Highly Sensitive Sensor Based On Intracavity Laser Absorption Spectroscopy By Means of Relative Intensity Noise

This thesis concerns with the main aspects of medical trace molecules detection by means of intracavity laser absorption spectroscopy (ICLAS), namely with the equirements for highly sensitive, highly selective, low price, and compact size sensor. A novel two modes semiconductor laser sensor is demonstrated. Its operation principle is based on the competition between these two modes. The sensor sensitivity is improved when the sample is placed inside the two modes laser cavity, and the competition between the two modes exists. The effects of the mode competition in ICLAS are discussed theoretically and experimentally. The sensor selectivity is enhanced using external cavity diode laser (ECDL) configuration, where the tuning range only depends on the external cavity configuration. In order to considerably reduce the sensor cost, relative intensity noise (RIN) is chosen for monitoring the intensity ratio of the two modes. RIN is found to be an excellent indicator for the two modes intensity ratio variations which strongly supports the sensor methodology. On the other hand, it has been found that, wavelength tuning has no effect on the RIN spectrum which is very beneficial for the proposed detection principle. In order to use the sensor for medical applications, the absorption line of an anesthetic sample, propofol, is measured. Propofol has been dissolved in various solvents. RIN has been chosen to monitor the sensor response. From the measured spectra, the sensor sensitivity enhancement factor is found to be of the order of 10^(3) times of the conventional laser spectroscopy.

Absorptionsspektrometrie in der Kavität eines Halbleiterlasers unter Ausnutzung der Modenkonkurrenz zwischen zwei Moden

Motivation dieser Arbeit ist die Idee, ein höchst sensitives und selektives Spektroskop, welches gleichzeitig robust ist, auf Basis von Halbleiterlasern zum Einsatz in der Atemgasdiagnostik zu entwickeln. Technische Grundlage ist die Idee, die Probe innerhalb des Laserresonators zu vermessen (sogenannte intra cavity absorption spectroscopy, ICAS). Im speziellen soll durch die Verwendung des relativen Intensitätsrauschens zur Messwertbestimmung und die Verwendung von nur zwei Moden statt der sonst für ICAS verwendeten multimodigen Laser, die Empfindlichkeit erhöht, sowie die Messwerterfassung vereinfacht werden. Die Probe im Laserresonator zu Messen, hat den Vorteil, dass durch die multiple Hin­ und Rückreflektion die wirksame Pfadlänge durch die Probe vervielfacht wird. Dabei werden Verluste an den Resonatorspiegeln durch die Verstärkung der aktiven Zone des Lasers kompensiert. Außerdem wird durch die Konkurrenz der Moden um die idealerweise homogen verbreiterte Verstärkung im Laser die Empfindlichkeit noch einmal bedeutend erhöht. Schon eine geringe Absorption bei einer bestimmten Wellenlänge wird die Intensität des betroffenen Modes zugunsten der anderen Moden verringern. Die Arbeit beschäftigt sich zum einen mit der spektroskopischen Untersuchung zwei- er für die Atemgasdiagnostik relevanter Stoffe, Aceton und das in der Anästhesie häufig eingesetzte Propofol, um das Umfeld, in dem der Laser Verwendung finden soll, zu beleuchten. Diese Untersuchungen flossen in die Entwicklung des später zum Sensor auszubauenden Lasers ein. Für den Laser wurden in der Telekommunikation übliche, glasfaserbasierte, robuste Standardbauteile wie ein optischer Halbleiterverstärker (semiconductor optical amplifier, SOA), Faserkoppler und Faser­Bragg­Gitter verwendet. Die Bauteile wurden charakterisiert. Teilaspekte des Aufbaus wurden mit der Software CAMFR simuliert. Schließlich wurde der Laser als solcher aufgebaut und charakterisiert. Das Ziel der Zweimodigkeit, in einem Intervall von 2 nm durchstimmbar, konnte erreicht werden. An einem vom Heinrich­Hertz­Institut in Berlin entwickelten zweimodigen Halbleiterlasers wurden Untersuchungen der Idee zur Vereinfachung der Messwerterfassung mittels relativen Intensitätsrauschens (relative intensity noise, RIN) durchgeführt. Als Messgröße stellt das RIN die Amplituden der Intensitätsschwankungen des Lasers gegen die Frequenzen der Intensitätsschwankungen als Rauschspektrum dar. Es konnte nachgewiesen werden, dass das Rauschspektrum charakteristisch für das Oszillationsverhalten des Lasers ist.

Hochsensible Intrakavitäts-Absorptionsspektroskopie von Spurengasen unter Ausnutzung der Modenkonkurrenz eines Halbleiterlasers

Eine Halbleiterdiode mit externer Kavität wird um eine Messzelle speziell für Gase erweitert. Diese erlaubt Absorptionsmessungen einer exakt definierten Menge von Gas unter kontrollierten Temperatur- und Druckbedingungen. Es werden konzentrationsabhängige Absorptionsmessungen mit Propofol durchgeführt. Als Ergebnis werden effektive Pfadlänge, Bestimmungs- und Nachweisgrenze berechnet und der Beweis erbracht, dass beide im System anschwingenden Moden in Konkurrenz zueinander stehen. Weiterhin wurde eine ausgeprägte Instabilität von Propofol gegenüber einer großen Anzahl von Werkstoffen entdeckt.

Dexmedetomidina vs Remifentanil en fast track (transito rápido) durante cirugía cardiaca

Actualmente las técnicas de anestesia de tránsito rápido en cirugía cardiaca se basan en la utilización de remifentanil, sin embargo este al tener una vida media tan corta hace que sea necesaria la utilización de opioides durante el posoperatorio inmediato presentandose el riesgo de depresión ventilatoria, y complicaciones respiratorias, es por esto que la dexmedetomidina podría ser una opción bastante atractiva debida a que no produce depresión de los centros respiratorios, y disminuye el consumo de opioides en el postoperatorio hasta un 66%. Previa aprobación del comité de ética se realizó un estudio clínico controlado y aleatorizado en dos grupos de 20 pacientes, El primer grupo recibió inducción con propofol 2mg/Kg, pancuronio 0.8mg/kg, y fentanil 2mcg/kg seguido de un bolo de dexmedetomidina de 0.5mcg/kg y una infusión de 0.3 - 0.7 mcg/kg/h la cual fue suspendida al finalizar la colocación de los alambres esternales, el grupo de remifentanil recibió una inducción con propofol y pancuronio a las mismas dosis, seguido de una infusión de remifentanil de 0.1 - 0.5 mcg/kg/min suspendida al finalizar el cierre de la piel, ambos grupos recibieron analgesia con dipirona 50mg/kg, morfina 0.1mg/kg seguida de dosis de rescate de 3mg según necesidad, e infiltración de la herida quirurgica con 40cc de Bupivacaina al 0.25%. Se midio el tiempo y lugar de extubación, el consumo de medicamentos vasopresores y vasodilatadores durante la cirugiaasi como el consumo de morfina el VAS y la incidencia de nausea y vomito durante las primeras 24h posoperatorias. El 85% de los pacientes fueron extubados en salas de cirugia, sin encontrarse diferencias estadiscamente significativas entre los tiempos de extubación de ambos grupos (11.7min) para remifentanil, y (9.6min) para dexmedetomidina, en cuanto al consumo de morfina este fue significativamente menor en el grupo de dexmedetomidina 4mg vs 15mg en el grupo de remifentanil así como también lo fue la incidencia de nausea y vomito 42.9% remifentanil vs 5.2% dexmedetomidina p:0.00009. A nuestro saber este es el primer estudio clínico en la literatura en el cual se ha propuesto a la dexmedetomidina como una alternativa para técnicas anestésicas de transito rápido en cirugia cardiaca. Los resultados sugieren que es tan eficaz como el remifentanil para permitir la extubación temprana de este grupo de pacientes con una menor consumo de morfina y una menor incidencia de nauseas y vomito durante el posoperatorio. Se recomiendan la realización de estudios adicionales que permitan ratificar los resultados previamente encontrados.

Comparación del tiempo de despertar y tiempo de descarga entre dos técnicas de anestesia total intravenosa manual : Remifentanil vs Fentanil.

Introducción: A pesar de que las combinaciones de Propofol y opioides son ampliamente usadas para inducir y mantener una adecuada anestesia y analgesia, disminuir la dosis del inductor, incrementar la estabilidad hemodinámica y suprimir la respuesta a la laringoscopia y la intubación; no existen estudios que comparen el uso de Anestesia Total Intravenosa manual con Remifentanil - Propofol versus Fentanil - Propofol. Objetivo: Comparar el tiempo de despertar y el tiempo de descarga entre dos técnicas de Anestesia Total Intravenosa manual empleadas en el Hospital Occidente de Kennedy, una basada en Propofol y Remifentanil y otra basada en Propofol y Fentanil controlado por Stangraf. Metodología: Estudio de corte transversal, en 43 pacientes llevados a cirugía bajo Anestesia Total Intravenosa en el Hospital Occidente de Kennedy. Se analizó la información mediante las pruebas de Shapiro-Wilks, t de Student y U de Mann Withney y los coeficientes de correlación de Spearman y de Pearson, usando SPSS versión 20 para Windows. Un valor de p < 0.05 fue aceptado como estadísticamente significativo. Resultados: Al comparar las dos técnicas, no se encontraron diferencias estadísticamente significativas en los tiempos evaluados. El tiempo de despertar promedio fue 10,1 minutos para Fentanil y 10,2 minutos para Remifentanil. El tiempo de descarga para Fentanil fue 11,9 minutos y para Remifentanil fue 11,5 minutos. Conclusiones: El uso de Fentanil - Propofol guiado por Stangraf es equivalente al uso de Remifentanil – Propofol en cuanto a los tiempos de despertar y de descarga. Se requieren nuevos estudios para corroborar estos hallazgos.

Comparacion de dos tecnicas anestesicas para legrado uterino

Metodología: se realizó un estudio descriptivo para evaluar las ventajas de la técnica regional sobre la técnica general en mujeres ASA 1 y 2 en Hospital Occidente de Kennedy. Se evaluaron los signos vitales, tiempo de recuperación, analgesia postoperatoria y efectos colaterales. Resultados: se incluyeron un total de 177 pacientes, 79 con anestesia regional y 98 pacientes con anestesia general. Los resultados en el postoperatorio mostraron que no hay diferencias estadísticamente significativas en cuanto a manejo de dolor, efectos colaterales, variación en signos vitales. Se encontró una diferencia significativa en el tiempo de recuperación p=0,02 siendo la técnica espinal 20 minutos en promedio más prolongada. Discusión: ambas técnicas suponen una buena opción como técnica anestésica para pacientes llevadas a legrado obstétrico, a pesar que el tiempo de recuperación fue mayor en el grupo de técnica espinal, se obtuvo un mejor manejo del dolor, sin el requerimiento de otros analgésicos durante el postoperatorio.

Sugammadex versus neostigmina en la reversión de la relajación neuromuscular en neurocirugía. Experimento clínico. Reporte preliminar

Existen grupos quirúrgicos específicos donde es mandatorio el uso de relajantes neuromusculares no despolarizantes, como es el caso de los pacientes llevados a procedimiento de neurocirugía; debido a sus características particulares el rocuronio es una buena alternativa para este tipo de procedimientos, ya sea en bolos o en infusión. Sin embargo la relajación residual y los efectos adversos de los medicamentos para revertir la relajación neuromuscular deben tenerse en cuenta en este grupo de pacientes en particular. El presente trabajo busca comparar la reversión de la relajación de infusiones de rocuronio, con Neostigmina mas Atropina vs la reversión con Sugammadex en pacientes llevados a manejo quirúrgico de lesiones supratentoriales por parte del servicio de neurocirugía de la Fundación Cardioinfantil, evaluando complicaciones durante la administración de los medicamentos y 24 horas posoperatorias, así como los tiempos para extubación y salida de salas de cirugía. Estudio con características de experimento prospectivo, aleatorizado, ciego, controlado. En este documento se realiza un reporte preliminar descriptivo de 14 pacientes reclutados hasta la actualidad.

Existen diferencias farmacocinéticas y tiempos de despertar entre mujeres y hombres con anestesia total intravenosa

Introducción: La anestesia total intravenosa (TIVA) es ampliamente usada y reportada en la literatura como técnica para disminuir la respuesta a la laringoscopia e intubación, en la inducción y mantenimiento de una adecuada anestesia, además de una mejor estabilidad hemodinámica y recuperación pos anestésica; sin embargo no existen un gran número de estudios que comparen el uso de TIVA, determinando si existen diferencias en el perfil farmacocinético según el género del paciente. Objetivo: Describir diferencias farmacocinéticas y de los tiempos de despertar y salida a la unidad de cuidados pos anestésicos (descarga), según el género; en pacientes que reciben TIVA, con remifentanil y propofol, orientado por Stangraf. Metodología: Estudio observacional analítico de corte transversal, en pacientes llevados a cirugía bajo TIVA en el Hospital Occidente de Kennedy en el periodo de junio de 2013 a Enero de 2014.Usando SPSS versión 20 Windows, se analizaron los datos mediante pruebas Kolmogorov-Smirnov y Shapiro-Wilk y U de Mann Withney. Un valor de p menor 0.05 fue aceptado como estadísticamente significativo. Resultados: Se aplicaron pruebas de normalidad y no se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre género. El tiempo de despertar fue 9.36 minutos para mujeres y 11.26 minutos para hombres. Los tiempos de descarga fueron 10.71 minutos para mujeres y 12.82 minutos para hombres. Discusión. El tiempo de despertar y descarga no es diferente entre mujeres y hombres en los pacientes analizados. Se requieren estudios adicionales entre grupos poblacionales de diversas condiciones farmacocineticas para corroborar los datos.

Convergencia de vías de señalización en un modelo de apoptosis

La sepsis es un evento inflamatorio generalizado del organismo inducido por un daño causado generalmente por un agente infeccioso. El patógeno más frecuentemente asociado con esta entidad es el Staphylococcus aureus, responsable de la inducción de apoptosis en células endoteliales debida a la producción de ceramida. Se ha descrito el efecto protector de la proteína C activada (PCA) en sepsis y su relación con la disminución de la apoptosis de las células endoteliales. En este trabajo se analizó la activación de las quinasas AKT, ASK1, SAPK/JNK y p38 en un modelo de apoptosis endotelial usando las técnicas de Western Blotting y ELISA. Las células endoteliales (EA.hy926), se trataron con C2-ceramida (130μM) en presencia de inhibidores químicos de cada una de estas quinasas y PCA. La supervivencia de las células en presencia de inhibidores químicos y PCA fue evaluada por medio de ensayos de activación de las caspasas 3, 7 y 9, que verificaban la muerte celular por apoptosis. Los resultados evidencian que la ceramida reduce la activación de AKT y aumenta la activación de las quinasas ASK, SAPK/JNK y p38, en tanto que PCA ejerce el efecto contrario. Adicionalmente se encontró que la tiorredoxina incrementa la activación/fosforilación de AKT, mientras que la quinasa p38 induce la defosforilación de AKT.

Comparación de la anestesia espinal con anestesia general endovenosa para legrado uterino obstétrico

Introducción: La elección de la técnica anestésica para cualquier procedimiento quirúrgico debe estar basada en su seguridad, la rapidez para su aplicación, la recuperación óptima para el paciente y minimización de los efectos secundarios, la anestesia raquídea es una técnica anestésica que puede ser utilizada con buenos resultados clínicos y minimas complicaciones . Materiales y métodos: Se realizó un estudio observacional con recolección prospectiva en mujeres clasificadas como ASA I - II y que posteriormente fueron llevadas a la realización de legrado uterino obstétrico por embarazo no viable durante las primeras 12 semanas de gestación, las técnicas anestésicas fueron anestesia espinal o anestesia general endovenosa dependiendo de la elección hecha por el anestesiólogo previo al procedimiento. Se midieron variables hemodinámicas, control del dolor postoperatorio, tiempo de recuperación y complicaciones perioperatorias con el fin de determinar si se presentaban diferencias significativas entre estas dos técnicas anestésicas. Resultados: Se incluyeron un total de 110 pacientes, 63.6% (n=70) con anestesia general y 36.4% (n40) con anestesia espinal. Ambas poblaciones fueron comparables. Se presentaron menos efectos secundarios con la técnica espinal, hay una diferencia estadísticamente significativa en cuanto al dolor a favor de la anestesia espinal (p0,000) Discusión: La anestesia raquídea es una opción viable, sencilla , fácil y eficaz para la realización de legrados obstétricos, se puede realizar con monitorización básica y las complicaciones son mínimas. Se requieren estudios más amplios para determinar el papel de cual es la mejor técnica. Palabras claves: legrado uterino instrumentado, anestesia espinal, anestesia general endovenosa

Variación en la resistencia al flujo de los tubos endotraqueales pediátricos modificando su longitud

Introducción: Se conocen los beneficios del uso de los tubos endotraqueales con neumotaponador, aunque dicha práctica tiene un impacto sobre el trabajo respiratorio durante el acto anestésico sin embargo se propone estudiar las consecuencias físicas de la variación en la longitud de los tubos para compensar dicha perdida de flujo, con base en la ley de Hagen-Poiseuille. Metodología: Se realizó un estudio experimental in vitro, en el cual se realizaron mediciones repetidas de flujo, variando la longitud y diámetro de diferentes tubos endotraqueales pediátricos (desde calibre 3.5mm hasta 6.5mm), con longitudes de 20cm, 15 cm, 10 cm y manteniendo su longitud original. Se analizaron los datos con el fin de medir el impacto sobre el flujo. Resultados: A pesar que los resultados muestran diferencias estadísticamente significativas (p0,000), la variación en la longitud de los tubos endotraqueales pediátricos tiene mucho menor impacto sobre la variación en el flujo, que la modificación del diámetro. Discusión: Si bien la práctica de acortar la longitud de un tubo endotraqueal pediátrico puede ayudar a reducir el espacio muerto y la retención de CO2, el impacto que tiene sobre el flujo es poco. Cuando se trata de disminuir el trabajo respiratorio de un niño en ventilación espontánea durante el acto anestésico, se debe escoger de forma apropiada el calibre de tubo correspondiente para la edad.

Carbohydrate-based micelle clusters which enhance hydrophobic drug bioavailability by up to 1 order of magnitude

Amphiphilic chitosan-based polymers (M-w < 20 kDa) self-assemble in aqueous media at low micromolar concentrations to give previously unknown micellar clusters of 100-300 nm in size. Micellar clusters comprise smaller 10-30 nm aggregates, and the nanopolarity/drug incorporation efficiency of their hydrophobic domains can be tailored by varying the degree of lipidic derivatization and molecular weight of the carbohydrate. The extent of drug incorporation by these novel micellar clusters is 1 order of magnitude higher than is seen with triblock copolymers, with molar polymer/drug ratios of 1:48 to 1:67. On intravenous injection, the pharmacodynamic activity of a carbohydrate propofol formulation is increased by 1 order of magnitude when compared to a commercial emulsion formulation, and on topical ocular application of a carbohydrate prednisolone formulation, initial drug aqueous humor levels are similar to those found with a 10-fold dose of prednisolone suspension.

Pre-emptive epidural ketamine or S(+)-ketamine in post-incisional pain in dogs: A comparative study

Objective-To compare the pre-emptive analgesic effects of epidural ketamine or S(+)-ketamine on post-incisional hyperalgesia.Study Design-Prospective randomized study.Animals-Twenty-four mongrel dogs (1-5 years, weighing 11.9 +/- 1.8 kg).Methods-Dogs were anesthetized with propofol (5 mg/kg intravenously) and a lumbosacral epidural catheter was placed. Dogs were randomly allocated to 3 groups, each with 8 dogs. The control group (CG) was administered saline solution (0.3 mL/kg); the ketamine group (KG) ketamine (0.6 mg/kg); and the S(+)-ketamine group (SG) S(+)-ketamine (0.6 mg/kg). The final volume was adjusted to 0.3 mL/kg in all groups. Five minutes after the epidural injection a surgical incision was made in the common pad of the right hind limb and was immediately closed with simple interrupted nylon suture. Respiratory (RR) and heart (HR) rates, rectal temperature (7, sedation (S), lameness score, and mechanical nociceptive threshold by von Frey filaments were evaluated before the propofol anesthesia and at 15, 30, 45, 60, 75, and 90 minutes and then at 2, 4, 6, 8, 12, and 24 hours after epidural injection.Results-There were no differences in RR, HR, T, or S between groups. Motor blockade of the hind limbs was observed during 20 +/- 3.6 minutes in KG and during 30.6 +/- 7.5 minutes in SG (mean SD). Mechanical force applied to obtain an aversive response was higher from 45 minutes to 12 hours in KG and from 60 to 90 minutes in SG, when compared with CG.Conclusions-Pre-emptive epidural ketamine induced no alterations in RR and FIR, and reduced post-incisional hyperalgesia for a longer time than did S(+) ketamine.Clinical Relevance-Although anesthetic and analgesic potency of S(+) ketamine is twice that of ketamine, the racemic form is seemingly better for post-incisional hyperalgesia. (C) Copyright 2004 by the American College of Veterinary Surgeons.

Cardiopulmonary and acid-base effects of desflurane and sevoflurane in spontaneously breathing cats

The cardiopulmonary effects of desflurane and sevoflurane anesthesia were compared in cats breathing spontaneously. Heart (HR) and respiratory (RR) rates; systolic (SAP), diastolic (DAP) and mean arterial (MAP) pressures; partial pressure of end tidal carbon dioxide (PETCO(2)), arterial blood pH (pH), arterial partial pressure of oxygen (PaO(2)) and carbon dioxide (PaCO(2)); base deficit (BD), arterial oxygen saturation (SaO(2)) and bicarbonate ion concentration (HCO(3)) were measured. Anesthesia was induced with propofol (8 +/- 2.3 mg/kg IV) and maintained with desflurane (GD) or sevoflurane (GS), both at 1.3 MAC. Data were analyzed by analysis of variance (ANOVA), followed by the Tukey test (P < 0.05). Both anesthetics showed similar effects. HR and RR decreased when compared to the basal values, but remained constant during inhalant anesthesia and PETCO(2) increased with time. Both anesthetics caused acidemia and hypercapnia, but BD stayed within normal limits. Therefore, despite reducing HR and SAP (GD) when compared to the basal values, desflurane and sevoflurane provide good stability of the cardiovascular parameters during a short period of inhalant anesthesia (T20-T60). However, both volatile anesthetics cause acute respiratory acidosis in cats breathing spontaneously. (c) 2004 ESFM and AAFP. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effects of levomepromazine and different desflurane concentrations upon electrocardiographic variables in dogs

Objectives To investigate the effects of levomepromazine and different desflurane concentrations upon electrocardiographic variables.Animals Twenty adult mongrel dogs of both sexes weighing 6-28 kg.Methods Dogs were divided into two groups of 10 animals. Group I received 1 mg kg(-1) lV of levomepromazine and 15 minutes later anesthesia was induced with propofol (3 mg kg(-1) IV). Desflurane end-tidal concentration was set at 1.6 MAC. After 30 minutes at this concentration, measurements were taken and the end-tidal concentration was reduced to 1.4 MAC. Thereafter, it was reduced to 1.2 and then 1.0 MAC at 1.5-minute intervals. The same procedure was followed for group 2, except that levomepromazine was replaced with 0.2 mL kg(-1) of 0.9% saline solution and more propofol was needed for induction (7 mg kg(-1)). The animals' body temperature was maintained between 38.3 and 39 degreesC using a heating pad. The electrocardiographic tracing was obtained from lead II throughout the experimental period. The measurements were taken immediately before the administration of levomepromazine or placebo (T-1), 15 minutes after pre-medication (T-2) and 30 minutes after the establishment of 1.6 MAC (T-3)The other measurements were made at the concentrations of 1.4, 1.2, and 1.0 MAC, respectively (T4-6). The numerical data were submitted to analysis of variance plus F-test (p < 0.05).Results the dogs that received levomepromazine had a decrease in heart rate. However, in both groups it increased with desflurane administration. Levomepromazine, in association with desflurane, did not induce significant electrocardiographic changes, and all mean values (except P-wave duration) were within the reference range for this species.Conclusions and clinical relevance This study documented that levomepromazine, in association with desflurane, does not induce significant changes in electrocardiographic variables, suggesting that this drug combination has minimal effect on myocardial conduction.