energia para los tejidos vivos.


TENSION: es un termino analogo al de presion parcial. La ley de
las presiones parciales de Dalton dice que en toda mezcla de
gases cada gas ejerce una presion acorde con su propia
concentracion y no depende de los otros gases. La presion total
es la suma de las presiones parciales individuales de los gases
que hay en la mezcla. Notacion: PO2 --> Presion parcial de
oxigeno; PCO2 --> Presion parcial de dioxido de carbono.

SATURACION: Es la capacidad maxima de transporte de oxigeno de
la hemoglobina. La saturacion de oxigeno esta dada por:

S02 = 100 * (O2 combinado con Hb) / capacidad de O2 de la Hb

En un adulto normal la capacidad de transporte es de unos 20.8
ml de oxigeno por 100 ml de sangre. IMPORTANTE: como se observa
en la ecuacion, la saturacion de oxigeno no es una medida de la
concentracion, sino una relacion de concentraciones.

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M e t o d o s   d e   M e d i c i o n
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La mayoria de los analisis quimicos de la sangre derivan de dos
metodos: el electroquimico y el optico. Existen otras tecnicas
especificas de medicion, como la cromatografia gaseosa, pero son
mediciones mas especializadas y no seran tratadas aqui.

Las mediciones electroquimicas se basan en el "electrodo de
Clark" utilizando electrodos especificos segun el componente
sanguineo de interes. El electrodo de Clark (como puede
observarse en la figura adjunta a este e-mail) consiste de un
electrodo colocado en un medio electrolitico (conductor). El
primer electrodo para la medicion de tension de oxigeno fue el
de platino, con un anodo de plata. La corriente o tension
generada entre el electrodo y el anodo es proporcional a la
cantidad de oxigeno presente.

Para mediciones opticas hay varias opciones, pero todas estan
basadas en las tecnicas de absorcion, reflexion, dispersion y
fluorescencia.





H e m o g l o b i n a
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La concentracion de hemoglobina no es la misma que la cantidad
de globulos rojos, porque los eritrocitos poseen distintas
cantidades de ella.

La concentracion total de hemoglobina (CtHb) se mide opticamente
a traves de la intensidad absorbida en el punto "isosbestico",
punto en el que se cruzan las curvas de extincion de la
oxihemoglobina y la hemoglobina reducida (805 nanometros).

La ley de Lambert-Beer establece la propiedad absortiva de una
sustancia,

It = I0 * exp (-D*C*alfa)

It es la intensidad transmitida, I0 es la intensidad luminosa
incidente sobre la muestra, D es la distancia a traves de la
cual la luz viaja a traves de la muestra, C es la concentracion
de la solucion, y alfa es el coeficiente de extincion a una
longitud de onda especifica. Como en el punto isosbestico los
coeficientes de extincion para la O2Hb y la RHb se igualan (ver
grafico adjunto), la absorcion es independiente del tipo de
hemoglobina. Si asumimos que la sangre esta compuesta solo por
O2Hb y RHb, entonces la absorvancia en el punto isosbestico
determina la concentracion total de Hb.

El error mas comun al considerar solo O2Hb y RHb es cuando las
concentraciones de carboxihemoglobina son elevadas. Una
alternativa a la medicion en el punto isosbestico es realizar
mediciones a cuatro longitudes de onda distinta y resolver el
sistema de cuatro ecuaciones con cuatro incognitas:

It1 = I0 * exp [-D* (C1*alfa1 + C2*alfa2 + C3*alfa3 + C4*alfa4)]
...
...
It4 = I0 * exp [-D* (C1*alfa1 + C2*alfa2 + C3*alfa3 + C4*alfa4)]

donde las C representan las concentraciones de O2Hb, RHb, COHb y
MetHb; y las alfa los respectivos coeficientes de extincion a
las longitudes de onda utilizadas.

Finalmente, la concentracion total de Hb sera:

CtHb = C1 + C2 + C3 + C4


Con esta tecnica los valores de CtHb obtenidos son mucho mas
precisos.





H e m a t o c r i t o
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El hematocrito es la fraccion ocupada por los globulos rojos y
generalmente es medido por conductividad electrica, basandose
en el contenido de iones plasmaticos. El hematocrito no
contribuye a la conductividad, entonces es inversamente
proporcional a la misma. Tambien se lo puede determinar
opticamente a traves de varias formas. Una de ellas es la
medicion de densidad optica, donde el total de este parametro es
la suma de las absorbancias opticas y la intensidad de las
dispersiones. La densidad optica total es linealmente
proporcional al hematocrito. Un estudo de optimizacion demostro
que una longitud de onda optima de 624 nm, a un angulo de
medicion de 90 grados de la luz incidente, da una relacion
lineal inversa al nivel de hematocrito.


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En la proxima edicion seguiremos con la exposicion de las bases
para la medicion de presiones parciales y saturacion de oxigeno,
PH, glucosa y concentracion de electrolitos.


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PLETISMOGRAFO:

PLETISMO: del griego PLETHISMOS --> Aumento
GRAFO   : del griego GRAPHEIN   --> Escribir

Aparato para registrar graficamente las variaciones de volumen
de una parte del organismo. En oximetria, el fotopletismograma
es el grafico de la luz que atraviesa la oreja, la nariz o un
dedo. La intensidad de esta luz varia con el pulso arterial, que
esta relacionado con el volumen arterial. Generalmente se
utilizan longitudes de onda de unos 800 nm que se ubican dentro
del infrarrojo cercano.





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