SISTEMA Y APARATO PARA LA MEDICION NO INVASIVA DE LA PRESION ARTERIAL.
Desarrolla la presente invención un sistema para la estimación de la tensión arterial sistólica (SBP),
diastólica (DBP) y media (MAP). Dicho sistema establece un modelo fisiológico de la onda de pulso junto con su energía para, posteriormente, generar un vector de longitud fija conteniendo los valores del modelo anterior junto con otras variables relacionadas con el usuario como, por ejemplo, la edad, sexo, altura, peso, etc... Este vector de longitud fija es utilizado como entrada de un sistema estimador de funciones basado en "random forests" para el cálculo de las tres variables de interés. La ventaja principal de este sistema estimador de parámetros radica en el hecho que no impone ninguna restricción a priori sobre la función a estimar además de ser altamente robusto frente a datos heterogéneos, como es el caso de la presente invención
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200802916.
Solicitante: SABIRMEDICAL, S.L.
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: BARCELONA.
Inventor/es: RIBAS RIPOLL,VICENTE JORGE, GARCIA LLORENTE,VICTOR MANUEL.
Fecha de Solicitud: 16 de Octubre de 2008.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 1 de Junio de 2011.
Clasificación Internacional de Patentes:
- A61B5/021 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA. › A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE. › A61B DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de material biológico G01N, p.ej. G01N 33/48). › A61B 5/00 Medidas encaminadas a establecer un diagnóstico (diagnóstico por medio de radiaciones A61B 6/00; diagnóstico por ondas ultrasónicas, sónicas o infrasónicas A61B 8/00 ); Identificación de individuos. › Medida de la presión en el corazón o en los vasos sanguíneos (A61B 5/0205 tiene prioridad).
Clasificación PCT:
- A61B5/021 A61B 5/00 […] › Medida de la presión en el corazón o en los vasos sanguíneos (A61B 5/0205 tiene prioridad).
Fragmento de la descripción:
Sistema y aparato para la medición no invasiva de la presión arterial.
Campo de la invención
La presente invención desarrolla un sistema para la medida no invasiva de la presión arterial sistólica, diastólica y media independiente de los métodos Oscilométrico y Korotkoff. Para ello, se desarrolla un modelo estocástico de la fisiología del pulso de presión junto con su energía instantánea combinado con un sistema para la aproximación de funciones basado en "random forests". La señal de entrada es una versión pre-procesada del pulso pletismográfico combinada con otras variables del paciente.
Antecedentes
La principal función de la circulación es satisfacer las necesidades de los tejidos (p.e. transportar nutrientes a los tejidos, llevarse los productos de desecho, transportar hormonas y mantener un correcto equilibrio de todos los líquidos tisulares).
La interrelación entre el control del flujo sanguíneo en relación con las necesidades tisulares junto con el control del corazón y la presión arterial necesarios para el flujo sanguíneo son de difícil comprensión por lo que existe abundante literatura en este ámbito encontrándose, además, numerosas patentes sobre gestión hemodinámica de pacientes que requieren control hemodinámico como, por ejemplo, pacientes críticos e hipertensos.
Puesto que el corazón bombea la sangre a la aorta de forma continua, la presión en esta arteria es elevada (100 mmHg de media). Puesto que el bombeo cardíaco es pulsátil, de media, la presión arterial fluctúa entre una presión sistólica (SBP) de 120 mmHg y una presión diastólica (DBP) de 80 mmHg. A medida que la sangre fluye por la circulación sistémica, su presión media (MAP) se reduce progresivamente hasta, aproximadamente, 0 mmHg en el momento en que alcanza la desembocadura de las venas cavas en la aurícula derecha del corazón.
La presión en los capilares sistémicos varia desde los 35 mmHg, cerca de los extremos arteriolares, hasta niveles tan bajos como los 10 mmHg, cerca de los extremos venosos, pero su presión funcional media en la mayor parte de los lechos vasculares es de aproximadamente 17 mmHg, presión suficientemente baja para que poca cantidad de plasma atraviese los capilares porosos mientras que también permite la difusión de nutrientes a las células tisulares.
Por lo que se refiere a la circulación pulmonar, su tensión también es pulsátil, al igual que en la aorta, pero con una presión sistólica de 25 mmHg y una presión diastólica de 8 mmHg con una presión arterial pulmonar media de sólo 16 mmHg. La presión capilar pulmonar es de sólo 7 mmHg. Sin embargo, el flujo sanguíneo total que atraviesa los pulmones por minuto es igual que en la circulación sistémica. Estas bajas presiones en el sistema pulmonar son adecuadas respecto a las necesidades de los pulmones, porque los capilares sólo requieren la exposición de la sangre para el intercambio de gases y las distancias que la sangre debe recorrer antes de volver al corazón son cortas. En base a este hecho, se puede concluir que la función respiratoria y el intercambio de gases juegan un importante papel en la hemodinámica de los sujetos y, por lo tanto, en las tensiones de éstos.
De forma más especifica, existen tres principios básicos subyacentes a la función circulatoria:
En cada nuevo latido del corazón, una nueva oleada de sangre llena las arterias. Debido a la distensibilidad del sistema arterial, la sangre fluye tanto durante la sístole como la diástole cardíaca. También, en condiciones normales, la capacitancia del árbol arterial disminuye la presión de las pulsaciones de forma que casi desaparecen cuando la sangre llega a los capilares garantizando, así, un flujo sanguíneo casi continuo (con escasas oscilaciones) en los tejidos. La figura 1 muestra un registro típico de las pulsaciones de presión tomada de forma invasiva por cateterismo en la raíz de la aorta. Para un adulto joven normal, la presión durante la sístole cardíaca (SBP) es aproximadamente 120 mmHg mientras que en la diástole (DBP) es de aproximadamente 80 mmHg. La diferencia entre ambas presiones se denomina presión del pulso (PP) y, en condiciones normales, es de aproximadamente 40 mmHg.
Existen dos factores principales que afectan la presión del pulso:
En general, a mayor volumen sistólico, mayor cantidad de sangre que se debe acomodar en el árbol arterial con cada latido del corazón resultando en un mayor ascenso y caída de la presión durante la sístole y la diástole resultando, a su vez, en una mayor PP.
Por otra parte, la PP también puede definirse como la proporción entre el volumen sistólico y la capacitancia del árbol arterial. Cualquier proceso de la circulación que afecte a cualquiera de estos dos factores afectará también a la PP.
En base a lo descrito anteriormente, cuando el corazón bombea sangre a la aorta durante la sístole, al inicio del bombeo, sólo se distiende la porción proximal de dicha arteria puesto que la inercia de la sangre impide el desplazamiento rápido de ésta hacia los vasos periféricos. Sin embargo, el aumento de la presión en la aorta central supera con rapidez dicha inercia y el frente de onda de la distensión se extiende a lo largo de la aorta. Este fenómeno es conocido como transmisión del pulso de presión en las arterias. A medida que dicho frente de onda se propaga por el árbol arterial, los contornos del pulso de presión se irán atenuando durante su transmisión a los vasos periféricos (amortiguamiento de los pulsos de presión).
Para medir la presión arterial en el ser humano no es razonable recurrir a un cateterismo invasivo en una vía principal, como se ha comentado anteriormente, salvo en casos críticos (pacientes con un compromiso hemodinámico severo como, por ejemplo, pacientes con shock séptico o fallo multiorgánico). En su lugar, la determinación/monitorización de la presión arterial se realiza mediante procedimientos indirectos como el método auscultatorio (sonidos de Korotkoff). En este método se coloca un estetoscopio en la arteria antecubital y se infla un manguito de presión arterial alrededor de la parte superior del brazo. Mientras el manguito comprime el brazo con tan poca presión que la arteria permanece distendida por la sangre, no se escuchan sonidos con el estetoscopio, aunque la sangre circula a lo largo de la arteria. Sin embargo, cuando la presión del manguito es lo bastante alta como para ocluir la arteria durante una parte del ciclo de la presión arterial, se escucha un sonido con cada pulsación. Por lo tanto, en este método primero se eleva la presión del manguito muy por encima de la SBP de forma que mientras esta presión sea superior que la SBP de la arteria braquial no se escuchará ningún sonido. En este momento se empieza a disminuir la presión del manguito y, justo en el momento en que la presión del...
Reivindicaciones:
1. Sistema para la medición no invasiva de la presión arterial caracterizado por
- incorporar un modelo estocástico de la función circulatoria del tipo autorregresivo de media móvil (ARMA) (5), (6) y (7) sobre la señal de entrada.
- incorporar un modelo estocástico de la energía del pulso de presión del tipo autorregresivo de media móvil (ARMA) sobre el operador de Teager-Kaiser de la señal de entrada (8) y (9).
- incorporar datos clínicos (sexo, edad, altura, Índice e masa corporal, etc.) y funciones de éstos.
- incorporar un sistema de estimación de funciones basado en "random forests" (3).
2. Sistema para la medición no invasiva de la presión arterial, según la reivindicación anterior, caracterizado porque la entrada al sistema estimador de funciones (3) consiste en un vector de longitud fija incluyendo los modelos anteriores e información del sujeto (sexo, edad, altura, peso, índice de masa corporal, ritmo cardíaco, coherencia cardíaca, pasos por cero de la señal de entrada pre-procesada y variabilidad de los pasos por cero de la señal de entrada pre-procesada).
3. Sistema para la medición no invasiva de la presión arterial, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la señal de entrada del sistema es una onda pletismográfica preprocesada obtenida de forma óptica, mecánica o acústica.
4. Sistema para la medición no invasiva de la presión arterial, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la onda pletismográfica se ha obtenido mediante un pulsi-oxímetro digital.
5. Sistema para la medición no invasiva de la presión arterial, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las funciones a estimar en (3) son los parámetros básicos (SBP, DBP y MAP) y combinaciones lineales de éstos para bajar el error de estimación en (3).
6. Sistema para la medición no invasiva de la presión arterial, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque incorpora un sistema de post-procesado (4), que realiza la media de las estimaciones del sistema (3) para bajar el error sistemático y la variancia de los parámetros estimados (SBP, DBP y MAP).
7. Sistema para la medición no invasiva de la presión arterial, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema para la estimación de la SBP, DBP y MAP es implementado mediante dispositivos DSP, por ejemplo, mediante microcontroladores de tipo FPGA.
8. Aparato para la medición no invasiva de la presión arterial, según la reivindicación 1, caracterizado por estar formado por un dispositivo manual que incorpora cuando menos una sonda acústica, mecánica y/o óptica, disponiendo en su interior de un sistema de procesado de datos, por medio de una CPU, encaminado a reducir la variancia de los parámetros estimados (SBP, DBP, MAP).
9. Aparato para la medición no invasiva de la presión arterial, según la reivindicación anterior, caracterizado porque dicha CPU está implementada mediante dispositivos DSP, FPGA o microcontroladores.
10. Aparato para la medición no invasiva de la presión arterial, según las reivindicaciones 8 a 9, caracterizado porque dispone de memoria de almacenamiento, por ejemplo de tipo flash.
11. Aparato para la medición no invasiva de la presión arterial, según las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque dispone de medios de conexión exterior a un PC, por ejemplo mediante un puerto serie, Bluetooth o USB (12), y/o medios de conexión a una red, por ejemplo mediante Ethernet, WIFI, Zigbee o UWB.
12. Aparato para la medición no invasiva de la presión arterial, según las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado por incorporar una pantalla de visualización de datos.
13. Aparato para la medición no invasiva de la presión arterial, según las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado por incluir pulsadores de control, baterías y/o conexión a una fuente de alimentación exterior.
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