Diseño e implementación de un dispositivo implantable para el tratamiento de la epilepsia por medio de la estimulación del nervio vago.

Abstract

Este proyecto consiste en diseñar e implementar un estimulador del nervio vago para el tratamiento de la epilepsia. La idea surge en conjunto con HUMANA, una asociación que trata padecimientos neurológicos en Guatemala. HUMANA plantea la realización del estimulador, pero diseñado en Guatemala, con el objetivo de reducir su costo, haciéndolo así una opción viable para muchas más personas en el país, ya que este tratamiento no es accesible para muchos. El estimulador del nervio vago es aproximadamente del tamaño de una caja de cerillos y se implanta debajo de la piel a la altura de la clavícula. Este dispositivo emite un pulso cada cierta cantidad de tiempo a cierta intensidad y luego descansa otro periodo de tiempo. Estos parámetros son personalizables por el doctor dependiendo de la respuesta del paciente al tratamiento. En Humana se observó el modelo 102 de Cyberonics, por lo cual el diseño y la implementación se realizará según este. El modelo 102 tiene una vida útil promedio de aproximadamente 10 años y se programa mediante una varilla de programación externa. Debido a la complejidad del proyecto, este se dividió en tres módulos, los cuales son: módulo de funcionamiento y control, módulo de potencia y módulo de comunicación inalámbrica. En este trabajo de graduación se desarrolló el módulo de funcionamiento y control. Este módulo consiste en el diseño de la circuitería capaz de emular el funcionamiento del estimulador, además de implementar un algoritmo de control que coordine los otros dos módulos y replique la señal de estimulación. Para realizar el estimulador se aplicaron conocimientos de diseño de circuitos, programación de microcontroladores, entre otros. El estimulador se diseñó utilizando microcontroladores de 9 bits de la empresa Microchip. Se seleccionaron los microcontroladores energéticamente más eficientes para cumplir con los objetivos de un diseño de baja potencia. Además, se utilizaron varias estrategias desde la parte del software para que se consumiera menos energía. La señal de estimulación realizada cumplió con todos los parámetros del modelo 102 de LivaNova. Para realizar la estimulación se utilizaron módulos de temporizadores, interrupciones y se aprovechó el tiempo de reposo para utilizar el modo sleep de MCU con el objetivo de reducir la potencia promedio de uso del dispositivo. Por último, se realizó un algoritmo robusto que permite el cambio de parámetros desde la interfaz gráfica diseñada por el encargado de la comunicación inalámbrica. Para esto, se utilizó un módulo de radio frecuencia para comunicarse de manera inalámbrica con la varilla de programación.